KR102147595B1 - 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템 및 방법 - Google Patents

활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균형 운동 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가상현실(Virtual Reality: VR)기기를 이용하여 현실감 있는 콘텐츠를 제공하고, 가상현실 콘텐츠와 바닥에 설치되는 균형보더를 통해 사용자가 균형 운동을 할 수 있도록 하되 균형보더를 통해 사용자의 균형 유지 상태를 측정하고, VR기기를 통해 사용자의 신체 움직임을 판단하여 균형 유지 상태에 대응하는 콘텐츠를 제공할 수 있는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템 및 방법{Balance motion system using active balance border and method thereof}
본 발명은 균형 운동 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가상현실(Virtual Reality: VR)기기를 이용하여 현실감 있는 콘텐츠를 제공하고, 가상현실 콘텐츠와 바닥에 설치되는 균형보더를 통해 사용자가 균형 운동을 할 수 있도록 하되 균형보더를 통해 사용자의 균형 유지 상태를 측정하고, VR기기를 통해 사용자의 신체 움직임을 판단하여 균형 유지 상태에 대응하는 콘텐츠를 제공할 수 있는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 대한민국은 전체 인구 중 65세 이상 인구 비중이 14%를 넘어선 고령화 사회에 들어섰다. 대부분 사람은 노화하는 과정에서 하체의 근력과 관절의 약화로 인해 균형 감각이 저하되기 때문에 노인들에게서 낙상, 추락과 같은 사고가 빈번하게 발생한다. 균형 감각의 저하는 노인들에게 2차 질병 및 사고를 유발할 수 있으므로 미리 예방하는 것이 필요하다.
노인들의 균형 감각의 저하를 방지하기 위해서는 꾸준히 운동하는 것이 좋으나, 일반적인 운동들은 과도한 체력 소모를 일으키므로 관절을 더 약화시킬 수 있기 때문에 적합하지 않다.
따라서 과도한 체력 소모를 일으키지 않으면서도 흥미를 제공하고 신체감각을 이용하여 균형 감각을 향상할 수 있는 운동 장치의 개발이 요구되고 있다.
이러한 요구에 따라 대한민국 등록특허 제10-1837284호 [동적자세균형 기반 실감형 재활 운동 시스템](이하 "선행기술"이라 함)은 발판부가 공중에 떠 있도록 구성되어 회전되도록 구성되어 발판부에 올라선 사용자가 본체부에서 디스플레이되는 콘텐츠에 따라 움직이면서 발판부의 균형을 유지하기 위한 움직임을 수행하도록 하여 균형 운동을 시키는 기술을 개시하고 있다.
그러나 상술한 선행기술은 사용자의 몸을 지지해주는 피치모션 프레임을 구비하기는 하나 발판부가 공중에 떠 있어 탑승 시 사용자에게 심리적인 불안감을 주어 거부감을 줄 수 있는 문제점이 있었으며, 단순한 2차원적인 콘텐츠 영상에 의해 재미가 반감될 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 사용자의 안전을 확보하기 위해 별도의 의복을 입어야 하므로 그 절차가 복잡하여 사용자에게 불편함을 제공하여 사용자의 운동 의욕을 저감시킬 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 선행기술은 발판의 움직임만 센싱할 수 있을 뿐 사용자 몸의 움직임을 검출할 수 없고 이를 반영한 콘텐츠를 제공할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1837284호(2018.03.12. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1104977호(2012.01.16. 공고)
따라서 본 발명의 목적은 가상현실(Virtual Reality: VR)기기를 이용하여 현실감 있는 콘텐츠를 제공하고, 가상현실 콘텐츠와 바닥에 설치되는 균형보더를 통해 사용자가 균형 운동을 할 수 있도록 하되 균형보더를 통해 사용자의 균형 유지 상태를 측정하고, VR기기를 통해 사용자의 신체 움직임을 판단하여 균형 유지 상태에 대응하는 콘텐츠를 제공할 수 있는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템은: 탄성에 의한 수평을 유지하되 사용자의 무게중심에 따라 전후좌우 전 방향으로 기울어지고 기울어진 방향 및 기울어진 정도에 따른 균형정보를 생성하여 전송하는 균형보더 모듈을 포함하는 균형보더 및 균형보더에 올라간 사용자의 몸을 둘러싸 상기 사용자가 손으로 잡을 수 있는 손잡이부를 포함하는 균형 운동 기구부; 및 사용자 머리에 착용되어 사용자에게 상기 균형보더 위에서 사용자가 하여야 할 동작을 포함하는 시각적인 콘텐츠를 제공하고, 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 균형정보를 상기 균형보더 모듈로부터 수신하고, 사용자의 몸의 움직임에 따른 사용자 균형정보를 측정하여 상기 균형보더의 균형정보와 사용자 균형정보를 비교하여 콘텐츠에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행하는 균형 운동 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
