KR101989368B1 - 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 운동 장치를 통해 각 사용자에 맞는 운동 목표값을 미리 설정하고, 목표값을 기초로 운동 횟수를 카운팅하며, 운동 종료 이후 외부와 운동과 관련된 정보를 공유하여 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

Description

스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법 {smart exercise equipment, system method thereof}

본 발명은 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 스마트 운동 장치를 통해 각 사용자에 맞는 운동 목표값을 미리 설정하고, 목표값을 기초로 운동 횟수를 카운팅하며, 운동 종료 이후 외부와 운동과 관련된 정보를 공유하여 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

도 1a는 헬스케어 시장과 관련된 주요국의 정책 동향을 도시한 것으로, 전통적 헬스 산업에 IT를 접목하며 신기술 개발에 주력하며, 사전 건강관리부터 운동 보조, 질병관리 등 다양한 분야에서 IT와 접목된 제품, 서비스가 탄생하고 있다.

세계 각국은 헬스케어 사업을 핵심 비즈니스로 육성하고 있는데, 특히, 의료+ICT의 융합이 해결책으로 부각되면서 주요 나라는 정부 차원에서 지원 정책을 적극 추진하고 있다.

또한, 도 1b는 세계 헬스케어 시장의 동향을 도시한 것으로, 미국에서 헬스케어 부문 벤처투자가 지난 2008년 이래 최고를 기록했으며, PwC에 따르면 작년도 생명과학 부문 투자는 총 86억달러, 789건이었으며, 헬스케어 투자액은 전체 벤처투자 18%를 차지하고 있다.

매킨지에 따르면 중국 의료보험 규모가 2020년까지 총 100조달러에 달할 것으로 예상되는 등 중국은 세계 최대 헬스케어 시장으로 급부상 중이다.

한편, 이러한 헬스케어 제품 중 사용자가 개인적으로 이용할 수 있는 운동 기기에 대한 관심도도 시장의 성장과 함께 주목 받고 있다.

그러나 개인적으로 운동 기구를 이용하여 운동하는 사용자는 어느 정도 운동을 해야 자신의 신체에 맞는 최적화된 운동인지를 알기 어렵다는 문제점이 있었다.

즉, 사용자는 본인의 신체의 가동범위(ROM: Range of Motion)에 대해 평소에 알고 있기 어려우므로, 어느 정도의 운동량 또는 어떠한 종류의 운동이 본인에게 적합한지 쉽게 알 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 사용자는 매일 매일의 운동 결과를 저장하고 비교 분석하면서 장기적인 운동 목표에 맞게 다음 운동 프로그램을 조정하거나 추가적인 운동을 해야 하는데, 이러한 사용자 운동 관리는 특별한 경우 종이에 개인적으로 기록하는 정도 외에는 거의 이루어지지 않고 있다는 문제점도 있었다.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

대한민국 특허청 등록번호 제10-0927473호 대한민국 특허청 등록번호 제 10-0979198호

본 발명은 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제공하고자 한다.

구체적으로, 본 발명은 스마트 운동 장치를 통해 각 사용자에 맞는 운동 목표값을 미리 설정하고, 목표값을 기초로 운동 횟수를 카운팅하며, 운동 종료 이후 외부와 운동과 관련된 정보를 공유하여 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제고하고자 한다.

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

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 단말과 네트워크를 구축한 스마트 운동기기에 있어서, 사용자가 상기 단말을 통해 신체와 관련된 제 1 정보를 입력한 경우, 상기 단말로부터 상기 제 1 정보를 수신하는 통신부; 상기 제 1 정보를 기초로 상기 사용자가 수행할 복수의 운동 방법을 안내하는 제 2 정보를 결정하는 제어부; 상기 제 2 정보가 표시된 단말로부터, 상기 복수의 운동 방법 중 상기 사용자가 선택한 제 1 운동 방법을 상기 통신부가 수신하고, 상기 사용자가 상기 스마트 운동기기를 이용하여, 상기 제 1 운동 방법에 따른 테스트 운동을 수행하는 경우, 상기 사용자의 신체 중 적어도 일부에 밴드 형식으로 구비되고, 상기 테스트 운동을 기초로 상기 사용자의 이동각도 및 이동거리 중 적어도 하나를 센싱하는 자이로 센서; 및 상기 테스트 운동에서 유도되는 상기 사용자의 하지 압력을 센싱하는 악력 센서;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 자이로 센서 및 악력 센서가 센싱한 정보를 기초로 상기 사용자의 관절가동범위(ROM: Range of Motion)를 결정하고, 상기 결정한 관절가동범위를 기초로 상기 사용자의 이동각도, 이동거리 및 하지 압력 중 적어도 하나와 관련된 목표 운동 값 및 목표 횟수를 결정하며, 상기 사용자가 상기 스마트 운동기기를 이용하여, 상기 제 1 운동 방법에 따른 실제 운동을 수행하는 경우, 상기 제어부는, 상기 자이로 센서 및 악력 센서를 통해 센싱된 정보를 기초로, 상기 실제 운동에 따른 동작 중 상기 목표 운동 값을 초과하는 동작에 대해서만 운동한 것으로 카운팅(counting) 하고, 상기 카운팅 한 총 횟수가 상기 목표 횟수에 도달하는 경우, 상기 사용자에 운동이 종료되었다는 사실을 알리는 피드백을 제공하는 출력부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 관절가동범위는, 상기 테스트 운동을 통해 파악된 사용자의 이동각도, 이동거리 및 하지 압력 중 적어도 하나의 평균값 및 최대값을 기초로 결정될 수 있다.

또한, 상기 통신부는, 상기 사용자의 카운팅 된 운동과 관련된 제 3 정보를 외부 서버로 전송하고, 상기 외부 서버로부터 상기 제 3 정보와 관련된 피드백 정보를 수신하며, 상기 단말로 상기 제 3 정보를 전송할 수 있다.

또한, 상기 피드백 정보는, 상기 사용자의 보행 패턴을 분석하여 결정된 정보 및 상기 사용자의 하지 압력을 분석하여 결정된 밸런스 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단말 및 스마트 운동기기는 복수이고, 상기 복수의 단말은 미리 설정된 기준에 따라 적어도 하나의 단말을 포함하는 복수의 팀으로 구분되며, 상기 피드백 정보는, 상기 복수의 단말의 사용자 각각에 대한 피드백 정보 및 상기 복수의 팀 각각에 대판 피드백 정보를 포함할 수 있다.

