KR102379992B1 - An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise - Google Patents

An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise Download PDF

Info

Publication number
KR102379992B1
KR102379992B1 KR1020190138377A KR20190138377A KR102379992B1 KR 102379992 B1 KR102379992 B1 KR 102379992B1 KR 1020190138377 A KR1020190138377 A KR 1020190138377A KR 20190138377 A KR20190138377 A KR 20190138377A KR 102379992 B1 KR102379992 B1 KR 102379992B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metric
coaching
new
user
target
Prior art date
Application number
KR1020190138377A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200010147A (en
Inventor
정창근
유성재
배효신
Original Assignee
주식회사 비플렉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020180083450A external-priority patent/KR102055661B1/en
Application filed by 주식회사 비플렉스 filed Critical 주식회사 비플렉스
Priority to KR1020190138377A priority Critical patent/KR102379992B1/en
Publication of KR20200010147A publication Critical patent/KR20200010147A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102379992B1 publication Critical patent/KR102379992B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0075Means for generating exercise programs or schemes, e.g. computerized virtual trainer, e.g. using expert databases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0062Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/40Acceleration

Abstract

자동 코칭 시스템 및 사용자의 운동 상태에 관한 자동 코칭 방법이 제공된다. 상기 사용자의 운동 상태에 관한 자동 코칭 방법은, 자동 코칭 시스템에서 적용되는 사용자의 운동 상태에 관한 자동 코칭 방법으로서, 상기 사용자에 착용된 가속도 센서 또는 위치 센서에서 수집된 데이터를 이용하여 적어도 하나의 메트릭을 산출하는 메트릭 산출 단계; 상기 산출된 메트릭과 미리 저장된 메트릭 기준 값의 오차율을 연산하고, 상기 오차율에 기초하여 신규 코칭 대상 메트릭을 선정하고 상기 코칭 대상 메트릭과 관련된 코칭 메시지를 출력하는 신규 코칭 대상 메트릭 선정 단계; 상기 신규 코칭 대상 메트릭이 선정되지 않은 경우에 신규 메트릭 개선 발생을 확인하고 상기 신규 메트릭 개선이 있는 경우에 알람을 출력하는 신규 메트릭 개선 확인 단계; 및 상기 메트릭 개선 및 상기 신규 코칭 대상 메트릭이 없는 경우에 운동 상태에 대한 알람을 출력하는 운동 상태 출력 단계를 포함할 수 있다.An automatic coaching system and an automatic coaching method related to an exercise state of a user are provided. The automatic coaching method for the user's exercise state is an automatic coaching method for the user's exercise state applied in an automatic coaching system, and uses data collected from an acceleration sensor or a position sensor worn on the user to at least one metric a metric calculation step of calculating a new coaching target metric selection step of calculating an error rate between the calculated metric and a previously stored metric reference value, selecting a new coaching target metric based on the error rate, and outputting a coaching message related to the coaching target metric; a new metric improvement checking step of confirming the occurrence of new metric improvement when the new coaching target metric is not selected and outputting an alarm when the new metric improvement occurs; and an exercise state output step of outputting an alarm for an exercise state when the metric improvement and the new coaching target metric do not exist.

Description

사용자의 운동을 코칭하는 자동 코칭 시스템 및 방법{An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise}An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise

본 발명은 사용자의 운동을 코칭하는 자동 코칭 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자의 운동정보, 자세정보, 또는 부상 위험성 정보에 관한 메트릭(Metric)에 대해 코칭 값을 자동으로 생성하고 출력하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an automatic coaching system and method for coaching a user's exercise, and more specifically, automatically generates a coaching value for a metric related to the user's exercise information, posture information, or injury risk information, and It relates to a system and method for outputting.

현대인의 일상생활에서의 운동량은 적절한 신체 건강을 유지하기에 상당히 부족하다는 점이 꾸준히 지적되어 왔으며, 이에 따라 효과적으로 건강을 촉진할 수 있도록 하는 체계적인 운동 방법에 대한 관심도가 높아지고 있다. 이러한 요구에 부합하는 운동 방법 중 하나로서, 누구나 쉽게 할 수 있는 보행 또는 주행 운동이 있다.It has been steadily pointed out that the amount of exercise in modern people's daily life is quite insufficient to maintain proper physical health, and accordingly, interest in systematic exercise methods that can effectively promote health is increasing. As one of the exercise methods that meet these needs, there is a walking or running exercise that anyone can easily do.

그런데 과체중인 사람, 관절이 약한 노약자 등의 경우에는, 이러한 보행 또는 주행 운동이 무릎, 발목 등 체중이 실리거나 지면 반력을 받는 관절에 충격을 주게 되어, 오히려 운동으로 인한 관절 손상이 발생할 위험성이 있다는 점이 지적되어 왔다. 한편 일반적으로 사람들이 보행 또는 주행 운동을 하기 위해서는, 헬스 센터 등의 러닝 머신을 사용하기도 하지만, 야외 산책로, 공원 등을 이용하는 경우도 매우 많다. However, in the case of overweight people and the elderly with weak joints, such walking or running exercise impacts the joints on which the weight is carried or the ground reaction force, such as the knees and ankles, and there is a risk of joint damage caused by the exercise. point has been pointed out. On the other hand, in general, people use a treadmill such as a health center for walking or driving exercise, but there are also many cases where they use an outdoor walking path, a park, or the like.

그런데 이러한 야외 산책로 등의 바닥이 아스팔트 등과 같이 딱딱한 경우나, 충분히 충격 흡수를 해 주지 못하는 신발을 신고 운동을 하는 경우 등에는, 일반적인 건강 상태를 가진 사람도 충격에 의해 관절 손상이 올 위험성이 있다.However, if the floor of such an outdoor walkway is hard such as asphalt, or if you exercise in shoes that do not sufficiently absorb shock, there is a risk of joint damage due to impact even for people with general health conditions.

이러한 문제를 방지하기 위하여 충격 흡수 기능이 있는 러닝화를 개발하거나, 러닝 머신에서 부상 위험을 최소화하기 위한 다양한 설계를 개발하는 등의 다양한 연구 노력이 이루어지고 있다. In order to prevent this problem, various research efforts are being made, such as developing running shoes with shock absorption function or developing various designs to minimize the risk of injury on treadmills.

전문적으로 주행 시 충격 흡수에 대한 연구를 하는 연구자 또는 기술자 집단의 경우라면, 연구 개발을 위한 다양한 실험 장비들을 갖추고 있으며, 따라서 주행 시 발생되는 충격과 부상 위험성의 관계를 예측하거나 이를 적용하여 새로운 제품 설계를 할 수 있다. 그러나 전문적으로 이러한 연구를 하는 집단 외에 일반인들이 실제로 보행 또는 주행 시 얼마나 충격을 받고 있는지, 또한 그로 인하여 부상 위험이 얼마나 있는지를 스스로 가늠하는 것은 거의 불가능하다. 또한 일반인이 상술한 바와 같은 전문 연구 시설에 가서 자신의 주행 시 자세와 부상 위험성 측정을 하는 것 역시 실질적으로 불가능하다.In the case of a group of researchers or engineers who specialize in research on shock absorption during driving, they are equipped with various experimental equipment for research and development. can do However, it is almost impossible to estimate by yourself how much the general public is actually being impacted while walking or driving, and the risk of injury due to it, other than the group that does this research professionally. In addition, it is also practically impossible for the general public to go to a specialized research facility as described above and measure the posture and risk of injury while driving.

한국특허등록 제1430135호("신발 바닥창", 2014.08.07)Korean Patent Registration No. 1430135 (“Shoe Outsole”, 2014.08.07) 한국특허공개 제2011-0107420호("낙상예방 및 보행 훈련시스템", 2011.10.04)Korean Patent Publication No. 2011-0107420 ("Fall prevention and gait training system", 2011.10.04)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 일반인도 용이하게 착용하고 운동할 수 있는 휴대용 장비를 사용하여 운동 자세, 부상 위험성 정도를 사용자에게 알려주고 적절하게 코칭을 수행할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention has been devised in order to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to use portable equipment that can be easily worn and exercised by ordinary people to exercise posture, injury The goal is to provide a system and method to inform users of the level of risk and to appropriately perform coaching.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 상기 과제들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다. However, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the above problems, and may be variously expanded without departing from the technical spirit and scope of the present invention.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 운동 상태에 관한 자동 코칭 방법은, 자동 코칭 시스템에서 적용되는 사용자의 운동 상태에 관한 자동 코칭 방법으로서, 상기 사용자에 착용된 가속도 센서 또는 위치 센서에서 수집된 데이터를 이용하여 적어도 하나의 메트릭을 산출하는 메트릭 산출 단계; 상기 산출된 메트릭과 미리 저장된 메트릭 기준 값의 오차율을 연산하고, 상기 오차율에 기초하여 신규 코칭 대상 메트릭을 선정하고 상기 코칭 대상 메트릭과 관련된 코칭 메시지를 출력하는 신규 코칭 대상 메트릭 선정 단계; 상기 신규 코칭 대상 메트릭이 선정되지 않은 경우에 신규 메트릭 개선 발생을 확인하고 상기 신규 메트릭 개선이 있는 경우에 알람을 출력하는 신규 메트릭 개선 확인 단계; 및 상기 메트릭 개선 및 상기 신규 코칭 대상 메트릭이 없는 경우에 운동 상태에 대한 알람을 출력하는 운동 상태 출력 단계를 포함할 수 있다.An automatic coaching method for a user's exercise state according to an embodiment of the present invention for solving the above problem is an automatic coaching method for a user's exercise state applied in an automatic coaching system, wherein an acceleration sensor worn on the user or a metric calculation step of calculating at least one metric using data collected from a location sensor; a new coaching target metric selection step of calculating an error rate between the calculated metric and a previously stored metric reference value, selecting a new coaching target metric based on the error rate, and outputting a coaching message related to the coaching target metric; a new metric improvement checking step of confirming occurrence of new metric improvement when the new coaching target metric is not selected and outputting an alarm when the new metric improvement occurs; and an exercise state output step of outputting an alarm for the exercise state when the metric improvement and the new coaching target metric do not exist.

이 경우, 상기 메트릭 산출 단계는 상기 가속도 센서에서 수집된 데이터를 고속 프리에 변환(FFT)한 후, 5Hz 이상의 컷오프 주파수 영역을 가지는 하이패스 필터를 거친 데이터에 기초하여 순간 수직 부하율(IVLR) 추정치 메트릭을 포함하는 부상 위험성 관련 메트릭을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, in the metric calculation step, the instantaneous vertical load factor (IVLR) estimate metric is calculated based on the high-pass filter having a cutoff frequency region of 5 Hz or more after fast FFT-transformation (FFT) of the data collected from the acceleration sensor. and calculating an injury risk related metric comprising:

또한, 상기 순간 수직 부하율(IVLR) 추정치 메트릭을 포함하는 부상 위험성 관련 메트릭을 산출하는 단계는 일정 기간 동안의 상기 가속도 센서에서 수집된 수직 방향 가속도 데이터를 고속 프리에 변환한 후, 상기 하이패스 필터를 거친 데이터에 기초하여 연산된 파워값에 의해 추정치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of calculating the injury risk-related metric including the instantaneous vertical load factor (IVLR) estimate metric includes converting the vertical acceleration data collected by the acceleration sensor for a certain period into a high-speed free, and then passing through the high-pass filter. The method may include calculating an estimate based on a power value calculated based on data.

한편, 상기 메트릭 산출 단계는 사용자의 질량 중심 위치에 기초하여 압력 중심 경로를 추산치를 연산하고, 상기 압력 경로 추산치에 기초하여 연산된 보폭 메트릭 및 보간 메트릭을 포함하는 운동 자세 관련 메트릭을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the metric calculation step calculates an estimate of the pressure center path based on the location of the user's center of mass, and calculating an exercise posture related metric including a stride length metric and an interpolation metric calculated based on the pressure path estimate. may include

또한, 신규 코칭 대상 메트릭 선정 단계는 상기 오차율에 기초하여 신규 코칭 후보 메트릭을 선정한 후, 선정된 신규 코칭 후보 메트릭 중 가장 우선순위가 높은 적어도 하나의 메트릭을 신규 코칭 대상 메트릭으로 선별할 수 있다.Also, in the step of selecting a new coaching target metric, after selecting a new coaching candidate metric based on the error rate, at least one metric having the highest priority among the selected new coaching candidate metrics may be selected as the new coaching target metric.

또한, 상기 우선순위는, 상기 오차율과 상기 신규 코칭 후보 메트릭에 대응하는 가중치의 곱으로 연산되며, 상기 신규 코칭 대상 메트릭 선별시, 상기 신규 코칭 후보 메트릭의 알람 빈도 수가 고려될 수 있다.In addition, the priority is calculated as a product of the error rate and a weight corresponding to the new coaching candidate metric, and when selecting the new coaching target metric, the number of alarm frequencies of the new coaching candidate metric may be considered.

또한, 신규 코칭 대상 메트릭 선정 단계는 상기 신규 코칭 대상 메트릭으로 선별된 메트릭을 코칭 대상 리스트에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of selecting a new coaching target metric may include storing the selected metric as the new coaching target metric in a coaching target list.

또한, 상기 신규 메트릭 개선 확인 단계는, 상기 코칭 대상 리스트에 저장된 메트릭 중 적어도 어느 하나가 개선 기준 오차율 이상 개선되었는지 확인하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the step of confirming the improvement of the new metric may include checking whether at least one of the metrics stored in the coaching target list is improved by an improvement reference error rate or more.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따르면 간편하게 휴대가 가능하며 또한 머리, 허리 등과 같은 신체에 용이하게 착용할 수 있는 장비를 사용하여, 일반인이 스스로 운동 자세에 대해 코칭을 받거나, 주행 시 부상 위험성을 매우 용이하게 측정할 수 있다는 큰 효과가 있다. 특히 현대와 같이 대다수의 일반인들이 건강을 위한 운동을 하면서 자가 진단이 필요한 상황에서, 전문 관리 기관 등을 이용하지 않아도 스스로 이러한 부상 위험성을 측정할 수 있다는 점에서, 일반인의 건강 증진에 있어 비약적인 편의성 및 경제성 향상 효과가 있다.According to the present invention, by using equipment that is portable and can be easily worn on the body such as the head and waist, the general public can receive coaching on their own exercise posture or measure the risk of injury very easily while driving. There is a big effect that In particular, in a situation where the majority of ordinary people need self-diagnosis while exercising for health, such as in modern times, it is possible to measure the risk of such injuries on their own without using a professional management institution, so it is a leap in convenience and improvement in public health. It has the effect of improving economic efficiency.

또한, 장치 구성적인 측면에서, 본 발명에 의하면 가속도 센서와 같이 사용자의 동적 물리량을 측정하는 센서만을 이용할 수 있다는 큰 장점이 있다. 즉 기존에는 사용자의 발에 의해 눌림으로써 보행을 인지하는 압력 센서를 이용함으로써 장치 내구도 및 수명 저하 문제, 사용자 신체 치수에 따른 별도 장치 생산 및 사용 문제 등의 여러 문제들이 있었다. 그러나 본 발명의 경우 이러한 문제의 원인인 압력 센서를 발 부분에 배치한다는 기술 구성 자체가 완전히 배제되기 때문에, 상술한 바와 같은 여러 문제들이 원천적으로 제거되는 것이다. 물론 이로부터 사용자 편의성 향상, 사용자 또는 생산자 각각에서의 경제성 향상 등과 같은 효과 또한 얻을 수 있음은 당연하다.In addition, in terms of device configuration, according to the present invention, there is a great advantage that only a sensor that measures a user's dynamic physical quantity, such as an acceleration sensor, can be used. That is, in the past, there were several problems such as a decrease in device durability and lifespan by using a pressure sensor that recognizes walking by being pressed by a user's foot, and a problem in producing and using a separate device according to the user's body size. However, in the case of the present invention, since the technical configuration itself of disposing the pressure sensor on the foot part, which is the cause of this problem, is completely excluded, various problems as described above are fundamentally eliminated. Of course, it is natural that effects such as improvement of user convenience and improvement of economic efficiency for each user or producer can also be obtained from this.

