KR102279775B1 - 학습을 기반으로 하는 트레드밀의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 학습을 기반으로 하는 트레드밀의 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 학습을 기반으로 하는 트레드밀 제어 장치를 이용한 트레드밀의 제어방법에 있어서, 사용자로부터 목표 운동시간 및 목표 칼로리 소비량을 입력받는 단계, 기 저장되어 있는 운동 프로파일 중에서 상기 입력된 목표 운동시간 및 목표 칼로리 소비량에 대응되는 운동 프로파일을 선택하는 단계, 상기 선택된 운동 프로파일에 대응하여 시간대 별 트레드밀의 속도 및 경사도의 변화량을 나타내는 운동 프로그램을 생성하고, 생성된 운동 프로그램에 대응하여 트레드밀의 시간대 별 속도 및 경사도를 제어하는 단계, 주기적으로 측정된 사용자의 칼로리 소모량을 이용하여 잔존하는 칼로리량 및 운동시간에 대응되도록 프로파일을 주기적으로 변경하는 단계, 그리고 상기 변경된 프로파일에 대응하여 트레드밀의 시간대 별 속도 및 경사도를 제어하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 학습을 기반으로 하는 트레드밀의 제어 방법에 관한 것으로, 전문적인 교육을 받은 트레이너가 없어도 다양한 사용자의 운동요구에 맞춰 적절한 운동프로그램을 즉각적으로 제공할 수 있다.
또한, 다양한 사용자에 따른 다수의 데이터가 저장되면 새로운 사용자가 운동을 시작할 때 맞춤형 운동프로그램을 즉각적으로 제공할 수 있다.

Description

학습을 기반으로 하는 트레드밀의 제어 방법{CONTROLLING METHOD OF TREADMILL BASED ON LEARNING}
본 발명은 학습을 기반으로 하는 트레드밀의 제어 방법에 관한 것으로, 각각의 사용자에게 적합한 운동 프로파일을 제공하기 위한 트레드밀의 제어 방법에 관한 것이다.
트레드밀(TREADMILL)은 달리기와 걷기를 통한 유산소 운동 및 하지근력 운동을 위한 실내 운동 기구이다. 하나 또는 두개의 구동축과 러닝벨트(Running Belt)를 가지고 있는 것을 주요 특징으로 하는 시스템을 말한다. 부가적인 컨텐츠의 연동 여부에 따라 전면에 디스플레이가 장착되는 경우도 있다.
엔터테인먼트적 요소와 결합하여 실사 동영상 또는 전문 트레이너의 운동 영상 컨텐츠를 트레드밀에 장착된 디스플레이를 통해 재생하여 사용자에게 제공하고, 더 많은 사용자 편의성을 제공하기 위해, 사용자의 모바일기기(스마트폰, 스마트워치등)와 연동하여 보다 개인화된 운동 서비스를 제공하기 위한 기술도 등장하고 있다. 점점, 기존의 운동기구에서 탈피하여 사용자와의 인터랙션과 컨텐츠적인 요소들을 기존 트레드밀 시스템과 결합하려는 시도들이 이어지고 있는 추세이고, 소비자들의 요구사항도 계속 늘어나고 있다.
종래의 트레드밀에서는 이미 프로그램된 운동 컨텐츠를 대부분 포함하고 있다. 더 나아가 컨텐츠와 모바일, 클라우드로 대표되는 소프트웨어적 기능 추가/연동를 통해, 보다 다양한 사용자 맞춤형 피트니스 서비스를 제공하고 있지만, 사용자는 운동 결과를 확인하고 분석할 수 있는 자료로만 사용할 수 있고, 그것을 다시 컨텐츠에 반영하여 개인 맞춤형 컨텐츠를 제공해줄 수 있지는 못한다는 단점을 가지고 있다.
또한, 전문적으로 교육을 받은 트레이너(Personal Trainer)가 사용자 개인의 운동 상태나 이력을 분석하여 적절한 운동 강도와 시간등으로 구성한 프로그램을 구성고, 트레드밀에서 제공되는 컨텐츠의 종류들은 이미 프로그램되어 있기 때문에 다양한 사용자의 운동 요구사항에 맞춰 적절한 프로그램을 즉각적으로 제공하지 못한다는 단점을 가지고 있다.