한편, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 양상인 단말과 네트워크를 구축한 스마트 운동기기를 이용하여 사용자가 운동하는 방법에 있어서, 상기 사용자가 상기 단말을 통해 신체와 관련된 제 1 정보를 입력하는 제 1 단계; 상기 단말로부터 상기 제 1 정보를 수신한 스마트 운동기기가 상기 제 1 정보를 기초로 상기 사용자가 수행할 복수의 운동 방법을 안내하는 제 2 정보를 결정하는 제 2 단계; 상기 스마트 운동기기로부터 상기 제 2 정보를 수신한 단말이 상기 복수의 운동 방법을 디스플레이부를 통해 표시하는 제 3 단계; 상기 사용자가 상기 단말의 입력부를 통해, 상기 복수의 운동 방법 중 제 1 운동 방법을 선택하는 제 4 단계; 상기 사용자가 상기 스마트 운동기기를 이용하여, 상기 제 1 운동 방법에 따른 테스트 운동을 수행하는 제 5 단계; 상기 스마트 운동기기가 상기 테스트 운동을 기초로 상기 사용자의 이동각도 및 이동거리 중 적어도 하나를 센싱하고, 상기 테스트 운동에서 유도되는 상기 사용자의 하지 압력을 센싱하는 제 6 단계; 상기 스마트 운동기기가 상기 센싱된 정보를 기초로 상기 제 1 운동 방법과 관련된 상기 사용자의 관절가동범위(ROM: Range of Motion)를 결정하는 제 7 단계; 상기 스마트 운동기기가 상기 결정한 관절가동범위를 기초로 상기 사용자의 이동각도, 이동거리 및 하지 압력 중 적어도 하나와 관련된 목표 운동 값 및 목표 횟수를 결정하는 제 8 단계; 상기 사용자가 상기 스마트 운동기기를 이용하여, 상기 제 1 운동 방법에 따른 실제 운동을 수행하는 제 9 단계; 상기 스마트 운동기기가 상기 실제 운동에 따른 동작 중 상기 목표 운동 값을 초과하는 동작에 대해서만 운동한 것으로 카운팅(counting) 하는 제 10 단계; 및 상기 카운팅 한 총 횟수가 상기 목표 횟수에 도달하는 경우, 상기 스마트 운동기기가 상기 사용자에 운동이 종료되었다는 사실을 알리는 피드백을 제공하는 제 11 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 7 단계에서 상기 관절가동범위는, 상기 테스트 운동을 통해 파악된 사용자의 이동각도, 이동거리 및 하지 압력 중 적어도 하나의 평균값 및 최대값을 기초로 결정될 수 있다.

또한, 상기 제 11 단계 이후에는, 상기 스마트 운동기기가 상기 사용자의 카운팅 된 운동과 관련된 제 3 정보를 외부 서버로 전송하는 제 12 단계; 상기 스마트 운동기기가 상기 외부 서버로부터 상기 제 3 정보와 관련된 피드백 정보를 수신하는 제 13 단계; 및 상기 스마트 운동기기가 상기 단말로 상기 제 3 정보를 전송하는 제 14 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 피드백 정보는, 상기 사용자의 보행 패턴을 분석하여 결정된 정보 및 상기 사용자의 하지 압력을 분석하여 결정된 밸런스 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단말 및 스마트 운동기기는 복수이고, 상기 복수의 단말은 미리 설정된 기준에 따라 적어도 하나의 단말을 포함하는 복수의 팀으로 구분되며, 상기 피드백 정보는, 상기 복수의 단말의 사용자 각각에 대한 피드백 정보 및 상기 복수의 팀 각각에 대판 피드백 정보를 포함할 수 있다.

본 발명은 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 스마트 운동 장치를 통해 각 사용자에 맞는 운동 목표값을 미리 설정하고, 목표값을 기초로 운동 횟수를 카운팅하며, 운동 종료 이후 외부와 운동과 관련된 정보를 공유하여 피드백을 사용자에게 제공할 수 있는 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1a는 헬스케어 시장과 관련된 주요국의 정책 동향을 도시한 것이고, 도 1b는 세계 헬스케어 시장의 동향을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명과 관련하여, 사용자가 이용하는 종래의 휴대용 운동기기의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명이 제안하는 스마트 운동기기의 블록구성도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명이 제안하는 스마트 운동기기와 사용자의 단말을 포함하는 시스템의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 스마트 운동기기 또는 외부 서버로부터 운동과 관련된 정보를 수신한 단말이 정보를 표시하는 일례를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명이 제안하는 스마트 운동기기, 단말 및 서버를 통한 운동 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따라 단말에서 어플리케이션을 설치하고, 사용자를 등록하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따라 스마트기기를 통해 사용자의 운동 목표값을 설정하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따라 사용자가 스마트 기기를 통해 운동하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 10은 본 발명에 따라 운동에 대한 결과를 단말을 통해 사용자에 피드백하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 11은 도 6 내지 도 10에서 설명한 스마트 운동기기, 단말 및 서버를 통한 운동 방법을 설명하는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시예로서, 하지에 스마트 운동기기를 구비하여 운동하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다른 실시예로서, 스마트 운동기기를 기초로 그룹 단위로 운동을 진행하는 모습을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 운동과 관련된 정보를 기초로 데이터베이스(DB)를 구축하고, 플랫폼 서비스를 제공하는 일례를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명과 관련하여, 사용자가 이용하는 종래의 휴대용 운동기기의 일례를 도시한 것이다.

도 2의 (a)에서 도시하고 있는 운동 기구를 참조하면, 블루투스 통신을 통해, 운동기록을 단말기로 송출하고, 덤벨 무게 조절이 가능하며, 운동 이상시 적절한 신호를 보냄으로써, 사용자에게 운동 상태를 인지시켜 운동을 극대화시키는 기능이 제공된다.

다음으로, 도 2의 (b)에서 도시하고 있는 운동 기구를 참조하면, 밸런스 및 웨이트 운동 겸용 기구로서, 가속도 센서를 통한 데이터를 측정하고 피드백하는 기능이 제공된다.