또한, 사용자 경험(UX, User eXperience)의 관점에서, 코칭을 위하여 너무 자주 알람을 주는 경우에는 사용자는 불편함을 느낄 수 있으며, 효율적인 운동에 크게 지장을 줄 수 있으므로, 본 발명의 자동 코칭 시스템은 가장 중요하고 시급하게 개선되어야 할 운동 자세를 우선적으로 교정해 줄 수 있다. In addition, from the point of view of user experience (UX, User eXperience), if the alarm is given too often for coaching, the user may feel uncomfortable and may significantly interfere with efficient exercise, so the automatic coaching system of the present invention is It can first correct the exercise posture that is most important and urgently needed to be improved.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다. However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be variously expanded without departing from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 자동 코칭 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 센서 신호 수집부의 착용 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에서 적용될 수 있는 운동 자세 관련 메트릭 산출 방법의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 적용될 수 있는 부상 위험성 관련 메트릭 산출 방법의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 자동 코칭 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 적용될 수 있는 신규 코칭 대상 메트릭 발생 확인 및 우선 순위가 높은 메트릭의 알람 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 발명에 적용될 수 있는 메트릭 개선 발생 확인 및 메트릭 개선의 알람 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 16은 본 발명에 적용될 수 있는 현재 운동 상태 알람 방법을 도시한 흐름도이다.
도 17은 본 발명에 적용될 수 있는 신규 코칭 대상 메트릭 발생 확인 방법을 상세하게 나타낸 흐름도이다.
도 18은 본 발명에 적용될 수 있는 메트릭 개선 발생 확인 방법을 상세하게 설명하는 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 순간 수직 부하율(IVLR) 추정 계수의 산출을 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a block diagram illustrating an embodiment of an automatic coaching system to which the technical idea of the present invention can be applied.
2 is a diagram schematically illustrating a wearing position of a sensor signal collecting unit to which the technical idea of the present invention can be applied.
3 to 8 are diagrams for explaining an embodiment of a method for calculating an exercise posture related metric that can be applied in the present invention.
9 to 11 are diagrams for explaining an embodiment of a method for calculating an injury risk related metric that can be applied to the present invention.
13 is a flowchart illustrating an automatic coaching method to which the technical idea of the present invention can be applied.
14 is a flowchart illustrating a method for confirming occurrence of a new coaching target metric and alarming a metric with high priority that can be applied to the present invention.
15 is a flowchart illustrating a method for metric improvement occurrence confirmation and metric improvement alarming method applicable to the present invention.
16 is a flowchart illustrating a current exercise state alarm method applicable to the present invention.
17 is a flowchart illustrating in detail a method for confirming generation of a new coaching target metric that can be applied to the present invention.
18 is a flowchart for explaining in detail a method for confirming occurrence of metric improvement that can be applied to the present invention.
19 is a graph for explaining calculation of an instantaneous vertical load factor (IVLR) estimation coefficient to which the technical idea of the present invention can be applied.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be embodied in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments, and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements mentioned. or addition is not excluded.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and repeated descriptions of the same components are omitted.

자동 코칭 시스템automatic coaching system

도 1은 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 자동 코칭 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of an automatic coaching system to which the technical idea of the present invention can be applied.

본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 자동 코칭 시스템(100)은 센서 신호 수집부(110), 제어부(120) 및 코칭 가이드 출력부(130)를 포함할 수 있다. The automatic coaching system 100 to which the technical spirit of the present invention can be applied may include a sensor signal collection unit 110 , a control unit 120 , and a coaching guide output unit 130 .

센서 신호 수집부(110)는, 가속도, 속도 및 위치 등과 같은 사용자의 동적 물리량을 측정하며, 센서부(111) 및 통신부(112)를 포함할 수 있다. 이 경우, 센서부(111)의 하드웨어는 기본적으로 기본적으로 상하, 좌우, 전후를 포함하는 3축 방향의 가속도 센서를 포함한다. 이 경우, 센서부(111)는, 추가적으로 가속도 센서에 자이로스코프를 내장하여 6축 방향의 가속도를 측정할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 또는, 센서 신호 수집부(110)는, 예를 들어 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 포함하여 9축 자세를 측정하는 센서일 수도 있다. 또는, 센서 신호 수집부(110)는, 예를 들어 GPS 신호 등의 위치 센서를 구비하여 사용자 위치까지 측정할 수도 있으며, 최근 GPS보다 정확성이 높은 초정밀 위성항법 기술 또는 실내 측위 기술을 적용하는 적절한 센서를 포함할 수 있다. 또한, 당업자는 센서 신호 수집부(110)로서 적절한 센싱 및 전력 사용을 고려한 적절한 센서를 구비할 수 있다. The sensor signal collection unit 110 measures a user's dynamic physical quantities such as acceleration, speed, and position, and may include a sensor unit 111 and a communication unit 112 . In this case, the hardware of the sensor unit 111 basically includes an acceleration sensor in a three-axis direction including up and down, left and right, and front and rear. In this case, the sensor unit 111 may include a sensor capable of measuring acceleration in the 6-axis direction by additionally embedding a gyroscope in the acceleration sensor. Alternatively, the sensor signal collecting unit 110 may be a sensor for measuring a 9-axis posture including, for example, an acceleration sensor, a gyro sensor, and a geomagnetic sensor. Alternatively, the sensor signal collection unit 110 may measure the user's position by having a position sensor such as a GPS signal, for example, and a suitable sensor to which ultra-precise satellite navigation technology or indoor positioning technology, which is more accurate than recent GPS, is applied. may include In addition, those skilled in the art may be equipped with an appropriate sensor in consideration of appropriate sensing and power use as the sensor signal collecting unit 110 .

통신부(112)는 센서부(111)에서 수집된 원신호를 제어부(120)에 전달할 수 있으며, 센서부의 제어부(120)의 물리적인 위치에 따라 SPI, I2C, UART 등의 시리얼 통신일 수도 있으며, WiFi, Bluetooth 등의 무선 통신일 수도 있다.The communication unit 112 may transmit the original signal collected by the sensor unit 111 to the control unit 120, and may be serial communication such as SPI, I2C, or UART depending on the physical location of the control unit 120 of the sensor unit, It may be wireless communication such as WiFi or Bluetooth.

한편, 센서 신호 수집부(110)는, 착용 위치에 있어서 도 2(a) 내지 도 2(e)에 도시된 바와 같이, 머리, 허리, 가슴 등 사용자의 신체의 다양한 부위에 착용될 수 있다. 머리에 착용되는 경우 센서 신호 수집부(110)는 예컨대, 도 2(a)와 같이 헤어 밴드에 포함될 수 있으며, 또는 도 2(b)와 같이 모자, 이어폰에 포함될 수 있으며, 또는 도 2(c)와 같이 웨어러블 안경에 포함될 수도 있다. 또는 센서 신호 수집부(110)는, 가슴에 착용되는 경우 센서 신호 수집부(110)는 도 2(d)와 같은 가슴 밴드에 포함될 수도 있다.Meanwhile, the sensor signal collecting unit 110 may be worn on various parts of the user's body, such as the head, waist, and chest, as shown in FIGS. 2(a) to 2(e) in the wearing position. When worn on the head, the sensor signal collection unit 110 may be included in a hair band, for example, as shown in FIG. 2(a), or may be included in a hat or earphone as shown in FIG. 2(b), or FIG. ) may be included in wearable glasses. Alternatively, when the sensor signal collection unit 110 is worn on the chest, the sensor signal collection unit 110 may be included in the chest band as shown in FIG. 2( d ).

이 경우, 센서 신호 수집부(110)는, 도 2(a)와 같이 하나만 착용될 수 있고, 또는 도 2(e)와 같이 복수 개가 착용될 수 있다. 예컨대, 센서 신호 수집부(110)는 머리 및/또는 허리에 착용될 수 있다. 도 1은 센서부(111)가 머리측(111H)와 허리측(111W)에 동시에 설치된 경우에 대한 블록도이다. 단, 센서부(111)는 머리측(111H) 또는 허리측(111W) 중 어느 하나만 설치될 수도 있다. In this case, only one sensor signal collecting unit 110 may be worn as shown in FIG. 2( a ), or a plurality of sensor signal collecting units 110 may be worn as shown in FIG. 2( e ). For example, the sensor signal collecting unit 110 may be worn on the head and/or waist. 1 is a block diagram for a case in which the sensor unit 111 is installed on the head side 111H and the waist side 111W at the same time. However, the sensor unit 111 may be installed either on the head side 111H or the waist side 111W.

기존의 운동량 측정을 위한 장치들은 사용자의 보행 모니터링을 위해 직접적으로 발로 눌러지는 부분인 신발 및 발판 등에 구비되는 압력 센서를 사용하였다. 이에 따라 센서의 손상이 빨리 일어나 장치 내구도 및 수명이 짧아지는 문제가 있었다. 또한, 사용 중 장치 손상으로 인한 보행 인식 및 분석 정확성의 저하, 잦은 장치 교체로 인한 편의성 및 경제성 저하 등의 문제가 있었다. 또한, 이러한 장치가 신발에 구비되는 경우 사용자의 발 크기에 따라 사용자마다 각각 별도의 장치가 필요하게 되어, 사용자의 편의성 및 경제성 저하가 가중되며, 생산자에게는 크기별로 별도 생산을 해야 하여 경제적 부담을 발생시키는 등의 문제가 있었다.Existing devices for measuring the amount of exercise used pressure sensors provided in shoes and footrests, which are parts that are directly pressed by the foot, for monitoring the user's gait. Accordingly, there is a problem in that the damage of the sensor occurs quickly, and the durability and lifespan of the device are shortened. In addition, there were problems such as a decrease in gait recognition and analysis accuracy due to damage to the device during use, and a decrease in convenience and economy due to frequent device replacement. In addition, when such a device is provided in the shoe, a separate device is required for each user according to the size of the user's foot, which increases the user's convenience and economic feasibility, and causes an economic burden for the producer to separately produce each size. There were problems such as

그러나 본 발명은 보행 인식을 함에 있어서 발로 눌리는 압력을 사용한다는 개념을 완전히 탈피하여, 사용자의 머리 등에서 측정되는 가속도, 속도 및 위치 등과 같은 사용자의 동적 물리량을 측정하고 이하 기술할 본 발명의 특징적인 분석 알고리즘을 적용하여 보행의 인식, 감지 및 분석을 실현할 수 있다. However, the present invention completely breaks away from the concept of using the pressure of the foot in gait recognition, measures the user's dynamic physical quantities such as acceleration, speed, and position measured in the user's head, etc., and a characteristic analysis of the present invention to be described below The recognition, detection and analysis of gait can be realized by applying the algorithm.

이처럼 본 발명은 종래기술과 비교하여, 측정 위치 및 측정 물리량이 상이하다. 이 때 앞서 종래기술에서 지적된 여러 문제점들의 근본적인 원인은 '압력 센서를 발 부분에 배치한다'는 기술 구성에서 오는 것인 바, 본 실시예에 의하면 그 구성만으로서 상술한 바와 같은 여러 문제들이 원천적으로 제거될 수 있다.As such, the present invention is different from the prior art in measuring positions and measuring physical quantities. At this time, the root cause of the various problems pointed out in the prior art comes from the technical configuration of 'place the pressure sensor on the foot'. can be removed with

한편, 제어부(120)는 메트릭 산출부(121) 및 코칭 가이드 생성부(122)를 포함할 수 있다. 이 경우, 메트릭 산출부(121) 및 코칭 가이드 생성부(122)는 물리적으로 분산되어 배치될 수 있다. 예컨대, 메트릭 산출부(121)는 다양한 연산을 수행할 수 있도록 센서 신호 수집부(110)와 집적회로의 형태로 하나의 기판 상에 형성될 수도 있고, 또는 별도의 컴퓨터 등과 같은 형태로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 코칭 가이드 생성부(122)는 코칭 가이드 출력부(130)에 소프트웨어 모듈 형태로 위치할 수 있다. 또는, 센서 신호 수집부(110), 메트릭 산출부 및 코칭 가이드 생성부(122)가 물리적으로 하나의 하드웨어 및 소프트웨어 모듈로 위치할 수도 있다. 당업자는 배터리, 프로세서의 성능 등의 하드웨어적인 제약을 고려하여, 메트릭 산출부(121)와 코칭 가이드 생성부(122)를 적절하게 분산하여 위치시킬 수 있다.Meanwhile, the controller 120 may include a metric calculator 121 and a coaching guide generator 122 . In this case, the metric calculator 121 and the coaching guide generator 122 may be physically dispersed. For example, the metric calculator 121 may be formed on a single substrate in the form of an integrated circuit with the sensor signal collecting unit 110 to perform various calculations, or may be formed in a form such as a separate computer. . In this case, the coaching guide generating unit 122 may be located in the coaching guide outputting unit 130 in the form of a software module. Alternatively, the sensor signal collecting unit 110 , the metric calculating unit, and the coaching guide generating unit 122 may be physically located as one hardware and software module. A person skilled in the art may appropriately distribute and locate the metric calculating unit 121 and the coaching guide generating unit 122 in consideration of hardware limitations such as battery and processor performance.

코칭 가이드 출력부(130)는, 이처럼 코칭 가이드 생성부(122)에 의하여 생성된 경보 신호 및/또는 보폭 교정량을 포함하는 가이드 정보를 음향, 도해, 또는 영상 중 적어도 하나를 포함하는 사용자가 인식 가능한 정보로서 변환하여 출력할 수 있다. The coaching guide output unit 130 recognizes the guide information including the warning signal and/or the stride correction amount generated by the coaching guide generating unit 122 in this way, a user including at least one of a sound, an illustration, or an image. It can be converted and output as possible information.

예를 들면, 코칭 가이드 출력부(130)가 이어폰이며 보폭 교정량이 산출되어 보폭을 줄여야 할 필요가 있을 경우, "보폭을 줄이세요"와 같은 음성 코칭 또는 경고음이 울리게 하여 사용자가 최적 보폭이 아님을 인지하고 보행 자세를 바꾸도록 유도할 수 있다. 또는 코칭 가이드 출력부(130)는 스마트폰, 컴퓨터, 또는 전용 디스플레이, 웨어러블 디스플레이(예컨대, 구글 글래스) 등의 형태로, 도해 또는 영상으로 코칭 가이드 정보가 출력되도록 할 수 있다. For example, if the coaching guide output unit 130 is an earphone and the stride correction amount is calculated and it is necessary to reduce the stride length, voice coaching such as “reduce the stride length” or a warning sound is made to indicate that the user is not the optimal stride length. It can be recognized and induce a change in walking posture. Alternatively, the coaching guide output unit 130 may output coaching guide information as an illustration or an image in the form of a smartphone, computer, or dedicated display, wearable display (eg, Google Glass), or the like.

또한, 코칭 가이드 생성부(122) 또는 코칭 가이드 출력부(130)는 메트릭 산출부(121)에 의하여 도출된 보행 자세를 외부의 데이터베이스(140)에 전송하여 누적적으로 저장하도록 구성될 수 있다. 이러한 보행 또는 주행 운동 분석을 필요로 하는 사용자는, 건강 촉진을 위해 매일 산책 또는 조깅을 수행하는 일반인이나, 또는 신체 능력 향상을 위해 훈련하는 전문가 등이 있을 수 있으며, 이러한 운동 분석 데이터가 누적되어 시간적인 변화를 볼 수 있도록 구성되는 것이 당연히 바람직하다. 뿐만 아니라, 이처럼 운동 분석 데이터가 대량으로 누적 저장되면, 이러한 데이터가 빅데이터로서 활용되어 각종 통계나 분석에 사용될 수도 있는 등, 다양한 활용이 가능하다.In addition, the coaching guide generating unit 122 or the coaching guide outputting unit 130 may be configured to transmit and accumulate the walking posture derived by the metric calculating unit 121 to the external database 140 . Users who require such walking or driving motion analysis may be ordinary people who walk or jog daily for health promotion, or experts who train to improve physical ability, and such motion analysis data is accumulated and time It is of course desirable to be configured so that changes can be seen. In addition, when exercise analysis data is accumulated and stored in a large amount in this way, such data can be utilized as big data to be used for various statistics or analysis, and various uses are possible.