균형 운동 기구부는, 넓게 형성되어 바닥에 놓이는 바닥부재 및 상기 바닥부재의 중앙에 고정되되 균형보더 상부에 힘이 가해지지 않을 때 평형상태를 유지하고, 사용자가 올라섰을 때 사용자의 무게중심에 따라 전후좌우로 기울어지며, 기울어지는 방향 및 기울어지는 정도에 대한 정보를 포함하는 균형정보를 생성하여 전송하는 상기 균형보더 모듈을 포함하는 상기 균형보더를 포함하는 균형보더 베이스; 상기 바닥부재의 상부면 끝부에서 수직으로 형성되는 지지부재; 및 상기 지지부재의 상부 끝단부에서 수직으로 고정 연결되되, 상기 균형보더 위에 올라간 사용자를 둘러싸도록 형성되는 상기 손잡이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지부재는, 적어도 세 개 이상 구성되되, 사용자의 키에 따라 높이 조절되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 균형 운동 장치는, 균형보더에서 사용자가 해야 할 동작에 대한 가상현실 영상을 포함하는 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하고 있는 콘텐츠 DB를 포함하는 저장부; 상기 균형보더 모듈과 통신을 수행하는 통신부; 상기 균형 운동 장치를 착용한 사용자 머리의 움직임 방향에 대한 방향 및 기울기를 측정하여 출력하는 기울기 측정부; 상기 콘텐츠를 디스플레이하는 디스플레이부; 및 콘텐츠를 선택받고 선택된 콘텐츠를 상기 디스플레이부에 디스플레이시키고, 상기 통신부를 통해 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 균형정보를 상기 균형보더 모듈로부터 수신하고, 상기 기울기 측정부를 통해 측정되는 사용자의 몸의 움직임에 따른 방향 및 기울기를 포함하는 사용자 균형정보를 생성한 후, 상기 균형보더의 균형정보와 사용자 균형정보를 비교하여 콘텐츠에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 균형 운동 장치는, 마이크를 구비하여 사용자가 발성하는 음성을 상기 제어부로 출력하고, 상기 제어부의 제어를 받아 스피커를 통해 오디오를 출력하는 오디오 처리부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 디스플레이부에 선택할 수 있는 콘텐츠들에 대한 콘텐츠 리스트를 표시하고 상기 마이크를 통해 입력되는 음성을 음성 인식하여 표시된 상기 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 하나를 선택하고, 상기 균형보더의 균형정보가 미리 설정된 기준 기울기를 초과하는 경우 상기 오디오 처리부를 통해 경보를 발생하여 위험을 통지하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신부는, 상기 균형보더 모듈과 유선으로 연결되어 유선통신을 수행하는 유선통신부; 및 상기 균형보더 모듈과 무선으로 연결되어 근거리 무선통신을 수행하는 무선통신부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 선택할 콘텐츠들에 대한 콘텐츠 리스트를 상기 디스플레이부에 표시하고 표시된 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 하나를 선택받아 상기 디스플레이부에 디스플레이시키는 콘텐츠 제공부; 상기 통신부를 통해 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 균형정보를 상기 균형보더 모듈로부터 수신하여 수집하는 균형보더 균형정보 수집부 및 상기 기울기 측정부를 통해 측정되는 사용자의 몸의 움직임에 따른 방향 및 기울기를 포함하는 사용자 균형정보를 생성하여 출력하는 사용자 균형정보 수집부를 포함하는 행동정보 수집부; 상기 균형보더의 균형정보와 사용자 균형정보를 비교하여 콘텐츠에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행하는 행동 평가부; 및 상기 평가된 결과를 상기 디스플레이부에 디스플레이하는 평가정보 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 균형보더의 균형정보의 기울기가 기준 기울기를 초과하면 상기 사용자 균형정보의 사용자 신체의 움직임 방향 및 기울기에 대해 사용자가 균형을 잡을 수 있는 움직임 방향 및 기울기를 계산하고, 계산된 움직임 방향 및 기울기에 대한 정보를 포함하는 사용자 움직임에 대한 가상현실 영상을 포함하는 콘텐츠를 생성하여 상기 디스플레이부에 표시하는 행동 지시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법은: 사용자 머리에 착용되는 균형 운동 장치의 제어부가 선택할 콘텐츠들에 대한 콘텐츠 리스트를 디스플레이부에 표시하고 표시된 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 하나를 선택받아 상기 디스플레이부에 디스플레이시키는 콘텐츠 디스플레이 과정; 상기 제어부가 통신부를 통해 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 바닥에 설치되는 균형보더에 구성되는 균형보더 모듈로부터 균형정보를 수신하여 수집하는 균형보더 균형정보 수집 단계 및 상기 균형 운동 장치에 구성되는 기울기 측정부를 통해 측정되는 사용자의 몸의 