KR102175232B1 - System for automatically correcting walking posture - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 보행자세 교정 시스템은, 사용자의 보행으로 인한 파라미터의 변화를 감지하는 센서부; 상기 센서부에 의해 감지된 파라미터의 변화에 기초하여 사용자의 보행자세 정보를 획득하고, 상기 사용자의 보행자세를 미리 저장된 목표 보행자세와 비교 분석하는 보행자세 분석부; 상기 사용자의 보행자세와 목표 보행자세의 차이에 기초하여 피드백 정보를 결정하는 피드백 정보 결정부; 상기 피드백 정보를 출력하는 알림부; 및 상기 파라미터의 변화 또는 상기 피드백 정보에 기초하여 사용자의 보행자세를 교정하기 위한 보행자세 교정부를 포함한다. 이에 따르면 보행으로 인한 파라미터의 변화에 기초하여 사용자의 보행자세를 정확하게 분석하고, 무릎 부위에 적절한 압력 또는 진동을 가하여 관절부에 가해지는 하중을 경감시키고 통증을 줄여줄 수 있다. 뿐만 아니라, 분석된 보행자세 정보를 목표 보행자세와 실시간으로 비교하여 웨어러블 디바이스를 통해 사용자에게 알려주거나, 무릎 부위에 적절한 압력 또는 진동을 가하여 사용자가 올바른 자세로 교정될 수 있도록 도와준다.An automatic gait correction system according to an embodiment of the present invention includes: a sensor unit for detecting a change in a parameter due to a user's walking; A pedestrian tax analysis unit for acquiring the user’s pedestrian tax information based on a change in the parameter sensed by the sensor unit, and comparing and analyzing the user’s pedestrian tax with a target pedestrian tax previously stored; A feedback information determination unit that determines feedback information based on a difference between the user's gait and a target gait; A notification unit outputting the feedback information; And a pedestrian tax correction unit for correcting the user's gait based on the change of the parameter or the feedback information. According to this, it is possible to accurately analyze a user's gait based on a change in a parameter due to walking, and apply appropriate pressure or vibration to the knee to reduce the load applied to the joint and reduce pain. In addition, it compares the analyzed gait information with the target gait in real time and informs the user through a wearable device, or applies appropriate pressure or vibration to the knee area to help the user correct the correct posture.
Description
본 발명은 사용자의 보행자세를 자동으로 교정하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사용자의 족압, 이동속도, 방향, 가속도 등의 파라미터의 변화에 기초하여 사용자의 보행을 보조하고 보행자세를 교정하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for automatically correcting the user's gait, and more specifically, assists the user's walking and corrects the gait based on changes in parameters such as the user's foot pressure, movement speed, direction, and acceleration. It relates to a system for doing.
본 연구는 한국과학기술연구원의 기관고유 미래원천의공학기술개발사업, 바이오닉스를 위한 감각-운동 신경망 모형화, 과제고유번호: 2E27980 의 지원에 의하여 이루어진 것이다.This study was made with the support of the Korea Institute of Science and Technology's unique future source medical engineering technology development project, sensory-motor neural network modeling for bionics, and project specific number: 2E27980.
무릎 골관절염은 노화와도 관련 있는 퇴행성 질환으로, 점차 고령화 사회가 되어감에 따라 환자 수가 급증하고 있다. 무릎 골관절염은 극심한 통증을 유발하고 여러 가지 신체 기능적인 장애를 유발하여 노인들이 독립적인 일상 생활을 영위하지 못하게 방해함으로써 삶의 질을 떨어뜨리는 원인 중 하나로 지적되고 있다.Osteoarthritis of the knee is a degenerative disease that is also related to aging, and the number of patients is rapidly increasing as the society becomes aging. Osteoarthritis of the knee is pointed out as one of the causes of deteriorating the quality of life by inducing extreme pain and causing various bodily functional disorders, preventing the elderly from living independent daily lives.
대부분의 무릎 골관절염 환자는 무릎 내측에 이상이 있는 경우가 많고, 평소의 잘못된 보행 습관 및 자세는 퇴행성 질환인 무릎 골관절염의 병세와 통증을 악화시킨다. 최근에는 무릎 골관절염 수술 후 무릎 내측의 하중을 줄여줄 수 있도록 도와주는 무릎 보조기 등이 개발되고 있으나, 무릎 골관절염을 예방하거나 진행을 막기 위해 잘못된 보행 습관을 실시간으로 교정하기 위한 시스템은 전무한 실정이다.Most knee osteoarthritis patients often have abnormalities on the inner side of the knee, and the usual wrong walking habits and postures worsen the condition and pain of knee osteoarthritis, a degenerative disease. Recently, knee braces that help to reduce the load on the inner side of the knee after knee osteoarthritis surgery have been developed, but there is no system for correcting wrong walking habits in real time to prevent or prevent knee osteoarthritis from progressing.