또한, 도 2의 (c)에서 도시하고 있는 운동 기구를 참조하면, 러닝, 줄넘기, 훌라우프 운동모드가 제공되고, 어플리케이션과 연동하여 시간, 횟수, 칼로리소모 등의 정보 확인이 가능하다는 장점이 있다.

그러나 종래의 이러한 기구들은, 개인적으로 운동 기구를 이용하여 운동하는 사용자의 입장에서 어느 정도 운동을 해야 자신의 신체에 맞는 최적화된 운동인지를 알기 어렵다는 문제점이 있었다.

즉, 사용자는 본인의 신체의 가동범위(ROM: Range of Motion)에 대해 평소에 알고 있기 어려우므로, 어느 정도의 운동량 또는 어떠한 종류의 운동이 본인에게 적합한지 쉽게 알 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 사용자는 매일 매일의 운동 결과를 저장하고 비교 분석하면서 장기적인 운동 목표에 맞게 다음 운동 프로그램을 조정하거나 추가적인 운동을 해야 하는데, 이러한 사용자 운동 관리는 특별한 경우 종이에 개인적으로 기록하는 정도 외에는 거의 이루어지지 않고 있다는 문제점도 있었다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하는 스마트 운동 장치, 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제공하고자 한다.

본 발명의 구체적인 특징을 설명하기에 앞서 본 발명에 적용되는 구성요소들에 대해 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 시스템은, 스마트 운동 장치(100), 사용자 단말(200), 서버(300) 등을 포함할 수 있다.

스마트 운동 장치(100), 사용자 단말(200) 및 서버(300)는 서로 근거리 통신 또는 원거리 통신을 통해 네트워크를 구성하고, 데이터를 교환할 수 있다.

여기서 근거리 통신은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, Wi-Fi (Wireless Fidelity) 기술을 포함할 수 있다.

또한, 원거리 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술을 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명이 제안하는 스마트 운동기기의 블록구성도를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 스마트 운동기기(100)는 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다.

단, 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 스마트 운동기기가 구현될 수도 있다.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

무선 통신부(110)는 스마트 운동기기와 무선 통신 시스템 사이 또는 기기와 기기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.

이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 기기, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.

문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 스마트 운동기기에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi) 등이 이용될 수 있다.

위치정보 모듈(115)은 스마트 운동기기의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다.

도 3을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다. 카메라(121)는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.

카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.

마이크(122)는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.

사용자 입력부(130)는 사용자가 스마트 운동기기의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.

센싱부(140)는 스마트 운동기기의 개폐 상태, 스마트 운동기기의 위치, 사용자 접촉 유무, 스마트 운동기기의 방위, 스마트 운동기기의 가속/감속 등과 같이 스마트 운동기기의 현 상태를 감지하여 스마트 운동기기의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다.

센싱부(140)는 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다.

한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(141)를 포함할 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 햅틱 모듈(154) 및 프로젝터 모듈(155) 등이 포함될 수 있다.

디스플레이부(151)는 스마트 운동기기에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 스마트 운동기기 바디의 디스플레이부(151)가 차지하는 영역을 통해 스마트 운동기기 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.

스마트 운동기기의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)이 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 스마트 운동기기에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.

디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.

터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.

터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.

상기 근접 센서(미도시)는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 스마트 운동기기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.

상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.

상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스마트 운동 기기(100)는 자이로 센서(141)를 포함할 수 있다.

자이로 센서(141)는 지구의 회전과 관계없이 높은 정확도로 항상 처음에 설정한 일정 방향을 유지하는 성질을 이용하여 물체의 방위 변화를 측정하는 센서이고, 자이로스코프에는 기계적인 방식과 광을 이용하는 광학식이 있다.

또한, 본 발명에 따른 스마트 운동 기기(100)는 가속도 센서(142)를 포함할 수 있다.

가속도센서(142)는 출력신호를 처리하여 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것이다.

가속도 센서(142)는 검출 방식으로 크게 분류하면 관성식, 자이로식, 실리콘반도체식이 있는데, 진도계나 경사계 등도 가속도센서의 한 종류로 볼 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스마트 운동 기기(100)는 압력 센서(143)를 포함할 수 있다.

압력 센서(143)는 액체 또는 기체의 압력을 검출하고, 계측이나 제어에 사용하기 쉬운 전기 신호로 변환하여 전송하는 장치 및 소자를 말한다.

측정의 원리는 변위나 변형을 비롯하여 분자 밀도의 열전도율을 이용하는 등 매우 많은 종류가 쓰이고 있는데, 최근에는 실리콘을 재료로 한 변형 게이지형의 압력 센서가 개발되어 정밀한 압력 계측에 사용되고 있으며. 집적 회로를 동일한 기판 위에 만들어 넣어 신호 처리까지 하는 집적화 압력 센서도 개발되어 있다.

한편, 음향 출력 모듈(152)은 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 스마트 운동기기에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

알람부(153)는 스마트 운동기기의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다.

알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다.

상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 분류될 수도 있다.

햅틱 모듈(haptic module)(154)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다.

예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.

햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.

햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 스마트 운동기기의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.

프로젝터 모듈(155)은, 스마트 운동기기를 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(180)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(151)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.

구체적으로, 프로젝터 모듈(155)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단 (미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(155)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.

프로젝터 모듈(155)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(151)의 소형화에 유리할 수 있다.

바람직하게, 프로젝터 모듈(155)은, 스마트 운동기기의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(155)은, 필요에 따라 스마트 운동기기의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.

한편, 메모리부(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 스마트 운동기기는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.

인터페이스부(170)는 스마트 운동기기에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 스마트 운동기기 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 스마트 운동기기 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다.

식별 모듈은 스마트 운동기기의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 스마트 운동기기와 연결될 수 있다.

상기 인터페이스부는 스마트 운동기기가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 스마트 운동기기에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동기기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동기기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.

제어부(controller, 180)는 통상적으로 스마트 운동기기의 전반적인 동작을 제어한다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명이 제안하는 스마트 운동기기와 사용자의 단말을 포함하는 시스템의 일례를 도시한 것이다.

전술한 것과 같이, 스마트 운동 장치(100), 사용자 단말(200) 및 서버(300)는 서로 근거리 통신 또는 원거리 통신을 통해 네트워크를 구성하고, 데이터를 교환할 수 있다.