한편, 코칭 가이드 출력부(130)는 우선 순위가 가장 높은 코칭 대상 메트릭에 관해서 가이드 메시지를 생성하고 재생하여 사용자에게 코칭을 제공할 수 있다. 코칭 가이드 출력부(130)는 가이드 메시지를 청각적 방법 또는 시각적 방법을 이용하여 사용자에게 출력할 수 있다. 예를 들어, 코칭 가이드 출력부(130)는 음성 코칭의 경우 우선 순위가 가장 높은 코칭 대상 메트릭을 자연어 기반의 메시지로 생성하여 사용자에게 통보할 수 있다. 이는 이어폰, 헤드폰, 스피커 등 다양한 음향 재생 장치에 적용될 수 있으며, 해당 코칭 메트릭에 대한 값, 평가를 제공하고 교정 방법을 제공할 수 있다. Meanwhile, the coaching guide output unit 130 may provide coaching to the user by generating and playing a guide message with respect to the coaching target metric having the highest priority. The coaching guide output unit 130 may output the guide message to the user using an auditory method or a visual method. For example, the coaching guide output unit 130 may generate a coaching target metric with the highest priority in the case of voice coaching as a natural language-based message and notify the user. This may be applied to various sound reproduction devices such as earphones, headphones, and speakers, and may provide values and evaluations for corresponding coaching metrics, and may provide correction methods.

또한, 시각 디스플레이를 이용한 코칭의 경우 휴대폰 스크린, 스마트 워치, 모니터 스크린, AR 디스플레이, LCD 디스플레이 등 다양한 시각 디스플레이를 이용한 장치에 적용될 수 있으며, 해당 코칭 대상 메트릭에 대한 값, 평가를 제공하고 교정 방법을 텍스트, 동영상 등으로 제공할 수 있다. In addition, in the case of coaching using a visual display, it can be applied to devices using various visual displays such as mobile phone screens, smart watches, monitor screens, AR displays, LCD displays, etc. It can be provided as text or video.

구체적인 활용 예로서, 코칭 가이드 출력부(130)는 음성 코칭의 경우 "M1, M2, M3를 조심하세요", "충격력이 150N/s로 너무 큽니다. 더 사뿐히 뛰세요"와 같은 코칭을 음향 재생 장치를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 또는 코칭 가이드 출력부(130)는 시각 디스플레이 코칭의 경우 "상하 움직임이 너무 큽니다. 보수를 높이고, 도약 시 살짝 뛰세요", "보폭이 너무 큽니다. 보수를 올리세요"와 같은 코칭을 텍스트 또는 이모티콘 또는 짧은 동영상으로 시각 디스플레이 장치를 통해 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. As a specific application example, the coaching guide output unit 130 performs coaching such as "Be careful of M1, M2, and M3" in the case of voice coaching, and "The impact force is too large at 150N/s. Run more lightly." can be provided to users. Alternatively, the coaching guide output unit 130 may display coaching such as "The up-and-down movement is too large. Increase the reward, and take a small leap when jumping", "Your stride is too large. Please raise your reward" in the case of visual display coaching, using text or emoticons Alternatively, a short video may be outputted through a visual display device and provided to the user.

상술한 본 발명에 따른 자동 코칭 방법은 동작 주기 n초마다 전체 사이클이 주기적으로 반복되도록 설정될 수 있다. 이러한 자동 코칭 방법은 상술한 자동 코칭 시스템에 적용될 수 있다.The automatic coaching method according to the present invention described above may be set so that the entire cycle is periodically repeated every n seconds of the operation period. This automatic coaching method can be applied to the automatic coaching system described above.

메트릭 산출부 구성Configure the metric calculator

제어부(120)의 메트릭 산출부(121)는, 센서 신호 수집부(110)로부터 신호를 전달받아, 3축 방향 가속도 및/또는 위치 신호를 사용하여 보행 또는 주행 운동 정보, 자세 정보 및 부상 위험도와 관련된 각종 메트릭을 도출한다. 생성된 메트릭들은 예컨대, 아래 표 1에 나타낸 바와 같다. The metric calculation unit 121 of the control unit 120 receives a signal from the sensor signal collection unit 110, and uses the 3-axis acceleration and/or position signal to calculate walking or driving motion information, posture information, and risk of injury. Derive various related metrics. The generated metrics are, for example, as shown in Table 1 below.

이 경우, 각종 메트릭들은 기본적으로 센서 신호 수집부(110)에서 수집된 각 방향 가속도 등의 센싱 값, 또는 다른 메트릭들을 활용하여 생성되며, 편의상 본 명세서에서는 다른 메트릭들을 활용하여 연산된 값들을 하위 메트릭으로로, 기본적인 센싱 값을 활용한 메트릭들을 상위 메트릭으로로 표시하였다. 메트릭들 중 일부는 예컨대, 코칭 가이드 출력부의 GPS 위치 센서 등을 활용하여 도출될 수도 있다.In this case, the various metrics are basically generated by using the sensing values such as acceleration in each direction collected by the sensor signal collecting unit 110 or other metrics, and for convenience, in the present specification, the values calculated using the other metrics are used as sub-metrics. Metrics using basic sensing values are indicated as upper metrics. Some of the metrics may be derived using, for example, a GPS location sensor of the coaching guide output, or the like.

사용자에게 제공되는 메트릭 값Metric values provided to users 국문Korean 영문English 운동정보exercise information 시간hour TimeTime 거리distance Distance [km]Distance [km] 속도speed Pace [m/s]pace [m/s] 가상속도virtual speed virtual pace [m/s]virtual pace [m/s] 칼로리소모량calorie consumption Calories [kcal]Calories [kcal] 고도Altitude Altitude [m]Altitude [m] 걸음 수number of steps Step number [steps]Step number [steps] 자세정보detailed information 분당 보수pay per minute Cadence [steps / min]Cadence [steps / min] 보폭stride Stride length [m]Stride length [m] >지면에 붙어서 이동한 전진거리>Advanced distance traveled by sticking to the ground >Forward distance travelled during stance phase [m]>Forward distance traveled during stance phase [m] >공중에서 이동한 전진거리>The distance traveled in the air >Forward distance travelled during flight phase [m]>Forward distance traveled during flight phase [m] 보간interpolation Step width [cm]Step width [cm] 보각complement Step angle [deg]Step angle [deg] 머리 각head angle Head angle [deg]Head angle [deg] 수직 이동거리vertical travel distance Vertical oscillation [m]Vertical oscillation [m] >왼발 지지 시 수직 이동거리>Vertical movement distance when supporting the left foot >Vertical oscillation L [m]>Vertical oscillation L [m] >오른발 지지 시 수직 이동거리>Vertical movement distance when supporting the right foot >Vertical oscillation R [m]>Vertical oscillation R [m] >지면에 붙어서 이동한 수직 이동거리 >Vertical distance moved by attaching to the ground >Vertical oscillation during stance phase [m]>Vertical oscillation during stance phase [m] >공중에서 이동한 수직 이동거리>Vertical distance traveled in the air >Vertical oscillation during flight phase [m]>Vertical oscillation during flight phase [m] 지면에 닿아 있는 지지시간support time in contact with the ground Ground contact time [s]Ground contact time [s] >왼발 지지시간>Left foot support time >Ground contact time L [s]>Ground contact time L [s] >오른발 지지시간>Right foot support time >Ground contact time R [s]>Ground contact time R [s] 공중부유 시간airtime Flight time [s]flight time [s] >왼발>Left foot >Flight time L [s]>Flight time L [s] >오른발>right foot >Flight time R [s]>Flight time R [s] 지지시간-부유시간 비Support time-float time ratio Contact-Flight Ratio
Tf/Tc = [%]
Contact-Flight Ratio
Tf/Tc = [%]
지면 반력ground reaction force Ground reaction force; GRFground reaction force; GRF 압력 중심center of pressure Center of pressure; COPCenter of pressure; COP
부상
위험성
정보

injury
Risks
information
최대 수직 부하Maximum vertical load Max Load on Legs [N]Max Load on Legs [N]
>왼발 최대 부하>Left foot full load >Max Load on Legs L [N]>Max Load on Legs L [N] >오른발 최대 부하>Right foot full load >Max Load on Legs R [N]>Max Load on Legs R [N] 충격 부하율shock load factor Impact Loading Rate [N/s]Impact Loading Rate [N/s] 좌우균형도left-right balance Symmetry [%]Symmetry [%] 균일도uniformity Stability [%]Stability [%] >왼>Left Stability - L [%]Stability - L [%] >오>Oh Stability - R [%]Stability - R [%] 다리 강성leg stiffness Leg stiffness [BW/m] BW = Body weight, m*gLeg stiffness [BW/m] BW = Body weight, m*g >다리 강성>Leg stiffness >Leg stiffness [N/m]>Leg stiffness [N/m] > 순간 수직 부하율 추정치> Instantaneous vertical load factor estimate Estimates for IVLR; (Instantaneous Vertical Loading Rate) [BW/S, N/S)BW = Body weight, m*gEstimates for IVLR; (Instantaneous Vertical Loading Rate) [BW/S, N/S) BW = Body weight, m*g

> 는 상위 메트릭에서 도출된 하위 메트릭> is the child metric derived from the parent metric

운동 자세 관련 메트릭 산출 구현예Implementation example of metric calculation related to exercise posture

본 발명의 메트릭 산출부(121)는 사용자의 운동을 감지하고 보행/주행의 구별 또는 자세 판별과 관련한 각종 메트릭들을 산출한다. 이하에서는 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 메트릭 산출 예를 상세하게 설명한다.The metric calculator 121 of the present invention detects the user's motion and calculates various metrics related to the distinction between walking/running or posture determination. Hereinafter, a metric calculation example of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8 .

예컨대, 운동 자세를 도출하기 위한 메트릭인 보폭, 보간, 보각 및 좌우 비대칭은, 도 3에 도시된 바와 같이 압력 중심 경로 추산 단계, 운동 종류 판단 단계, 운동 자세 관련 메트릭 산출 단계를 포함할 수 있다.For example, stride length, interpolation, complement angle, and left and right asymmetry, which are metrics for deriving an exercise posture, may include a step of estimating a center of pressure path, a step of determining an exercise type, and a step of calculating an exercise posture-related metric as shown in FIG. 3 .

예컨대, 압력 중심 경로 추산 단계에서는, 센서부(111)에서 감지한 3축 방향 가속도(ax, ay, az)를 사용하여 산출된 사용자 질량 중심의 운동 상태 값들을 사용하여, 질량 중심 위치에서 가속도 벡터 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력 중심 경로를 추산한다.For example, in the step of estimating the center of pressure path, the acceleration vector at the position of the center of mass using the motion state values of the user's center of mass calculated using the three-axis accelerations (ax, ay, az) sensed by the sensor unit 111 are used. Estimate the center of pressure path by projecting it onto the ground in a direction.

메트릭 산출부(121)는 센서부(111)의 3축 방향 가속도 센서(111)에서 수집된 3축 방향 가속도를 적분하거나 또는 센서부(111)의 위치 측정 센서의 위치 정보를 이용하여 속도, 위치를 구한다. 이 경우, 기존에 사용자로부터 입력받은 기본 데이터(키 정보) 및 센서부(111)에서 수집된 센서 데이터에 기초하여 사용자의 질량 중심에서의 데이터 값으로 변환하여 분석하는 것이 바람직하다. 이 때, 사용자의 질량 중심에서의 운동 데이터 값은 사용자 키 정보 등과 같은 신체 정보를 이용하여 미리 구해진 게인 값을 적절히 곱하는 방법 등으로 산출될 수 있다.The metric calculation unit 121 integrates the 3-axis acceleration collected by the 3-axis acceleration sensor 111 of the sensor unit 111 or uses the position information of the position measurement sensor of the sensor unit 111 to determine the speed, position save In this case, it is preferable to convert and analyze the data value at the user's center of mass based on the basic data (key information) previously input from the user and the sensor data collected by the sensor unit 111 . In this case, the exercise data value at the user's center of mass may be calculated by appropriately multiplying a gain value obtained in advance by using body information such as user height information.

한편, 사용자의 질량 중심에서의 운동 상태 값(각 방향들에 대한 시간당 가속도/속도/위치, 주파수 분석 등)으로부터 압력 중심 경로를 추산할 수 있다. Meanwhile, the center of pressure path may be estimated from the value of the motion state at the user's center of mass (acceleration/velocity/position per time in each direction, frequency analysis, etc.).

인체는 보행 또는 주행 시 지지하는 발에 가해지는 반작용 압력을 이용하여 거동한다. 이 반작용 압력의 합을 지면 반력(Ground reaction force; GRF)이라고 부르며, 이 압력의 중심을 압력 중심(Center of pressure; COP)이라고 부른다. 이 때 발생하는 지면 반력은 압력 중심에서 인체 질량 중심(center of mass; COM)을 향하는 특성을 가진다고 밝혀져 있다. 도 4는 이러한 질량 중심 및 압력 중심 간의 관계도를 간략하게 나타내고 있다. 본 실시예에서는 질량중심에서 측정된 힘의 벡터 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력중심을 유추하도록 하고 있다.The human body moves by using the reaction pressure applied to the supporting foot when walking or running. The sum of these reaction pressures is called the ground reaction force (GRF), and the center of this pressure is called the center of pressure (COP). It has been found that the ground reaction force generated at this time has a characteristic toward the center of mass (COM) from the center of pressure. 4 schematically illustrates a relationship diagram between the center of mass and the center of pressure. In this embodiment, the center of pressure is inferred by projecting to the ground in the vector direction of the force measured from the center of mass.

도 5는 압력 중심 방향 결정 및 위치 유추를 설명하는 도면이다. 압력 중심 방향이란 질량 중심에서 압력 중심을 향하는 방향을 말한다. 상기 압력 중심 경로 추산 단계는, 압력 중심 방향을 먼저 결정하고, 이 방향으로 프로젝션하여 압력 중심 위치를 유추한다. 보다 상세히 설명하자면, 먼저 압력 중심 방향 결정 단계에서는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상하 방향 가속도(az) 및 중력가속도(g)의 합 대비 좌우 방향 가속도(ax)의 비율 및 상하 방향 가속도(az) 및 중력가속도(g)의 합 대비 전후 방향 가속도(ay)의 비율로 압력 중심의 방향을 결정한다. 이와 같이 압력 중심의 방향이 결정되면, 다음으로 압력 중심 위치 유추 단계에서는, 질량 중심이 미리 측정된 사용자 키 정보에 미리 결정된 유추용 상수를 곱한 값으로 결정되는 높이에 위치한 것으로 가정하고, 상기 압력 중심 방향 결정 단계에서 결정된 방향으로 지면에 프로젝션하여 압력 중심 위치를 유추하게 된다. 여기에서 유추용 상수란 사용자의 키에 따른 질량 중심의 높이를 말하는 것이다. 일반적으로 어린이의 질량 중심이 성인의 질량 중심보다 비율상 높고, 남성의 질량 중심이 여성의 질량 중심보다 비율상 높게 나타난다는 점이 잘 알려져 있으며, 물론 그 비율도 알려져 있다. 구체적인 예를 들면 성인 남성의 질량 중심은 평균적으로 신장의 55.27% 위치에 있다는 것이 알려져 있으며, 이 경우 유추용 상수는 0.5527이 된다. 따라서 예를 들어 사용자 키 정보를 입력할 때 어린이/성인 및 남성/여성 구분 정보를 함께 입력하게 함으로써, 적절한 유추용 상수가 선택되어 산출에 사용될 수 있다.5 is a view for explaining the determination of the direction of the pressure center and the analogy of the position. The center of pressure direction refers to a direction from the center of mass to the center of pressure. In the step of estimating the center of pressure path, the direction of the center of pressure is first determined, and the position of the center of pressure is inferred by projecting in this direction. In more detail, in the first step of determining the direction of the pressure center, as shown in FIG. 5 , the ratio of the left-right acceleration (ax) to the sum of the vertical acceleration (az) and the gravitational acceleration (g) and the vertical acceleration (az) ) and the ratio of the forward-backward acceleration (ay) to the sum of the gravitational acceleration (g) determines the direction of the pressure center. When the direction of the pressure center is determined in this way, in the next step of inferring the position of the pressure center, it is assumed that the center of mass is located at a height determined by multiplying the pre-measured user key information by a predetermined constant for inference, and the pressure center The position of the center of pressure is inferred by projecting on the ground in the direction determined in the direction determination step. Here, the inference constant refers to the height of the center of mass according to the height of the user. In general, it is well known that the center of mass of children is proportionally higher than that of adults, and that the center of mass of men is proportionally higher than that of women, and of course the ratio is also known. As a specific example, it is known that the center of mass of an adult male is located at 55.27% of the height on average, and in this case, the inference constant is 0.5527. Therefore, for example, when inputting user key information, by having children/adults and male/female division information be input together, an appropriate analog constant can be selected and used for calculation.