이에 본 발명의 실시예들은, 사용자의 족압(足壓)에 따라 무릎 부위에 압력 및 진동을 가하여 보행 시 무릎 관절부에 가해지는 하중을 경감시키는 동시에, 센서를 이용하여 이동속도, 방향, 가속도 등의 파라미터의 변화를 감지하고, 이에 기초하여 사용자의 보행자세를 실시간으로 교정하고 피드백 정보를 출력할 수 있는 자동 보행자세 교정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, embodiments of the present invention reduce the load applied to the knee joint during walking by applying pressure and vibration to the knee region according to the user's foot pressure, and at the same time, the movement speed, direction, acceleration, etc. It is an object of the present invention to provide an automatic gait correction system capable of detecting a change in a parameter, correcting a user's gait in real time based on this, and outputting feedback information.
일 실시예에 따른 자동 보행자세 교정 시스템은, 사용자의 보행으로 인한 파라미터의 변화를 감지하는 센서부; 상기 센서부에 의해 감지된 파라미터의 변화에 기초하여 사용자의 보행자세 정보를 획득하고, 상기 사용자의 보행자세를 미리 저장된 목표 보행자세와 비교 분석하는 보행자세 분석부; 상기 사용자의 보행자세와 목표 보행자세의 차이에 기초하여 피드백 정보를 결정하는 피드백 정보 결정부; 상기 피드백 정보를 출력하는 알림부; 및 상기 파라미터의 변화 또는 상기 피드백 정보에 기초하여 사용자의 보행자세를 교정하기 위한 보행자세 교정부를 포함하되, 상기 보행자세 교정부는, 상기 파라미터의 변화 또는 상기 피드백 정보에 따라 사용자의 무릎 부위에 압력을 가하는 압력유닛을 포함한다.An automatic gait correction system according to an embodiment includes: a sensor unit configured to detect a change in a parameter due to a user's walking; A pedestrian tax analysis unit for acquiring the user’s pedestrian tax information based on a change in the parameter sensed by the sensor unit, and comparing and analyzing the user’s pedestrian tax with a target pedestrian tax previously stored; A feedback information determination unit that determines feedback information based on a difference between the user's gait and a target gait; A notification unit outputting the feedback information; And a gait correction unit for correcting a user’s gait based on a change in the parameter or the feedback information, wherein the gait correction unit applies pressure to the user’s knee according to the change in the parameter or the feedback information. It includes a pressure unit to apply.
일 실시예에서, 상기 센서부는, 사용자의 발바닥 또는 신발에 부착되어, 보행으로 인한 족압을 단계적으로 측정하기 위한 복수개의 센서유닛; 및 사용자의 무릎 부위 및 발목 부위 중 적어도 하나의 부위에 부착되어, 각 부위의 이동속도, 방향, 또는 가속도를 측정하기 위한 적어도 하나의 관성측정유닛을 포함하고, 상기 보행자세 분석부는, 상기 센서부에 의해 감지된 족압, 각 부위의 이동속도, 방향, 및 가속도 중 적어도 하나에 기초하여 사용자의 보행자세 정보를 획득할 수 있다.In one embodiment, the sensor unit is attached to the user's soles or shoes, a plurality of sensor units for stepwise measuring foot pressure due to walking; And at least one inertial measurement unit attached to at least one of the user's knee and ankle and measuring a moving speed, direction, or acceleration of each region, wherein the gait analysis unit includes the sensor unit The user's gait information may be obtained based on at least one of the foot pressure sensed by, the moving speed, direction, and acceleration of each part.
일 실시예에서, 상기 압력유닛은 사용자의 무릎 부위를 감싸는 에어튜브를 포함하며, 상기 에어튜브는, 상기 족압이 증가함에 따라 공기를 유입하여 팽창함으로써 상기 무릎 부위에 압력을 가하고, 상기 족압이 감소함에 따라 공기를 방출하여 수축함으로써 상기 무릎 부위의 압력을 감소시킬 수 있다.In one embodiment, the pressure unit includes an air tube surrounding the user's knee area, and the air tube applies pressure to the knee area by introducing and expanding air as the foot pressure increases, and the foot pressure decreases. Accordingly, the pressure of the knee region may be reduced by releasing and contracting air.