근거리 통신은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, Wi-Fi (Wireless Fidelity) 기술이 이용되고, 원거리 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술이 이용된다.

여기서 사용자 단말(200)은 어플리케이션을 통해 스마트 운동기구(100)와 사용자를 연결하는 통로가 될 수 있다.

또한, 사용자 단말(200)은 스마트 운동기구(100)로부터 수신한 운동정보 또는 서버(300)가 처리한 운동 피드백 정보를 표시하는 것도 가능하다.

또한, 사용자 단말(200)은 사용자의 ROM을 측정하기 위한 정보를 디스플레이부 상에 표시하는 것도 가능하다.

도 5는 스마트 운동기기 또는 외부 서버로부터 운동과 관련된 정보를 수신한 단말이 정보를 표시하는 일례를 도시한 것이다.

도 5의 (a)는 단말(200)에서 사용자의 운동 가동범위(ROM)를 측정하기 위한 정보를 표시하는 일례가 도시되고, 도 5의 (b)는 목표치를 설정한 이후에 운동하는 것을 안내하는 일례가 도시되며, 도 5의 (c)는 운동한 결과를 종합해서 사용자에게 피드백하는 일례가 도시되고, 도 5의 (d)는 최종적인 결과 통계가 단말(200)의 디스플레이부 상에 표시되는 일례가 도시된다.

구체적으로 본 발명에 따른 스마트 운동기기(100)는 본 기기 자이로 센서(각도 센서, 141)와 로드셀(압력 센서, 143)를 이용하여 환자의 관절 가동 운동 범위 및 악력 값을 알려줌으로써 환자 스스로 상지의 저하된 기능을 회복하기 위하여 제품 자체에서 피드백을 주어반복 훈련 등에 사용할 수 있도록 유도하고, 근육의 재건, 관절 운동의 회복에 사용하는 기기이다.

구체적으로 본 발명에 따른 스마트 기기(100)는 본 제품은 배터리(190)로부터 전원을 공급받아 MCU(180)를 통해 각 센서(140)의 측정 값을 받아서 디스플레이(151)로 표현한다.

OLED 디스플레이(151)에는 레귤레이터를 통하여 DC 3.3V 전압이 공급되어 동작하게 되며, 진동모터에는 4.7V를 공급받아 동작, 로드셀(압력센서, 143)는 V를 공급 받아 동작하게 된다.

각도 측정 및 거리 측정에는 팔 길이를 통하여 사용자에 따른 데이터 값을 제공하며, 별도의 코인 베터리를 통하여 시간 설정을 유지할 수도 있다.

본 기기의 작동은 디스플레이부(151) 상의 메인 화면에서 각 선택 탭에 따라 세부 모드로 나뉠 수 있다.

OLED(151) 하단의 버튼을 이용하여 제어하며, 3가지 측정 모드에서는 모두 피드백 모드로 진입이 가능하다.

그 외에 블루투스 연결 모드, 절전 모드, 설저 모드, Reset 모드가 있다. 메인 화면 및 절전 모드에서는 현재 시간이 표현되며, 각 측정 화면에서도 좌측 상단에 현재 시간이 표현된다. 설정의 세부 항목으로는 언어, 벨/진동, 화면설정, 팔 길이 설정, 시간으로 나뉘며 세부 사항을 직접 설정할 수 있다.

메인 화면에서는 환경 설정 값에 따라 언어, 시간, 벨/진동, 화면 등 정보를 표현하며, 백그라운드 동작으로는 배터리량에 따른 배터리 수치를 표시하며, 베터리 충전선 연결 인식에 따라 충전을 실시한다. 이후 사용자의 이벤트(입력)를 대기하며, 이벤트에 따라서 진행되게 된다. 각 입력 버튼에 따라 블루투스 모드 연결, 각 모드 진입, 리셋, 절전과 같은 기능을 수행하게 된다.

각도 측정 모드에서는 환경 설정 값에 따라 세부 설정이 적용되며, 백그라운드 동작으로 현재 배터리 잔량 표시, 현재 측정 각도 축(X, Y, Z 축 중) 을 표현하며, 벨/진동 모드를 상단에 작은 아이콘으로 표시한다. 이후 백그라운드 동작으로 실시간 각도 값을 표현하며, 사용자의 이벤트(입력)에 따라서 동작하게 된다.

각 입력 버튼에 따라 이전화면, 피드백 모드 진입, 각도 값 초기화, 각도 측정 축 변경 및 리셋, 절전 모드로 진입 할 수 있다.

각도 운동 모드의 내부에서 각도 운동(피드백 모드)으로 진입할 수 있다. 해당 모드는 두 가지 화면으로 나뉘며, 첫 번째 화면에서는 운동 목표 각도를 체크할 수 있다. 현재 모드에서는 목표 각도 측정 진행 중 취소 후 다시 진행 할 수 있다. 다른 모든 모드와 마찬가지로 백그라운드 동작 및 절전모드 기능은 동일하게 적용된다.

각도 운동(피드백 모드)으로 진입 시 두 번째 화면이다. 현재 화면에서는 설정한 목표 값에 따라서 반복 운동을 통하여 운동할 수 있다. 목표 값에 다다르게 되면 소리 (Beep) 또는 진동으로 피드백을 주게 된다.

악력 측정 모드에서는 기본 축 부분은 없으며, 백그라운드로 현재 로드셀(센서)에 가해지는 현재 값을 표현해주며, 이후 사용자의 이벤트(입력)을 대기하며 각 입력(버튼)에 따라 이전화면, 피드백(운동) 모드 진입, 초기화, 리셋, 절전 모드로 동작이 되며 다른 모드와 마찬가지로 백그라운드 동작 및 절전 동작은 동일하다.

악력 측정 모드의 내부에서 각도 운동(피드백 모드)으로 진입할 수 있다. 각도 운동 모드와 유사하게 동작하며, 표현 값을 악력 값으로 표현한다.

거리 측정 모드에서는 자이로 센서를 이용하여 나온 값에 특정 공식을 통하여 계산 후 이동한 거리를 보여주는 모드이다. 동작 방식은 각도 측정 모드와 유사하며, 사용 공식은 아래와 같다.

수학식 1

L = rΘ

상기 수학식 1에서 L은 L호의 길이를 나타내고, r은 반지름을 나타내며, Θ는 중심각(라디안)을 의미한다.