그러므로, 전문적으로 교육을 받은 트레이너가 없어도 개인 맞춤형 컨텐츠를 제공하고 다양한 사용자의 운동 요구사항에 맞춰 프로그램을 즉각적으로 제공하는 트레드밀의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 제10-0408989호(2003.12.11 공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 학습을 기반으로 하는 트레드밀의 제어방법에 관한 것으로서, 각각의 사용자에게 맞는 운동 프로파일을 제공하기 위해 강화학습 방법을 이용하여 트레드밀을 제어하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따르면, 학습을 기반으로 하는 트레드밀 제어 장치를 이용한 트레드밀의 제어방법에 있어서, 사용자로부터 목표 운동시간 및 목표 칼로리 소비량을 입력받는 단계, 기 저장되어 있는 운동 프로파일 중에서 상기 입력된 목표 운동시간 및 목표 칼로리 소비량에 대응되는 운동 프로파일을 선택하는 단계, 상기 선택된 운동 프로파일에 대응하여 시간대 별 트레드밀의 속도 및 경사도의 변화량을 나타내는 운동 프로그램을 생성하고, 생성된 운동 프로그램에 대응하여 트레드밀의 시간대 별 속도 및 경사도를 제어하는 단계, 주기적으로 측정된 사용자의 칼로리 소모량을 이용하여 잔존하는 칼로리량 및 운동시간에 대응되도록 프로파일을 주기적으로 변경하는 단계, 상기 변경된 프로파일에 대응하여 트레드밀의 시간대 별 속도 및 경사도를 제어한다.
사용자별로 측정된 시간대 별 칼로리 소모량을 이용하여, 해당 사용자에 대응하는 운동 프로파일을 사용자 별로 저장하여 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 운동 프로파일은, 운동하는 시간대 별 적정 칼로리 소모량을 그래프 형태로 나타낼 수 있다.
상기 트레드밀의 시간대 별 속도 및 경사도는 다음의 수학식을 통하여 결정될 수 있다.
Figure 112018022058123-pat00001
여기서, TCB는 칼로리 소모량이고, D는 기본 주기 시간이며, S는 트레드밀의 속도, I는 트레드밀의 경사도, W는 입력 및 측정된 사람의 체중을 나타낸다.
상기 트레드밀에 연동되는 디스플레이를 통하여 가상의 트레이너로부터 일정 주기 마다 변경되는 운동 프로파일에 대한 가이드를 제공받는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 학습을 기반으로 하는 트레드밀의 제어 방법에 관한 것으로, 전문적인 교육을 받은 트레이너가 없어도 다양한 사용자의 운동요구에 맞춰 적절한 운동프로그램을 즉각적으로 제공할 수 있다.
또한, 다양한 사용자에 따른 다수의 데이터가 저장되면 새로운 사용자가 운동을 시작할 때 맞춤형 운동프로그램을 즉각적으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트레드밀의 구성을 나타내는 도면이다
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트레드밀을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트레드밀을 제어하는 단계를 나타낸 순서도 이다.
도 4a는 S320 단계를 설명하기 위한 운동 프로파일의 예시도이다.
도 4b는 S330 단계를 설명하기 위한 운동 프로그램의 예시도이다.
도 4c는 S360 단계를 설명하기 위한 조정된 운동 프로그램에 대한 예시도이다.
도 4d는 S370 단계를 설명하기 운동 프로파일의 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트레드밀의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트레드밀을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 트레드밀(100)은 운동하는 사용자가 회전무한궤도의 벨트(belt)의 위를 달리고, 그 운동량을 기록하는 장치로서, 입력부(110), 운동 프로그램 생성부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
먼저, 입력부(110)는 트레드밀(100)의 상단부에 설치되고, 트레드밀(100)을 이용하는 각각의 사용자로부터 목표 칼로리 소모량과 운동시간등에 대한 데이터를 입력받는다.
운동 프로그램 생성부(120)는 트레드밀(100)에 기 저장되어있는 프로파일 중에서 입력부(110)로부터 입력받은 데이터와 가장 근접한 프로파일을 선택하고, 선택된 프로파일에 해당하는 기본 운동 프로그램을 생성한다.
여기서 기본 운동 프로그램은, 트레드밀(100)에 기 저장되어 있던 칼로리 소모량을 기초로 한 운동 시간 대비 경사도 및 속도에 관한 데이터를 나타낸다.
또한 운동 프로파일은 사용자의 운동 시간대 별 적정 칼로리 소모량을 그래프 형태로 나타낸 것을 의미한다.