일 실시예에서, 상기 압력유닛은, 사용자의 발바닥 또는 신발에 부착되어 사용자의 발이 지면에 닿으면 상기 에어튜브에 공기를 유입하고, 사용자의 발이 지면에서 떨어지면 상기 에어튜브 내 공기를 방출할 수 있다.In one embodiment, the pressure unit is attached to the sole of the user's foot or shoes, and when the user's foot touches the ground, air is introduced into the air tube, and when the user's foot falls from the ground, air in the air tube may be released. .
일 실시예에서, 상기 압력유닛은, 상기 센서부에 의해 감지된 파라미터의 변화 또는 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 에어튜브에 공기를 자동으로 유입하거나 방출하는 전자동 에어펌프를 포함할 수 있다.In one embodiment, the pressure unit may include a fully automatic air pump for automatically introducing or discharging air into the air tube based on a change in a parameter sensed by the sensor unit or the feedback information.
일 실시예에서, 상기 알림부는, 상기 피드백 정보를 시각적으로 출력하거나, 상기 피드백 정보에 기초하여 미리 결정된 패턴의 진동 또는 소리를 출력할 수 있다.In an embodiment, the notification unit may visually output the feedback information, or may output a vibration or sound of a predetermined pattern based on the feedback information.
일 실시예에서, 상기 알림부는 사용자의 신체에 착용 가능한 웨어러블 디바이스로 구성될 수 있다.In one embodiment, the notification unit may be configured as a wearable device wearable on the user's body.
일 실시예에서, 상기 에어튜브는, 사용자의 무릎 부위 형상 또는 보행자세에 따라 맞춤형으로 제작될 수 있다.In one embodiment, the air tube may be customized according to the shape of the user's knee or the pedestrian position.
일 실시예에서, 상기 보행자세 교정부는, 상기 피드백 정보에 따라 사용자의 무릎 부위에 미리 정해진 패턴의 진동을 가하는 진동유닛을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the gait correction unit may further include a vibration unit that applies a predetermined pattern of vibration to the user's knee according to the feedback information.
본 발명의 실시예에 따르면, 보행으로 인한 족압(足壓)의 변화 또는 무릎, 발목 부위의 이동속도, 방향, 가속도 등 파라미터의 변화에 기초하여 사용자의 보행자세를 정확하게 분석하고, 무릎 부위에 적절한 압력을 가하여 관절부에 가해지는 하중을 경감시키고 통증을 줄여줄 수 있다.According to an embodiment of the present invention, based on a change in foot pressure due to walking or a change in parameters such as moving speed, direction, and acceleration of the knee or ankle, the user's gait is accurately analyzed and appropriate for the knee area. Applying pressure can relieve the load on the joint and reduce pain.
뿐만 아니라, 분석된 보행자세 정보를 목표 보행자세와 실시간으로 비교하여 웨어러블 디바이스를 통해 사용자에게 알려주거나, 무릎 부위에 적절한 압력 또는 진동을 가하여 사용자가 올바른 자세로 교정될 수 있도록 도와준다. 종래의 보행보조 장치는 단순히 무릎관절의 부하를 줄여주는데 그쳤으나, 본 발명의 실시예는 더 나아가 사용자의 보행자세를 분석하고 올바른 자세로 교정하여 무릎 골관절염과 같은 퇴행성 질환을 미리 예방할 수 있다.In addition, it compares the analyzed gait information with the target gait in real time and informs the user through a wearable device, or applies appropriate pressure or vibration to the knee area to help the user correct the correct posture. Conventional gait aid devices simply reduce the load on the knee joint, but the embodiment of the present invention further analyzes the user's gait and corrects the posture to prevent degenerative diseases such as knee osteoarthritis.
도 1은 일 실시예에 따른 자동 보행자세 교정 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 자동 보행자세 교정 시스템을 사용자가 이용하는 모습을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 보행자세 교정부를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram showing an automatic gait correction system according to an embodiment.
2 shows a state in which a user uses an automatic pedestrian tax correction system according to an embodiment.
3 is a view showing a pedestrian tax correction unit according to an embodiment.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 청구하고자 하는 범위는 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings and contents described in the accompanying drawings, but the scope to be claimed is not limited or limited by the exemplary embodiments.
본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.The terms used in the present specification have selected general terms that are currently widely used as possible while considering functions, but this may vary according to the intention or custom of a technician working in the field or the emergence of new technologies. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in the description of the corresponding specification. Therefore, it should be noted that terms used in the present specification should be interpreted based on the actual meaning of the term and the entire contents of the present specification, not a simple name of the term.