움직임에 따른 방향 및 기울기를 포함하는 사용자 균형정보를 생성하여 출력하는 사용자 균형정보 수집 단계를 포함하는 행동정보 수집 과정; 및 상기 균형보더의 균형정보와 사용자 균형정보를 비교하여 콘텐츠에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행하는 행동 평가 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은: 상기 평가된 결과를 상기 디스플레이부에 디스플레이하는 평가정보 출력 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은: 상기 균형보더의 균형정보의 기울기가 기준 기울기를 초과하면 상기 사용자 균형정보의 사용자 신체의 움직임 방향 및 기울기에 대해 사용자가 균형을 잡을 수 있는 움직임 방향 및 기울기를 계산하여 계산된 움직임 방향 및 기울기에 대한 정보를 포함하는 사용자 움직임에 대한 가상현실 영상을 포함하는 콘텐츠를 생성하여 상기 디스플레이부에 표시하는 행동 지시 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 행동 지시 과정은, 상기 균형보더의 균형정보의 기울기가 기준 기울기를 초과하면 오디오 처리부를 통해 경보를 발생시키는 경보 발생 단계; 및 상기 경보 발생 후 상기 사용자 균형정보의 사용자 신체의 움직임 방향 및 기울기에 대해 사용자가 균형을 잡을 수 있는 움직임 방향 및 기울기를 계산하여 계산된 움직임 방향 및 기울기에 대한 정보를 포함하는 사용자 움직임에 대한 가상현실 영상을 포함하는 콘텐츠를 생성하여 상기 디스플레이부에 표시하는 행동 지시 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 콘텐츠 디스플레이 과정은, 사용자 머리에 착용되는 균형 운동 장치의 제어부가 선택할 콘텐츠들에 대한 콘텐츠 리스트를 디스플레이부에 표시하는 콘텐츠 선택 요청 단계; 표시된 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 하나를 오디오 처리부의 마이크를 통해 음성으로 입력받고, 음성 인식을 수행하여 상기 음성에 대응하는 콘텐츠를 선택하는 콘텐츠 선택 단계; 및 상기 선택된 콘텐츠를 상기 디스플레이부에 디스플레이시키는 콘텐츠 디스플레이 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바닥에 설치되는 균형보더를 적용함으로써 나이가 많은 사용자에게 심리적 안정성 및 물리적 안정성을 동시에 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사용자의 몸을 둘러싸는 원형의 손잡이를 구비하여 사용자가 안전하게 콘텐츠에서 제공하는 균형 운동을 안전하게 따라 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 균형보더를 통해 사용자의 균형 유지 여부를 판단하고, 기준치 이하로 기울어져 균형이 무너질 수 있는 상태인지를 판단하여 균형이 무너지기 전에 시청각적으로 경보하여 주므로 사용자가 빠르게 균형을 잡을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사용자가 균형을 잃었을 때 사용자가 눈에 착용하고 있는 머리착용디스플레이(Head Mounted Display: HMD)를 통해 사용자 몸의 움직임 상태를 판단하고, 이를 반영하여 사용자가 균형을 회복할 수 있는 몸의 움직임 정보를 포함하는 콘텐츠를 생성하여 제공함으로써 사용자가 빠르게 균형을 유지할 수 있도록 하여 균형 운동의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기구적 구성에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자적 구성에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 균형 운동 시스템의 균형 운동 장치의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법 중 균형 유지 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템의 기구적 구성, 전자적 구성 및 동작을 상세히 설명하고, 상기 시스템에서의 균형 운동 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기구적 구성에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템은 사용자가 올라가 균형 운동을 할 수 있도록 하는 균형보더(30)를 포함하는 균형 운동 기구부(100) 및 사용자의 머리에 착용되는 머리착용디스플레이(Head Mounted Display: HMD) 형태로 구성되는 균형 운동 장치(200)를 포함한다.
균형 운동 기구부(100)는 균형보더 베이스(10), 지지부재(40) 및 손잡이부(50)를 포함한다.
균형보더 베이스(10)는 바닥에 놓이도록 넓게 형성되는 바닥부재(20), 상기 바닥부재의 중앙을 중심으로 고정되는 균형보더(20)를 포함한다.
바닥부재(20)는 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다양한 형태로 넓게 형성되어 바닥에 놓이며, 움직이지 않도록 고정되는 것이 바람직할 것이다.
균형보더(20)는 상기 바닥부재(20)의 중심부에 구성되는 것이 바람직할 것이다.