화면 선택 항목에서는 기본적으로 화면 전환을 할 수 있다. 화면 전환은 오른손 측정과 왼손 측정 시 보이는 화면을 위해 만들어졌으며, 화면만 변경되는 것이 아니라 측정 값 역시 변경된다. 기본(Default) 설정은 오른손으로 되어 있으며 왼손으로 변경 할 수 있다.

팔 길이 설정 항목에서는 사용자의 팔 길이를 설정할 수 있다. 팔 길이에 따라 각도, 거리 측정 시 나오는 값이 달라지며 해당 부분은 꼭 설정하는 것이 좋다. 기본(Default) 값은 20으로 정해져 있으며 최대 100까지 설정 가능하고, 이동 단위는 5씩 변경된다.

블루투스 모드에서는 어플리케이션과의 연동을 위하여 기기에서 측정되는 데이터 값을 모두 블루투스 통신을 통하여 어플리케이션으로 보내게 된다. 블루투스 데이터 전달 형식은 위의 순서도에 설명으로 따로 기입되어 있으며, 해당 값을 115200bps의 속도로 전달하게 된다.

전술한 본 발명에 따른 구성 및 기술적 내용을 기초로 본 발명이 제안하는 구체적인 기술적 특징에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명이 제안하는 스마트 운동기기, 단말 및 서버를 통한 운동 방법을 설명하는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 우선적으로 본 발명에서는 단말(200)에서 어플리케이션을 설치하고, 사용자를 등록하는 단계(S10)가 진행된다.

S10 단계의 설명을 위해 도 7을 이용한다.

도 7은 본 발명에 따라 단말에서 어플리케이션을 설치하고, 사용자를 등록하는 과정을 설명하는 순서도이다.

도 7을 참조하면, S10 단계는 단말(200)에 어플리케이션을 설치하는 단계(S11)로부터 시작된다.

이후, 설치된 어플리케이션을 통해 단말(200)과 스마트 운동기기(100)가 연결되는 단계(S12)가 진행된다.

여기서 복수의 단말(200)과 한 개의 스마트 운동기기(100)가 연결될 수도 있고, 복수의 스마트 운동기기(100)가 하나의 단말(200)과 연결될 수도 있으며, 복수의 스마트 운동기기(100)가 복수의 단말(200)과 연결될 수도 있다.

이후, 단말(200)을 통해, 어플리케이션에 사용자를 등록하는 단계(S13)가 진행된다.

사용자 등록 이후에, 사용자는 추후의 ROM(관절가동범위) 측정을 위해, 사용자가 어플리케이션을 통해 나이, 성별, 신장, 팔길이, 질환(사지마비, 편마비, 어깨손상, 팔꿈치손상, 손목손상, 손가락손상, 기타질환) 등의 정보를 입력하는 단계(S14)가 진행될 수 있다.

다시 도 6으로 복귀하여, S10 단계 이후에, 스마트 운동 기기(100)를 통해 사용자의 운동 목표값을 설정하는 단계(S20)가 진행된다.

S20 단계는 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 8은 본 발명에 따라 스마트기기를 통해 사용자의 운동 목표값을 설정하는 과정을 설명하는 순서도이다.

도 8을 참조하면, S20 단계는 가장 먼저, 단말(100)을 통해, 복수의 운동 자세(팔 올리기, 벌리기, 어깨 회전 등)가 안내되는 단계(S21)가 진행된다.

즉, 사용자가 스마트 운동기기(100)를 통해 운동하고자 하는 신체 부위를 선택할 수 있는 안내 정보가 표시되고, 더 나아가 신체 부위를 운동할 수 있는 구체적인 운동 방법도 추가적으로 표시될 숴 있다.

이후, 사용자가 적어도 하나의 운동 자세를 선택(S22)하면, 스마트 기기(100)는 일정 기간 악력을 입력 받아 평균값, 최대값 등을 산출(S23)하고, 일정 위치에서 사용자의 이동 각도, 거리 등을 입력 받아 평균값 등을 산출(S24)하게 된다.

S23 단계와 S24 단계는 순서가 서로 교환되어 적용될 수도 있다.

이후, 단말(200) 및 스마트 기기(100)에서 산출된 값을 재활 환자의 목표값으로 설정하는 단계(S25)가 진행된다.

따라서 본 발명에서는 본인의 ROM을 정확히 모르는 경우에도 상기 단계를 거쳐 원하는 신체 부위의 가동범위를 정확하게 파악하고, 적합한 운동 방법을 선택하는 것이 가능해진다.

S20 단계 이후, 운동하는 단계(S30)가 진행된다.

S30 단계에 대해서는 도 9를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 9는 본 발명에 따라 사용자가 스마트 기기를 통해 운동하는 과정을 설명하는 순서도이다.

도 9를 참조하면, S30 단계는 먼저, 사용자가 스마트 기기(100)를 이동시켜 운동을 시작하는 단계(S31)가 진행된다.

S31 단계 이후, 스마트 기기(100)를 통한 운동은 미리 설정된 목표값을 넘는 경우에만 운동 횟수로 카운팅 된다(S32).

따라서 사용자는 실제 본인의 신체에 운동이 되는 이벤트에 대해서만 운동 카운팅을 함으로써, 실제 원하는 부위의 운동을 효율적으로 할 수 있다.

또한, 운동 중 목표값을 넘는 케이스에 대해서만 진동 등의 피드백을 사용자에게 제공(S33)함으로써, 현재 사용자의 자세, 운동 강도 등에 대해 피드백하고 수정할 수 있는 기회를 제공하는 것이 가능하다.

다시 도 6으로 복귀하여, S30 단계 이후에는 운동에 대한 결과를 단말을 통해 사용자에 피드백하는 단계(S40)가 진행된다.

S40 단계와 관련하여, 도 10을 참조한다.

도 10은 본 발명에 따라 운동에 대한 결과를 단말을 통해 사용자에 피드백하는 과정을 설명하는 순서도이다.

도 10을 참조하면, S30 단계 이후, 환자가 설정한 횟수에 도달하는 경우, 운동을 종료하는 단계(S41)가 진행된다.

이후, 단말(200) 또는 스마트 기기(200)에서 운동 결과를 특정 카테고리에 따라 표시하는 단계(S42)가 진행된다.