또한, 본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치(device)", "서버(server)" 또는 "시스템(system)" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 부, 모듈, 장치, 서버 또는 시스템은 플랫폼(platform)의 일부 또는 전부를 구성하는 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 애플리케이션(application) 등의 소프트웨어를 지칭하는 것일 수 있다.In addition, embodiments described herein may have an aspect that is entirely hardware, partially hardware and partially software, or entirely software. In this specification, "unit", "module", "device", "server" or "system", etc. refer to hardware, a combination of hardware and software, or software, etc. Refers to a computer-related entity. For example, a unit, a module, a device, a server, or a system may refer to hardware constituting part or all of a platform and/or software such as an application for driving the hardware.
이하, 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 일 실시예에 따른 자동 보행자세 교정 시스템의 구성도이다. 본 실시예에 따르면, 자동 보행자세 교정 시스템(10)은 사용자의 보행으로 인한 파라미터의 변화를 감지하는 센서부(100); 상기 센서부(100)에 의해 감지된 파라미터의 변화에 기초하여 사용자의 보행자세 정보를 획득하고, 상기 사용자의 보행자세를 미리 저장된 목표 보행자세와 비교 분석하는 보행자세 분석부(200); 상기 사용자의 보행자세와 목표 보행자세의 차이에 기초하여 피드백 정보를 결정하는 피드백 정보 결정부(300); 상기 피드백 정보를 출력하는 알림부(400); 및 상기 파라미터의 변화 또는 피드백 정보에 기초하여 사용자의 보행자세를 교정하기 위한 보행자세 교정부(500)를 포함한다.1 is a block diagram of an automatic gait correction system according to an embodiment. According to this embodiment, the automatic
이하에서는 각각의 구성요소의 기능과 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, functions and embodiments of each component will be described in detail.
일 실시예에서, 센서부(100)는 사용자의 발바닥이나 신발에 부착되어 보행으로 인한 족압을 단계적으로 측정하기 위한 족압센서유닛(120) 및 사용자의 무릎, 발목 부위의 이동속도, 방향, 또는 가속도 등의 파라미터를 측정하기 위한 관성측정유닛(110)를 포함할 수 있다. 여기서 센서부(100)가 감지하는 파라미터의 변화란, 보행 시 족압의 변화(예를 들어, 발을 지면에 디디면 족압이 증가하고 발을 지면에서 떼면 족압이 감소함) 또는 신체부위의 이동속도, 방향, 가속도와 같은 측정값의 변화를 가리킨다.In one embodiment, the
도 2에 도시된 바와 같이, 족압센서유닛(120)은 사용자의 발바닥이나 신발에 부착되며 족압을 단계적으로 측정할 수 있는 복수개의 센서유닛들(121)로 구성될 수 있다. 센서유닛의 개수가 많을수록, 그리고 구분할 수 있는 족압의 단계가 많을수록 보다 정밀하게 보행자세를 분석할 수 있다. 복수개의 센서유닛들(121)은 발바닥 부위마다 상이한 족압의 변화를 측정하기 위해 골고루 분포하거나, 지면에 주로 닿는 부위에 집중적으로 분포하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 발가락 또는 발뒤꿈치 부위에 다수의 센서유닛들이 집중 분포하고, 발바닥 내측 아치(arch)에는 센서유닛이 없거나 적게 분포할 수 있다.As shown in FIG. 2, the foot
관성측정유닛(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 사용자의 무릎 부위 및/또는 발목 부위에 부착되어 각 부위의 이동속도, 방향, 가속도 등을 측정할 수 있다. 측정된 값은 족압 변화 정보와 함께 사용자의 보행자세를 분석하는데 이용된다. 일 실시예에서, 관성측정유닛(110)은 후술하는 보행자세 교정부(500)의 구성요소(예를 들어, 에어튜브, 에어펌프, 진동유닛 등)에 내장되거나, 독립적으로 신체부위에 부착되도록 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the