균형보더(20)는 도 1에서 원형으로 구성되는 경우를 나타내었으나, 다양한 형태로 구성될 수 있을 것이다.
균형보더(20)는 균형보더 상부(31) 및 균형보더 하부(32)를 포함하여 구성되며, 상기 균형보더 상부(31) 및 균형보더 하부(32)의 중심에는 균형보더 상부(31)가 무게중심이 가해지는 방향으로 기울어지도록 구체 등의 중심체(미도시)가 포함되고, 중심체를 중심으로 바깥쪽으로 균형보더 상부(31) 및 균형보더 하부(32) 사이에 탄성체(미도시)가 구성되어 평상시에는 수평을 유지하도록 하고, 사용자가 균형보더 상부(31)에 올라가는 경우 사용자의 무게중심에 따라 힘이 가해지는 방향으로 기울어지도록 구성된다. 균형보더(20) 자체는 이 기술분야에서 잘 알려진 기술이므로 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 균형보더(20)는 균형보더 상부(31)가 중심체를 기준으로 전후좌우 전 방향 중 어느 방향으로 기울어지는지에 대한 방향정보를 측정하고, 상기 균형보더 상부(31)의 기울어짐 정도를 측정하여 출력하는 균형보더 모듈(150)이 구성된다.
방향정보 및 기울기 정보를 측정하는 센서로는 상부(31)에 자이로센서가 적용될 수도 있고, 거리 측정센서인 초음파 센서, 적외선 센서 등의 센서 다수 개를 적용하여 구성될 수 있을 것이다. 후자의 경우, 거리 측정센서는 균형보더 상부(31) 및 균형보더 하부(32) 중 어느 하나의 균형보더 하부(32) 및 균형보더 상부(31) 중 어느 하나의 끝의 원호를 따라 다수 개가 구비되어야 하며, 균형보더 상부(31) 및 균형보더 하부(32) 사이의 거리 및 측정된 거리에 의한 기울기가 계산될 수 있으며, 기울어진 거리 측정센서가 구성된 위치에 의해 방향 정보를 획득할 수 있을 것이다.
지지부재(40)는 균형보더(30) 바깥쪽의 바닥부재(10)에서 수직으로 길게 원형, 사각형 등의 막대바(Bar) 형태로 적어도 하나 이상이 구성될 수 있으나, 도 1과 같이 4개로 구성되는 것이 바람직할 것이다. 지지부재(40)는 바닥부재(20)에 고정되며, 사용자의 키에 따라 상부로 그 길이, 즉 높이가 조절될 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.
손잡이부(50)는 도 1에서와 같이 일부분이 개구되어 균형보더(30)에 올라간 사용자를 둘어싸도록 원형, 사각형 등의 다양한 형태로 구성되어 지지부재(40)의 상부 끝단부에 고정 결합된다. 상기 개구된 부분에는 출입문 형태로 체결될 수 있는 연장부(미도시)가 더 구성될 수도 있을 것이다.
균형 운동 장치(200)는 사용자 머리에 착용되는 머리착용디스플레이(Head Mounted Display: HMD) 형태로 구성되어, 사용자에게 상기 균형보더(30) 위에서 사용자가 하여야 할 동작을 포함하는 시청각적인 콘텐츠를 제공하고, 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 균형보더(30)의 균형정보를 상기 균형보더 모듈로부터 수신하고, 사용자의 몸의 움직임에 따른 사용자 균형정보를 측정하여 상기 균형보더(30)의 균형정보와 사용자 균형정보를 비교하여 콘텐츠에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행한다.
균형 운동 장치(200)의 상세 구성 및 동작은 다음의 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전자적 구성에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 균형 운동 시스템의 균형 운동 장치의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 균형보더 모듈(150)과 균형 운동 장치(200)는 유선 및 무선 중 어느 하나로 연결되어 데이터 통신을 수행한다.
균형 운동 장치(200)는 저장부(210), 디스플레이부(220), 입력부(230), 통신부(240), 기울기 측정부(260) 및 제어부(270)를 포함하고, 실시예에 따라 오디오 처리부(250)를 더 포함할 수 있을 것이다.
저장부(210)는 균형 운동 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램영역, 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 일시 저장하는 임시영역, 상기 제어프로그램 수행에 필요하거나, 수행 중에 발생되는 데이터를 반영구적으로 저장하는 데이터영역을 포함한다. 상기 데이터영역에는 본 발명에 따라 균형보더(30)에서 사용자가 해야 할 동작에 대한 가상현실 영상을 포함하는 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하고 있는 콘텐츠 DB(211), 상기 사용자에 대해 수집되는 사용자별 또는 실행별 행동정보를 저장하는 행동정보 DB(212), 사용자별 또는 실행별 평가정보를 저장하는 평가 DB(213) 등이 구성될 수 있을 것이다.
