KR102419184B1 - 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템 - Google Patents

근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자에게 전기자극을 주면서 사용자의 신체 정보를 취득하여, 이를 분석해 사용자에게 적절한 운동을 제안하는 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 사용자에게 착용되어 사용자의 심박을 측정하여, 심박데이터를 생성하는 스마트밴드; 복수 개의 전극판과 전극판에 일정한 주기로 전기를 인가하는 전원통신기가 착탈되는 근력강화슈트; 스마트밴드 및 근력강화슈트와 무선 통신하고, 스마트밴드 및 근력강화슈트로부터 데이터를 수신하는 어플리케이션이 설치되어, 복수 개의 정보데이터로 생성하는 단말기; 내부에 복수 개의 운동프로그램 데이터를 저장하고 있고, 외부에서 공급되는 운동 처방 데이터를 학습해 단말기에서 정보데이터를 수신하면, 수신된 정보데이터에 대응하는 운동프로그램 데이터를 단말기에 전송하는 AI서버를 포함한다.

Description

근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템{Artificial Intelligence-Based Training Management System Using Muscular Strength Suit}
본 발명은 사용자에게 전기자극을 주면서 사용자의 신체 정보를 취득하고 이를 분석해 사용자에게 적절한 운동을 제안하는 시스템과 관련된 기술이다.
노인 인구의 지속적인 증가 그리고 비만자가 많아지면서 심혈관계 질환, 당뇨병 같은 비전염성 만성 질환을 가진 사람이 늘고 있다. 심혈관계 및 만성 질환은 단순한 병을 넘어 사망에 이르게까지 한다. 일례로, 신체 활동의 부족에 기인되는 심혈관계 질환은 전 세계 사망자의 6%를 차지하고 있다. 더욱이, 매해 신체 활동 부족을 원인으로 하는 사망 비율이 점차 커지면서 사회 전반에 걸쳐 운동에 관한 관심이 커지고 있다.
운동과 관련된 사업분야에서는 신체 활동의 효율을 높일 수 있는 운동복, 사용자에게 적절한 운동을 제안해주는 프로그램 및 사용자의 신체 변화를 관리해주는 프로그램 등 개발이 활발해지고 있다.
특히, 현재에는 사용자의 근력을 강화하는 운동복, 운동복 착용을 통해 파악되는 정보를 이용해 사용자에게 맞는 운동 프로그램을 제공하는 프로그램에 대해 개발이 집중되고 있다. 이와 같은 운동복 및 프로그램 등의 개발은 체계적인 방식으로 사용자의 건강을 증진시킬 수 있다는 점에서 사용자로부터 큰 호응을 얻고 있다.
그러나, 현재 개발된 대다수의 운동복은 공기의 저항을 줄일 수 있는 디자인 또는 운동하면서 땀을 보다 많이 낼 수 있도록 하는 재질로 형성된 운동복 등이 주를 이루고 있다. 그리고 단순 저장된 운동 컨텐츠를 제공하고 있어 사용자에게 적합하지 않는 정보가 제공되는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0124651호(공개일: 2019년 11월 05일)
본 발명은 EMS(Electronic Muscle Stimulation)전기자극이 발생되도록 하며 근육의 성장을 촉진시키는 근력강화슈트와 이와 연동하며 사용자에게 인공지능(Artificial Intelligence)에 의해 추천되는 운동을 제공하는 시스템을 통해 전술 한 문제 즉, 땀 복의 운동복 및 사용자에게 적합하지 않는 운동 컨텐츠가 제공되는 문제를 해결하고자 한다.
특히, 본 발명은 스마트 밴드 및 스마트 체중계와 연동하며 운동 중 심박데이터, 운동 후 심박데이터 등을 취득하여 사용자에게 보다 정확한 운동 계획을 제시함으로써, 현재 개발된 운동 계획 정보 프로그램이 갖는 문제를 해결하고자 한다.
이와 같이 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템은,
사용자에게 착용되어 사용자의 심박(heart rate)을 측정하여, 심박데이터를 생성하는 스마트밴드;
복수 개의 전극판과 상기 전극판에 일정한 주기로 전기를 인가하는 전원통신기가 착탈되는 근력강화슈트;
상기 스마트밴드 및 상기 근력강화슈트와 무선 통신하고, 상기 스마트밴드 및 상기 근력강화슈트로부터 데이터를 수신하는 어플리케이션이 설치되어, 복수 개의 정보데이터로 생성하는 단말기;
내부에 복수 개의 운동프로그램 데이터를 저장하고 있으며, 외부에서 공급되는 운동 처방 데이터를 학습하며 상기 단말기에서 복수 개의 정보데이터를 수신하면, 수신된 정보데이터에 대응하는 운동프로그램 데이터를 상기 단말기에 전송하는 AI서버를 포함한다.