보행자세 분석부(200)는 센서부(100)에 의해 감지된 파라미터의 변화(예를 들어 족압의 변화, 무릎/발목 부위의 이동속도, 방향, 가속도 등의 변화)에 기초하여 사용자의 보행자세 정보를 획득한다. 예를 들어, 사용자가 발을 지면에 디딜 때 족압 변화를 측정하여 사용자의 걸음걸이가 한 쪽으로 치우쳐져 있다는 자세 정보를 획득하거나, IMU 센서의 측정 값으로부터 사용자가 걷는 속도 및 방향, 팔자(八字) 걸음을 걷는다는 등의 보행자세 관련 정보를 획득할 수 있다.The
보행자세 분석부(200)는 상기 분석된 보행자세와 미리 저장된 목표 보행자세를 비교할 수 있다. 목표 보행자세는 올바른 걸음걸이에 대한 정보로서, 예를 들어, 발 모양을 일자(一字)로 유지하면서 걷는다거나, 적당한 속도와 세기로 걷거나 발 뒤꿈치부터 부드럽게 지면에 닿는 등 자세교정에 도움이 되는 보행자세를 말한다. 이를 비교 분석한 결과, 사용자의 보행자세가 목표 보행자세에 비해 걷는 속도가 너무 빠르거나, 팔자(八字) 걸음을 걷는다는 등의 비교정보를 획득할 수 있다. The pedestrian
목표 보행자세 정보는 시스템(10) 내의 메모리에 미리 저장되어 있거나, 외부 서버 등으로부터 주기적으로 업데이트 되거나, 서버간의 네트워크 통신을 통해 실시간으로 획득할 수도 있다.The target gait information may be previously stored in a memory in the
피드백 정보 결정부(300)는 상기 비교정보에 기초하여 피드백 정보를 결정한다. 즉, 피드백 정보란 사용자의 현재 보행자세와 저장된 목표 보행자세를 비교 분석하여 알아낸, 사용자가 보행자세를 교정하기 위해 필요한 일련의 정보들을 의미한다. The feedback
예를 들어, 사용자의 현재 보행자세를 분석한 결과, 올바른 목표 보행자세에 비해 i) 걷는 속도가 너무 빠르고 ii) 양 무릎이 벌어진 각도가 너무 크고 iii) 발바닥 외측의 족압이 비대칭적으로 측정된다고 가정해보자. 이 경우, 피드백 정보는 i) 걷는 속도를 줄이고 ii) 양 무릎을 내측으로 모으고 iii) 발바닥이 지면을 디딜 때 대칭을 이루어야 하는 것으로 결정된다. 이는 목표 보행자세에 가까워지기 위해 사용자가 교정해야 하는 일련의 지침에 관한 정보이다.For example, as a result of analyzing the user's current gait, it is assumed that i) the walking speed is too fast ii) the angle between the knees is too large and iii) the foot pressure on the outside of the sole is measured asymmetrically compared to the correct target gait. Let's do it. In this case, the feedback information is determined to be symmetric when i) reduce the walking speed ii) gather both knees inward and iii) the soles of the feet tread on the ground. This is information about a set of guidelines that the user must correct in order to get closer to the target gait.
피드백 정보 결정부(300)에 의해 결정된 피드백 정보는, 사용자에게 피드백 정보를 알리기 위해 알림부(400)로 전송되는 동시에 사용자의 보행자세를 물리적으로 교정하기 위해 보행자세 교정부(500)로 전송된다. 각 구성요소(400, 500)로 피드백 정보를 전송하는 과정은 시간적인 순서와 무관하게 이루어지며, 사용자의 설정 또는 구성요소의 유무에 따라 일부 단계만 선택적으로 이루어질 수 있다.The feedback information determined by the feedback
알림부(400)는 상기 피드백 정보를 시각적으로 출력하거나, 상기 피드백 정보에 기초하여 미리 결정된 패턴의 진동 또는 소리를 출력하여 사용자에게 보행자세 정보를 알리기 위한 구성요소이다.The
예를 들어, 일 실시예에서 알림부(400)는 디스플레이를 구비할 수 있고, "걷는 속도를 줄이십시오", "양 무릎을 내측으로 모으십시오", "발바닥이 지면을 디딜 때 대칭을 이루도록 하십시오"와 같이, 사용자의 현재 보행자세와 목표 보행자세를 비교하여 결정된 피드백 문구를 디스플레이에 출력할 수 있다.For example, in one embodiment, the
또 다른 실시예에서, 알림부(400)는 진동모터 또는 스피커를 구비할 수 있고, 결정된 피드백 정보에 대응되는 패턴의 진동 또는 소리를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 보행자세와 목표 보행자세와의 파라미터 차이가 임계치 이상인 경우 두 번의 긴 진동을 출력하여 경고하고 임계치 이하인 경우 한 번의 짧은 진동을 출력하거나, 상기 디스플레이에 출력되는 피드백 문구를 음성으로 출력할 수 있다.In another embodiment, the