디스플레이부(220)는 제어부(270)의 제어를 받아 2차원 또는 3차원으로 동작상태에 따른 다양한 정보, 및 가상현실 영상을 포함하는 콘텐츠를 디스플레이하나, HMD 형태로 구성되는 경우 3차원 가상현실 영상을 디스플레이하도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.
입력부(230)는 다수의 콘텐츠 중 하나를 선택하고, 선택된 콘텐츠의 실행, 종료, 중지 등과 같은 명령을 발생시키는 키 또는 버튼을 구비하는 키입력장치 등을 포함한다.
통신부(240)는 균형보더 모듈(150)과 데이터 통신을 수행하는 것으로 균형보더 모듈(150)과 무선으로 연결되어 무선통신을 수행하는 무선통신부(241) 및 유선으로 연결되어 유선통신을 수행하는 유선통신부(242) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.
상기 무선통신부(241)는 다이렉트 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 광대역무선통신(Ultra Wide Band: UWB) 등 중 어느 하나가 적용될 수 있을 것이다.
상기 유선통신부(242)는 범용직렬버스(Universal Serial Bus: USB) 등이 적용될 수 있을 것이다.
오디오 처리부(250)는 스피커 및 마이크를 구비하고, 마이크를 통해 사용자로부터 발화된 음성에 대한 오디오 신호를 처리하여 제어부(270)로 출력하고, 제어부(270)로부터 오디오 데이터를 입력받아 처리하여 스피커 및 이어셋 중 어느 하나를 통해 출력한다. 본 발명에 따라 오디오 처리부(250)는 콘텐츠를 선택하여 실행하기 위한 명령 등을 사용자로부터 음성으로 입력받아 제어부(270)로 출력하고, 제어부(270)로부터 균형을 잃으려고 할 때 경보음 등을 스피커를 통해 출력하도록 구성될 수 있을 것이다.
기울기 측정부(260)는 6축 자이로센서 등을 구비하여 사용자의 머리 이동방향, 기울기 정도, 속도 등을 측정하여 제어부(270)로 출력한다. 머리의 이동방향은 몸의 이동방향에 대응하는 것으로 간주될 수 있을 것이다.
제어부(270)는 콘텐츠 제공부(271), 행동정보 수집부(272) 및 행동평가부(275)를 포함하고, 실시예에 따라 행동 지시부(276) 및 평가정보 출력부(277)를 더 포함하여 본 발명에 따른 균형 운동 장치의 전반적인 동작을 제어한다.
구체적으로, 콘텐츠 제공부(271)는 디스플레이부(220) 및 오디오 처리부(250)와 디스플레이부(220) 및 입력부(230) 중 어느 하나 이상의 입출력 수단을 통해 적어도 하나 이상의 콘텐츠에 대한 콘텐츠 리스트를 사용자에게 제공하고, 입력부(230) 및/또는 오디오 처리부(250)의 마이크를 통해 입력되는 음성의 음성 인식에 의해 하나의 콘텐츠를 선택받고, 선택된 콘텐츠를 저장부(210)의 콘텐츠 DB(211)로부터 로드하여 디스플레이부(220)에 제공하고, 콘텐츠에 오디오가 포함되어 있는 경우 오디오 처리부(250)를 통해 오디오 처리를 수행한 후 스피커를 통해 출력한다.
상기 오디오 처리부(250)을 통한 콘텐츠 선택은, 제어부(270)가 오디오 처리부(250)로부터 입력되는 사용자 음성을 음성 인식하여 선택된 콘텐츠를 식별하도록 함으로써 이루어질 수 있을 것이다.
행동정보 수집부(272)는 콘텐츠 제공부(271)가 콘텐츠를 디스플레이하기 시작하면 통신부(240)를 통해 균형보더 모듈(150)로부터 균형보더(30)의 균형정보를 수집하기 시작하여 행동정보 DB(212)에 저장하는 균형보더 균형정보 수집부(273) 및 상기 기울기 측정부(260)를 구동하여 기울어지는 방향 및 기울기 정보를 획득하여 방향 및 기울기를 포함하는 사용자 균형정보를 생성하여 행동정보 DB(212)에 저장하는 사용자 균형정보 수집부(274)를 포함한다.
상기 균형보더(30)의 균형정보 및 사용자 균형정보는 행동 평가부(275)로 제공된다.
행동 평가부(275)는 균형보더(30)의 균형정보 및 사용자 균형정보를 분석하여 현재 재생되고 있는 콘텐츠에 대응하는 동작을 사용자가 수행하고 있는지에 대한 평가 및 균형보더(30)의 균형정보에 근거한 균형감각을 평가하고, 평가된 평가정보를 평가 DB(213)에 저장한다.