여기서, 상기 전원통신기는 상기 단말기와 데이터를 송수신하며 서로 다른 진폭(Amplitude) 또는 서로 다른 폭(Width)의 PWM펄스신호를 복수 개 출력하고, 하나의 설정 전압을 전원으로 출력하는 제어모듈과, 상기 제어모듈과 연결되어 제1PWM펄스신호를 수신해 상기 제1PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제1부스트펄스신호를 출력하는 제1승압모듈과, 상기 제어모듈과 연결되어 제2PWM펄스신호, 제3PWM펄스신호 및 제4PWM펄스신호를 수신해, 상기 제2PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제2부스트펄스신호와 상기 제3PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제3부스트펄스신호 그리고 상기 제4PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제4부스트펄스신호를 출력하는 제2승압모듈과, 상기 제1승압모듈과 연결되어 상기 제1승압모듈에서 출력되는 제1부스트펄스신호 및 상기 전원을 인가받아, 상기 제1부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 상기 전원의 전압을 승압해 출력하는 제1조정출력모듈과, 상기 제2승압모듈과 연결되어 상기 제2승압모듈에서 출력되는 제2부스트펄스신호 및 상기 전원을 인가받아, 상기 제2부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 상기 전원의 전압을 승압해 출력하거나, 상기 제2승압모듈에서 출력되는 제3부스트펄스신호 및 상기 전원을 인가받아, 상기 제3부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 상기 전원의 전압을 승압해 출력하며, 상기 제1조정출력모듈에서 출력되는 승압전압을 상기 제2부스트펄스신호의 주기 및 상기 제3부스트펄스신호의 주기에 대응해 상기 전극판에 전기를 인가하는 제2조정출력모듈과, 제1단이 상기 제2승압모듈과 연결되고, 제2단이 상기 제2조정출력모듈의 출력단과 연결되어 상기 제1승압모듈이 작동되지 않을 때, 상기 제4부스트펄스신호를 인가받아 상기 제1조정출력모듈에 잔류하는 전류를 방전시키는 잔류전류방전모듈을 포함할 수 있다.
상기 AI서버는,
복수 개의 운동프로그램 데이터를 저장하고 있고, 외부에서 공급되는 운동 처방 데이터를 기계 학습하며 상기 단말기에서 제1정보데이터를 수신하면 상기 제1정보데이터에 대응되는 운동프로그램 데이터를 출력하는 운동처방모듈과,
상기 단말기에서 제2정보데이터가 수신되면 상기 운동처방모듈로부터 수신된 운동프로그램 데이터를 복수 개의 단위운동으로 분할하는 운동스케쥴링모듈과,
상기 단말기에서 제3정보데이터를 수신하며 기 설정된 기준에 따라 상기 제3정보데이터를 분석하는 분석모듈과,
상기 운동스케쥴링모듈에서 복수 개의 단위운동을 수신하고, 상기 분석모듈에서 분석된 분석 데이터를 수신하여, 상기 단위운동과 상기 분석 데이터를 매칭시켜, 하나의 단위운동 컨텐츠를 도출하여 상기 단말기에 전송하는 컨텐츠생성모듈을 포함할 수 있다.
상기 단말기와 무선 통신하며 상기 단말기에 체중데이터, 지방데이터 및 근력량데이터 중 적어도 어느 하나의 데이터를 전송하는 스마트체중계를 포함할 수 있다.
삭제
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상기 제2부스트펄스신호와 상기 제3부스트펄스신호는 교번(Alternating)하며 상기 제2조정출력모듈에 인가되며, 상기 제2부스트펄스신호가 인가될 때, 상기 제3부스트펄스신호에 의한 승압전압을 출력하지 않고, 상기 제3부스트펄스신호가 인가될 때, 상기 제2부스트펄스신호에 의한 승압전압을 출력하지 않을 수 있다.
상기 제1조정출력모듈은,
일단이 상기 전원과 연결되는 적어도 하나의 인덕터와,
제1단, 제2단 및 제3단을 포함하여, 상기 제1단이 상기 인덕터의 타단과 연결되고, 상기 제3단이 접지로 연결된 제1전력반도체와,
일단이 상기 제1전력반도체의 제1단과 연결되는 다이오드와,
일단이 상기 다이오드의 타단과 연결되고, 타단이 상기 접지와 연결된 커패시터를 포함하여,
상기 제1전력반도체의 상기 제2단에 전류가 인가되면 상기 인덕터에 전압이 형성되고, 상기 제2단에 전류가 인가되지 않으면, 상기 인턱터에 형성된 전압과 상기 전원에서 출력되는 전압이 상기 커패시터에 충전시킬 수 있다.