이상에서 설명한 출력 방식은 알림부(400) 기기의 구성이나 애플리케이션에 따라 상이하게 설정될 수 있으며, 특정한 방식으로 한정되지 아니한다.The output method described above may be set differently according to the configuration of the
일 실시예에서, 알림부(400)는 도 2에 도시된 것처럼 사용자의 신체(손목)에 착용 가능한 웨어러블 디바이스일 수 있다. 이 경우 알림부(400)는 소형 디스플레이, 스피커, 진동 모터, 및 상기 출력을 제어하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어로 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 알림부(400)의 디바이스 형태는 일 실시예일뿐이며, 스마트폰, 랩톱, 데스크톱, PDP, 웨어러블 글래시스 등 다양한 유형의 전자기기가 알림부로 동작할 수 있다.In an embodiment, the
보행자세 교정부(500)는 파라미터의 변화 또는 피드백 정보에 따라 사용자의 보행자세를 물리적으로 교정하거나 보행을 보조하기 위한 구성요소이다. 일 실시예에서 보행자세 교정부(500)는 사용자의 무릎 부위에 압력을 가하기 위한 압력유닛(510) 및/또는 무릎 부위에 진동을 가하기 위한 진동유닛(520)을 포함할 수 있다.The
도 2 및 도 3을 참조하면, 압력유닛(510)은 사용자의 무릎 부위를 감싸는 에어튜브(511) 및 상기 에어튜브에 공기를 유입하거나 방출하기 위한 에어펌프(512)를 구비할 수 있다. 에어튜브(511)는 가요성 탄성재질로 만들어져 내부 공기 유출입에 따라 팽창하거나 수축하며, 이를 위해 일측에 공기유입구가 형성되어 에어펌프(512)의 동작에 의해 공기가 유입되거나 유출된다.Referring to FIGS. 2 and 3, the
일 예에서, 에어튜브(511)는 보행 시 발을 지면에 디딜 때는 팽창하여 무릎관절에 가해지는 하중을 경감시키고 발을 지면에 뗄 때는 수축하는 방식으로 보행을 보조하고, 무릎 골관절염과 같은 퇴행성 질환에 따른 통증을 감소시킨다. In one example, the
또한, 에어튜브(511)는 사용자의 무릎 형상 또는 보행자세에 따라 맞춤형으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 무릎 내측이 약하여 양 무릎의 각도가 벌어지는 경우 무릎 외부가 더 많이 팽창하는 형태의 에어튜브를 이용함으로써 보행자세가 교정될 수 있다.In addition, the
에어튜브(511) 및 에어펌프(512)는 실시예에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 에어펌프(512)는 사용자의 발바닥 또는 신발 밑창에 부착되고, 사용자의 발이 지면에 닿아 족압이 증가함에 따라 에어튜브(511)에 공기를 유입하여 팽창시키고, 사용자의 발이 지면에서 떨어져 족압이 감소함에 따라 에어튜브(511)를 수축시킨다. 이에 의하면, 사용자는 별도의 장비 없이도 보행 시 보조를 받을 수 있다.The
또 다른 실시예에서, 상기 에어펌프(512)는 센서부(100)에 의해 감지된 파라미터의 변화 또는 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 에어튜브에 공기를 자동으로 유입하거나 방출할 수 있는 전자동 에어펌프일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 발바닥이나 신발에 부착되는 수동형의 에어펌프와 달리, 센서부(100)가 측정한 족압이 증가하면 사용자의 발이 지면에 닿는 중으로 인식하고 모터를 구동하여 에어튜브(511)에 자동으로 공기를 유입한다. 이에 따라 에어튜브가 팽창하여 무릎 관절에 가해지는 하중을 경감시킬 수 있다.In another embodiment, the
또한, 족압이 아닌 다른 파라미터(무릎이나 발목의 이동방향, 속도, 가속도)의 변화 또는 피드백 정보(예를 들어, 무릎 내측이 많이 벌어져 있다는 정보)에 기초하여 사용자의 자세를 교정하기 위해 맞춤형 에어튜브에 공기를 자동으로 유입할 수 있다. In addition, a customized air tube to correct the user's posture based on changes in parameters other than foot pressure (direction of movement, speed, and acceleration of the knee or ankle) or feedback information (for example, information that the inside of the knee is wide open). Air can be introduced into the air automatically.