또한, 단순하게 운동 상태만을 종합하여 사용자에게 표시하는 것이 아니라 블루투스 등의 통신을 통해 운동 정보를 외부와 공유(S43)하고, 외부에서 평가된 운동 관련 정보를 제공받아 사용자 단말(200) 또는 스마트 운동기기(100)로 표시하는 단계(S44)가 진행된다.

따라서 사용자는 본인의 운동 경과에 대해 실시간으로 피드백 받을 수 있고, 일정 카테고리에 따라 분류된 운동 정보를 실시간으로 받을 수도 있으며, 일정 기간 동안의 운동 성과에 대한 피드백을 받을 수도 있고, 외부 전문가로부터의 전문적인 피드백도 받을 수 있게 된다.

도 11은 도 6 내지 도 10에서 설명한 스마트 운동기기, 단말 및 서버를 통한 운동 방법을 설명하는 순서도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템은 스마트 운동기기(100), 사용자 단말(200), 서버(300) 및 전문가(의사 등) 풀(400)로 구성된다.

도 11을 참조하면, 가장 먼저, 단말(200)에 어플리케이션을 설치하는 단계(S11)가 진행된다.

이후, 설치된 어플리케이션을 통해 단말(200)과 스마트 운동기기(100)가 연결되는 단계(S12)가 진행되고, 단말(100)을 통해, 복수의 운동 자세(팔 올리기, 벌리기, 어깨 회전 등)가 안내되는 단계(S21)가 진행된다.

즉, 사용자가 스마트 운동기기(100)를 통해 운동하고자 하는 신체 부위를 선택할 수 있는 안내 정보가 표시되고, 더 나아가 신체 부위를 운동할 수 있는 구체적인 운동 방법도 추가적으로 표시될 숴 있다.

이후, 사용자가 적어도 하나의 운동 자세를 선택(S22)하면, 스마트 기기(100)는 일정 기간 악력을 입력 받아 평균값, 최대값 등을 산출(S23)하고, 일정 위치에서 사용자의 이동 각도, 거리 등을 입력 받아 평균값 등을 산출(S24)하게 된다.

이후, 사용자가 스마트 기기(100)를 이동시켜 운동을 시작하는 단계(S31)가 진행된다.

S31 단계 이후, 스마트 기기(100)를 통한 운동은 미리 설정된 목표값을 넘는 경우에만 운동 횟수로 카운팅 된다(S32).

따라서 사용자는 실제 본인의 신체에 운동이 되는 이벤트에 대해서만 운동 카운팅을 함으로써, 실제 원하는 부위의 운동을 효율적으로 할 수 있다.

또한, 환자가 설정한 횟수에 도달하는 경우, 운동을 종료하는 단계(S41)가 진행된다.

이후, 단말(200) 또는 스마트 기기(200)에서 운동 결과를 특정 카테고리에 따라 표시하는 단계(S42)가 진행된다.

또한, 단순하게 운동 상태만을 종합하여 사용자에게 표시하는 것이 아니라 블루투스 등의 통신을 통해 운동 정보를 서버(300)와 공유(S43)할 수 있고, 서버(300)는 외부 전문가 서버(400)와 연계(S50)된 상태에서 상기 운동 정보에 대한 피드백을 추가로 수신할 수 있다.

따라서 외부에서 평가된 운동 관련 정보를 제공받아 사용자 단말(200) 또는 스마트 운동기기(100)로 표시하는 단계(S44)가 진행된다.

한편, 본 발명에서는 S21 단계와 관련하여, 사용자가 가입할 때의 정보를 기초로 단말(200)에서 자동으로 운동을 추천하는 방법과 사용자가 원하는 경우에 수동으로 운동을 추천 하는 방법이 함께 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 S23, S24, S32, S33 등의 단계에서 사용자의 운동 범위(거리, 각도 등)를 정확하게 측정하는 방법으로서, 단말(200)카메라를 통해 사용자를 촬영하고, 촬영한 영상, 이미지 등을 기초로 환자가 제대로 운동했는지 여부를 판단하는 방법이 추가적으로 이용될 수도 있다.

특히, 사용자의 ROM에 대응하여 결정되는 게임을 통해, 환자의 정밀하고 즐거운 운동을 유도 하는 것이 가능하다.

예를 들어, 사용자의 현재 최대 이동거리가 20cm인 경우, 게임에서 20cm이상 사용자가 신체를 이동 시켰을 때에만 특정 미션이 성공하도록 함으로써, 사용자의 운동과 유희를 함께 제공하는 것이 가능하다.

이러한 게임을 이용한 방법은 이동 거리뿐만 아니라 악력에도 동일하게 적용 가능하다.

또한, 운동 각도 측정에 있어 팔, 다리 등의 움직임 이외에 관절 자체의 회전 각도도 측정하여 피드백할 수도 있다.

또한, S24 및 S25의 ROM 측정 단계에서 단말(200)에 이동 안내 가이드가 표시될 수도 있다.

이때, 카메라를 통해 획득되는 사용자의 움직임을 실시간으로 추적하여 안내 가이드와 함께 표시함으로써, 정확한 ROM 측정이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 카메라 화각을 위해 단말의 디스플레이 상에 환자가 촬영해야 하는 지점 및 자세 등에 대한 가이드 정보를 추가적으로 표시할 수도 있다.

제 1 실시예 - 스마트 기기(100)를 하지 운동에 적용하는 방법

상기에서는 본 발명에 따른 스마트 기기(100)를 상지 운동에 적용하는 방법에 대해 설명하였다.

단, 본 발명에 따른 스마트 기기(100)는 상지 운동뿐만 아니라 하지 운동에도 적용될 수 있고, 이를 도 12를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 12는 본 발명의 실시예로서, 하지에 스마트 운동기기를 구비하여 운동하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 12를 참조하면, 하지용 스마트 운동기기(100)는 자이로 센서(141)와 압력 센서(143)를 분리하여 이용하는 것이 가능하다.

즉, 자이로 센서(141) 측은 밴드 형태로 제작되어 인터페이스부(170)와 함께 사용자 하자의 복수의 영역에 구비될 수 있다.

또한, 압력 센서(143)는 사용자가 바닥에 놓고 올라서는 플레이트 구조로 구비될 수 있고, 이러한 압력 센서(143)는 복수의 압력 센서(143a, 143b, 143c, 143d)를 함께 포함할 수 있다.