본 발명은 슈트에서 EMS(Electronic Muscle Stimulation)전기자극 발생 및 발생된 전기자극의 강도를 제어할 수 있도록 하며 사용자의 근육 성장을 촉진시킬 수 있다.
더욱이, 이와 데이터 통신하는 단말기를 통해 사용자의 운동량 및 운동시간에 기초해 인공지능(Artificial Intelligence)에 의해 추천되는 운동을 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 자신의 근육량에 맞는 운동을 할 수 있도록 한다.
아울러, 본 발명은 단말기가 스마트 밴드 및 스마트 체중계와 연동하며 운동 중 심박 데이터, 운동 후 심박 데이터 및 체중 데이터, 지방데이터 등의 데이터를 취득하며 사용자의 운동 전 후의 신체 변화를 분석해 사용자에게 보다 정확한 운동을 추전하고, 체계적인 운동 계획을 제시한다. 이를 통해, 본 발명은 사용자가 자신의 신체에 맞는 운동을 함으로써, 운동 중 부상을 당하지 않도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템의 블럭도이다.
도 2는 도 1의 상세 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템을 구성하는 구성요소를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 근력강화슈트 및 근력강화슈트에 장착되는 전원통신기 그리고 전극판을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 전원통신기와 통신하는 단말기에 표시되는 정보를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 단말기에서 추천 운동을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 단말기에서 사용자의 신체 상태 및 변화를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 4의 전원통신기의 회로도를 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 11은 도 8의 전원통신기의 작동에 따른 전류흐름을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다.
단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다. 이와 같은 본 발명의 청구범위는 오로지 청구항에 의해 정의될 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템에 대해 개괄적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템의 블록도이다.
본 발명은 사용자에게 전기자극을 주면서 사용자의 신체 정보 일례로, 심박데이터를 취득하고 이를 분석해 사용자에게 적절한 운동을 제안한다.
특히, 본 발명은 사용자가 착용하는 근력강화슈트(20)에서 EMS(Electronic Muscle Stimulation)전기자극을 발생시키며 사용자의 근육 성장을 촉진시킬 수 있다. 아울러, 사용자가 착용한 스마트밴드(10)를 통해 사용자의 심박데이터를 추출한 후, 단말기(30)를 통해 AI서버(40)에서 분석해 사용자에게 적합한 운동을 추천하며 사용자가 효과적인 운동을 할 수 있도록 한다. 아울러, 본 발명은 단말기(30)가 스마트밴드(10) 및 스마트체중계(50)와 연동하며 운동 중 심박데이터, 운동 후 심박데이터 및 체중데이터, 지방데이터 등의 데이터를 취득해 사용자의 운동 전 후의 신체 변화를 분석해 사용자에게 보다 정확한 운동 및 체계적인 운동 계획을 제시할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 사용자 자신의 신체 정보에 맞는 운동을 단계적으로 진행하며 운동 중 부상을 입지 않도록 할 수 있다.
이와 같은 특징을 갖는 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템(1)은 스마트밴드(10), 근력강화슈트(20), 단말기(30), AI서버(40)를 구성요소로 포함한다. 아울러, 본 발명은 이러한 구성요소 외에 스마트체중계(50)를 구성요소로 더 포함할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 구성요소에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 상세 블록도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템을 구성하는 구성요소를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 근력강화슈트 및 근력강화슈트에 장착되는 전원통신기 그리고 전극판을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 전원통신기와 통신하는 단말기에 표시되는 정보를 나타낸 도면이다.
스마트밴드(10)는 근력강화슈트(20)를 입은 사용자의 손목에 착용되며 사용자의 심박수(Heart rate)를 측정할 수 있다. 그리고 측정된 심박데이터를 무선통신으로 연결된 단말기(30)에 전송할 수 있다. 이와 같은 스마트밴드(10)는 사용자가 운동하기 전의 심박데이터, 운동 중의 심박데이터 및 운동 후의 심박데이터를 측정하며 단말기(30)에 전송할 수 있다.
스마트체중계(50)는 사용자의 체중데이터, 근력량데이터 및 지방데이터 등의 데이터를 단말기(30)로 전송한다.
근력강화슈트(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상의 및 하의로 이루어진 운동복 또는 하의로만 이루어진 스판 재질의 운동복이 될 수 있다.