예를 들어, 맞춤형 에어튜브는 각변형(angular deformity), 휜다리와 같은 사용자의 잘못된 자세를 교정하기 위해 무릎 외측을 압박하기에 적합한 형태로 제작될 수 있고, 보행자세 교정부(500)는 '무릎 내측이 벌어져 있으므로 무릎을 모아서 걸어야 함'과 같은 피드백 정보를 수신하여 전자동 에어펌프가 에어튜브에 공기를 유입하도록 제어할 수 있다.For example, a customized air tube may be manufactured in a shape suitable for compressing the outside of the knee in order to correct a user's incorrect posture such as angular deformity and bent legs, and the
또한, 도 2 및 도 3과 같이 무릎 부위에 진동을 가하여 자세를 교정하기 위한 진동유닛(520)을 더 포함할 수 있다. 진동의 세기나 진동수 등의 출력값은 사용자의 설정 또는 무릎부위의 형태에 따라 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 잘못된 자세를 교정하기 위해 무릎 외측에 부착된 진동유닛(520)이 피드백 정보를 수신하여 진동함으로써 사용자의 보행자세를 교정할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 2 and 3, a
도시된 것처럼, 진동유닛(520)은 사용자의 무릎부위나 발목부위에 착용 가능하도록 벨트 형태의 고정부를 구비할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 진동유닛(520)은 압력유닛(510)의 구성요소와 일체로 제작될 수 있다.As shown, the
이상에서 설명한 자동 보행자세 교정 시스템에 의하면, 보행 시 족압(足壓)의 변화 또는 무릎, 발목 부위의 이동속도, 방향, 가속도 등 파라미터의 변화에 기초하여 사용자의 보행자세를 정확하게 분석하고, 무릎 부위에 적절한 압력 또는 진동을 가하여 관절부에 가해지는 하중을 경감시키고 통증을 줄여줄 수 있다.According to the automatic gait correction system described above, the user's gait is accurately analyzed based on a change in foot pressure during walking or a change in parameters such as movement speed, direction, acceleration of the knee or ankle, and Applying the appropriate pressure or vibration to the joint can reduce the load applied to the joint and reduce pain.
뿐만 아니라, 분석된 보행자세 정보를 목표 보행자세와 실시간으로 비교하여 웨어러블 디바이스를 통해 사용자에게 알려주거나, 무릎 부위에 적절한 압력 또는 진동을 가하여 사용자가 올바른 자세로 교정될 수 있도록 도와준다. 종래의 보행보조 장치는 단순히 무릎관절의 부하를 줄여주는데 그쳤으나, 본 발명의 실시예는 더 나아가 사용자의 보행자세를 분석하고 올바른 자세로 교정하여 무릎 골관절염과 같은 퇴행성 질환을 미리 예방할 수 있다.In addition, it compares the analyzed gait information with the target gait in real time and informs the user through a wearable device, or applies appropriate pressure or vibration to the knee area to help the user correct the correct posture. Conventional gait aid devices simply reduce the load on the knee joint, but the embodiment of the present invention further analyzes the user's gait and corrects the posture to prevent degenerative diseases such as knee osteoarthritis.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments, it is understood that those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You can understand.
10: 자동 보행자세 교정 시스템
100: 센서부
110: 관성측정유닛
120: 족압센서유닛
121: 센서유닛
200: 보행자세 분석부
300: 피드백 정보 결정부
400: 알림부
500: 보행자세 교정부
510: 압력유닛
511: 에어튜브
512: 에어펌프
520: 진동유닛10: Automatic gait correction system
100: sensor unit
110: inertial measurement unit
120: foot pressure sensor unit
121: sensor unit
200: Gait Analysis Department
300: feedback information determination unit
400: notification unit
500: Gait Correction Department
510: pressure unit
511: air tube
512: air pump
520: vibration unit
Claims (9)
상기 센서부에 의해 감지된 파라미터의 변화에 기초하여 사용자의 보행자세 정보를 획득하고, 상기 사용자의 보행자세를 미리 저장된 목표 보행자세와 비교 분석하는 보행자세 분석부;
상기 사용자의 보행자세와 목표 보행자세의 차이에 기초하여 피드백 정보를 결정하는 피드백 정보 결정부;
상기 피드백 정보를 출력하는 알림부; 및
상기 파라미터의 변화 또는 상기 피드백 정보에 기초하여 사용자의 보행자세를 교정하기 위한 보행자세 교정부를 포함하고,
상기 센서부는, 사용자의 발바닥 또는 신발에 부착되어 보행으로 인한 족압을 단계적으로 측정하기 위한 복수개의 족압센서유닛; 및 사용자의 무릎 부위 및 발목 부위 중 적어도 하나의 부위에 부착되어 각 부위의 이동속도, 방향, 또는 가속도를 측정하기 위한 적어도 하나의 관성측정유닛을 포함하고,
상기 보행자세 분석부는, 상기 센서부에 의해 감지된 족압, 각 부위의 이동속도, 방향, 및 가속도 중 적어도 하나에 기초하여 사용자의 보행자세 정보를 획득하며,
상기 보행자세 교정부는, 상기 파라미터의 변화 또는 상기 피드백 정보에 따라 사용자의 무릎 부위에 압력을 가하는 압력유닛을 포함하되,
상기 압력유닛은, 사용자의 무릎 부위를 감싸며 상기 족압이 증가함에 따라 공기를 유입하여 팽창함으로써 상기 무릎 부위에 압력을 가하고, 상기 족압이 감소함에 따라 공기를 방출하여 수축함으로써 상기 무릎 부위의 압력을 감소시키도록 구성되는 에어튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 보행자세 교정 시스템.