이러한 압력 센서(143)에서는 복수의 압력 센서(143a, 143b, 143c, 143d)에서 센싱되는 정보를 통해, 사용자의 좌우상하 방향으로 균형(밸런스) 판단하여 사용자의 건강을 피드백 하는 것이 가능하다.

또한, 압력 센서(143)의 표면은 물렁하거나 딱딱하게 하여 균형(밸런스) 판단에 필요한 정보를 추가적으로 획득할 수도 있고, 특정 자세를 유도하여 유지하는 시간 등에 대한 정보를 획득하여 사용자의 건강 상태를 피드백하는 것도 가능하다.

또한, 자이로 센서(141)를 통해 획득된 정보를 기초로 사용자의 보행 패턴을 파악하고, 파악된 보행 패턴을 기초로 사용자의 운동 상태를 판단하는 방법도 적용될 수 있다.

결국, 사용자 밸런스 판단과 보행패턴을 통한 건강상태 판단을 통해 상지 운동과 다른 하지 운동에 따른 운동 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 본 발명에 따른 압력 센서(143)는 신발의 인솔(insole) 형태로 제작될 수 있다.

이러한 인솔 형태의 압력 센서(143)도 복수의 센서를 포함할 수 있고, 사용자가 보행시 사용자의 각의 변화, 무게 중심의 변화 등을 측정하고, 이를 기초로 사용자의 건강상태를 판단할 수 있다.

또한, 상기 구조를 기초로 사용자 발목 등의 회전 정도에 따른 사용자 건강상태 판단도 가능하고, 오다리 등 특수 형태의 다리에 따른 적용 범위를 달리하는 것도 가능하다.

제 2 실시예 - 스마트 기기(100)를 이용하여 그룹 운동에 적용하는 방법

전술한 것과 같이, 본 발명에 따른 스마트 기기(100)는 상지 운동 또는 하지 운동에 적용될 수 있다.

단, 앞에서 설명한 것과 같이, 본 발명은 사용자 개인만을 위해 적용되는 방식 이외에 그룹 단위로 운동을 하고, 그에 대한 피드백을 받는 방법으로도 활용되는 것이 가능하다.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다른 실시예로서, 스마트 운동기기를 기초로 그룹 단위로 운동을 진행하는 모습을 도시한 것이다.

도 13a를 참조하면, 본 발명에서는 네트워크를 통한 그룹 운동으로서, 관리자를 두고 복수의 사용자에게 동일한 미션을 부여하여 스마트 운동기기(100)로 운동을 수행하고, 수행된 결과를 합산하여 서로 공유(랭킹, 서로 간의 운동 피드백 제공 등)할 수 있다.

각각의 사용자에 피드백 되는 운동정보는, 운동강도, 시간, 운동상태, 현재운동상태 등이 될 수 있고, 각 스마트 운동 기기(100)의 배터리 잔량에 대한 피드백을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 도 13b에 도시된 것과 같이, 각 기기 및 팀별로 ID를 부여하여 구분하는 구성을 적용할 수도 있다.

즉, 여러 지역에 복수의 팀(A1, A2, B1, B2, C1, C2)를 두고, 각 팀(A1, A2, B1, B2, C1, C2)에 속한 스마트 기기(100)로부터 각 지역 관제 서버(300)가 정보를 수집하며, 수집된 결과를 종합적으로 통합 관제 서버(300)가 수신한다.

이후, 통합 관세 저서(300)는 지역 단위, 팀 단위, 개인 단위로 운동에 대한 퍼포먼스를 평가하여 피드백할 수 있다.

제 3 실시예 - 플랫폼 서비스 방법

전술한 장치 및 방법을 적용하는 경우, 서버(300)는 스마트 운동기기(100), 사용자 단말(200) 및 전문가 서버(400)로부터 정보를 지속적으로 수신하고, 이를 특정 카테고리에 따라 저장하여 데이터 베이스(DB)를 구축하는 것이 가능하다.

본 발명에서는 상기 구축된 데이터 베이스를 통해 사용자 또는 전문가에 운동과 관련된 정보를 제공하는 플랫폼 서비스를 제공할 수도 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 운동과 관련된 정보를 기초로 데이터베이스(DB)를 구축하고, 플랫폼 서비스를 제공하는 일례를 도시한 것이다.

도 14를 참조하면, 본 발명에서는 사용자 정보 및 ROM 정보를 서버(300)에서 수신하고, 정상수치와 비교하여 비정상으로 판단되는 경우, 관련된 질의 응답을 단말(200)을 통해 사용자에게 제공한 후, 사용자의 건강 상의 문제점을 파악할 수 있다.

또한, 파악된 문제점을 기초로 추천 운동을 사용자 단말(200)을 통해 제공함으로써, 운동 제공 플랫폼 서비스의 기능을 제공할 수 있다.

또한, 스마트 운동 기기(100) 및/또는 단말(200)의 카메라로 촬영된 영상, 이미지 등을 전문가(의사 등) 서버(400)가 활용하고, 서버(300)가 이러한 정보를 종합적으로 수집하여 환자의 운동 적합성 판단 및 운동 추천을 제공하는 플랫폼기능을 제공할 수 있다.

또한, 사용자의 ROM에 따라 컨텐츠가 결정되는 게임 플레이를 통해, 환자의 정밀하고 즐거운 운동 유도하기 위해 게임 플랫폼으로서 활용할 수도 있다.