이와 같은 근력강화슈트(20)에는 복수 개의 주머니가 형성되고, 복수 개의 주머니에는 전극판(210) 및 전원통신기(220)가 삽입될 수 있다. 이러한 근력강화슈트(20)는 전극판(210)과 전원통신기(220)를 통해 팔, 등, 복근 및 허벅지 등에 주파수 1~1000Hz 대역의 전기자극을 인가할 수 있다. 여기서, 전극판(210)은 얇은 철판으로 형성되어 근력강화슈트(20)의 복수 개의 주머니에 삽입되거나 삽입 후에 분리될 수 있다. 이러한 전극판(210)은 물 또는 땀과 같은 유체에 접하였을 때, 사용자에게 보다 원활하게 전기자극이 인가되도록 할 수 있다.
전원통신기(220)는 전극판(210)에서 전기자극의 주기 및 세기를 변경할 수 있는 장치가 된다. 이와 같은 전원통신기(220)는 제어모듈(221), 제1승압모듈(222), 제2승압모듈(223), 제1조정출력모듈(224), 제2조정출력모듈(225) 및 잔류전류방전모듈(226)을 포함한다. 아울러, 저주파생성모듈(2211) 및 파워조절모듈(2212)을 포함한다. 이러한 모듈을 구성요소로 포함하는 전원통신기(220)의 작동 및 각 모듈에 대한 특징에 대해서는 후술하여 구체적으로 설명하도록 한다.
단말기(30)는 스마트밴드(10) 그리고 근력강화슈트(20)와 무선통신 일례로, 블루투스로 연결되어 데이터를 송수신하는 스마트폰이 된다.
이러한 단말기(30)에는 스마트밴드(10) 및 근력강화슈트(20)와 데이터 및 신호를 송수신할 수 있도록 제어하는 어플리케이션(Application)이 설치될 수 있다. 단말기(30)는 어플리케이션을 통해 스마트밴드(10), 스마트체중계(50) 및 근력강화슈트(20)로부터 데이터를 수신해 복수 개의 정보데이터로 생성하여 출력한다. 일례로, 단말기(30)는 체중데이터, 지방데이터의 데이터를 수신하며 체중정보데이터, 지방정보데이터로 출력한다. 그리고 근력강화슈트(20)의 어느 주머니에 전극판(210)이 삽입되어 있는지 전극판 설치정보데이터 등을 생성하여 출력할 수 있다. 이러한 단말기(30)는 생성된 복수 개의 정보데이터를 AI서버(40)에 전송한다. 아울러, AI서버(40)에서 전송되는 데이터를 통해 다양한 운동 정보를 나타낼 수 있으며 어느 하나의 운동을 추천할 수 있다.
AI서버(40)는 내부에 복수 개의 운동프로그램 데이터를 저장하고 있으며 외부에서 공급되는 운동 처방 데이터를 기계 학습한다. 이러한 AI서버(40)는 단말기(30)에서 복수 개의 정보데이터를 수신하면 수신된 정보데이터에 대응하는 운동프로그램 데이터를 단말기(30)에 전송한다. 다시 말해, AI서버(40)는 단말기(30)에서 전송되는 정보데이터 및 운동 수행에 대한 결과 데이터를 분석해, 사용자에게 적합한 운동영상 및 운동 스케쥴을 단위운동 컨텐츠로 생성해 단말기(30)에 전송한다. 이러한 AI서버(40)는 운동처방모듈(410), 운동스케쥴링모듈(420), 분석모듈(430), 컨텐츠생성모듈(440)을 포함하여 데이터를 연산 처리하며 전술 한 특징을 나타낼 수 있다. 이와 같은 AI서버(40)는 컴퓨터가 될 수 있다.
이하, AI서버(40)에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
운동처방모듈(410)은 필요 운동 항목을 도출한다. 이러한 운동처방모듈(410)은 오프라인 운동 처방 데이터를 이용하여 학습한다. 일례로, 지도 학습(Supervised Learning) 기법으로 학습하며 Decision Tree 기법을 통해 운동의 주기, 강도, 시간 및 유형을 나타낼 수 있다. 특히, 운동처방모듈(410)은 복수 개의 단위운동과 각 단위운동을 진행하는 운동스케쥴을 포함하는 복수 개의 운동프로그램 데이터를 저장하고 있어, 기계 학습을 통해 단말기(30)에서 수신되는 제1정보데이터 일례로, 팔 운동 또는 다리 운동 또는 등 운동 등의 데이터에 대응되는 운동프로그램 데이터를 출력할 수 있다.
운동스케쥴링모듈(420)은 개인별 운동 항목 배치 및 개인별 운동 강도/시간을 산출하며 운동 효과의 증가를 도출한다. 이러한 운동스케쥴링모듈(420)은 강화 학습(Reinforcement Learning) 기법으로 학습하며 강화 학습(Reinforcement Learning)의 Q 함수 및 벨만 방정식(Bellman equation)을 통해 운동에 따른 변화를 효과의 증가를 도출한다.