A sensor unit detecting a change in a parameter due to a user's walking;
A pedestrian tax analysis unit for acquiring the user’s pedestrian tax information based on a change in the parameter sensed by the sensor unit, and comparing and analyzing the user’s pedestrian tax with a target pedestrian tax previously stored;
A feedback information determination unit that determines feedback information based on a difference between the user's gait and a target gait;
A notification unit outputting the feedback information; And
Includes a pedestrian tax correction unit for correcting the user's gait based on the parameter change or the feedback information,
The sensor unit may include a plurality of foot pressure sensor units attached to the user's soles or shoes to stepwise measure foot pressure due to walking; And at least one inertial measurement unit attached to at least one of the user's knee and ankle to measure a moving speed, direction, or acceleration of each region,
The gait analysis unit acquires the user’s gait information based on at least one of a foot pressure, a movement speed, a direction, and an acceleration of each portion detected by the sensor unit,
The gait correction unit includes a pressure unit that applies pressure to the user's knee according to the change of the parameter or the feedback information,
The pressure unit wraps around the user's knee and applies pressure to the knee by introducing and expanding air as the foot pressure increases, and reducing the pressure on the knee by releasing and contracting air as the foot pressure decreases. It characterized in that it comprises an air tube configured to be, automatic gait correction system.
상기 압력유닛은, 사용자의 발바닥 또는 신발에 부착되어 사용자의 발이 지면에 닿으면 상기 에어튜브에 공기를 유입하고, 사용자의 발이 지면에서 떨어지면 상기 에어튜브 내 공기를 방출하는 에어펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 보행자세 교정 시스템.
The method of claim 1,
The pressure unit further comprises an air pump that is attached to the soles of the user's feet or shoes to introduce air into the air tube when the user's feet touch the ground, and discharge air in the air tube when the user's feet fall from the ground. Characterized by, automatic gait correction system.
상기 압력유닛은, 상기 센서부에 의해 감지된 파라미터의 변화 또는 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 에어튜브에 공기를 자동으로 유입하거나 방출하는 전자동 에어펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 보행자세 교정 시스템.
The method of claim 1,
The pressure unit, characterized in that it comprises a fully automatic air pump for automatically introducing or discharging air into the air tube based on a change in a parameter sensed by the sensor unit or the feedback information, automatic gait correction system .
상기 알림부는, 상기 피드백 정보를 시각적으로 출력하거나, 상기 피드백 정보에 기초하여 미리 결정된 패턴의 진동 또는 소리를 출력하는 것을 특징으로 하는, 자동 보행자세 교정 시스템.
The method of claim 1,
The notification unit visually outputs the feedback information, or outputs a vibration or sound of a predetermined pattern based on the feedback information.
상기 알림부는 사용자의 신체에 착용 가능한 웨어러블 디바이스로 구성되는 것을 특징으로 하는, 자동 보행자세 교정 시스템.
The method of claim 6,
The notification unit, characterized in that consisting of a wearable device wearable on the user's body, automatic gait correction system.
상기 에어튜브는, 사용자의 무릎 부위 형상 또는 보행자세에 따라 맞춤형으로 제작되는 것을 특징으로 하는, 자동 보행자세 교정 시스템.
The method of claim 1,
The air tube, characterized in that it is custom-made according to the shape of the user's knee portion or gait, automatic pedestrian tax correction system.
상기 보행자세 교정부는, 상기 피드백 정보에 따라 사용자의 무릎 부위에 미리 정해진 패턴의 진동을 가하는 진동유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 보행자세 교정 시스템.The method of claim 1,
The gait correction unit, characterized in that it further comprises a vibration unit for applying a predetermined pattern of vibration to the user's knee according to the feedback information, automatic gait correction system.
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