이렇게 구해진 압력 중심 위치의 정확도를 더욱 높이기 위해, 상기 압력 중심 위치 유추 단계에서 유추된 압력 중심 위치에 미리 결정된 전후 및 좌우 방향 보정용 상수를 곱한 값으로 보정되는 압력 중심 위치 보정 단계가 더 수행될 수도 있다. 여기에서 전후 및 좌우 방향 보정용 상수란, 상술한 바와 같은 프로젝션 방법으로 구한 압력 중심 위치를 실제 전후 및 좌우 방향 압력 중심과 통계적으로 일치시킬 수 있는 상수이다.In order to further increase the accuracy of the pressure center position obtained in this way, a pressure center position correction step in which the pressure center position inferred in the pressure center position inference step is multiplied by a predetermined constant for front and rear and left and right directions may be further performed. . Here, the constant for front-rear and left-right direction correction is a constant that can statistically match the position of the pressure center obtained by the projection method as described above with the actual center of pressure in the front-rear and left-right directions.

상기 운동 종류 판단 단계에서는, 상하 방향 가속도(az) 그래프의 패턴으로부터 보행인지 또는 주행인지를 판단한다. 도 6은 추산된 압력 중심 경로로서 구해진 발착지 패턴의 한 예시이다. 도시된 바와 같이 좌우 발이 번갈아 지면을 지지하면서 진행되는 것을 알 수 있다.In the exercise type determination step, it is determined whether walking or running from the pattern of the vertical acceleration (az) graph. 6 is an example of an origin pattern obtained as an estimated center of pressure path. As shown, it can be seen that the left and right feet alternately support the ground while progressing.

한편 보행과 주행을 구분 짓는 것은, 보행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면에 닿아 있는 반면, 주행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면으로부터 떠 있다는 것이다. 도 7은 보행 및 주행 시 시간에 대한 상하 방향 가속도 그래프 예시를 도시하고 있다. 도 7(a)에 도시된 보행 시 그래프의 경우 양 발이 모두 지면에 딛어지는 순간 피크가 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 도 7(B)에 도시된 주행 시 그래프의 경우 양 발이 모두 지면으로부터 떠 있는 순간 상하 방향 가속도(az)가 최소값이 되는 상수값 구간이 존재함을 확인할 수 있다. 이처럼 보행 및 주행 시 각각의 경우 상하 방향 가속도(az) 그래프의 패턴이 서로 다르게 나타나는 것을 이용하여, 현재 이루어지고 있는 사용자의 운동이 보행인지 또는 주행인지를 판단할 수 있게 되는 것이다.On the other hand, what distinguishes walking from running is that, in the case of walking, one or both feet are always in contact with the ground, whereas in driving, one or both feet are always floating from the ground. 7 illustrates an example of a vertical acceleration graph with respect to time during walking and driving. In the case of the walking graph shown in Fig. 7(a), it can be seen that the peak occurs the moment both feet touch the ground, and in the case of the driving graph shown in Fig. 7(B), both feet are floating from the ground. It can be confirmed that there is a constant value section in which the instantaneous vertical acceleration az becomes the minimum value. As such, it is possible to determine whether the user's current exercise is walking or running by using the different patterns of the vertical acceleration (az) graph in each case during walking and driving.

상기 운동 자세 도출 단계에서는, 압력 중심 경로 추산치 및 3축 방향 가속도(ax, ay, az)를 기반으로 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭을 포함하는 자세 정보를 도출한다. 도 6의 압력 중심 경로 예시 및 도 7의 보행 또는 주행 시 상하 방향 가속도 예시를 참조하여 보다 상세히 설명한다.In the exercise posture deriving step, posture information including stride length, interpolation, complement angle, and left and right asymmetry is derived based on the pressure center path estimate and the three-axis acceleration (ax, ay, az). It will be described in more detail with reference to the example of the center of pressure path of FIG. 6 and the example of vertical acceleration during walking or driving of FIG. 7 .

먼저, 사용자의 운동이 보행일 경우와 주행일 경우 양상이 다소 다르게 나타난다는 점을 위에서 설명하였으며, 물론 공통적으로 나타나는 사항도 있다. 앞서 설명한 바와 같이 보행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면에 닿아 있으며, 주행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면으로부터 떠 있다. 즉 보행 시 및 주행 시 공통으로 한 발로만 지지되는 구간이 존재하게 된다. 이러한 점들을 고려하여, 상기 운동 자세 도출 단계에서는, 먼저 중간지지시점을 결정하는 중간지지시점 결정 단계와, 양발지지구간, 한발지지구간, 공중부유구간을 결정하는 구간 분류 결정 단계를 포함하여 이루어져, 보행 및 주행을 구분하면서 자세를 도출하는 기초 정보를 형성하게 된다.First, it has been described above that the user's movement is slightly different from walking and running, and of course, there are some things that appear in common. As described above, in the case of walking, one or both feet are always in contact with the ground, and in the case of running, one or both feet are always floating from the ground. That is, there is a section in which only one foot is supported in common during walking and driving. In consideration of these points, in the exercise posture derivation step, first, the intermediate support point determination step of determining the intermediate support point, and the section classification determination step of determining the two-foot support section, the one-foot support section, and the floating section are made, It forms basic information for deriving posture while distinguishing walking and driving.

먼저 보행 운동을 풀어서 묘사하자면 다음과 같다. 먼저 한 쪽 발의 발뒤꿈치가 지면을 디디는 순간에 다른 쪽 발의 발끝도 지면에서 미처 떨어지지 않은 상태, 즉 양발이 지지되어 있는 상태로 시작한다. 이 상태에서, 한 쪽 발로만 지면을 지지하면서 다른 쪽 발이 지면으로부터 떨어지고, 이 다른 쪽 발이 허공을 저으면서 전방으로 진행하면서 사람의 몸체도 전방으로 이동하게 된다. 그리고 이 다른 쪽 발의 발뒤꿈치가 지면을 디디는 순간에 한 쪽 발의 발끝이 지면에서 미처 떨어지지 않은 상태, 즉 양발이 지지되어 있는 상태가 다시 이루어지면서 한 걸음의 보행이 이루어진다. 이 과정에서, 한 발로만 지지된 채 사람의 몸체가 전방으로 이동하고 있는 순간에는 사람의 머리가 상하 방향으로 크게 흔들리지 않는 반면(상하 방향 가속도(az)에서 로컬 미니멈이 형성됨), 발을 디디는 순간에 상하 방향으로 가장 크게 흔들리게 된다(상하 방향 가속도(az)에서 피크값이 형성됨).First, let's describe the gait motion by unraveling it as follows. First, at the moment when the heel of one foot hits the ground, the toe of the other foot does not even come off the ground, that is, it starts with both feet supported. In this state, while supporting the ground with only one foot, the other foot falls from the ground, and as the other foot moves forward while stirring the air, the body of the person also moves forward. And at the moment when the heel of the other foot hits the ground, the state where the toe of one foot has not yet come off the ground, that is, the state in which both feet are supported, is reestablished, and one-step gait is made. In this process, while the person's body is moving forward while supported by only one foot, the person's head does not shake greatly in the up-down direction (a local minimum is formed from the up-down acceleration (az)), while the moment of stepping It shakes the most in the up-down direction (a peak value is formed in the up-down direction acceleration (az)).

즉 보행 운동은, 양발이 모두 지면을 딛고 있는 상태인 구간, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 구간으로 나뉠 수 있으며, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 중에 상하 방향으로의 흔들림이 가장 적다. 이러한 운동의 양상이 도 7(A)에 잘 나타나 있으며 이러한 예시에 나타나 있는 바와 같이, 중간지지시점 결정 단계에서는, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 로컬 미니멈을 중간지지시점으로 정의한다. 또한 구간 분류 결정 단계에서는, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 피크값이 형성되는 구간을 양발지지구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정한다.That is, the gait motion can be divided into a section in which both feet are on the ground and a section in which only one foot is on the ground, and the vertical shaking is the least among the states in which only one foot is on the ground. The aspect of this movement is well shown in Fig. 7(A) and as shown in this example, in the intermediate support point determination step, when the user's movement is walking, the local minimum in the vertical acceleration (az) measured in the time domain is defined as an intermediate support point. In addition, in the section classification determining step, when the user's movement is walking, a section in which a peak value is formed in the vertical acceleration (az) measured in the time domain is determined as a two-foot support section, and the remaining section is determined as a single-foot support section.

다음으로 주행 운동을 풀어서 묘사하자면 다음과 같다. 먼저 전방으로 나와 있는 한 쪽 발이 지면을 박차는 순간(이 순간 다른 쪽 발은 허공에 떠 있음)으로 시작한다. 이 상태에서, 한 쪽 발이 지면을 박차서 떠오르면서 양 발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 채로 사람의 몸체가 전방으로 이동하며, 이와 함께 양 발이 허공을 저으면서 전후가 바뀌어 다른 쪽 발이 전방으로 나오게 된다. 전방으로 나온 다른 쪽 발이 지면에 닿음과 동시에 지면을 박차는 순간이 다시 이루어지면서 한 걸음의 주행이 이루어진다. 이 과정에서, 한 발로 지면을 박차는 순간에는 사람의 머리가 상하 방향으로 가장 크게 흔들리는 반면(상하 방향 가속도(az)에서 로컬 맥시멈이 형성됨), 공중에 뜬 채 나아가고 있는 상태에서는 상하 방향으로 거의 흔들리지 않게 된다(상하 방향 가속도(az)에서 상수값이 형성됨).Next, let's describe the driving motion by unraveling it as follows. First, it starts with the moment when one foot protruding forward kicks off the ground (at this moment the other foot is floating in the air). In this state, one foot spurs up from the ground and the body moves forward with both feet floating in the air. When the other foot that comes out in front touches the ground, the moment when it spurs the ground again occurs, and the driving takes place one step at a time. In this process, the human head shakes the most in the vertical direction (local maximum is formed from the vertical acceleration (az)) at the moment when one foot is kicked off the ground, whereas while floating in the air, it hardly shakes in the vertical direction. (a constant value is formed in the vertical acceleration (az)).

즉 주행 운동은, 양발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 구간, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 구간으로 나뉠 수 있으며, 양발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 중에 상하 방향으로의 흔들림이 가장 적다. 이러한 운동의 양상이 도 7(B)에 잘 나타나 있으며 이러한 예시에 나타나 있는 바와 같이, 중간지지시점 결정 단계에서는, 사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 로컬 맥시멈을 중간지지시점으로 정의한다. 또한 구간 분류 결정 단계에서는, 사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 상수값으로 나타나는 구간을 공중부유구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정한다. 여기에서 공중부유구간에서 나타나는 상수값은 가속도계가 중력 외에 다른 외력이 작용하지 않을 때의 신호 레벨 수준의 기설정된 값으로서, 대략 0에 가까운 값으로 적절히 결정될 수 있다. 즉 상기 상수값은 현재 스탠스를 판별할 수 있게 해 주는 기준 값인 바 이러한 의미에서 스탠스 판별 상수(stance phase constant)라고 불릴 수 있으며, 요약하자면 주행 시에 상하 방향 가속도가 스탠스 판별 상수보다 작으면 공중부유구간, 크면 한발지지구간으로 판별하게 된다. 이와 같이 자세 도출을 위한 기초 상위 메트릭들이 도출되면, 비로소 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭 등의 보행 또는 주행 자세의 도출이 가능하게 된다.That is, the driving motion can be divided into a section in which both feet are floating in the air and a section in which only one foot is on the ground, and the vertical shaking is the least among both feet floating in the air. The aspect of this movement is well shown in Fig. 7(B) and as shown in this example, in the intermediate support point determination step, when the user's movement is driving, the local maximum in the vertical acceleration (az) measured in the time domain is defined as an intermediate support point. In addition, in the section classification determining step, when the user's motion is driving, a section represented by a constant value in the vertical acceleration (az) measured in the time domain is determined as the floating section, and the remaining section is determined as a one-foot support section. Here, the constant value shown in the floating section is a preset value of the signal level level when no external force other than gravity acts on the accelerometer, and may be appropriately determined as a value close to approximately zero. That is, the constant value is a reference value that allows the current stance to be determined. In this sense, it can be called a stance phase constant. If the section is large, it is determined as a one-foot support section. As such, when the basic high-order metrics for posture derivation are derived, it becomes possible to derive walking or driving postures such as stride length, interpolation, supplemental angle, and left and right asymmetry.

보폭: 먼저 사용자 위치 정보를 미리 정해진 시간 간격마다 측정하여 평균 속도를 산출한다. 다음으로 상기 시간 간격 동안의 상기 중간지지시점 개수를 측정하여 보행 주파수를 산출한다. 마지막으로 상기 평균 속도를 상기 보행 주파수로 나눔으로써 사용자의 보폭을 정확하게 산출할 수 있다.Stride length: First, the average speed is calculated by measuring user location information at predetermined time intervals. Next, a walking frequency is calculated by measuring the number of intermediate support points during the time interval. Finally, by dividing the average speed by the walking frequency, the user's stride length can be accurately calculated.

보간: 상기 중간지지시점에 해당하는 압력 중심 위치 값을 사용하여 좌우 방향의 보간을 산출할 수 있다. 즉 도 7(A) 또는 (B)에 나타나는 중간지지시점에 해당하는 시간 값을 도 6에 나타나는 압력 중심 위치 값에 적용하여, 이 시간 값에 해당하는 압력 중심 위치를 찾으면, 좌측 발이 지면을 디딘 위치 및 우측 발이 지면을 디딘 위치가 나오게 되며, 이들 간 간격을 재어 사용자의 보간을 정확하게 산출할 수 있는 것이다.Interpolation: Interpolation in the left and right directions can be calculated using the pressure center position value corresponding to the intermediate support point. That is, if the time value corresponding to the intermediate support point shown in FIG. 7(A) or (B) is applied to the pressure center position value shown in FIG. 6 and the pressure center position corresponding to this time value is found, the left foot stepped on the ground The position and the position where the right foot stepped on the ground are displayed, and the user's interpolation can be accurately calculated by measuring the distance between them.

보각: 상기 한발지지구간의 시작 시점에 해당하는 압력 중심 위치 값 및 상기 한발지지구간의 끝 시점에 해당하는 압력 중심 위치 값을 사용하여 보각을 산출할 수 있다. 풀어서 설명하자면, 한발지지구간의 시작 시점에는 발뒤꿈치가 지면을 디디게 되며, 한발지지구간의 끝 시점에는 발끝이 지면을 디디게 된다. 즉 상술한 바와 같이 압력 중심 위치들 간의 각도를 구한다는 것은 지면을 디딘 순간의 발뒤꿈치 위치와 발끝 위치가 이루는 각도 즉 보각을 구한다는 것으로, 즉 이러한 방법으로 사용자의 보각을 정확하게 산출할 수 있게 된다.Complementary angle: Complementary angle may be calculated using the pressure center position value corresponding to the start time of the one foot support period and the pressure center position value corresponding to the end time of the one foot support period. To explain it, the heel steps on the ground at the start of the one-foot support section, and the toe steps on the ground at the end of the one-foot support section. That is, as described above, to obtain the angle between the pressure center positions means to obtain the angle formed between the heel position and the toe position at the moment of step on the ground, that is, the complement angle, that is, in this way, the user's complement angle can be accurately calculated. .