운동스케쥴링모듈(420)은 스마트밴드(10) 및 스마트체중계(50)에서 제2정보데이터 일례로, 심박수데이터, 근력량데이터 및 지방데이터 등의 데이터가 단말기(30)를 통해 수신되면 운동처방모듈(410)로부터 수신된 운동프로그램 데이터를 복수 개의 단위운동으로 분할한다. 그리고 각 분할된 단위운동을 사용자가 수행하였을 시, 이에 나타나는 효과를 산출한다. 아울러, 운동스케쥴링모듈(420)은 운동 강도에 대한 효과와 운동 강도와 전극판(210)에 가해지는 전기자극의 강도 및 주파수의 상관관계에 대한 효과를 산출한다.
분석모듈(430)은 단말기(30)에서 제3정보데이터 일례로, 사용자가 수행한 운동 결과데이터를 수신하며 기 설정된 기준 데이터 즉, 기준 근력량데이터 및 기준 지방데이터와 대비하며 제3정보데이터를 분석한다. 일례로, 분석모듈(430)은 사용자가 운동을 수행할 때, 근력량데이터 및 지방데이터를 기준 근력량데이터, 기준 지방데이터에 대비하며 사용자가 수행한 운동에 대한데이터를 분석한다. 분석된 근력량데이터가 기준 근력량데이터에 미치지 못하는 경우, 사용자가 동일 또는 이전 단계의 운동프로그램을 하도록 하는 분석 데이터를 출력한다.
컨텐츠생성모듈(440)은 사용자별로 최적의 근력 트레이닝 컨텐츠를 제공한다. 컨텐츠생성모듈(440)은 협업 필터링(Collaborative filtering) 기법을 통해 사용자 성향에 맞는 운동 컨텐츠를 추천할 수 있다. 보다 구체적으로 컨텐츠생성모듈(440)은 운동스케쥴링모듈(420)에서 복수 개의 단위운동을 수신하고, 분석모듈(430)에서 분석된 분석 데이터를 수신하여 단위운동과 분석 데이터를 매칭시켜 하나의 단위운동 컨텐츠를 도출하며 단말기(30)에 전송한다. 이와 같은 컨텐츠생성모듈(440)은 분석모듈(430)에서 제1단계의 운동프로그램 진행에 대한 분석데이터를 출력하면 이에 기초하여 제1단계에 맞는 단위운동 그리고 운동스케쥴을 출력한다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 단말기의 작동에 따라 단위 운동 및 사용자의 신체 정보에 대해 구체적으로 설명한다.
도 6은 도 5의 단말기에서 추천 운동을 나타내는 도면이다. 그리고 도 7은 도 5의 단말기에서 사용자의 신체 상태 및 변화를 나타낸 도면이다.
단말기(30)는 전술 한 AI서버(40)에 의해 추천된 운동을 나타낼 수 있다. 사용자가 도 6의 (a)에 나타난 바와 같이 추천된 운동을 선택하면, 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 운동 자세를 나타낼 수 있다. 여기서, 단말기(30)에 표시된 추전 운동은 AI서버(40)에서 사용자의 근력량데이터, 운동 수행데이터 등을 종합적으로 분석하여 사용자의 신체에 가장 적합한 운동이 될 수 있다. 사용자가 단말기(30)에서 출력되는 운동을 수행하는 동안 스마트밴드(10)는 심박데이터를 계속해서 생성하며 단말기(30)에 전송할 수 있다. 그리고 스마트체중계(50)는 사용자가 모든 운동을 끝내고, 체중을 재면 체중데이터, 수분데이터 및 지방데이터를 단말기(30)에 전송할 수 있다. 단말기(30)는 어플리케이션을 통해 수신되는 체중데이터, 수분데이터 및 지방데이터를 관리하며 도 7에 도시된 바와 같이 출력할 수 있다.
이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여 전술 한 전원통신기에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은 도 4의 전원통신기의 회로도를 나타낸 도면이고, 도 9 내지 도 11은 도 8의 전원통신기의 작동에 따른 전류흐름을 나타낸 도면이다.