행동 지시부(276)는 상기 균형보더(30)의 균형정보의 기울기가 기준 기울기를 초과하면 상기 사용자 균형정보의 사용자 신체의 움직임 방향 및 기울기에 대해 사용자가 균형을 잡을 수 있는 움직임 방향 및 기울기를 계산하고, 계산된 움직임 방향 및 기울기에 대한 정보를 포함하는 사용자 움직임에 대한 가상현실 영상을 포함하는 콘텐츠를 생성하여 상기 디스플레이부(220)에 표시한다.
상기 행동 지시부(276)는 상기 균형보더(30)의 균형정보가 미리 설정된 기준 기울기를 초과하는 경우 상기 오디오 처리부(250)를 통해 경보를 발생하여 사용자에게 위험을 통지하도록 구성될 수도 있을 것이다.
평가정보 출력부(277)눈 상기 평가된 평가정보를 디스플레이부(220)에 디스플레이하거나, 오디오 처리부(250)의 스피커를 통해 오디오로 출력하거나, 둘 모두를 통해 사용자에게 제공할 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법 중 균형 유지 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
우선, 제어부(270)는 균형 운동 장치(200)가 구동되면 콘텐츠 선택 수단을 디스플레이부(220) 및 오디오 처리부(250) 중 어느 하나 이상을 통해 제공하고, 콘텐츠 선택 수단을 통해 하나의 콘텐츠가 선택되는지를 모니터링하며, 콘텐츠 선택 수단을 통해 제공된 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 어느 하나를 선택받는다(S111).
콘텐츠가 선택되면 제어부(270)는 선택된 콘텐츠를 콘텐츠 DB(211)로부터 로드하여 디스플레이부(220)를 통해 재생하기 시작하며, 콘텐츠에 오디오가 포함되어 있으면 오디오를 오디오 처리부(250)를 통해 재생하기 시작한다(S113).
콘텐츠가 재생되기 시작하면 제어부(270)는 통신부(240)를 통해 균형보더 모듈(150)로 균형보더(30)의 균형정보를 측정하여 제공해줄 것을 요청하고(S115), 기울기 측정부(260)를 구동하여 사용자 균형정보를 수집하기 시작한다(S117).
상기 균형보더(30)의 균형정보 측정 요청 후 균형보더 모듈(150)로부터 균형보더(30)의 균형정보가 수집되는지를 모니터링하고(S119), 균형보더(30)의 균형정보가 수신되면 균형보더의 균형정보의 균형보더(30)의 기울기가 미리 설정된 기준 기울기를 초과하는지를 검사하여 균형 유지 여부를 판단하고(S121), 균형이 유지되고 있는지를 검사한다(S123).
균형이 유지되고 있으면 제어부(270)는 현재 콘텐츠에 의해 유도되고 있는 행동에 대한 평가점수를 부여한다(S125).
상기 콘텐츠의 유도 행동에 대한 평가점수의 부여 후 제어부(270)는 균형보더(30)의 균형정보와 사용자 균형정보를 비교하여(S127), 균형감각을 측정한다(S129). 상기 균형감각은 콘텐츠의 유도된 행동에 대한 몸의 기울기에 대해 얼마나 빠르게 균형을 유지하는지를 검사하여 평가될 수 있을 것이다. 몸의 기울기는 사용자 균형정보에 의해 획득되고, 균형여부는 균형보더 모듈(150)로부터 제공되는 균형보더(30)의 균형정보에 의해 판단될 수 있을 것이다.
균형감각이 측정되면 제어부(270)는 균형감각에 따른 평가점수를 부여한(S131) 후, 콘텐츠의 유도 행동에 대한 평가 정수와 균형감각에 대한 평가점수를 합산하여 평가정보를 생성한다(S133).
생성된 평가정보는 디스플레이부(220)를 통해 디스플레이될 수도 있고, 오디오 처리부(250)를 통해 음성으로 출력될 수도 있을 것이다.
반면, S123에서 균형이 유지되고 있지 않은 것으로 판단되면 제어부(270)는 균형 유지 과정을 수행한다(S137).
균형 유지 과정 S137은 도 5에서 보이는 바와 같이 제어부(270)가 디스플레이부(220) 및 오디오 처리부(250) 중 어느 하나 이상을 통해 시각 및 청각 중 어느 하나를 통한 경보를 출력한다(S211).
경보 출력 후, 제어부(270)는 현재 균형보더(30)의 균형을 유지하기 위한 사용자의 동작을 계산한다(S213). 상기 동작은 무릎을 굽히고 기울어진 방향의 반대 방향으로 상체를 이동시키는 등의 동작이 될 수 있을 것이다.