좌우 비대칭: 먼저 시간 영역에서 측정된 좌우 방향 가속도(ax)의 부호를 기준으로 지지하고 있는 발을 파악한다. 다음으로 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)의 피크값, 골값 및 둘 간의 차이값을 비교한다. 즉 좌측 발이 지지하고 있을 때와 우측 발이 지지하고 있을 때의 피크값, 골값 등을 비교함으로써, 사용자의 좌우 비대칭을 정확하게 산출할 수 있게 된다. 또한 동일한 방식으로 보행 또는 주행의 반복성도 산출할 수 있다. 도 8은 가속도 신호 측정 결과 예시로서, 도 8의 맨 아래 그래프에서 상하 방향 가속도(az)의 좌우 비대칭이 강하게 나타나고 있음을 알 수 있다.Left-right asymmetry: First, the supporting foot is identified based on the sign of the left-right acceleration (ax) measured in the time domain. Next, a peak value, a valley value, and a difference value of the vertical acceleration (az) measured in the time domain are compared. That is, by comparing the peak value and the trough value when the left foot is supported and when the right foot is supported, it is possible to accurately calculate the left and right asymmetry of the user. In addition, the repeatability of walking or running can be calculated in the same way. FIG. 8 is an example of an acceleration signal measurement result, and it can be seen that the left-right asymmetry of the vertical acceleration az is strongly shown in the bottom graph of FIG. 8 .

상술한 바와 같은 방법으로 보폭, 보간, 보각, 좌우 비대칭 등의 메트릭들이 산출될 수 있다. Metrics such as stride length, interpolation, complement angle, left-right asymmetry, etc. may be calculated by the method as described above.

부상 위험성 관련 메트릭 산출 구현예An example of calculating an injury risk-related metric

부상 위험성 관련 메트릭 산출과 관련하여 우선 도 1을 참조하여 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 메트릭 산출부(121)의 세부 구성을 간략히 설명하고, 이후 이러한 부상 위험성과 관련된 메트릭인 순간 수직 부하율(IVLR; instantaneous vertical loading rate) 메트릭 산출에 대해 상세하게 설명한다. The detailed configuration of the metric calculation unit 121 to which the technical idea of the present invention can be applied is briefly described with reference to FIG. 1 in relation to the calculation of the metric related to the risk of injury, and then the instantaneous vertical load factor (IVLR) which is a metric related to the risk of injury ; instantaneous vertical loading rate) metric calculation is described in detail.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 메트릭 산출부(121)는 기본적으로 수집된 수직 방향 가속도 신호로부터 기 설정된 주파수 이상의 고주파 신호를 추출하는 하이패스필터(HPF, 124)와, 하이패스필터(124)에서 필터링된 고주파 신호로부터 제1 시점과 제2 시점 사이의 피크 값을 검출하고, 검출된 피크 값들의 평균 값을 연산하고, 이러한 평균 값에 대해 추정 계수(k1)를 곱하여 순간 수직 부하율(IVLR)의 추정치를 연산하는 연산부(125)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the metric calculator 121 of the present invention basically includes a high-pass filter (HPF, 124) for extracting a high-frequency signal above a preset frequency from the collected vertical acceleration signal, and a high-pass filter ( 124), the peak value between the first time point and the second time point is detected from the filtered high frequency signal, the average value of the detected peak values is calculated, and the average value is multiplied by the estimation coefficient k1 to obtain the instantaneous vertical load factor ( IVLR) may include a calculation unit 125 for calculating the estimated value.

이 때, 추정 계수 값(k1)은 연산된 피크 값들의 평균값과 힘판(Force plate)와 적외선 모션캡쳐시스템(Motion Capture System)으로부터 수집된 계측 값(혹은 계측 값을 통해 계산된 값)과 회귀분석을 통해 얻어진 회귀 계수로 결정된다. At this time, the estimated coefficient value (k1) is the average value of the calculated peak values, the measured value (or the value calculated through the measured value) collected from the force plate and the infrared motion capture system, and regression analysis It is determined by the regression coefficient obtained through

일반적으로, 순간 수직 부하율(IVLR)은 본 시스템과 같이 사용자의 신체에 착용되는 센서에서 수집된 데이터로는 구하기 매우 어렵다. 왜냐하면, 전력의 면에서, 웨어러블 장치들은 대부분 배터리를 전원으로 활용하므로 사용할 수 있는 전력이 상당히 제한되어 있는 것에 반하여, 순간 수직 부하율(IVLR)은 기울기 값을 나타내기 때문에 높은 샘플링 레이트 (통상적으로 1000Hz 이상)에서만 정밀하게 측정이 가능하다.In general, the instantaneous vertical load factor (IVLR) is very difficult to obtain from data collected from a sensor worn on the user's body, such as the present system. Because, in terms of power, most wearable devices use a battery as a power source, so the available power is quite limited, whereas the instantaneous vertical load factor (IVLR) shows a slope value, so a high sampling rate (typically 1000Hz or more) ) can be precisely measured.

높은 샘플링 레이트를 가지는 센서들은 전력 문제로 웨어러블 디바이스에 착용되기가 매우 어렵다. 통상적으로 모바일 장치나 웨어러블 장치에서 활용될 수 있는 센서들은 200Hz 미만의 샘플링 레이트를 가지는 데, 이와 같은 낮은 샘플링 레이트로는 IVLR의 측정의 정확도가 매우 떨어진다.Sensors having a high sampling rate are very difficult to be worn on a wearable device due to a power problem. In general, sensors that can be used in a mobile device or a wearable device have a sampling rate of less than 200 Hz. With such a low sampling rate, the accuracy of IVLR measurement is very poor.

단, 본 발명의 출원인들은 모바일 장치 또는 웨어러블 장치에서 센서를 활용하여 수집될 수 있는 메트릭들 중 수직 방향 가속도 신호의 고주파 성분의 피크값의 평균값 또는 수직 방향 가속도 신호의 푸리에 변환의 고주파 파워 신호의 합이 IVLR값과 높은 상관관계를 가진 다는 것을 실험을 통하여 발견하였다. 따라서 도 19(a) 및 도 19(b)에 나타낸 바와 같이, IVLR과 수직 방향 가속도 신호의 고주파 성분의 피크값의 평균값, IVLR과 또는 수직 방향 가속도 신호의 푸리에 변환의 고주파 파워 신호의 합의 회귀 분석을 통하여 얻은 추정 계수 k1 및 k2를 이용하여 IVLR값을 상당히 정밀하게 추정할 수 있다는 것을 본 발명에 적용하였다.However, the applicants of the present invention are the average value of the peak value of the high frequency component of the vertical acceleration signal among metrics that can be collected by using a sensor in a mobile device or a wearable device, or the sum of the high frequency power signal of the Fourier transform of the vertical acceleration signal It was found through an experiment that it had a high correlation with the IVLR value. Therefore, as shown in FIGS. 19(a) and 19(b), regression analysis of the sum of IVLR and the average value of the peak values of the high-frequency components of the vertical acceleration signal, and the sum of the high-frequency power signal of IVLR and the Fourier transform of the vertical acceleration signal It was applied to the present invention that the IVLR value can be estimated quite precisely using the estimation coefficients k1 and k2 obtained through .

여기에서, IVLR의 단위는 단위 시간당 힘을 나타내는 절대적인 단위인 N/s를 사용할 수 있으며, 또는 g/s로 표현될 수도 있다. 또는 본 발명에 적용되는 센서는 기본적으로 힘이 아닌 가속도 데이터를 수집하므로, 상대적인 단위인 BW/s로 데이터가 수집된다(여기서 BW는 Body Weight). 여기에 사용자의 질량 m을 곱하면 절대적인 단위인 N/s((N = m*g)/s)로도 표현이 가능하다. 이 경우, 사용자의 질량 m은 추정 계수(k1 또는 k2)에 포함시킬 수도 있고, 또는 별도의 계수로 추정 계수(k1 또는 k2) × 사용자의 질량(m)으로 연산할 수도 있다.Here, the unit of IVLR may be N/s, which is an absolute unit indicating force per unit time, or may be expressed as g/s. Alternatively, since the sensor applied to the present invention basically collects acceleration data rather than force, data is collected in BW/s, which is a relative unit (here, BW is body weight). If this is multiplied by the user's mass m, it can also be expressed as an absolute unit, N/s((N = m*g)/s). In this case, the user's mass m may be included in the estimation coefficient (k1 or k2), or may be calculated as the estimation coefficient (k1 or k2) × the user's mass (m) as a separate coefficient.

한편, 고주파 신호는 예를 들어 10Hz 이상의 가속도 수직 신호를 의미할 수 있으며, 이는 사용자의 자의적인 움직임으로는 5Hz 이상의 가속도 수직 신호가 발생하기 어려우며 충격 등과 같은 상황에서 발생되는 가속도 수직 신호는 일반적으로 높은 대역 대에 존재하기 때문에 본 발명에서는 10Hz 이상의 고주파 신호를 이용하여 순간 수직 부하율(IVLR)을 추정하는데 이용하고자 한다. On the other hand, a high-frequency signal may mean, for example, a vertical acceleration signal of 10 Hz or more, which is difficult to generate an acceleration vertical signal of 5 Hz or more by the user's voluntary movement, and the vertical acceleration signal generated in a situation such as an impact is generally high. Since it exists in the band, the present invention intends to use it to estimate the instantaneous vertical load factor (IVLR) using a high-frequency signal of 10 Hz or higher.

상기 연산부(125)는 필터링된 고주파 신호로부터 제1 시점과 제2 시점 사이의 피크 값을 검출하는데, 상기 제1 시점은 예를 들어 사용자의 지면 착지 시점일 수 있고, 상기 제2 시점은 예를 들어 지면 반력 피크 중간 시점일 수 있다. 이러한 시점에 관해서는 도 9를 참조하여 추후 설명하기로 한다. The calculator 125 detects a peak value between a first time point and a second time point from the filtered high frequency signal, and the first time point may be, for example, a user's ground landing time, and the second time point is, for example, This may be the midpoint of the ground reaction force peak. This time point will be described later with reference to FIG. 9 .

추가적으로, 메트릭 산출부(120)는 센서부(111)에서 수집된 가속도 수직 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 주파수 영역 변환부(127)와, 주파수 영역에서의 가속도 수직 신호로부터 파워(power) 신호를 검출하는 파워 신호 검출부(126)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 하이패스필터(124)는 검출된 파워 신호로부터 기 설정된 주파수 이상의 고주파 파워 신호를 추출하며, 연산부(125)는 고주파 파워 신호들의 합을 연산하고, 고주파 힘 신호의 합에 대해 추정 계수(k2)를 곱하여 순간 수직 부하율(IVLR)의 추정치를 연산할 수 있다. Additionally, the metric calculator 120 includes a frequency domain converter 127 that converts the vertical acceleration signal collected by the sensor 111 from the time domain to the frequency domain, and a power from the vertical acceleration signal in the frequency domain. It may further include a power signal detection unit 126 for detecting a signal. In this case, the high-pass filter 124 extracts a high-frequency power signal having a frequency higher than or equal to a preset frequency from the detected power signal, and the calculating unit 125 calculates the sum of the high-frequency power signals, and an estimation coefficient ( k2) to calculate an estimate of the instantaneous vertical load factor (IVLR).

이 ‹š, 주파수 영역 변환부(124)는 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용하여 가속도 수직 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환하도록 동작할 수 있다. The frequency domain transform unit 124 may operate to transform the vertical acceleration signal from the time domain to the frequency domain using Fast Fourier Transform (FFT).

한편, 이 경우, 고주파 파워 신호는 예를 들어 10Hz 이상의 힘 신호들을 의미할 수 있으며, 이는 사용자의 자의적인 움직임으로는 5Hz 이상의 힘 신호가 발생하기 어려우며 충격 등과 같은 상황에서 발생되는 힘 신호는 일반적으로 높은 대역 대에 존재하기 때문에 본 발명에서는 5Hz 이상 바람직하게는 10Hz 이상의 고주파 파워 신호를 이용하여 순간 수직 부하율(IVLR)을 추정하여 메트릭으로서 산출할 수 있다. On the other hand, in this case, the high-frequency power signal may mean, for example, force signals of 10 Hz or higher, which is difficult to generate a force signal of 5 Hz or higher by the user's voluntary movement, and the force signal generated in situations such as an impact is generally Since it exists in a high band, in the present invention, the instantaneous vertical load factor (IVLR) can be estimated and calculated as a metric using a high frequency power signal of 5 Hz or more, preferably 10 Hz or more.

이하에서는 순간 수직 부하율의 산출 방법에 대하여 상세히 설명한다. 이에 앞서, 우선 상하 방향 가속도(az) 그래프에 대해 설명한다. 도 9(a)는 주행 시 상하 방향 가속도 그래프를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 상하 방향 가속도(az)는 시간에 대하여 주기적인 형태로 나타난다(보행 또는 주행 자체가 주기적인 운동이므로 이는 당연한 것이다). 주행 운동을 풀어서 묘사하자면 다음과 같다. Hereinafter, a method of calculating the instantaneous vertical load factor will be described in detail. Prior to this, first, a vertical acceleration (a z ) graph will be described. 9( a ) is a diagram illustrating a vertical acceleration graph during driving. As shown, the vertical acceleration (a z ) appears in a periodic form with respect to time (it is natural because walking or running itself is a periodic motion). Let's unpack and describe the driving motion as follows.

먼저 전방으로 나와 있는 한 쪽 발이 지면을 박차는 순간(이 순간 다른 쪽 발은 허공에 떠 있음)으로 시작한다. 이 상태에서, 한 쪽 발이 지면을 박차서 떠오르면서 양 발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 채로 사람의 몸체가 전방으로 이동하며, 이와 함께 양 발이 허공을 저으면서 전후가 바뀌어 다른 쪽 발이 전방으로 나오게 된다. 전방으로 나온 다른 쪽 발이 지면에 착지함과 동시에 지면을 박차는 순간이 다시 이루어지면서 한 걸음의 주행이 이루어진다. 이 과정에서, 한 발로 착지하는 순간에는 사람의 머리가 상하 방향으로 가장 크게 흔들리는 반면(상하 방향 가속도(az)에서 로컬 맥시멈이 형성됨), 공중에 뜬 채 나아가고 있는 상태에서는 상하 방향으로 거의 흔들리지 않게 된다(상하 방향 가속도(az)에서 상수 값이 형성됨).First, it starts with the moment when one foot protruding forward kicks off the ground (at this moment the other foot is floating in the air). In this state, one foot spurs up from the ground and the body moves forward with both feet floating in the air. When the other foot that came out in front landed on the ground, the moment it kicked off the ground again occurred, and a single step of driving was made. In this process, at the moment of landing on one foot, the person's head shakes the most in the vertical direction (a local maximum is formed from the vertical acceleration (a z )), while in the state of moving forward while floating in the air, it hardly shakes in the vertical direction (a constant value is formed in the vertical acceleration (a z )).

바로 이렇게 발이 착지하는 순간 관절에 가장 많은 충격이 가해지게 되며, 이러한 충격은 도 9(a)와 같은 상하 방향 가속도 그래프에서 첫 번째 피크(peak) 형태로 나타나게 된다. 이 때의 충격의 정도에 따라 부상 위험성이 달라지게 되며, 이를 메트릭으로서 산출하여 부상 위험의 정량화된 판단의 근거로 사용할 수 있다. 이러한 판단메트릭으로서, 상하 방향 가속도(az)의 평균 기울기, 상하 방향 가속도(az)의 최대 기울기, 최대 충격력, 충격량 등을 사용할 수 있다. The moment the foot lands, the most impact is applied to the joint, and this impact appears in the form of a first peak in the vertical acceleration graph as shown in FIG. 9(a). The risk of injury varies depending on the degree of impact at this time, and it can be calculated as a metric and used as a basis for quantified judgment of the risk of injury. As such a determination metric, the average slope of the vertical acceleration (a z ), the maximum slope of the vertical acceleration (a z ), the maximum impact force, the amount of impact, and the like may be used.

도 9(b)는 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 기울기를 표시한 도면이다. 이를 통해 상하 방향 가속도(az)의 평균 기울기 및 최대 기울기를 도출할 수 있다. 상하 방향 가속도 그래프에서 기울기가 순간 수직 부하율(IVLR)에 해당하며, 본 발명에서의 알고리즘을 이용하여 순간 수직 부하율 (IVLR)을 추정할 수 있다. 9( b ) is a view showing a slope in a vertical acceleration graph during driving. Through this, the average slope and the maximum slope of the vertical acceleration a z can be derived. In the vertical acceleration graph, the slope corresponds to the instantaneous vertical load factor (IVLR), and the instantaneous vertical load factor (IVLR) can be estimated using the algorithm in the present invention.