전원통신기(220)는 외부에서 인가되는 전기에너지로 충전되는 배터리유닛(미도시)과 승압유닛(2200)으로 형성될 수 있다. 여기서, 승압유닛(2200)은 제어모듈(221), 제1승압모듈(222), 제2승압모듈(223), 제1조정출력모듈(224), 제2조정출력모듈(225), 잔류전류방전모듈(226) 및 저주파생성모듈(2211), 파워조절모듈(2212)로 형성될 수 있다. 이러한 승압유닛(2200)은 전극판(210)과 연결될 수 있다. 이때, 전극판(210)이 복수 개일 경우, 승압유닛(2200)도 복수 개로 형성되어 각 전극판(210)에 연결될 수 있다. 여기서, 제어모듈(221), 제1승압모듈(222), 제2승압모듈(223), 제1조정출력모듈(224), 제2조정출력모듈(225), 잔류전류방전모듈(226) 및 저주파생성모듈(2211), 파워조절모듈(2212)은 IC칩과 수동소자의 연결로 형성된 회로가 될 수 있다.
먼저, 제어모듈(221)은 마이크로 컨트롤러 유닛이 되어 단말기(30)와 무선통신으로 통신하며 단말기(30)에서 수신되는 신호를 통해 서로 다른 진폭(Amplitude) 또는 서로 다른 폭(Width)의 PWM펄스신호를 복수 개 출력할 수 있다. 이러한 제어모듈(221)은 제1PWM펄스신호(A1), 제2PWM펄스신호(A2), 제3PWM펄스신호(A3), 제4PWM펄스신호(A4)를 생성할 수 있다. 그리고 하나의 설정 전압을 전원으로 출력할 수 있다.
이러한 제어모듈(221)은 저주파의 전압을 생성하는 저주파생성모듈(2211) 및 설정 전압 일례로, 5V의 전압을 출력하는 파워조절모듈(2212)을 포함할 수 있다.
제1승압모듈(222)은 NPN트랜지스터로 형성된 전력반도체 및 전력반도체의 베이스단과 이미터단에 연결된 저항으로 형성될 수 있다. 이러한 제1승압모듈(222)은 베이스단을 통해 제어모듈(221)과 연결되어 제1PWM펄스신호(A1)를 수신하며 작동하면서 컬렉터단으로 제1PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제1부스트펄스신호(B1)를 출력한다.
제2승압모듈(223)은 제2a승압유닛, 제2b승압유닛 및 제2c승압유닛을 포함한다. 이때, 제2a승압유닛, 제2b승압유닛 및 제2c승압유닛은 전술한 제1승압모듈(222)과 동일한 구조 즉, NPN트랜지스터로 형성된 전력반도체 및 전력반도체의 베이스단과 이미터단에 연결된 저항으로 형성될 수 있다. 여기서, 제2a승압유닛은 제2PWM펄스신호(A2)를 수신해, 제2PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제2부스트펄스신호(B2)를 출력한다. 그리고 제2b승압유닛은 제3PWM펄스신호(A3)를 수신해, 제3PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제3부스트펄스신호(B3)를 출력한다. 그리고 제2c승압유닛은 제4PWM펄스신호(A4)를 수신해, 제4PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제4부스트펄스신호(B4)를 출력한다.
제1조정출력모듈(224)은 제1승압모듈(222)과 연결되어 제1승압모듈(222)에서 출력되는 제1부스트펄스신호() 및 전원을 인가받아 작동한다. 이때, 제1조정출력모듈(224)은 제1부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 전원의 전압을 승압하여 출력한다. 제1조정출력모듈(224)은 전원의 전압을 원활하게 승압하여 출력할 수 있도록 인덕터(2241), 제1전력반도체(2242), 다이오드(2243) 및 커패시터(2244)로 구성되는 부스터컨버터를 포함한다. 여기서, 인덕터(2241)는 일단이 전원과 연결되고, 제1전력반도체(2242)는 제1단, 제2단 및 제3단을 포함하여 제1단이 인덕터의 타단과 연결되고, 제3단이 접지로 연결될 수 있다. 그리고 다이오드(2243)는 일단이 제1전력반도체(2242)의 제1단과 연결된다. 그리고, 커패시터(2244)는 일단이 다이오드의 타단과 연결되고 타단이 접지와 연결된다.
제1조정출력모듈(224)은 이러한 소자들의 연결에 의해 제1전력반도체의 제2단에 전류가 인가되면 인덕터에 전압이 형성되도록 한다. 그리고 제2단에 전류가 인가되지 않으면 인턱터에 형성된 전압과 전원에서 출력되는 전압이 커패시터에 충전되도록 하며 전원에서 출력된 전압 보다 큰 전압이 출력되도록 한다.