다음으로, 제어부(130)는 트레드밀(100)의 경사도 및 속도를 제어하고, 주기적으로 변경되는 프로파일에 대응하는 운동프로그램에 맞추어 트레드밀(100)의 경사도 및 속도를 제어한다.
그리고, 도 2와 같이 디스플레이 장치(200)는 운동 프로파일이 변경될 때마다, 가상의 트레이너를 통해 일정 주기마다 변경되는 운동 프로파일에 대한 가이드를 제공한다.
여기서, 디스플레이 장치(200)를 통해 제공되는 영상은 촬영된 운동코스 또는 가상의 운동 코스를 제공하며, 사용자의 주행 속도 및 거리에 대응하여 화면이 변경되도록 한다.
이하에서는 도 3 내지 도 4d를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 트레드밀(100)을 제어하는 단계에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트레드밀을 제어하는 단계를 나타낸 순서도 이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 3의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 사용자는 트레드밀(100)에 설치되어 있는 입력부(110)를 통하여 목표 운동시간 및 목표 칼로리 소비량을 입력한다(S310).
그러면, 운동 프로그램 생성부(120)는 기 저장되어 있는 다양한 운동 프로파일 중에서 입력된 목표 운동시간 및 목표 칼로리 소비량에 대응되는 운동 프로파일을 선택한다(S320).
도 4a는 S320단계를 설명하기 위한 운동 프로파일의 예시도이다.
도 4a에 나타낸 것처럼, 운동 프로파일은 사용자로부터 입력된 운동시간에 따른 칼로리소모량에 대하여 그래프 형태로 나타낼 수 있으며, 입력되는 데이터의 값에 따라 그래프의 기울기나 형태는 변경할 수 있다.
또한, 운동 프로그램 생성부(120)는 S320단계에서 선택된 운동 프로파일에 대응하여 운동 프로그램을 생성한다(S330).
도 4b는 S330 단계를 설명하기 위한 운동 프로그램의 예시도이다.
도 4b에 나타낸 것처럼, 운동 프로그램은 도 4a 에 나타낸 운동 프로파일에 대응하여 운동 시간대 별 트레드밀(100)의 속도 및 경사도의 변화량을 그래프로 나타낼 수 있다.
그러면, 제어부(130)는 도 4b에 나타낸 것처럼, 제어부(130)는 운동 시간대 별로 트레드밀(100)의 속도 및 경사도를 제어한다(S340).
이때, 제어부(130)는 모터와 함께 설치되어 무한궤도로 회전하는 벨트의 속도를 제어하고, 회전하고 있는 벨트의 앞부분에 설치되어 있는 유압장치를 이용하여 트레드밀(100)의 경사도를 제어한다.
그리고, 제어부(130)는 주기적으로 사용자가 소모한 칼로리량을 측정한다(S350).
이때, 소모한 칼로리량은 수학식 1과 같이 계산된다.
Figure 112018022058123-pat00002
여기서, TCB는 칼로리 소모량이고, D는 기본 주기 시간이며, S는 트레드밀(100)의 속도, I는 트레드밀(100)의 경사도, W는 입력 및 측정된 사람의 체중을 나타낸다.
이때, 수학식 1은 ACSM(American College of Sports Medicine)에서 제공하는 공식을 바탕으로 하며, 특히 기본 주기 시간(D)은 사용자의 칼로리 소모량의 측정을 위한 사이클을 의미하며, 기본적인 사이클은 1분을 기준으로 설정할 수 있다.
다음으로, 제어부(130)는 S320 단계에서 생성된 운동 프로파일과 S350 단계에서 구한 칼로리 소모량을 토대로 잔존 칼로리량을 계산하며, 제어부(130)는 잔존 칼로리량에 따라 운동 프로파일을 변경한다(S360).
즉, S320단계에서 선택된 운동 프로파일과 S350 단계에서 측정된 칼로리 소모량을 비교하여 차이가 있을 경우, 해당되는 차이에 대응하는 잔존 칼로리량에 맞게 운동 프로파일을 수정하며, 수정된 프로파일에 대응하여 운동 프로그램을 조정한다.
도 4c는 S360 단계를 설명하기 위한 조정된 운동 프로그램에 대한 예시도이다.