도 10(a) 내지 도 10(c)는 본 발명의 순간 수직 부하율의 추정치 산출을 설명하기 위한 그래프들이다. 10 (a) to 10 (c) are graphs for explaining the calculation of the estimation value of the instantaneous vertical load factor of the present invention.

먼저, 센서부(111)에서 수집된 수직 방향 가속도 신호는 도 10(a)와 같은 주기 형태로 나타나게 된다. First, the vertical acceleration signal collected by the sensor unit 111 appears in the form of a period as shown in FIG. 10( a ).

수집된 수직 방향 가속도 신호를 하이패스 필터(124)를 이용하여 기 설정된 주파수 이상의 고주파 신호를 추출한다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 5Hz 이상 또는 바람직하게는 10Hz 이상의 고주파 신호를 추출할 수 있다. 도 10(b)에는 수직 가속도 신호로부터 10Hz 이상의 고주파 신호를 추출한 것이 도시되어 있다. Using the high-pass filter 124 from the collected vertical acceleration signal, a high-frequency signal of a preset frequency or higher is extracted. For example, as described above, a high-frequency signal of 5 Hz or more or preferably 10 Hz or more may be extracted. FIG. 10(b) shows that a high-frequency signal of 10 Hz or higher is extracted from the vertical acceleration signal.

추출된 고주파 신호로부터 사용자의 지면 착지 시점(▷)과 지면 반력 피크 중간 시점(◁) 사이의 피크 값(*)을 검출한다. 도 10(c)에는 사용자의 지면 착지 시점(▷), 지면 반력 피크 중간 시점(◁), 그 사이의 피크 값(*)이 도시되어 있다. The peak value (*) between the user's ground landing time (▷) and the midpoint (◁) of the ground reaction force peak is detected from the extracted high-frequency signal. 10( c ), the user's ground landing time (▷), the midpoint of the ground reaction force peak (◁), and the peak value (*) therebetween are shown.

검출된 피크 값들의 평균 값을 연산한 후, 이러한 평균 값에 대해 추정 계수(k1)를 곱하여 순간 수직 부하율(IVLR)의 추정치를 메트릭으로서 산출할 수 있다. 이를 이용하여 부상 위험성을 판단하는 기준으로 활용할 수 있다. 예를 들어, 순간 수직 부하율(IVLR)의 추정치가 기 설정된 값(n)보다 클 경우 부상 위험성이 존재한다고 판단할 수 있다. After calculating the average value of the detected peak values, the estimated value of the instantaneous vertical load factor (IVLR) can be calculated as a metric by multiplying this average value by the estimated coefficient k1. This can be used as a criterion for judging the risk of injury. For example, when the estimated value of the instantaneous vertical load factor IVLR is greater than the preset value n, it may be determined that there is a risk of injury.

또한, 이는 올바른 자세(에너지 효율성)를 평가하는 기준으로 활용될 수도 있으며, 예를 들어 충격량이 기 설정된 값(m)보다 클 경우 충격량이 크기 때문에 기계 에너지(mechanical energy) 손실이 크므로 비효율적이라고 판단할 수 있다. 충격량에 관해서는 후술하여 더 자세히 설명하기로 한다. In addition, this can be used as a criterion for evaluating the correct posture (energy efficiency). For example, when the amount of impact is larger than the preset value (m), it is judged to be inefficient because the loss of mechanical energy is large because the amount of impact is large. can do. The impact amount will be described later in more detail.

메트릭 산출부(121)가 주파수 영역 변환부(127) 및 파워 신호 검출부(126)를 더 포함하는 경우에는 파워 신호를 이용하여 순간 수직 부하율(IVLR)의 추정치를 메트릭으로서 산출할 수 있다.When the metric calculator 121 further includes the frequency domain converter 127 and the power signal detector 126 , the estimated value of the instantaneous vertical load factor IVLR may be calculated as a metric using the power signal.

예컨대, 수직 방향의 가속도 신호는 도 10(a)와 같은 주기 형태로 나타나게 된다. 이 때, 메트릭 산출부(121)는 수집된 수직 방향의 가속도 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환시키고, 주파수 영역에서의 가속도 수직 신호로부터 힘 신호인 파워(Power, FFT 크기의 제곱)를 검출한다. 도 11(a)는 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용하여 가속도 수직 신호를 주파수 영역으로 변환하고, 이로부터 파워를 검출한 예가 도시되어 있다. For example, the acceleration signal in the vertical direction appears in the form of a period as shown in FIG. 10( a ). At this time, the metric calculator 121 converts the collected vertical acceleration signal from the time domain to the frequency domain, and detects power (Power, the square of the FFT size), which is a force signal, from the vertical acceleration signal in the frequency domain. . 11( a ) shows an example in which a vertical acceleration signal is transformed into a frequency domain using a fast Fourier transform (FFT), and power is detected therefrom.

검출된 파워로부터 기 설정된 주파수 이상의 고주파 파워를 추출하고, 추출된 고주파 파워들의 합을 연산한다. 예를 들어, 고주파 파워는 5Hz 이상 바람직하게는 10Hz 이상의 파워이며, 도 11(b)는 10Hz 이상의 고주파 파워에 대해 도시되어 있다. High-frequency power greater than or equal to a preset frequency is extracted from the detected power, and the sum of the extracted high-frequency powers is calculated. For example, the high-frequency power is 5 Hz or more, preferably 10 Hz or more, and FIG. 11( b ) is illustrated for the high-frequency power of 10 Hz or more.

고주파 파워들의 합에 대해 추정 계수(k2)를 곱하여 순간 수직 부하율(IVLR)를 추정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이를 이용하여 부상 위험성을 판단하는 기준으로 활용할 수 있다. 예를 들어, 순간 수직 부하율 (IVLR)가 기 설정된 값(n)보다 클 경우 부상 위험성이 존재한다고 판단할 수 있다. The instantaneous vertical load factor IVLR may be estimated by multiplying the sum of the high frequency powers by the estimation coefficient k2. As described above, it can be used as a criterion for determining the risk of injury using this. For example, when the instantaneous vertical load factor IVLR is greater than a preset value n, it may be determined that there is a risk of injury.

또한, 이는 올바른 자세(에너지 효율성)를 평가하는 기준으로 활용될 수도 있으며, 예를 들어 충격량이 기 설정된 값(m)보다 클 경우 충격량이 크기 때문에 기계 에너지(mechanical energy) 손실이 크므로 비효율적이라고 판단할 수 있다.In addition, this can be used as a criterion for evaluating the correct posture (energy efficiency). For example, when the amount of impact is larger than the preset value (m), it is judged to be inefficient because the loss of mechanical energy is large because the amount of impact is large. can do.

도 12는 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 충격량을 표시한 도면이다. 최대 충격력 값은 다음의 식을 이용하여 연산할 수 있다.12 is a view showing the amount of impact on a vertical acceleration graph during driving. The maximum impact force value can be calculated using the following equation.

최대 충격력 = m × az(tm)Maximum impact force = m × a z (t m )

(여기에서, az: 상하 방향 가속도, m: 사용자 질량, tm: 충격 끝 시간)(where, a z : acceleration in the vertical direction, m: user mass, tm: end time of impact)

앞서 설명한 바와 같이 충격 끝 시간은 첫 번째 피크 값이 나타나는 시각이므로, 당연히 최대 충격력이 나타나는 시각은 충격 끝 시간이 된다. 도 16에서 상하 방향 가속도(az)의 첫 번째 피크(1st peak)가 표시되어 있는데, 여기에 사용자 질량(m)을 곱한 값이 바로 최대 충격력 값이 된다.As described above, the impact end time is the time at which the first peak value appears, so naturally, the time at which the maximum impact force appears is the impact end time. In FIG. 16 , the first peak (1st peak) of the up-down acceleration (a z ) is displayed, and the value obtained by multiplying this by the user mass (m) becomes the maximum impact force value.

한편 충격량 값은 다음의 식을 이용하여 연산할 수 있다. On the other hand, the value of the impulse can be calculated using the following equation.

Figure 112019112062309-pat00001
Figure 112019112062309-pat00001

(여기에서, az: 상하 방향 가속도, m: 사용자 질량, tc: 충격 시작 시간, tm: 충격 끝 시간)(where, a z : vertical acceleration, m: user mass, tc: shock start time, tm: shock end time)

도 12에서 충격 시작 시간에서 충격 끝 시간 사이의 상하 방향 가속도(az) 그래프 면적이 표시되어 있는데, 이 면적에 사용자 질량(m)을 곱한 값이 바로 충격량 값이 된다.In FIG. 12 , the vertical acceleration (a z ) graph area between the impact start time and the impact end time is displayed, and the value obtained by multiplying this area by the user's mass (m) becomes the impulse value.

산출된 메트릭을 활용한 자동 코칭 방법Automatic coaching method using calculated metrics

코칭 가이드 생성부(122)는 메트릭 산출부(121)에 의하여 도출된 메트릭 값을 이용하여, 현재의 보행 또는 운동 자세가 교정될 필요가 있는 경우에 자세 교정에 관한 정보를 포함하는 코칭 가이드 정보를 생성하는 역할을 한다. 여기서, 코칭 가이드 정보를 생성한다는 것은, 부적합한 보행/주행 자세로 부상 위험성이 높거나 또는 운동의 효율성을 떨어뜨리는 것을 나타내는 코칭 대상 메트릭의 결정; 코칭 대상 메트릭 또는 코칭 대상 메트릭의 나쁨의 수준에 따른 알람 문구의 선택; 또는 코칭 대상 메트릭의 교정량을 포함하는 알람 문구의 생성 중 적어도 어느 하나를 포함하는 개념이다. The coaching guide generating unit 122 uses the metric value derived by the metric calculating unit 121 to obtain coaching guide information including information on posture correction when the current walking or exercise posture needs to be corrected. plays a role in creating Here, the generating of the coaching guide information may include: determining a coaching target metric indicating a high risk of injury due to an inappropriate walking/running posture or lowering of exercise efficiency; selection of an alarm phrase according to the coaching target metric or the level of badness of the coaching target metric; Or it is a concept including at least one of generation of an alarm phrase including a correction amount of the coaching target metric.

코칭 가이드 생성부(122)의 자동 코칭 동작은 도 13에 나타낸 바와 같다.The automatic coaching operation of the coaching guide generating unit 122 is as shown in FIG. 13 .

먼저, 제어부(120)의 메트릭 산출부(121)는 센서부(111)에서 수집된 센서 데이터에 기초하여 운동 자세 및 부상 위험성에 관련된 메트릭들을 산출한다. (S1310)First, the metric calculation unit 121 of the control unit 120 calculates metrics related to the exercise posture and the risk of injury based on the sensor data collected by the sensor unit 111 . (S1310)

메트릭 산출 후에는 현재, 코칭 가이드 출력부(130)에서 재생되고 있는 코칭 가이드 메시지가 있는지 또는 일정 시간 이내에 코칭 가이드 메시지가 출력되고 있는지를 확인한다. (S1320) 이 때, 재생되고 있는 코칭 가이드 메시지가 있거나, 또는 일정 시간 이내에 코칭 가이드 메시지가 출력된 경우에는 다시 메트릭 산출 단계(S1310)를 반복한다.After calculating the metric, it is checked whether there is a coaching guide message currently being reproduced in the coaching guide output unit 130 or whether a coaching guide message is being output within a predetermined time. (S1320) At this time, if there is a coaching guide message being reproduced or a coaching guide message is output within a predetermined time, the metric calculation step (S1310) is repeated again.

다음으로, 코칭 가이드 생성부(122)는 미리 설정된 상태 안내 주기 이내의 코칭 가이드 동작인지를 확인한다. (S1330) 이 경우, 코칭 가이드 생성부(122)는 거리 또는 시간을 기준으로 일정 거리마다 또는 일정 시간 마다 상태를 안내할 수 있도록 상태 안내 주기를 설정할 수 있다. 예컨대, 코칭 가이드 생성부(122)는 코칭 가이드 출력부(130)를 통해 운동 시 500 또는 1000m 마다 운동거리, 코칭 대상 리마인드, 운동 시간 등의 상태의 요약정보를 브리핑할 수 있다.Next, the coaching guide generating unit 122 checks whether the coaching guide operation is within a preset state guidance period. (S1330) In this case, the coaching guide generating unit 122 may set a state guidance period to guide the state at every predetermined distance or for each predetermined time based on the distance or time. For example, the coaching guide generating unit 122 may brief summary information of states such as an exercise distance, a coaching target reminder, and an exercise time every 500 or 1000 m during exercise through the coaching guide output unit 130 .

다음으로, 코칭 가이드 생성부(122)는 신규 코칭 대상 메트릭을 선별한다. (S1340) 신규 코칭 대상 메트릭의 선별 알고리즘에 대해서는 후술하기로 한다.Next, the coaching guide generating unit 122 selects a new coaching target metric. (S1340) A selection algorithm for a new coaching target metric will be described later.

다음으로, 코칭 가이드 생성부(122)는 신규 메트릭 개선을 선별한다. (S1350) 즉, 사용자의 운동 자세가 개선된 부분이 있는지를 확인한다. 신규 메트릭 개선 선별의 구체적인 방법은 도 15에 관한 설명에서 상세히 후술한다.Next, the coaching guide generating unit 122 selects a new metric improvement. (S1350) That is, it is checked whether there is a part in which the exercise posture of the user is improved. A specific method of selecting a new metric improvement will be described later in detail in the description with respect to FIG. 15 .

마지막으로, 코칭 가이드 생성부(122)는 신규 코칭 대상 메트릭 발생 여부 및 코칭 대상 신규 해제 메트릭이 확인되고, 기준 시간 이상 동안 메시지 알람이 없었던 경우에는 현재 상태에 대한 보고를 수행한다. 예컨대, 현재 상태에 대한 보고는 코칭 대상 메트릭이 없으므로 올바른 자세로 운동을 하고 있거나 또는 코칭 대상 리스트에 대한 개선이 없으니 코칭 대상 리스트에 대한 리마인드가 될 수 있다. Finally, the coaching guide generation unit 122 checks whether a new coaching target metric has occurred and a new coaching target new release metric is checked, and when there is no message alarm for a reference time or longer, reports on the current state. For example, the report on the current status may be a reminder for the coaching target list because there is no coaching target metric, so exercising with the correct posture or because there is no improvement in the coaching target list.

신규 코칭 대상 메트릭 선별 및 알람New coaching target metrics selection and alarm

이하에서는 도 14 및 도 17을 참조하여, 신규 코칭 대상 메트릭 선별에 대하여 상세하게 설명한다. 도 14는 신규 코칭 대상 메트릭 선별 단계의 흐름도이며, 도 17은 신규 코칭 후보 메트릭 발생 여부를 확인하는 단계의 흐름도이다. Hereinafter, selection of a new coaching target metric will be described in detail with reference to FIGS. 14 and 17 . 14 is a flowchart illustrating a step of selecting a new coaching target metric, and FIG. 17 is a flowchart illustrating a step of checking whether a new coaching candidate metric is generated.

먼저, 코칭 가이드 생성부(122)는 상태 안내 주기 코칭 가이드 확인동작 (S1330) 후, 신규 코칭 대상 메트릭 선별을 위해 신규 코칭 후보 메트릭의 발생 여부를 확인한다. (S1410) First, the coaching guide generating unit 122 checks whether a new coaching candidate metric is generated in order to select a new coaching target metric after the status guide cycle coaching guide check operation ( S1330 ). (S1410)

보다 구체적으로, 도 17을 참조하면, 코칭 가이드 생성부(122)는 먼저 검토대상이 메트릭이 코칭 대상 리스트에 있는지 여부를 확인한다. (S1411) 여기서, 코칭 대상 리스트는 예를 들어, 일정 기간 동안 코칭 가이드 메시지가 출력된 바 있는 메트릭을 저장해 놓은 리스트로서, 메트릭들의 개선 또는 악화를 판단할 때에 기준이 되는 리스트이다.More specifically, referring to FIG. 17 , the coaching guide generating unit 122 first checks whether a metric for a review target is in the coaching target list. (S1411) Here, the coaching target list is, for example, a list in which a metric for which a coaching guide message has been output for a certain period is stored, and is a reference list when judging improvement or deterioration of metrics.