제2조정출력모듈(225)은 제2승압모듈(223)과 연결되어 제2승압모듈(223)에서 출력되는 제2부스트펄스신호 및 전원을 인가받아, 제2부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 상기 전원의 전압을 승압해 출력하거나, 제2승압모듈에서 출력되는 제3부스트펄스신호 및 전원을 인가받아, 제3부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 전원의 전압을 승압해 출력한다. 이러한 제2조정출력모듈(225)은 제1조정출력모듈(224)에서 출력되는 승압전압을 제2부스트펄스신호의 주기 및 제3부스트펄스신호의 주기에 대응해 전극판(210)에 전기를 인가할 수 있다.
이때, 제2부스트펄스신호(B2)와 제3부스트펄스신호(B3)는 교번(Alternating)하며 제2조정출력모듈(225)에 인가될 수 있다. 제2조정출력모듈(225)은 도 9에 도시된 바와 같이 제2부스트펄스신호(B2)가 인가될 때, 제3부스트펄스신호(B3)에 의한 승압전압을 출력하지 않을 수 있다. 그리고 도 10에 도시된 바와 같이 제3부스트펄스신호(B3)가 인가될 때, 제2부스트펄스신호(B2)에 의한 승압전압을 출력하지 않을 수 있다.
제2조정출력모듈(225)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 제2승압모듈(223)과 연결되어 제2승압모듈(223)에서 출력되는 제2부스트펄스신호(B2) 또는 제3부스트펄스신호(B3)에 따라 전극판(210)에 전기자극이 인가되도록 한다.
잔류전류방전모듈(226)은 제1승압모듈(222)에서 잔류하는 전류를 접지로 빠져나가도록 한다. 이러한 잔류전류방전모듈(226)은 제1단이 제2승압모듈(223)과 연결되고, 제2단이 제2조정출력모듈의 출력단과 연결되어 제1승압모듈(222)이 작동되지 않을 때, 제4부스트펄스신호(B4)를 인가받아 제1조정출력모듈(224)에 잔류하는 전류를 방전시킬 수 있다.
잔류전류방전모듈(226)은 제1승압모듈(222)에서 잔류하는 전류를 방전시켜, 사용자가 전극판(210)을 사용하지 않다가, 다시 사용할 때 잔류하는 전류를 방전시킬 수 있도록 하며, 잔류하는 전류에 의해 사용자가 감전되지 않도록 한다. 즉, 잔류전류방전모듈(226)은 사용자가 전극판(210)을 재사용할 때 마다 안전하게 사용할 수 있도록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시 적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
1: 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템
10: 스마트밴드
20: 근력강화슈트
210: 전극판 220: 전원통신기
221: 제어모듈 222: 제1승압모듈
223: 제2승압모듈 224: 제1조정출력모듈
225: 제2조정출력모듈 226: 잔류전류방전모듈
2200: 승압유닛
2211: 저주파생성모듈 2212: 파워조절모듈
2241: 인덕터 2242: 제1전력반도체
2243: 다이오드 2244: 커패시터
2245: 접지
30: 단말기 40: AI서버
401: 사용자서비스서버 402: 관리자서비스서버
410: 운동처방모듈 420: 운동스케쥴링모듈
430: 분석모듈 440: 컨텐츠생성모듈

Claims (6)

  1. 사용자에게 착용되어 사용자의 심박(heart rate)을 측정하여, 심박데이터를 생성하는 스마트밴드(10);
    복수 개의 전극판(210)과 상기 전극판에 일정한 주기로 전기를 인가하는 전원통신기(220)가 착탈되는 근력강화슈트(20);
    상기 스마트밴드(10) 및 상기 근력강화슈트(20)와 무선 통신하고, 상기 스마트밴드(10) 및 상기 근력강화슈트(20)로부터 데이터를 수신하는 어플리케이션이 설치되어, 복수 개의 정보데이터로 생성하는 단말기(30);
    내부에 복수 개의 운동프로그램 데이터를 저장하고 있고, 외부에서 공급되는 운동 처방 데이터를 기계 학습해 상기 단말기(30)에서 상기 정보데이터를 수신하면, 수신된 상기 정보데이터에 대응되는 운동프로그램 데이터를 상기 단말기(30)에 전송하는 AI서버(40)를 포함하고,
    상기 전원통신기(220)는,
    상기 단말기(30)와 데이터를 송수신하며 서로 다른 진폭(Amplitude) 또는 서로 다른 폭(Width)의 PWM펄스신호를 복수 개 출력하고, 하나의 설정 전압을 전원으로 출력하는 제어모듈(221)과,
    상기 제어모듈(221)과 연결되어 제1PWM펄스신호(A1)를 수신해 상기 제1PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제1부스트펄스신호(B1)를 출력하는 제1승압모듈(222)과,