균형을 유지하기 위한 동작이 계산되면 제어부(270)는 계산된 동작에 대한 균형 유지 콘텐츠를 생성한(S215) 후, 균형 유지 콘텐츠를 디스플레이부(220)에 표시한다(S217).
제어부(270)는 콘텐츠가 종료될 때까지(S135) 상술한 S119 이후의 과정 및 균형 유지 과정을 반복 수행한다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 균형보더 베이스 20: 바닥부재
30: 균형보더 31: 균형보더 상부
32: 균형보더 하부 40: 지지부재
50: 손잡이부 100: 균형 운동 기구
200: 균형 운동 장치 210: 저장부
211: 콘텐츠 DB 212: 행동정보 DB
213: 평가 DB 220: 디스플레이부
230: 입력부 240: 통신부
241: 무선통신부 242: 유선통신부
250: 오디오 처리부 260: 기울기 측정부

Claims (13)

  1. 탄성에 의한 수평을 유지하되 사용자의 무게중심에 따라 전후좌우 전 방향으로 기울어지고 기울어진 방향 및 기울어진 정도에 따른 균형정보를 생성하여 전송하는 균형보더 모듈을 포함하는 균형보더 및 균형보더에 올라간 사용자의 몸을 둘러싸 상기 사용자가 손으로 잡을 수 있는 손잡이부를 포함하는 균형 운동 기구부; 및
    사용자 머리에 착용되어 사용자에게 상기 균형보더 위에서 사용자가 하여야 할 동작을 포함하는 시각적인 콘텐츠를 제공하고, 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 균형정보를 상기 균형보더 모듈로부터 수신하고, 사용자의 몸의 움직임에 따른 사용자 균형정보를 측정하여 상기 균형보더의 균형정보와 사용자 균형정보를 비교하여 콘텐츠에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행하는 균형 운동 장치를 포함하되,
    상기 균형 운동 장치는,
    균형보더에서 사용자가 해야 할 동작에 대한 가상현실 영상을 포함하는 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하고 있는 콘텐츠 DB를 포함하는 저장부;
    상기 균형보더 모듈과 통신을 수행하는 통신부;
    상기 균형 운동 장치를 착용한 사용자 머리의 움직임 방향에 대한 방향 및 기울기를 측정하여 출력하는 기울기 측정부;
    상기 콘텐츠를 디스플레이하는 디스플레이부; 및
    콘텐츠를 선택받고 선택된 콘텐츠를 상기 디스플레이부에 디스플레이시키고, 상기 통신부를 통해 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 균형정보를 상기 균형보더 모듈로부터 수신하고, 상기 기울기 측정부를 통해 측정되는 사용자의 몸의 움직임에 따른 방향 및 기울기를 포함하는 사용자 균형정보를 생성한 후, 상기 균형보더의 균형정보와 사용자 균형정보를 분석하여 현재 재생되고 있는 콘텐츠의 동작과 비교하여 콘텐츠에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    선택할 콘텐츠들에 대한 콘텐츠 리스트를 상기 디스플레이부에 표시하고 표시된 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 하나를 선택받아 상기 디스플레이부에 디스플레이시키는 콘텐츠 제공부;
    상기 통신부를 통해 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 상기 균형정보를 상기 균형보더 모듈로부터 수신하여 수집하는 균형보더 균형정보 수집부 및 상기 기울기 측정부를 통해 측정되는 사용자의 몸의 움직임에 따른 방향 및 기울기를 포함하는 사용자 균형정보를 생성하여 출력하는 사용자 균형정보 수집부를 포함하는 행동정보 수집부;
    상기 균형보더의 균형정보와 사용자 균형정보를 분석하고 현재 재생되고 있는 콘텐츠의 동작과 비교하여, 상기 콘텐츠에 대응하는 동작을 사용자가 수행하고 있는지에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행하는 행동 평가부; 및
    상기 평가된 결과를 상기 디스플레이부에 디스플레이하는 평가정보 출력부; 및
    상기 균형보더의 균형정보의 기울기가 기준 기울기를 초과하면 상기 사용자 균형정보의 사용자 신체의 움직임 방향 및 기울기에 대해 사용자가 균형을 잡을 수 있는 움직임 방향 및 기울기를 계산하고, 계산된 움직임 방향 및 기울기에 대한 정보를 포함하는 사용자 움직임에 대한 가상현실 영상을 포함하는 콘텐츠를 생성하여 상기 디스플레이부에 표시하는 행동 지시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템.