코칭 대상 리스트에 없는 경우, 해당 메트릭과 메트릭 기준 값과의 차이를 구하고, 오차율을 구한다. (S1412) 오차율(P)은 해당 메트릭을 Xi라 하고, 메트릭 기준 값을 Mref라 할 때 아래 수학식 1과 같이 구한다. If it is not on the coaching target list, the difference between the corresponding metric and the metric reference value is calculated, and the error rate is calculated. (S1412) The error rate P is obtained as shown in Equation 1 below when the metric is X i and the metric reference value is M ref .

(수학식 1)(Equation 1)

P = (Mref - Xi)/Mref P = (M ref - X i )/M ref

이 경우, 메트릭 기준 값은 코칭 가이드 생성부(122)에 미리 저장된다. 예를 들어, 코칭 가이드 생성부(122)는, 보행 및 주행 속도별 최적의 키-보폭 관계 데이터를 보폭 메트릭의 기준 값으로 저장할 수 있다. 또는 키 및/또는 몸무게에 따른 순간 수직 부하율 메트릭의 기준 값이 저장될 수 있다.In this case, the metric reference value is stored in advance in the coaching guide generating unit 122 . For example, the coaching guide generating unit 122 may store the optimal key-step length relation data for each walking and running speed as a reference value of the stride length metric. Alternatively, a reference value of an instantaneous vertical load factor metric according to height and/or weight may be stored.

한편, 오차율(P)은 기준 오차율 Pref와 비교되고, 해당 메트릭이 기준 오차율 이상 악화되었는지를 확인한다. (S1413) On the other hand, the error rate P is compared with the reference error rate P ref , and it is checked whether the corresponding metric is worse than the reference error rate. (S1413)

이 경우, 해당 메트릭이 악화되었는지 여부는 메트릭 별로 판단 기준이 다를 수 있다. 예컨대, 충격량 메트릭이나 순간 수직 부하율(IVLR) 메트릭은 증가되는 경우에 사용자의 신체에 무리를 주기 때문에 해당 메트릭 값이 증가되는 것이 악화를 의미하게 된다. 또 다른 예로서, 보폭이나 보간 메트릭은 상한과 하한을 가지는 기준 범위가 있어서, 기준 범위에서 벗어난 경우에 악화된 것으로 판단될 수 있다. 마지막으로, 좌우 균형도 같은 메트릭의 경우에는 해당 메트릭 값이 메트릭 기준 값보다 낮아진 경우에 악화된 것으로 판단할 수 있다. In this case, whether the corresponding metric has deteriorated may be determined by a different criterion for each metric. For example, when the impulse amount metric or the instantaneous vertical load factor (IVLR) metric is increased, it puts a strain on the user's body, so an increase in the corresponding metric value means deterioration. As another example, the stride length or the interpolation metric has a reference range having upper and lower limits, and may be judged to be deteriorated when it deviates from the reference range. Finally, in the case of a metric with the same left-right balance, it can be determined that the metric has deteriorated when the corresponding metric value is lower than the metric reference value.

해당 메트릭이 기준 오차율 Pref 이상 악화된 경우에는 신규 코칭 후보 메트릭이 발생한 것으로 결정하고, (S1414) 그 반대의 경우에는 신규 코칭 후보 메트릭이 미발생한 것으로 결정하게 된다.When the corresponding metric deteriorates by more than the reference error rate P ref , it is determined that a new coaching candidate metric has occurred (S1414), and in the opposite case, it is determined that the new coaching candidate metric has not occurred.

다시, 도 14을 참조하면, 신규 코칭 후보 메트릭이 발생한 경우에 신규 코칭 후보 메트릭의 우선 순위를 결정하게 된다. (S1420) 단, 신규 코칭 후보 메트릭이 발생하지 않는 경우에는 신규 메트릭 개선 선별 단계(S1350)로 넘어가게 된다.Referring again to FIG. 14 , when a new coaching candidate metric is generated, the priority of the new coaching candidate metric is determined. (S1420) However, when a new coaching candidate metric does not occur, the process proceeds to a new metric improvement selection step (S1350).

한편, 우선 순위는 오차율의 크기와 빈도 수에 따라 결정된다. 예컨대, 신규 코칭 후보 메트릭이 발생한 경우, 해당 메트릭이 기준 시간 동안 기준 회수(n) 이하로 코칭 되었는지를 먼저 판단한다. 즉, 신규 코칭 후보 메트릭의 코칭 가이드 빈도 수가 기준 회수 이하인 경우에 해당 메트릭의 오차율 p에 메트릭 별 가중치 값(Wi)를 곱하여 우선순위 Ki를 결정하게 된다.Meanwhile, the priority is determined according to the size and frequency of the error rate. For example, when a new coaching candidate metric is generated, it is first determined whether the corresponding metric has been coached for a reference number of times (n) or less during a reference time. That is, when the frequency of coaching guides of the new coaching candidate metric is less than or equal to the reference number, the priority Ki is determined by multiplying the error rate p of the corresponding metric by the weight value Wi for each metric.

(수학식 2)(Equation 2)

Ki=p*Wi Ki=p*Wi

이 때, 신규 코칭 후보 메트릭의 코칭 가이드 빈도 수가 기준 회수(n회) 이상인 경우, 해당 메트릭은 신규 코칭 후보 메트릭에서 제외된다. 해당 메트릭에 대한 알람이 과도하게 발생되게 되면 사용자가 불편함을 느끼게 되며 해당 메트릭에 대한 경각심이 줄어들게 되어 오히려 효율적인 운동에 방해가 되기 때문이다. 따라서, 기준 회수를 적절히 조절하여 사용자 경험 상의 불편함을 감소시키게 된다.In this case, if the number of coaching guide frequencies of the new coaching candidate metric is equal to or greater than the reference number (n times), the corresponding metric is excluded from the new coaching candidate metric. This is because, when the alarm for the corresponding metric is excessively generated, the user feels uncomfortable, and the awareness of the corresponding metric is reduced, which interferes with efficient exercise. Accordingly, the user experience discomfort is reduced by appropriately adjusting the reference number of times.

메트릭 별 가중치는 메트릭마다 중요도가 다르기 때문에 설정된 요소이다. 예컨대, 부상 위험도를 나타내는 메트릭의 가중치는 높게 책정되고, 운동 자세를 나타내는 메트릭의 가중치는 부상 위험도 관련 메트릭 가중치 대비 상대적으로 낮게 책정될 수 있다. The weight for each metric is a set factor because the importance of each metric is different. For example, the weight of the metric representing the risk of injury may be set high, and the weight of the metric representing the exercise posture may be set relatively low compared to the weight of the metric related to the risk of injury.

따라서, 본 발명에 따르면, 빈번한 알람에 따른 사용자의 불편함을 감소시키면서 중요한 운동 메트릭이 악화되는 경우에 한하여 알람을 통보할 수 있기 때문에 운동의 효율성을 현저히 증가시키게 된다.Therefore, according to the present invention, since an alarm can be notified only when an important exercise metric deteriorates while reducing the user's discomfort due to frequent alarms, the efficiency of exercise is remarkably increased.

우선 순위(Ki)가 결정된 후에는 신규 코칭 후보 메트릭 중 가장 높은 우선 순위를 가지는 메트릭을 신규 코칭 대상 메트릭으로 선별하고 이에 대한 코칭 메시지를 코칭 가이드 출력부(130)를 통해서 출력하게 된다. (S1430) 휴대폰이나 웨어러블 디바이스 등 운동 시 활용할 수 있는 디스플레이나 음성 알람 등의 사용자 인터페이스는 상당히 제한된 정보만을 사용자에게 제시할 수 있다. 따라서, 가장 높은 우선 순위를 가지는 메트릭에 대해서만 코칭 알람을 하게 된다.After the priority Ki is determined, a metric having the highest priority among new coaching candidate metrics is selected as a new coaching target metric, and a coaching message is outputted through the coaching guide output unit 130 . (S1430) A user interface such as a display or voice alarm that can be utilized during exercise, such as a mobile phone or a wearable device, may present only fairly limited information to the user. Therefore, the coaching alarm is issued only for the metric having the highest priority.

한편, 코칭 알람 후에는 상기 가장 높은 우선 순위를 가지는 코칭 후보 메트릭을 코칭 대상 리스트에 등록하게 된다. (S1440) 코칭 대상 리스트는 알람 이력을 저장하고 반복적인 알람으로 인한 사용자의 피로도를 절감시키기 위한 기초 자료로서 활용된다. 그리고, 다시 메트릭 산출 단계(S1310)로 복귀되어 전체적인 동작을 반복하게 된다. Meanwhile, after the coaching alarm, the coaching candidate metric having the highest priority is registered in the coaching target list. (S1440) The coaching target list is used as basic data to store the alarm history and reduce user fatigue due to repeated alarms. Then, it returns to the metric calculation step (S1310) and repeats the overall operation.

메트릭 개선 발생 여부 확인See if metrics improve

이하에서는 도 15 및 도 18을 참조하여, 신규 메트릭 개선 발생 여부 확인 방법을 상세하게 설명한다. 도 15는 신규 메트릭 개선 발생 여부 확인 단계의 흐름도이다. Hereinafter, a method for determining whether a new metric improvement occurs will be described in detail with reference to FIGS. 15 and 18 . 15 is a flowchart illustrating a step of confirming whether or not a new metric improvement has occurred.

먼저, 코칭 가이드 생성부(122)는 신규 코칭 대상 메트릭의 발생 여부 후 (S1340) 신규 메트릭 개선의 발생 여부를 확인한다. (S1510) First, the coaching guide generating unit 122 checks whether a new coaching target metric is generated (S1340) and then whether a new metric improvement occurs. (S1510)

보다 구체적으로 도 18을 참조하면, 코칭 가이드 생성부(122)는 먼저 코칭 대상 리스트에 있는 메트릭들의 오차율을 연산한다. (S1511) 오차율의 연산은 신규 코칭 대상 메트릭의 판별 시의 오차율 연산과 동일하므로 설명을 생략한다. 연산된 코칭 대상 리스트에 있는 메트릭들의 오차율(P)은 개선 기준 오차율 Prefi와 비교된다. 바람직하게는, 개선 기준 오차율(Prefi)은 신규 코칭 대상 메트릭을 선별할 때의 기준 오차율(Pref)과 다르게(예를 들어, 더 작게) 설정된다. 예를 들어, 개선 기준 오차율(Prefi)은 신규 코칭 대상 메트릭을 선별할 때의 기준 오차율(Pref)의 85~95% 수준으로 설정된다.More specifically, referring to FIG. 18 , the coaching guide generator 122 first calculates an error rate of metrics in the coaching target list. (S1511) Since the calculation of the error rate is the same as the calculation of the error rate at the time of determining the new coaching target metric, a description thereof will be omitted. The error rate P of the metrics in the calculated coaching target list is compared with the improvement reference error rate P refi . Preferably, the improvement reference error rate (P refi ) is set different (eg, smaller) than the reference error rate (P ref ) when selecting a new coaching target metric. For example, the improvement reference error rate (P refi ) is set at a level of 85 to 95% of the reference error rate (P ref ) when selecting a new coaching target metric.

이렇게 개선 기준 오차율과 악화 기준 오차율을 다르게 설정하는 이유는 다음과 같다. 어떠한 메트릭이 기준 오차율과 근사한 값에서 수집되는 경우, 해당 메트릭 값이 기준 오차율을 초과하거나 미달함을 반복할 수 있다. 이 경우 해당 메트릭은 불필요하게 개선과 악화로 반복하여 분류될 수 있고, 해당 메트릭에 개선이 확실히 이뤄지지 않았음에도 불구하고 개선이 이뤄졌음으로 분류될 가능성이 있다. 따라서 기준 악화 기준 오차율을 개선 기준 오차율보다 5~15% 가량 높게 설정함으로써, 해당 메트릭에 대한 개선이 확실히 이뤄진 후 메트릭의 상태를 개선됨으로 설정한다.The reason for setting the improvement reference error rate and the deterioration reference error rate differently is as follows. When a metric is collected at a value close to the reference error rate, it may be repeated that the corresponding metric value exceeds or falls below the reference error rate. In this case, the metric may be repeatedly classified as improvement and deterioration unnecessarily, and there is a possibility that the metric may be classified as improved even though the improvement has not been made clearly. Therefore, by setting the standard deterioration criterion error rate to be 5 to 15% higher than the improvement criterion error rate, the status of the metric is set to improved after the metric has been improved.

한편, 코칭 가이드 생성부(122)는 상기 비교 결과, 해당 메트릭이 개선 기준 오차율 대비 개선되었는지를 확인한다. (S1513) Meanwhile, the coaching guide generating unit 122 checks whether the corresponding metric is improved compared to the improvement reference error rate as a result of the comparison. (S1513)

이 경우, 해당 메트릭이 개선되었는지 여부는 메트릭 별로 판단 기준이 다를 수 있다. 예컨대, 충격량 메트릭이나 순간 수직 부하율(IVLR) 메트릭은 감소되는 경우에 개선을 의미하게 된다. 또 다른 예로서, 보폭이나 보간 메트릭은 상한과 하한을 가지는 기준 범위가 있어서, 기준 범위에서의 이탈이 줄어든 경우에 개선된 것으로 판단될 수 있다. 마지막으로, 좌우 균형도 같은 메트릭의 경우에는 해당 메트릭 값이 메트릭 기준 값보다 높아진 경우에 개선된 것으로 판단할 수 있다. In this case, whether the corresponding metric has been improved may be determined based on different criteria for each metric. For example, an impulse metric or an instantaneous vertical load factor (IVLR) metric would imply improvement when reduced. As another example, the stride length or the interpolation metric may be determined to be improved when the deviation from the reference range is reduced because there is a reference range having an upper limit and a lower limit. Finally, in the case of a metric with the same left-right balance, it can be determined that the metric value is improved when the metric value is higher than the metric reference value.

해당 메트릭이 개선 기준 오차율 Prefi 이상 개선된 경우에는 신규 메트릭 개선이 발생한 것으로 결정하고, (S1514) 그 반대의 경우에는 신규 메트릭 개선이 미발생한 것으로 결정하게 된다. (S1515)If the corresponding metric is improved by more than the improvement reference error rate P refi , it is determined that the new metric improvement has occurred (S1514), and in the opposite case, it is determined that the new metric improvement has not occurred. (S1515)

다시, 도 15를 참조하면, 신규 메트릭 개선이 발생한 경우에 코칭 대상 리스트에서 해당 개선된 메트릭을 제거한다. (S1520) 그리고, 코칭 대상 리스트가 모두 제거되었는지 여부를 확인한다. (S1530)Referring again to FIG. 15 , when a new metric improvement occurs, the improved metric is removed from the coaching target list. (S1520) Then, it is checked whether the coaching target list is all removed. (S1530)

이 때, 코칭 대상 리스트가 모두 제거된 경우에는 모든 메트릭이 양호하다는 알람 메시지를 코칭 가이드 출력부(130)을 통해서 출력하게 된다. 코칭 대상 리스트가 모두 제거되지 않은 경우에는 개선된 메트릭에 대해서만 해당 메트릭이 개선되었다는 알람 메시지를 코칭 가이드 출력부(130)을 통해서 출력하고 다시 메트릭 산출 단계(S1310)로 복귀되어 전체적인 동작을 반복하게 된다. At this time, when all of the coaching target list is removed, an alarm message indicating that all metrics are good is output through the coaching guide output unit 130 . When the coaching target list is not all removed, an alarm message indicating that the corresponding metric is improved only for the improved metric is outputted through the coaching guide output unit 130, and the process returns to the metric calculation step (S1310) to repeat the overall operation. .