    상기 제어모듈(221)과 연결되어 제2PWM펄스신호(A2), 제3PWM펄스신호(A3) 및 제4PWM펄스신호(A4)를 수신해, 상기 제2PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제2부스트펄스신호(B2)와 상기 제3PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제3부스트펄스신호(B3) 그리고 상기 제4PWM펄스신호의 진폭보다 큰 진폭을 갖는 제4부스트펄스신호(B4)를 출력하는 제2승압모듈(223)과,
    상기 제1승압모듈(222)과 연결되어 상기 제1승압모듈(222)에서 출력되는 제1부스트펄스신호(B1) 및 상기 전원을 인가받아, 상기 제1부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 상기 전원의 전압을 승압해 출력하는 제1조정출력모듈(224)과,
    상기 제2승압모듈(223)과 연결되어 상기 제2승압모듈(223)에서 출력되는 제2부스트펄스신호(B2) 및 상기 전원을 인가받아, 상기 제2부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 상기 전원의 전압을 승압해 출력하거나,
    상기 제2승압모듈(223)에서 출력되는 제3부스트펄스신호(B3) 및 상기 전원을 인가받아, 상기 제3부스트펄스신호의 주기에 따라 작동하며 상기 전원의 전압을 승압해 출력하며, 상기 제1조정출력모듈(224)에서 출력되는 승압전압을 상기 제2부스트펄스신호의 주기 및 상기 제3부스트펄스신호의 주기에 대응해 상기 전극판(210)에 전기를 인가하는 제2조정출력모듈(225)과,
    제1단이 상기 제2승압모듈과 연결되고, 제2단이 상기 제2조정출력모듈의 출력단과 연결되어 상기 제1승압모듈(222)이 작동되지 않을 때, 상기 제4부스트펄스신호(B4)를 인가받아 상기 제1조정출력모듈(224)에 잔류하는 전류를 방전시키는 잔류전류방전모듈(226)을 포함하는, 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 AI서버(40)는,
    복수 개의 운동프로그램 데이터를 저장하고 있고, 외부에서 공급되는 운동 처방 데이터를 기계 학습하며 상기 단말기(30)에서 제1정보데이터를 수신하면 상기 제1정보데이터에 대응되는 운동프로그램 데이터를 출력하는 운동처방모듈(410)과,
    상기 단말기(30)에서 제2정보데이터가 수신되면 상기 운동처방모듈(410)로부터 수신된 운동프로그램 데이터를 복수 개의 단위운동으로 분할하는 운동스케쥴링모듈(420)과,
    상기 단말기(30)에서 제3정보데이터를 수신하며 기 설정된 기준에 따라 상기 제3정보데이터를 분석하는 분석모듈(430)과,
    상기 운동스케쥴링모듈(420)에서 복수 개의 단위운동을 수신하고, 상기 분석모듈(430)에서 분석된 분석 데이터를 수신하여, 상기 단위운동과 상기 분석 데이터를 매칭시켜, 하나의 단위운동 컨텐츠를 도출해 상기 단말기(30)에 전송하는 컨텐츠생성모듈(440)을 포함하는, 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단말기(30)와 무선 통신하며 상기 단말기(30)에 체중데이터, 지방데이터 및 근력량데이터 중 적어도 어느 하나의 데이터를 전송하는 스마트체중계(50)를 포함하는, 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2부스트펄스신호(B2)와 상기 제3부스트펄스신호(B3)는 교번(Alternating)하며 상기 제2조정출력모듈(225)에 인가되며, 상기 제2부스트펄스신호(B2)가 인가될 때, 상기 제3부스트펄스신호(B3)에 의한 승압전압을 출력하지 않고, 상기 제3부스트펄스신호(B3)가 인가될 때, 상기 제2부스트펄스신호(B2)에 의한 승압전압을 출력하지 않는, 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1조정출력모듈(224)은,
    일단이 상기 전원과 연결되는 적어도 하나의 인덕터(2241)와,
    제1단, 제2단 및 제3단을 포함하여, 상기 제1단이 상기 인덕터의 타단과 연결되고, 상기 제3단이 접지로 연결된 제1전력반도체(2242)와,
    일단이 상기 제1전력반도체(2242)의 제1단과 연결되는 다이오드(2243)와,
    일단이 상기 다이오드의 타단과 연결되고, 타단이 상기 접지와 연결된 커패시터(2244)를 포함하여,
    상기 제1전력반도체의 상기 제2단에 전류가 인가되면 상기 인덕터에 전압이 형성되고, 상기 제2단에 전류가 인가되지 않으면, 상기 인턱터에 형성된 전압과 상기 전원에서 출력되는 전압이 상기 커패시터에 충전시키는, 근력강화슈트를 이용한 인공지능 기반 트레이닝 관리 시스템.
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