즉, S320단계에서 선택된 운동 프로파일에 따라 사용자의 칼로리가 제대로 소모되지 않은 경우, 트레드밀(100)의 경사도를 높이거나 트레드밀(100)의 속도를 증가시킴으로써 남은 운동시간동안 잔존 칼로리량을 모두 소진할 수 있도록 운동 프로그램을 조정한다.
그러면, 제어부(130)는 도 2와 같이 디스플레이 장치(200)에 표현되는 가상의 트레이너를 이용하여 조정된 운동 프로그램에 대하여 안내를 한다.
만일, S320 단계에서 생성된 프로파일과 S350 단계에서 측정된 칼로리소모량의 차이가 나지 않는다면 제어부(130)는 기존의 S330 단계의 운동 프로그램을 그대로 이용하여 트레드밀(100)을 제어한다.
또한, 제어부(130)는 기본 주기 시간(D)마다 S360단계의 과정을 반복하며, 프로파일의 변경이 있을 경우에 S320 내지 S350에 대한 과정을 반복한다.
사용자의 운동이 종료되면 제어부(130)는 사용자의 실제 운동 시간별 측정된 칼로리 소모량에 대응한 운동 프로파일을 데이터베이스에 저장한다(S370).
도 4d는 S370 단계를 설명하기 운동 프로파일의 예시도이다.
도 4d에 나타낸 것처럼, 사용자가 실제 운동시간대 별로 칼로리소모량을 측정하여, 측정된 운동 시간대별 칼로리소모량을 프로파일 형태로 생성한다.
그러면, 동일한 사용자가 다시 유사한 운동을 시작하면 제어부(130)에서는 도 4a와 같이 별도의 운동 프로파일을 선택할 필요없이, 이전에 학습 저장된 도 4d와 같은 운동 프로파일을 바로 이용하여 사용자의 체력에 맞는 운동을 할 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 학습을 기반으로 하는 트레드밀의 제어 방법에 관한 것으로, 전문적인 교육을 받은 트레이너가 없어도 다양한 사용자의 운동요구에 맞춰 적절한 운동프로그램을 즉각적으로 제공할 수 있다.
또한, 다양한 사용자에 따른 다수의 데이터가 저장되면 새로운 사용자가 운동을 시작할 때 맞춤형 운동프로그램을 즉각적으로 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것이 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다 .따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 트레드밀, 110: 입력부,
120: 운동 프로그램 생성부, 130: 제어부,
200: 디스플레이 장치

Claims (5)

  1. 학습을 기반으로 하는 트레드밀 제어 장치를 이용한 트레드밀의 제어방법에 있어서,
    사용자로부터 목표 운동시간 및 목표 칼로리 소비량을 입력받는 단계,
    기 저장되어 있는 운동 프로파일 중에서 상기 입력된 목표 운동시간 및 목표 칼로리 소비량에 대응되는 운동 프로파일을 선택하는 단계,
    상기 선택된 운동 프로파일에 대응하여 시간대 별 트레드밀의 속도 및 경사도의 변화량을 나타내는 운동 프로그램을 생성하고, 생성된 운동 프로그램에 대응하여 트레드밀의 시간대 별 속도 및 경사도를 제어하는 단계,
    주기적으로 측정된 사용자의 칼로리 소모량을 이용하여 잔존하는 칼로리량 및 운동시간에 대응되도록 프로파일을 주기적으로 변경하는 단계,
    상기 변경된 프로파일에 대응하여 트레드밀의 시간대 별 속도 및 경사도를 제어하는 단계, 그리고
    상기 트레드밀에 연동되는 디스플레이를 통하여 가상의 트레이너로부터 일정 주기 마다 변경되는 운동 프로파일에 대한 가이드를 제공받는 단계를 포함하며,
    상기 트레드밀의 시간대 별 속도 및 경사도는 다음의 수학식을 통하여 결정되는 트레드밀의 제어 방법:
    Figure 112021027492337-pat00011

    여기서, TCB는 칼로리 소모량이고, D는 기본 주기 시간이며, S는 트레드밀의 속도, I는 트레드밀의 경사도, W는 사람의 체중을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    사용자별로 측정된 시간대 별 칼로리 소모량을 이용하여, 해당 사용자에 대응하는 운동 프로파일을 사용자 별로 저장하여 업데이트하는 단계를 더 포함하는 트레드밀의 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 운동 프로파일은,
    운동하는 시간대 별 적정 칼로리 소모량을 그래프 형태로 나타내는 트레드밀의 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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