  2. 제1항에 있어서,
    균형 운동 기구부는,
    넓게 형성되어 바닥에 놓이는 바닥부재 및 상기 바닥부재의 중앙에 고정되되 균형보더 상부에 힘이 가해지지 않을 때 평형상태를 유지하고, 사용자가 올라섰을 때 사용자의 무게중심에 따라 전후좌우로 기울어지며, 기울어지는 방향 및 기울어지는 정도에 대한 정보를 포함하는 균형정보를 생성하여 전송하는 상기 균형보더 모듈을 포함하는 상기 균형보더를 포함하는 균형보더 베이스;
    상기 바닥부재의 상부면 끝부에서 수직으로 형성되는 지지부재; 및
    상기 지지부재의 상부 끝단부에서 수직으로 고정 연결되되, 상기 균형보더 위에 올라간 사용자를 둘러싸도록 형성되는 상기 손잡이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    적어도 세 개 이상 구성되되, 사용자의 키에 따라 높이 조절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 균형 운동 장치는,
    마이크를 구비하여 사용자가 발성하는 음성을 상기 제어부로 출력하고, 상기 제어부의 제어를 받아 스피커를 통해 오디오를 출력하는 오디오 처리부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 디스플레이부에 선택할 수 있는 콘텐츠들에 대한 콘텐츠 리스트를 표시하고 상기 마이크를 통해 입력되는 음성을 음성 인식하여 표시된 상기 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 하나를 선택하고, 상기 균형보더의 균형정보가 미리 설정된 기준 기울기를 초과하는 경우 상기 오디오 처리부를 통해 경보를 발생하여 위험을 통지하는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 균형보더 모듈과 유선으로 연결되어 유선통신을 수행하는 유선통신부; 및
    상기 균형보더 모듈과 무선으로 연결되어 근거리 무선통신을 수행하는 무선통신부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 사용자 머리에 착용되는 균형 운동 장치의 제어부가 선택할 콘텐츠들에 대한 콘텐츠 리스트를 디스플레이부에 표시하고 표시된 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 하나를 선택받아 상기 디스플레이부에 디스플레이시키는 콘텐츠 디스플레이 과정;
    상기 제어부가 통신부를 통해 상기 콘텐츠에 대한 상기 사용자의 움직임에 따른 바닥에 설치되는 균형보더에 구성되는 균형보더 모듈로부터 균형정보를 수신하여 수집하는 균형보더 균형정보 수집 단계 및 상기 균형 운동 장치에 구성되는 기울기 측정부를 통해 측정되는 사용자의 몸의 움직임에 따른 방향 및 기울기를 포함하는 사용자 균형정보를 생성하여 출력하는 사용자 균형정보 수집 단계를 포함하는 행동정보 수집 과정;
    상기 균형보더의 균형정보와 사용자 균형정보를 분석하여 현재 재생되고 있는 콘텐츠에 대응하는 동작을 사용자가 수행하고 있는지에 대한 사용자의 동작 평가 및 균형 감각에 대한 평가를 수행하는 행동 평가 과정; 및
    상기 균형보더의 균형정보의 기울기가 기준 기울기를 초과하면 상기 사용자 균형정보의 사용자 신체의 움직임 방향 및 기울기에 대해 사용자가 균형을 잡을 수 있는 움직임 방향 및 기울기를 계산하여 계산된 움직임 방향 및 기울기에 대한 정보를 포함하는 사용자 움직임에 대한 가상현실 영상을 포함하는 콘텐츠를 생성하여 상기 디스플레이부에 표시하는 행동 지시 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 평가된 결과를 상기 디스플레이부에 디스플레이하는 평가정보 출력 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 행동 지시 과정은,
    상기 균형보더의 균형정보의 기울기가 기준 기울기를 초과하면 오디오 처리부를 통해 경보를 발생시키는 경보 발생 단계; 및
    상기 경보 발생 후 상기 사용자 균형정보의 사용자 신체의 움직임 방향 및 기울기에 대해 사용자가 균형을 잡을 수 있는 움직임 방향 및 기울기를 계산하여 계산된 움직임 방향 및 기울기에 대한 정보를 포함하는 사용자 움직임에 대한 가상현실 영상을 포함하는 콘텐츠를 생성하여 상기 디스플레이부에 표시하는 행동 지시 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 콘텐츠 디스플레이 과정은,
    사용자 머리에 착용되는 균형 운동 장치의 제어부가 선택할 콘텐츠들에 대한 콘텐츠 리스트를 디스플레이부에 표시하는 콘텐츠 선택 요청 단계;
    표시된 콘텐츠 리스트의 콘텐츠 중 하나를 오디오 처리부의 마이크를 통해 음성으로 입력받고, 음성 인식을 수행하여 상기 음성에 대응하는 콘텐츠를 선택하는 콘텐츠 선택 단계; 및
    상기 선택된 콘텐츠를 상기 디스플레이부에 디스플레이시키는 콘텐츠 디스플레이 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활동형 균형보더를 이용한 균형 운동 방법.
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