또한, 서버(300)는 사용자 운동시 인지 능력을 판단할 수 있는 테스트 등을 통해 뇌졸중, 치매 등에 대한 사전적 진단 서비스를 제공하는 것도 가능하다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (10)

1. 단말과 네트워크를 구축한 스마트 운동기기에 있어서,
   사용자가 상기 단말을 통해 신체와 관련된 제 1 정보를 입력한 경우, 상기 단말로부터 상기 제 1 정보를 수신하는 통신부;
   상기 제 1 정보를 기초로 상기 사용자가 수행할 복수의 운동 방법을 안내하는 제 2 정보를 결정하는 제어부;
   상기 제 2 정보가 표시된 단말로부터, 상기 복수의 운동 방법 중 상기 사용자가 선택한 제 1 운동 방법을 상기 통신부가 수신하고, 상기 사용자가 상기 스마트 운동기기를 이용하여, 상기 제 1 운동 방법에 따른 테스트 운동을 수행하는 경우,
   상기 사용자의 신체 중 적어도 일부에 밴드 형식으로 구비되고, 상기 테스트 운동을 기초로 상기 사용자의 이동각도 및 이동거리 중 적어도 하나를 센싱하는 자이로 센서; 및
   상기 테스트 운동에서 유도되는 상기 사용자의 하지 압력을 센싱하는 악력 센서;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 자이로 센서 및 악력 센서가 센싱한 정보를 기초로 상기 사용자의 관절가동범위(ROM: Range of Motion)를 결정하고,
   상기 결정한 관절가동범위를 기초로 상기 사용자의 이동각도, 이동거리 및 하지 압력 중 적어도 하나와 관련된 목표 운동 값 및 목표 횟수를 결정하며,
   상기 사용자가 상기 스마트 운동기기를 이용하여, 상기 제 1 운동 방법에 따른 실제 운동을 수행하는 경우,
   상기 제어부는,
   상기 자이로 센서 및 악력 센서를 통해 센싱된 정보를 기초로, 상기 실제 운동에 따른 동작 중 상기 목표 운동 값을 초과하는 동작에 대해서만 운동한 것으로 카운팅(counting) 하고,
   상기 카운팅 한 총 횟수가 상기 목표 횟수에 도달하는 경우, 상기 사용자에 운동이 종료되었다는 사실을 알리는 피드백을 제공하는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 관절가동범위는,
   상기 테스트 운동을 통해 파악된 사용자의 이동각도, 이동거리 및 하지 압력 중 적어도 하나의 평균값 및 최대값을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 통신부는,
   상기 사용자의 카운팅 된 운동과 관련된 제 3 정보를 외부 서버로 전송하고,
   상기 외부 서버로부터 상기 제 3 정보와 관련된 피드백 정보를 수신하며,
   상기 단말로 상기 제 3 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 피드백 정보는,
   상기 사용자의 보행 패턴을 분석하여 결정된 정보 및 상기 사용자의 하지 압력을 분석하여 결정된 밸런스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 단말 및 스마트 운동기기는 복수이고,
   상기 복수의 단말은 미리 설정된 기준에 따라 적어도 하나의 단말을 포함하는 복수의 팀으로 구분되며,
   상기 피드백 정보는,
   상기 복수의 단말의 사용자 각각에 대한 피드백 정보 및 상기 복수의 팀 각각에 대판 피드백 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기.
6. 단말과 네트워크를 구축한 스마트 운동기기를 이용하여 사용자가 운동하는 방법에 있어서,
   상기 사용자가 상기 단말을 통해 신체와 관련된 제 1 정보를 입력하는 제 1 단계;
   상기 단말로부터 상기 제 1 정보를 수신한 스마트 운동기기가 상기 제 1 정보를 기초로 상기 사용자가 수행할 복수의 운동 방법을 안내하는 제 2 정보를 결정하는 제 2 단계;
   상기 스마트 운동기기로부터 상기 제 2 정보를 수신한 단말이 상기 복수의 운동 방법을 디스플레이부를 통해 표시하는 제 3 단계;
   상기 사용자가 상기 단말의 입력부를 통해, 상기 복수의 운동 방법 중 제 1 운동 방법을 선택하는 제 4 단계;
   상기 사용자가 상기 스마트 운동기기를 이용하여, 상기 제 1 운동 방법에 따른 테스트 운동을 수행하는 제 5 단계;
   상기 스마트 운동기기가 상기 테스트 운동을 기초로 상기 사용자의 이동각도 및 이동거리 중 적어도 하나를 센싱하고, 상기 테스트 운동에서 유도되는 상기 사용자의 하지 압력을 센싱하는 제 6 단계;
   상기 스마트 운동기기가 상기 센싱된 정보를 기초로 상기 제 1 운동 방법과 관련된 상기 사용자의 관절가동범위(ROM: Range of Motion)를 결정하는 제 7 단계;
   상기 스마트 운동기기가 상기 결정한 관절가동범위를 기초로 상기 사용자의 이동각도, 이동거리 및 하지 압력 중 적어도 하나와 관련된 목표 운동 값 및 목표 횟수를 결정하는 제 8 단계;
   상기 사용자가 상기 스마트 운동기기를 이용하여, 상기 제 1 운동 방법에 따른 실제 운동을 수행하는 제 9 단계;
   상기 스마트 운동기기가 상기 실제 운동에 따른 동작 중 상기 목표 운동 값을 초과하는 동작에 대해서만 운동한 것으로 카운팅(counting) 하는 제 10 단계; 및
   상기 카운팅 한 총 횟수가 상기 목표 횟수에 도달하는 경우, 상기 스마트 운동기기가 상기 사용자에 운동이 종료되었다는 사실을 알리는 피드백을 제공하는 제 11 단계;를 포함하는 스마트 운동기기를 통한 사용자 운동 방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제 7 단계에서 상기 관절가동범위는,
   상기 테스트 운동을 통해 파악된 사용자의 이동각도, 이동거리 및 하지 압력 중 적어도 하나의 평균값 및 최대값을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기를 통한 사용자 운동 방법.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 제 11 단계 이후에는,
   상기 스마트 운동기기가 상기 사용자의 카운팅 된 운동과 관련된 제 3 정보를 외부 서버로 전송하는 제 12 단계;
   상기 스마트 운동기기가 상기 외부 서버로부터 상기 제 3 정보와 관련된 피드백 정보를 수신하는 제 13 단계; 및
   상기 스마트 운동기기가 상기 단말로 상기 제 3 정보를 전송하는 제 14 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기를 통한 사용자 운동 방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 피드백 정보는,
   상기 사용자의 보행 패턴을 분석하여 결정된 정보 및 상기 사용자의 하지 압력을 분석하여 결정된 밸런스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기를 통한 사용자 운동 방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 단말 및 스마트 운동기기는 복수이고,
    상기 복수의 단말은 미리 설정된 기준에 따라 적어도 하나의 단말을 포함하는 복수의 팀으로 구분되며,
    상기 피드백 정보는,
    상기 복수의 단말의 사용자 각각에 대한 피드백 정보 및 상기 복수의 팀 각각에 대판 피드백 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기기를 통한 사용자 운동 방법.

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