메트릭 개선 발생 여부 확인See if metrics improve

마지막으로, 도 16을 참조하여, 현재 운동 상태 알림 단계에 대하여 상세하게 설명한다. 도 16은 현재 운동 상태 알림 단계의 흐름도이다.Finally, with reference to FIG. 16 , the current exercise state notification step will be described in detail. 16 is a flowchart of a current exercise state notification step.

이전 단계인 신규 코칭 대상 메트릭 및 메트릭 개선이 새롭게 선별되지 않은 경우에는 마지막 단계인 현재 운동 상태 알림 단계(S1360)로 진입한다.If the new coaching target metric and metric improvement, which are the previous steps, are not newly selected, the last step, the current exercise state notification step ( S1360 ) is entered.

먼저, 코칭 가이드 생성부(122)는 신규 코칭 대상 메트릭 및 메트릭 개선이 새롭게 발생하지 않은 경우에 기준 시간(예컨대, 5분) 동안 메시지 알림이 없었는지 여부를 확인한다. (S1610) 이 경우, 기준 시간 동안 알림이 없었던 경우에는 바로 메트릭 산출 단계(S1310)로 복귀되어 전체적인 동작을 반복하게 된다. First, the coaching guide generating unit 122 checks whether there is no message notification for a reference time (eg, 5 minutes) when a new coaching target metric and metric improvement do not occur. (S1610) In this case, if there is no notification for the reference time, it returns to the metric calculation step (S1310) and repeats the overall operation.

그러나, 기준 시간 동안 알림이 있었던 경우에는 코칭 대상 리스트에 코칭 대상 메트릭이 없는지를 확인한다. (S1610)However, if there is a notification during the reference time, it is checked whether there is no coaching target metric in the coaching target list. (S1610)

이 때, 코칭 대상 리스트가 없는 경우에는 모든 메트릭이 양호하다는 알람 메시지를 코칭 가이드 출력부(130)을 통해서 출력하게 된다. (S1630) 코칭 대상 리스트가 아직 남아있는 경우에는 코칭 대상 리스트에 있는 메트릭들 중 적어도 일부를 리마인드하는 알람 메시지를 코칭 가이드 출력부(130)을 통해서 출력한다. (S1640) 모든 과정이 종료된 후에는 다시 메트릭 산출 단계(S1310)로 복귀되어 전체적인 동작을 반복하게 된다. At this time, when there is no coaching target list, an alarm message indicating that all metrics are good is output through the coaching guide output unit 130 . (S1630) When the coaching target list still remains, an alarm message to remind at least some of the metrics in the coaching target list is output through the coaching guide output unit 130 . (S1640) After all processes are completed, the flow returns to the metric calculation step (S1310) and the entire operation is repeated.

따라서, 본 발명에 따르면, 간편하게 휴대가 가능하며 또한 머리, 허리 등과 같은 신체에 용이하게 착용할 수 있는 장비를 사용하여, 일반인이 스스로 운동 자세에 대해 코칭을 받거나, 주행 시 부상 위험성을 매우 용이하게 측정할 수 있다는 큰 효과가 있다. Therefore, according to the present invention, by using equipment that is portable and can be easily worn on the body such as the head and waist, the general public can receive coaching on their own exercise posture, or the risk of injury during driving can be very easily It has a great effect that it can be measured.

또한, 장치 구성적인 측면에서, 본 발명에 의하면 가속도 센서와 같이 사용자의 동적 물리량을 측정하는 센서만을 이용할 수 있다는 큰 장점이 있다. 따라서, 이로부터 사용자 편의성 향상, 사용자 또는 생산자 각각에서의 경제성 향상 등과 같은 효과 또한 얻을 수 있다.In addition, in terms of device configuration, according to the present invention, there is a great advantage that only a sensor that measures a user's dynamic physical quantity, such as an acceleration sensor, can be used. Accordingly, effects such as improved user convenience and improved economic feasibility for each user or producer can also be obtained.

또한, 사용자 경험 관점에서, 코칭을 위하여 너무 자주 알람을 주는 경우에는 사용자는 불편함을 느낄 수 있으며, 효율적인 운동에 크게 지장을 줄 수 있으므로, 본 발명의 자동 코칭 시스템은 가장 중요하고 시급하게 개선되어야 할 운동 자세를 우선적으로 교정해 줄 수 있다. In addition, from a user experience point of view, if an alarm is given too frequently for coaching, the user may feel uncomfortable and may greatly interfere with efficient exercise, so the automatic coaching system of the present invention should be improved most importantly and urgently You can first correct the exercise posture to be performed.

전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive, and the scope of the present invention will be indicated by the following claims rather than the foregoing detailed description. And it should be construed that all changes and modifications derived from the meaning and scope of the claims as well as equivalent concepts are included in the scope of the present invention.

100: 자동 코칭 시스템
110: 센서 신호 수집부
120: 제어부
121: 메트릭 산출부
122: 코칭 가이드 생성부
130: 코칭 가이드 출력부
100: automatic coaching system
110: sensor signal collection unit
120: control unit
121: metric calculator
122: coaching guide generation unit
130: coaching guide output unit

Claims (9)

자동 코칭 시스템에서 적용되는 사용자의 운동 상태에 관한 자동 코칭 방법으로서,
상기 사용자에 착용된 가속도 센서 또는 위치 센서에서 수집된 데이터를 이용하여 적어도 하나의 메트릭을 산출하는 메트릭 산출 단계;
상기 산출된 메트릭과 미리 저장된 메트릭 기준 값의 오차율을 연산하고, 상기 오차율에 기초하여 신규 코칭 대상 메트릭을 선정하고 상기 신규 코칭 대상 메트릭과 관련된 코칭 메시지를 출력하는 신규 코칭 대상 메트릭 선정 단계;
상기 신규 코칭 대상 메트릭이 선정되지 않은 경우에 신규 메트릭 개선 발생을 확인하고 상기 신규 메트릭 개선이 있는 경우에 알람을 출력하는 신규 메트릭 개선 확인 단계; 및
상기 메트릭 개선 및 상기 신규 코칭 대상 메트릭이 없는 경우에 운동 상태에 대한 알람을 출력하는 운동 상태 출력 단계를 포함하고,
상기 오차율과 신규 코칭 후보 메트릭에 대응하는 가중치를 곱하여 상기 신규 코칭 대상 메트릭의 우선순위를 결정하는,
자동 코칭 방법.
As an automatic coaching method for a user's exercise state applied in an automatic coaching system,
a metric calculation step of calculating at least one metric by using data collected from an acceleration sensor or a location sensor worn by the user;
a new coaching target metric selection step of calculating an error rate between the calculated metric and a previously stored metric reference value, selecting a new coaching target metric based on the error rate, and outputting a coaching message related to the new coaching target metric;
a new metric improvement checking step of confirming the occurrence of new metric improvement when the new coaching target metric is not selected and outputting an alarm when the new metric improvement occurs; and
An exercise state output step of outputting an alarm for the exercise state when there is no metric improvement and the new coaching target metric,
determining the priority of the new coaching target metric by multiplying the error rate by a weight corresponding to the new coaching candidate metric,
Auto Coaching Method.
제1항에 있어서,
상기 메트릭 산출 단계는 상기 가속도 센서에서 수집된 데이터를 고속 프리에 변환(FFT)한 후, 5Hz 이상의 컷오프 주파수 영역을 가지는 하이패스 필터를 거친 데이터에 기초하여 순간 수직 부하율(IVLR) 추정치 메트릭을 포함하는 부상 위험성 관련 메트릭을 산출하는 단계를 포함하는,
자동 코칭 방법.
According to claim 1,
The metric calculation step includes an instantaneous vertical load factor (IVLR) estimate metric based on data that has been subjected to a high-pass filter having a cutoff frequency region of 5 Hz or more after fast FFT-transformation (FFT) of the data collected from the acceleration sensor. calculating a risk-related metric;
Auto Coaching Method.
제2항에 있어서,
상기 순간 수직 부하율(IVLR) 추정치 메트릭을 포함하는 부상 위험성 관련 메트릭을 산출하는 단계는 일정 기간 동안의 상기 가속도 센서에서 수집된 수직 방향 가속도 데이터를 고속 프리에 변환한 후, 상기 하이패스 필터를 거친 데이터에 기초하여 연산된 파워값에 의해 추정치를 산출하는 단계를 포함하는,
자동 코칭 방법.
3. The method of claim 2,
In the step of calculating the injury risk-related metrics including the instantaneous vertical load factor (IVLR) estimate metric, the vertical acceleration data collected by the acceleration sensor for a certain period is converted into high-speed pre-converted data, and then the high-pass filter is applied to the data. Comprising the step of calculating an estimate based on the calculated power value,
Auto Coaching Method.
제1항에 있어서,
상기 메트릭 산출 단계는 사용자의 질량 중심 위치에 기초하여 압력 중심 경로를 추산치를 연산하고, 상기 압력 중심 경로 추산치에 기초하여 연산된 보폭 메트릭 및 보간 메트릭을 포함하는 운동 자세 관련 메트릭을 산출하는 단계를 포함하는,
자동 코칭 방법.
The method of claim 1,
The calculating of the metric includes calculating an estimate of the center of pressure path based on the location of the user's center of mass, and calculating an exercise posture related metric including the calculated stride length metric and the interpolation metric based on the estimate of the center of pressure path. doing,
Auto Coaching Method.
제1항에 있어서,
신규 코칭 대상 메트릭 선정 단계는 상기 오차율에 기초하여 신규 코칭 후보 메트릭을 선정한 후, 선정된 신규 코칭 후보 메트릭 중 가장 우선순위가 높은 적어도 하나의 메트릭을 신규 코칭 대상 메트릭으로 선별하는,
자동 코칭 방법.
According to claim 1,
In the new coaching target metric selection step, after selecting a new coaching candidate metric based on the error rate, at least one metric with the highest priority among the selected new coaching candidate metrics is selected as a new coaching target metric,
Auto Coaching Method.
제1항에 있어서,
상기 신규 코칭 대상 메트릭 선별시, 상기 신규 코칭 후보 메트릭의 알람 빈도 수가 고려되는,
자동 코칭 방법.
The method of claim 1,
When selecting the new coaching target metric, the number of alarm frequencies of the new coaching candidate metric is considered,
Auto Coaching Method.
제1항에 있어서,
신규 코칭 대상 메트릭 선정 단계는 상기 신규 코칭 대상 메트릭으로 선별된 메트릭을 코칭 대상 리스트에 저장하는 단계를 포함하는
자동 코칭 방법.
According to claim 1,
The step of selecting a new coaching target metric includes storing the selected metric as the new coaching target metric in a coaching target list
Auto Coaching Method.
제7항에 있어서,
상기 신규 메트릭 개선 확인 단계는, 상기 코칭 대상 리스트에 저장된 메트릭 중 적어도 어느 하나가 개선 기준 오차율 이상 개선되었는지 확인하는 단계를 포함하는,
자동 코칭 방법.
8. The method of claim 7,
The new metric improvement checking step includes checking whether at least one of the metrics stored in the coaching target list is improved by more than an improvement reference error rate,
Auto Coaching Method.
사용자에 착용된 가속도 센서 또는 위치 센서를 포함하는 센서 신호 수집부;
상기 센서 신호 수집부에서 수집된 데이터를 이용하여 적어도 하나의 메트릭을 산출하는 메트릭 산출부;
상기 산출된 메트릭과 미리 저장된 메트릭 기준 값의 오차율을 연산하고, 상기 오차율에 기초하여 신규 코칭 대상 메트릭을 선정하며, 코칭 가이드에서 선정한 신규 코칭 대상 메트릭과 관련된 코칭 메시지를 생성하고, 상기 신규 코칭 대상 메트릭이 선정되지 않은 경우에 신규 메트릭 개선 발생을 확인하고 상기 신규 메트릭 개선에 대한 알람 메시지를 생성하며, 상기 메트릭 개선 및 상기 신규 코칭 대상 메트릭이 없는 경우에 운동 상태에 대한 알람 메시지를 생성하는 코칭 가이드 생성부; 및
상기 신규 코칭 대상 메트릭과 관련된 코칭 메시지, 상기 신규 메트릭 개선에 대한 알람 메시지 및 상기 운동 상태에 대한 알람 메시지를 출력하는 코칭 가이드 출력부를 포함하고,
상기 오차율과 신규 코칭 후보 메트릭에 대응하는 가중치를 곱하여 상기 신규 코칭 대상 메트릭의 우선순위를 결정하는,
자동 코칭 시스템.
a sensor signal collecting unit including an acceleration sensor or a position sensor worn by the user;
a metric calculator configured to calculate at least one metric by using the data collected by the sensor signal collecting unit;
Calculate the error rate between the calculated metric and the previously stored metric reference value, select a new coaching target metric based on the error rate, generate a coaching message related to the new coaching target metric selected in the coaching guide, and the new coaching target metric When this is not selected, a new metric improvement is confirmed, an alarm message is generated for the new metric improvement, and an alarm message is generated for the exercise state when the metric improvement and the new coaching target metric do not exist. wealth; and
and a coaching guide output unit for outputting a coaching message related to the new coaching target metric, an alarm message for improving the new metric, and an alarm message for the exercise state,
determining the priority of the new coaching target metric by multiplying the error rate by a weight corresponding to the new coaching candidate metric,
automatic coaching system.
KR1020190138377A 2018-07-18 2019-11-01 An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise KR102379992B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190138377A KR102379992B1 (en) 2018-07-18 2019-11-01 An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180083450A KR102055661B1 (en) 2018-07-18 2018-07-18 An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise
KR1020190138377A KR102379992B1 (en) 2018-07-18 2019-11-01 An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180083450A Division KR102055661B1 (en) 2016-08-09 2018-07-18 An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200010147A KR20200010147A (en) 2020-01-30
KR102379992B1 true KR102379992B1 (en) 2022-03-29

Family

ID=80997179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190138377A KR102379992B1 (en) 2018-07-18 2019-11-01 An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102379992B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101830371B1 (en) * 2016-08-09 2018-02-21 주식회사 비플렉스 Motion posture deriving method and apparatus based path of COP

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101038990B1 (en) * 2008-02-04 2011-06-03 황진상 Apparatus and methods for timely correction of life patterns
KR20110107420A (en) 2010-03-25 2011-10-04 전북대학교산학협력단 Fall prevention and walking training system
KR101430135B1 (en) 2014-04-10 2014-08-13 이승하 Footwear sole for cushioning and shock-absorbing
KR101926170B1 (en) * 2016-08-09 2018-12-06 주식회사 비플렉스 Motion sensing method and apparatus for gait-monitoring

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101830371B1 (en) * 2016-08-09 2018-02-21 주식회사 비플렉스 Motion posture deriving method and apparatus based path of COP

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200010147A (en) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11426630B1 (en) Stride change detection and correction
US11497966B2 (en) Automatic coaching system and method for coaching user's exercise
US10789708B1 (en) Athletic performance and technique monitoring
CN109414608B (en) Motion recognition method and device
JP5849092B2 (en) Integrated portable device and method implementing accelerometer for analyzing stride biomechanical parameters
KR102043104B1 (en) Motion sensing method and apparatus
JP7101835B2 (en) Motion recognition system
JP2010005033A (en) Walking motion analyzer
CN106200952B (en) Method for monitoring user behavior data and wearable device
CN104970777A (en) Signal measurement method and related wearable electronic device
US11016111B1 (en) Stride monitoring
JP2017023689A (en) Monitoring system, monitoring method, and program
US10490051B2 (en) Method and system for detecting fatigue in an athlete
JP6781798B2 (en) IVLR prediction method and injuries risk quantifier during driving using it
KR102055661B1 (en) An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise
KR102379992B1 (en) An Automatic Coaching System And Method For Coaching A User's Exercise
JP6229830B2 (en) Exercise support device, exercise support method, and exercise support program
KR102020796B1 (en) Method and apparatus for evaluating stability during running and walking
US20170043213A1 (en) Method and System for Determining the Quality of Running
KR102039381B1 (en) Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking
KR102081735B1 (en) Motion sensing method and apparatus
JP2017217033A (en) Walking state detection device and walking state detection system
KR20220074302A (en) A System And Method For Automatically Creating An Exercise Program
JP2005160726A (en) Kinetic condition sensing apparatus
KR101970674B1 (en) Method and apparatus for quantifying risk of gait injury

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant