KR102556863B1 - 사용자 맞춤형 운동 훈련 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템은 사용자의 동작 데이터를 수집하는 센싱부, 상기 동작 데이터 및 사용자에 의하여 입력되는 입력 데이터를 분석하고, 분석한 데이터에 기초하여 훈련용 아바타를 생성하는 산출부, 사용자에게 영상 및 사운드를 제공하고, 사용자의 입력을 수신하는 인터페이스부, 및 데이터를 송수신하고, 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 산출부는, 상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터 간의 차이점을 추출하고, 변환 요소를 산출하는 분석부, 및 상기 동작 데이터에 기초하여 사용자 아바타를 생성하고, 상기 입력 데이터에 기초하여 타겟 아바타를 생성하고, 상기 변환 요소를 적용하여 상기 훈련용 아바타를 생성하는 아바타 생성부를 포함한다.

Description

사용자 맞춤형 운동 훈련 방법 및 시스템{USER CUSTOMIZED EXERCISE METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 사용자 맞춤형 운동 훈련 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자의 체형, 체력, 운동 능력 등과 같은 신체적 특징 및 목적에 따라, 그에 적합한 운동 훈련 처방을 사용자에게 제공하는 사용자 맞춤형 운동 훈련 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근, 가상현실 또는 영상을 통하여 운동을 하는 셀프 피트니스 시스템이 출시되고 있으며, 이에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
나아가, 사용자 자신의 모습을 아바타로 구현하여, 사용자 자신의 동작을 3인칭 시점에서 체크하거나, 전문가의 동작과 사용자의 동작을 실시간으로 비교하는 시스템도 개발되고 있다.
이 경우, 시스템 상의 트레이너 또는 전문가의 신체적 특징이 운동 수행자인 사용자의 신체적 특징과 상이하여, 사용자로 하여금 운동 몰입도가 떨어지고, 동작에 대한 정확한 교정을 제공받기 어려울 수 있다.
삭제
미국 등록특허 등록번호 제11210855호 "Analyzing 2d movement in comparison with 3d avatar" 국내 등록특허 제1931784호 “복수의 사용자 대결 구도의 가상 피트니스 시스템”
본 발명의 목적은 사용자의 신체적 특징 및 목적에 따라 정밀성이 높은 운동 훈련 처방을 사용자에게 제공하는 데 있다. 또한, 사용자 아바타와 훈련용 아바타를 실시간으로 비교 분석할 수 있도록 사용자에게 제공함으로써, 사용자의 사용 편의성 및 운동 훈련 효과를 향상시키는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템은 사용자의 신체적 특징 및 움직임을 센싱하여 동작 데이터를 수집하는 센싱부, 상기 동작 데이터 및 사용자에 의하여 입력되는 입력 데이터를 분석하고, 분석한 데이터에 기초하여 훈련용 아바타를 생성하는 산출부, 사용자에게 영상 및 사운드를 제공하고, 사용자의 입력을 수신하는 인터페이스부, 및 상기 센싱부, 상기 산출부 및 상기 인터페이스부 간의 데이터를 송수신하고, 상기 센싱부, 상기 산출부 및 상기 인터페이스부 각각의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 산출부는, 상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터를 분석하여 상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터 간의 차이점을 추출하고, 변환 요소를 산출하는 분석부, 및 상기 동작 데이터에 기초하여 사용자 아바타를 생성하고, 상기 입력 데이터에 기초하여 타겟 아바타를 생성하고, 상기 변환 요소를 적용하여 상기 훈련용 아바타를 생성하는 아바타 생성부를 포함한다.
상기 사용자 아바타는 사용자에게 제공되는 상기 영상을 통하여 상기 사용자의 움직임에 대응하여 움직이도록 동기화되고, 상기 훈련용 아바타의 체형은 상기 사용자 아바타의 체형과 동일하다.
상기 동작 데이터는 복수의 동작 요소들 중 적어도 어느 일 동작 요소의 수치를 포함하고, 상기 복수의 동작 요소들은 사용자의 근력, 근육량, 체형, 자세, 지방량, 체중, 가동범위, 유연성, 순발력, 균형능력, 심폐능력, 조화능력, 신체-운동지능, 운동감각능력 등을 포함한다.
상기 입력 데이터는 상기 복수의 동작 요소들 중 사용자가 목표하는 특정 동작 요소에 대한 목표 수치를 포함하고, 상기 아바타 생성부는 상기 특정 동작 요소에 대한 상기 목표 수치를 충족하는 타겟 아바타를 생성한다.
상기 변환 요소는 운동량, 동작유지시간, 휴식시간, 동작횟수, 호흡주기, 중량, 소모칼로리, 각 관절들의 각속도, 선속도 등을 포함한다.
상기 인터페이스부는, 상기 사용자에게 영상을 제공하는 디스플레이부, 상기 사용자에게 사운드를 제공하는 스피커, 및 상기 사용자의 입력을 수신하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 디스플레이부는 상기 사용자 아바타 및 상기 훈련용 아바타를 동시에 표시한다.
상기 센싱부는, 사용자의 기초체형정보, 생체정보 및 관절들의 움직임정보를 측정하는 동작센싱부, 및 사용자의 동공의 움직임을 측정하여 사용자의 시선을 센싱하는 시선추적부를 포함한다.
상기 동작센싱부는 카메라, 자이로센서, 압력센서, 지자계센서, 피부전도도 센서, 적외선 센서, 레이져 센서, RF 센서, 초음파 센서 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 디스플레이부는 상기 디스플레이부가 제공하는 영상 범위 내에서, 상기 시선추적부에 의하여 센싱된 일 영역을 확대 또는 강조하여 표시한다.
상기 디스플레이부는 헤드 마운트 디스플레이 형태로 제공된다.
본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 방법은 사용자의 신체적 특징 및 움직임을 센싱하여 동작 데이터를 수집하는 단계, 상기 동작 데이터에 기초하여 사용자 아바타를 생성하는 단계, 사용자의 입력을 통하여 타겟 아바타를 생성하는 단계, 상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터를 분석하여, 상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터 간의 차이점을 추출하는 단계, 상기 차이점을 분석하여 변환 요소를 산출하는 단계, 상기 변환 요소를 적용하여 훈련용 아바타를 생성하는 단계, 및 상기 훈련용 아바타를 통하여 사용자에게 운동을 처방하는 단계를 포함한다.
상기 동작 데이터를 수집하는 단계에서, 상기 동작 데이터는 복수의 동작 요소들 중 적어도 어느 일 동작 요소의 수치를 포함하고, 상기 복수의 동작 요소들은 사용자의 근력, 근육량, 체형, 자세, 지방량, 체중, 가동범위, 유연성, 순발력, 균형능력, 심폐능력, 조화능력, 신체-운동지능, 운동감각능력 등을 포함한다.
상기 타겟 아바타를 생성하는 단계는, 사용자가 상기 복수의 동작 요소들 중 사용자가 목표하는 특정 동작 요소를 선택하는 단계, 사용자가 상기 특정 동작 요소에 대한 목표 수치를 선택하는 단계, 및 상기 특정 동작 요소에 대한 상기 목표 수치를 충족하는 타겟 아바타를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터 간의 차이점을 추출하는 단계에서, 상기 차이점은, 상기 사용자 아바타와 상기 타겟 아바타 간의 근력, 근육량, 체형, 자세, 지방량, 체중, 가동범위, 유연성, 순발력, 균형능력, 심폐능력, 조화능력, 신체-운동지능, 운동감각능력 중 적어도 어느 하나의 차이값을 포함한다.
상기 변환 요소를 산출하는 단계에서, 상기 변환 요소는 운동량, 동작유지시간, 휴식시간, 동작횟수, 호흡주기, 중량, 소모칼로리, 각 관절들의 각속도, 선속도 등을 포함한다.
상기 사용자에게 운동을 처방하는 단계는, 디스플레이를 통하여 제공되는 영상에 표시되는 상기 사용자 아바타가 상기 사용자의 움직임에 대응하여 움직이도록 동기화시키는 단계, 및 사용자로 하여금 상기 영상에 표시되는 상기 훈련용 아바타의 움직임을 따라하도록 요청하는 단계를 포함한다.
상기 동작 데이터를 수집하는 단계에서, 상기 동작 데이터는 카메라, 자이로센서, 압력센서, 지자계센서, 피부전도도 센서, 적외선 센서, 레이져 센서, RF 센서, 초음파 센서 중 적어도 어느 하나를 통하여 측정함으로써 수집된다.
상기 사용자에게 운동을 처방하는 단계는, 운동 중 사용자의 피드백 데이터를 수집하는 단계, 및 상기 피드백 데이터에 기초하여 운동 처방 내용을 재설정하는 단계를 더 포함한다.
상기 동작 데이터를 수집하는 단계에서, 상기 동작 데이터는 사용자의 동공의 움직임을 측정하여 사용자의 시선을 추적함으로써 획득되는 관심 정보를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 운동 훈련을 함에 있어서, 사용자의 신체적 특징에 대응하도록 훈련 처방을 디스플레이를 통하여 제공하므로, 사용자 편의성이 증대될 수 있으며, 사용자의 운동 효과가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 사용자가 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템을 통하여 운동하는 모습이 도시된 도면이다.
도 3은 사용자, 사용자아바타, 타겟아바타, 및 훈련용아바타가 예시적으로 도시된 도면이다.
도 4는 디스플레이부에 표시되는 사용자아바타 및 훈련용아바타가 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 방법의 단계도이다.
이하에서 설명되는 모든 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 나타낸 것이며, 여기에 설명된 실시 예들과 다르게 변형되어 다양한 실시 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 공지 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위해서 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있으며, 각 구성요소들에 참조번호를 기재할 때, 동일한 구성요소들에 대해서는 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시하였다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 '연결', '결합' 또는 '접속'될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명에 대한 다양한 변형 실시 예들이 있을 수 있다.
그리고, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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.
또한, 본 출원에서 사용된 단수의 표현은 문맥상 명백히 다른 것을 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템(1000)은 영상에 표시되는 아바타를 통하여 사용자에게 맞춤형 운동 처방을 제공할 수 있다.
사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템(1000)은 센싱부(100), 산출부(200), 제어부(300) 및 인터페이스부(400)를 포함한다.
센싱부(100)는 사용자의 신체적 특징 및 움직임을 센싱하여 동작 데이터를 수집한다. 구체적으로, 센싱부(100)는 동작센싱부(110) 및 시선추적부(120)를 포함한다.
동작센싱부(110)는 사용자의 기초체형정보, 생체정보 및 관절들의 움직임 정보를 측정하여 동작 데이터를 수집한다. 예시적으로, 상기 기초체형정보는 체형, 키, 몸무게, 체성분, 근육량, 체내수분량, 대사량 등일 수 있다. 생체정보는, 맥박, 혈압, 체열, 바이탈(Vital) 정보, 호흡량 등일 수 있다. 관절들의 움직임 정보는 관절들 사이의 각도, 각속도, 선속도 등일 수 있다.
동작센싱부(110)는 측정된 기초체형정보, 생체정보 및 관절들의 움직임 정보를 통하여 동작 데이터를 산출할 수 있다. 구체적으로, 동작 데이터는 복수의 동작 요소들 중 적어도 어느 일 동작 요소의 수치일 수 있다. 상기 동작 요소들은, 사용자의 근력, 근육량, 체형, 자세, 지방량, 체중, 가동범위, 유연성, 순발력, 균형능력, 심폐능력, 조화능력, 신체-운동지능, 운동감각능력 등을 포함한다.
동작센싱부(110)는 복수의 센서들을 포함한다. 센서들은 사용자와 소정 거리 이격된 거리에 설치되어 사용자의 움직임을 촬영하거나, 사용자의 신체의 일부에 착용, 접촉 또는 부착되어 사용자의 움직임을 센싱할 수 있다. 예시적으로, 동작센싱부(110)는 카메라, 자이로센서, 압력센서, 지자계센서, 피부전도도 센서, 적외선 센서, 레이져 센서, RF 센서, 초음파 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
시선추적부(120)는 사용자의 동공의 움직임을 측정하여 사용자의 시선을 센싱한다. 구체적으로, 시선추적부(120)는 사용자가 응시하는 영역을 검출할 수 있다. 검출된 정보는 관심 정보로 정의되며, 관심 정보는 제어부(300)에 전송될 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템(1000)에 기입력된 사용자 데이터에 의하여 동작 데이터가 가공될 수 있다. 사용자 데이터는 사용자에 의하여 입력되는 데이터이다. 예시적으로, 사용자 데이터는 사용자의 질환정보, 과거 의료 진단 기록, 식단 정보, 수면량 정보 등을 포함할 수 있다.
산출부(200)는 아바타생성부(210) 및 분석부(220)를 포함한다. 아바타생성부(210)는 동작 데이터 및 입력 데이터를 기초로 하여 복수의 아바타들을 생성한다. 복수의 아바타들은 사용자에게 제공되는 영상에 표시된다. 입력데이터는 사용자에 의하여 시스템에 입력되는 데이터로, 예시적으로, 관심종목정보 또는 선호하는 동작요소정보, 및 해당 동작요소에 대한 목표 수치 등일 수 있다.
분석부(220)는 동작 데이터 및 입력 데이터 간의 차이점을 추출하고. 상기 차이점을 기초로 하여 변환 요소를 산출한다. 산출된 정보는 아바타생성부(210)에 전송되고, 아바타생성부(210)는 변환 요소가 적용된 아바타를 생성할 수 있다. 이하 도 3에서, 산출부(200)에 관하여 보다 상세히 후술된다.
제어부(300)는 센싱부(100), 산출부(200), 인터페이스부(400) 각각의 구동을 제어하고, 센싱부(100), 산출부(200), 및 인터페이스부(400) 간의 데이터를 송수신한다.
인터페이스부(400)는 사용자에게 영상 및 사운드를 제공하고, 사용자의 입력을 수신한다. 구체적으로, 인터페이스부(400)는 디스플레이부(410), 스피커(420), 및 컨트롤러(430)를 포함한다.
디스플레이부(410)는 사용자에게 영상을 제공한다. 본 실시 예에서, 디스플레이부(410)는 TV, 태블릿, PC, 모바일 전자기기 등에 탑재된 형태로 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에서, 디스플레이부(410)는 3차원 영상을 사용자에게 제공하는 VR 기기에 적용될 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(410)는 사용자의 머리에 착용되는 헤드마운트 디스플레이(HMD, Head Mounted Display)일 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 디스플레이부(410)는 스마트 글래스, 홀로렌즈와 같은 AR 디스플레이 형태로 제공될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 디스플레이부(410)는 디스플레이부(410)가 제공하는 영상 중 시선추적부(120)로부터 측정된 특정 영역을 확대 또는 강조할 수 있다. 예시적으로, 사용자가 일 아바타의 다리를 응시하는 것을 시선추적부(120)가 센싱하고, 상기 일 아바타의 다리 부분을 확대하거나, 다리 부분을 다른 색상으로 처리하여 강조하거나, 다리의 움직임을 슬로모션 처리하여 사용자에게 제공할 수 있다.
스피커(420)는 사용자에게 사운드를 제공한다. 사운드는 효과음, 음악, 목소리 등일 수 있다.
컨트롤러(430)는 사용자의 입력을 수신하기 위한 수단이다. 사용자는 컨트롤러(430)를 통하여 의사를 표현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 사용자는 컨트롤러(430)를 이용하여 동작 데이터를 입력할 수도 있다. 즉, 컨트롤러(430)는 자이로 센서 또는 지자계 센서 등을 내장할 수 있으며, 상기 센서들을 통하여 사용자의 움직임을 센싱할 수 있다.
본 발명은 사용자의 입력을 수신하는 범위에서 다양한 형태의 수단들이 컨트롤러(430)를 대체할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 컨트롤러(430)는 키보드, 마우스, 버튼, 리모콘, 마이크 등의 형태로 대체될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에서, 컨트롤러(430)는 생략될 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템(1000)은 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 저장부(미도시)는 사용자 데이터, 센싱부(100)로부터 수집된 동작 데이터, 입력 데이터, 아바타생성부(210)에서 생성된 복수의 아바타들 및 분석부(220)에서 산출되는 변환요소 데이터 등을 저장할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 사용자가 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템을 통하여 운동하는 모습이 예시적으로 도시된 도면이다. 도 2a 및 도 2b에서는 사용자(US)가 해당 시스템(1000, 도 1)을 통하여 골프 스윙을 연습하는 모습이 예시적으로 도시되었다.
도 2a는 디스플레이부(410)가 모니터 또는 TV를 통하여 영상을 제공하는 경우이다. 사용자(US)는 디스플레이부(410)가 제공하는 영상을 통하여 자신의 모습을 모니터링할 수 있다.
센싱부(100)가 포함하는 센서들 중 카메라, 적외선 센서와 같은 일부 센서들은 디스플레이부(410)의 상부에 배치되어 사용자(US)의 모습을 센싱한다.
센싱부(100)가 포함하는 센서들 중 자이로 센서, 지자계 센서와 같은 일부 센서들은 사용자(US)의 어깨, 무릎, 팔꿈치 등 신체의 일부에 패드(PD) 형태로 부착된 형태로 제공되어 사용자(US)의 움직임을 센싱한다.
사용자(US)가 들고 있는 골프채는 센서들을 포함하는 컨트롤러(430)의 역할을 수행할 수 있다. 제어부(300, 도 1)는 셋탑박스(SB)의 형태로 제공되어 중앙처리 장치의 역할을 수행한다.
도 2b는 디스플레이부(410)가 헤드마운트디스플레이(HMD) 형태로 제공되는 경우가 도시된다. 사용자(US)가 헤드마운트디스플레이(HMD)를 머리에 착용함으로써, 3D 영상이 사용자(US)에게 제공될 수 있다.
도 3은 사용자, 사용자아바타, 타겟아바타, 및 훈련용아바타가 예시적으로 도시된 도면이다.
도 3을 참조하면, 아바타생성부(210)는 사용자아바타(AV1), 타겟아바타(AV2), 및 훈련용아바타(AV3)를 생성한다. (a)는 사용자(US)의 모습이고, (b)는 사용자아바타(AV1)의 모습이고, (c)는 타겟아바타(AV2)의 모습이고, (d)는 훈련용아바타(AV3)의 모습이다.
아바타생성부(210)는 사용자(US)의 동작데이터를 기초로 하여 사용자 아바타(AV1)를 생성한다. 따라서, 사용자아바타(AV1)의 동작 데이터는 사용자(US)의 동작데이터와 동일하다. 디스플레이부(410)는 사용자(US)의 움직임에 대응하여 사용자아바타(AV1)가 움직이도록 동기화하여 영상을 제공할 수 있다.
타겟아바타(AV2)는 사용자(US)에 의하여 입력된 입력 데이터를 기초로 하여 생성된다. 사용자(US)는 복수의 동작 요소들 중 특정 동작 요소에 대한 목표 수치를 시스템(1000)에 입력할 수 있으며, 아바타생성부(210)는 해당 수치를 충족하는 타겟아바타(AV2)를 생성할 수 있다. 예시적으로, 사용자(US)가 타이거우즈의 골프 스윙 자세를 배우고자 한다면, 아바타생성부(210)는 타이거우즈가 갖는 동작 요소들 중 스윙 자세에 기여하는 특정 동작 요소들의 수치를 반영한 타겟아바타(AV2)를 생성한다.
분석부(220)는 사용자의 동작 데이터 및 입력 데이터를 분석하여 동작 데이터 및 입력 데이터 간의 차이점을 추출하여 변환 요소를 산출한다. 즉, 분석부(220)는 사용자아바타(AV1) 및 타겟아바타(AV2) 간의 차이점을 추출하여 변환 요소를 산출한다. 변환요소는 타겟아바타(AV2)가 갖는 동작 요소들을 사용자아바타(AV1)가 갖는 동작 요소들에 정합시키기 위하여 변환이 요구되는 요소로 정의된다. 예시적으로, 변환요소는 운동량, 동작유지시간, 휴식시간, 동작횟수, 호흡주기, 중량, 소모칼로리, 각 관절들의 각속도 및 선속도 등을 포함할 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 사용자는 사용자아바타(AV1) 및 타겟아바타(AV2) 사이의 차이점을 적어도 일부를 디스플레이부(410)를 통하여 확인할 수 있다. 예시적으로, 디스플레이부(410)는 사용자아바타(AV1) 및 타겟아바타(AV2)의 분절 길이의 비율, 선속도, 각속도 등의 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 본 발명은 디스플레이부(410)가 사용자에게 상기 차이점 정보를 제공하는 방법에 관하여 특별히 한정되지 않는다.
일반적으로, 사용자아바타(AV1)가 갖는 동작 요소의 수치는 타겟아바타(AV2)가 갖는 동작 요소의 수치와는 상이하다. 즉, 인간의 동작은 물리적 조건, 체력적 조건 및 신체-운동 지능적 조건에 의하여 결정되나, 사용자아바타(AV1)가 갖는 조건들의 수치와, 타겟아바타(AV2)가 갖는 조건들의 수치는 상이할 수 있다. 이 때, 물리적 조건의 예는, 신장, 신체분절의 길이 및 무게 등이고, 체력적 조건의 예는 근력, 지구력, 유연성 등 체력적 조건 등일 수 있다. 신체-운동 지능적 조건의 예는 감각능력 및 운동 능력 등일 수 있다. 예시적으로, 사용자(US)가 타이거 우즈의 스윙 자세를 배우고자 하는 경우, 타이거 우즈의 키, 팔/다리의 길이, 관절의 위치, 근육량, 몸무게, 가동범위, 운동 능력은 사용자(US)의 것과는 상이하다. 따라서, 타겟아바타(AV2)가 갖는 동작 요소들의 수치를 사용자아바타(AV1)가 갖는 동작 요소들에 정합시키기 위하여 변환해야 한다.
아바타생성부(210)는 상기 변환 요소를 적용하여 훈련용아바타(AV3)를 생성한다. 본 실시 예에서, 훈련용아바타(AV3)의 체형은 사용자아바타(AV1)의 체형과 동일하다.
도 4는 디스플레이부에 표시되는 사용자아바타 및 훈련용아바타가 도시된 도면이다.
도 4를 참조하면, 훈련용아바타(AV3)는 디스플레이부(410)가 제공하는 영상을 통하여 사용자아바타(AV1)와 함께 표시될 수 있다. 훈련용아바타(AV3)는 사용자(US)에게 운동 처방을 제공한다. 사용자(US)는 훈련용아바타(AV3)의 움직임을 따라함으로써, 운동을 수행할 수 있으며, 사용자아바타(AV1)를 통하여 자신의 움직임을 확인할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 센싱부(100)는 운동 중 실시간으로 사용자(US)의 움직임정보 및 생체정보를 포함하는 피드백 데이터를 수집할 수 있다. 산출부(200)는 피드백 데이터에 기초하여 동작 데이터를 보정하거나, 운동 처방 내용을 재설정할 수 있다.또한, 도면에 도시되지 않았으나, 디스플레이부(410)는 사용자에게 사용자아바타(AV1)의 동작과 훈련용아바타(AV3)의 동작의 차이를 사용자에게 제공할 수도 있다. 예시적으로, 디스플레이부(410)는 상기 동작의 차이를 화면을 확대하여 표시하거나, 동작의 차이가 표시되는 화면을 슬로우 모션으로 재생하는 방법, 동작의 차이를 수치로 그래프화 하여 표시하는 방법 등으로 사용자에게 제공할 수 있다.
본 실시 예와는 다르게, 사용자(US)가 변환 요소가 적용되지 않은 타겟 아바타(AV2)의 움직임을 따라하는 경우, 사용자(US)의 움직임은 타겟 아바타(AV2)의 움직임과 동일할 수 없으며, 운동 효과도 예측한 수치와 동일하지 않을 수 있다. 즉, 사용자(US)에게 사용자(US)의 입력 데이터가 제대로 반영되지 않은 운동 처방이 제공될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 산출부(400)가 사용자 아바타(AV1)의 동작 요소와 동일한 동작 요소를 갖되, 변환요소가 적용되어 사용자(US)에게 맞춤형 운동 처방을 제공할 수 있는 훈련용 아바타(AV3)를 생성하므로, 사용자(US)의 운동 효과가 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 방법의 단계도이다. 후술되는 내용에서, 전술된 구성과 동일한 구성에 대하여 도면 부호를 병기하거나, 설명이 생략될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 운동 훈련 방법은, 동작 데이터 수집 단계(S10), 사용자아바타 생성 단계(S20), 타겟아바타 생성 단계(S30), 사용자아바타와 타겟아바타와의 차이점을 비교하는 단계(S40), 차이점을 적용하여 훈련용 아바타를 생성하는 단계(S50), 및 훈련용아바타를 통한 운동 처방 단계(S60)를 포함한다.
먼저, 동작 데이터 수집 단계(S10)에서, 동작 데이터는 사용자의 신체적 특징 및 움직임을 센싱하는 형태로 수집될 수 있으며, 동작 데이터는 복수의 동작 요소들 중 적어도 어느 일 동작 요소의 수치를 포함할 수 있다.
사용자아바타 생성 단계(S20)에서, 사용자아바타(AV1)는 동작 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 사용자 아바타(AV1)의 동작 요소는 사용자의 동작 요소와 동일할 수 있다.
타겟아바타 생성 단계(S30)에서, 타겟아바타(AV2)는 사용자의 입력에 의하여 생성될 수 있으며, 타겟아바타 생성 단계(S30)는, 사용자가 복수의 동작 요소들 중 사용자가 목표하는 특정 동작 요소를 선택하는 단계, 사용자가 특정 동작 요소에 대한 목표 수치를 선택하는 단계, 및 특정 동작 요소에 대한 목표 수치를 충족하는 타겟아바타(AV2)를 생성하는 단계를 포함한다.
사용자아바타 및 타겟아바타 간의 차이점을 비교하는 단계(S40)에서, 차이점은 사용자아바타(AV1)와 타겟아바타(AV2) 간의 근력, 근육량, 체형, 자세, 지방량, 체중, 가동범위, 유연성, 순발력, 균형능력, 심폐능력, 조화능력, 신체-운동지능, 운동감각능력 중 적어도 어느 하나의 차이값을 포함할 수 있으며, 분석부(220)는 상기 차이값을 기초로 하여 변환요소를 산출할 수 있다.
훈련용아바타를 생성하는 단계(S50)에서, 훈련용아바타(AV3)는 사용자아바타(AV1)와 동일한 동작 요소를 갖는다. 예시적으로, 훈련용아바타(AV3)는 사용자아바타(AV1)의 체형과 동일하다.
훈련용아바타를 통하여 운동 처방 단계(S60)에서, 디스플레이부(410)는 표시되는 영상을 통하여 사용자아바타(AV1) 및 훈련용아바타(AV2)를 사용자에게 제공할 수 있으며, 사용자(US)는 훈련용아바타(AV3)의 움직임을 따라함으로써, 운동을 수행할 수 있으며, 사용자아바타(AV1)를 통하여 자신의 움직임을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템 100: 센싱부
110: 동작센싱부 120: 시선추적부
200: 산출부 210: 아바타생성부
220: 분석부 300: 제어부
400: 인터페이스부 410: 디스플레이부
420: 스피커 430: 컨트롤러
US: 사용자 SB: 셋탑박스
PD: 센싱패드 HMD: 헤드마운트디스플레이
AV1: 사용자아바타 AV2: 타겟아바타
AV3: 훈련용아바타

Claims (19)

  1. 사용자의 신체적 특징 및 움직임을 센싱하여 동작 데이터를 수집하는 센싱부;
    상기 동작 데이터 및 사용자에 의하여 입력되는 입력 데이터를 분석하고, 분석한 데이터에 기초하여 훈련용 아바타를 생성하는 산출부;
    사용자에게 영상 및 사운드를 제공하고, 사용자의 입력을 수신하는 인터페이스부; 및
    상기 센싱부, 상기 산출부 및 상기 인터페이스부 간의 데이터를 송수신하고, 상기 센싱부, 상기 산출부 및 상기 인터페이스부 각각의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 산출부는,
    상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터를 분석하여 상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터 간의 차이점을 추출하고, 변환 요소를 산출하는 분석부; 및
    상기 동작 데이터에 기초하여 사용자 아바타를 생성하고, 상기 입력 데이터에 기초하여 타겟 아바타를 생성하고, 상기 변환 요소를 적용하여 상기 훈련용 아바타를 생성하는 아바타 생성부를 포함하고,
    상기 사용자 아바타는 사용자에게 제공되는 상기 영상을 통하여 상기 사용자의 움직임에 대응하여 움직이도록 동기화되고,
    상기 훈련용 아바타의 체형은 상기 사용자 아바타의 체형과 동일하고,
    상기 동작 데이터는 복수의 동작 요소들 중 적어도 어느 일 동작 요소의 수치를 포함하고, 상기 복수의 동작 요소들은 사용자의 근력, 근육량, 체형, 자세, 지방량, 체중, 가동범위, 유연성, 순발력, 균형능력 등을 포함하고,
    상기 입력 데이터는 상기 복수의 동작 요소들 중 사용자가 목표하는 특정 동작 요소에 대한 목표 수치를 포함하고,
    상기 아바타 생성부는 상기 특정 동작 요소에 대한 상기 목표 수치를 충족하는 타겟 아바타를 생성하고,
    상기 변환 요소는 운동량, 동작유지시간, 휴식시간, 동작횟수, 호흡주기, 중량, 소모칼로리, 각 관절들의 각속도, 선속도 등을 포함하고,
    상기 인터페이스부는,
    상기 사용자에게 영상을 제공하는 디스플레이부;
    상기 사용자에게 사운드를 제공하는 스피커; 및
    상기 사용자의 입력을 수신하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 디스플레이부는 상기 사용자 아바타 및 상기 훈련용 아바타를 동시에 표시하고,
    상기 센싱부는,
    사용자의 기초체형정보, 생체정보 및 관절들의 움직임정보를 측정하는 동작센싱부; 및
    사용자의 동공의 움직임을 측정하여 사용자의 시선을 센싱하는 시선추적부를 포함하고,
    상기 동작센싱부는 카메라, 자이로센서, 압력센서, 지자계센서, 피부전도도 센서, 적외선 센서, 레이져 센서, RF 센서, 및 초음파 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 디스플레이부는 상기 디스플레이부가 제공하는 영상 범위 내에서, 상기 시선추적부에 의하여 센싱된 일 영역을 확대하거나 다른 색상으로 강조하여 표시하고,
    상기 디스플레이부는 헤드 마운트 디스플레이 형태로 제공되고,
    상기 디스플레이부는 상기 사용자 아바타의 동작 및 상기 훈련용 아바타의 동작 차이를 수치로 그래프화 하여 표시하는 사용자 맞춤형 운동 훈련 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
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  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 센싱부, 산출부, 및 인터페이스부를 이용하고,
    상기 센싱부가 사용자의 신체적 특징 및 움직임을 센싱하여 동작 데이터를 수집하는 단계;
    상기 산출부가 상기 동작 데이터에 기초하여 사용자 아바타를 생성하는 단계;
    상기 산출부가 사용자의 입력을 통하여 타겟 아바타를 생성하는 단계;
    상기 산출부가 상기 동작 데이터 및 사용자에 의하여 입력되는 입력 데이터를 분석하여, 상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터 간의 차이점을 추출하는 단계;
    상기 산출부가 상기 차이점을 분석하여 변환 요소를 산출하는 단계;
    상기 산출부가 상기 변환 요소를 적용하여 훈련용 아바타를 생성하는 단계; 및
    상기 훈련용 아바타를 통하여 사용자에게 운동처방이 제공되는 단계를 포함하고,
    상기 동작 데이터를 수집하는 단계에서,
    상기 동작 데이터는 복수의 동작 요소들 중 적어도 어느 일 동작 요소의 수치를 포함하고, 상기 복수의 동작 요소들은 사용자의 근력, 근육량, 체형, 자세, 지방량, 체중, 가동범위, 유연성, 순발력, 균형능력 등을 포함하고,
    상기 타겟 아바타를 생성하는 단계는,
    사용자가 상기 복수의 동작 요소들 중 사용자가 목표하는 특정 동작 요소를 선택하는 단계;
    사용자가 상기 특정 동작 요소에 대한 목표 수치를 선택하는 단계; 및
    상기 산출부가 상기 특정 동작 요소에 대한 상기 목표 수치를 충족하는 타겟 아바타를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 동작 데이터 및 상기 입력 데이터 간의 차이점을 추출하는 단계에서,
    상기 차이점은, 상기 사용자 아바타와 상기 타겟 아바타 간의 근력, 근육량, 체형, 자세, 지방량, 체중, 가동범위, 유연성, 순발력, 균형능력 중 적어도 어느 하나의 차이값을 포함하고,
    상기 변환 요소를 산출하는 단계에서,
    상기 변환 요소는 운동량, 동작유지시간, 휴식시간, 동작횟수, 호흡주기, 중량, 소모칼로리, 각 관절들의 각속도, 선속도 등을 포함하고,
    상기 사용자에게 운동을 처방하는 단계는,
    디스플레이를 통하여 제공되는 영상에 표시되는 상기 사용자 아바타가 상기 사용자의 움직임에 대응하여 움직이도록 동기화되는 단계; 및
    상기 인터페이스부가 사용자로 하여금 상기 영상에 표시되는 상기 훈련용 아바타의 움직임을 따라하도록 요청하는 단계를 포함하고,
    상기 동작 데이터를 수집하는 단계에서, 상기 동작 데이터는 카메라, 자이로센서, 압력센서, 지자계센서, 피부전도도 센서, 적외선 센서, 레이져 센서, RF 센서, 및 초음파 센서 중 적어도 어느 하나를 통하여 측정함으로써 수집되고,
    상기 사용자에게 운동을 처방하는 단계는,
    상기 센싱부가 운동 중 사용자의 피드백 데이터를 수집하는 단계; 및
    상기 산출부가 상기 피드백 데이터에 기초하여 운동 처방 내용을 재설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 동작 데이터를 수집하는 단계에서,
    상기 동작 데이터는 사용자의 동공의 움직임을 측정하여 사용자의 시선을 추적함으로써 획득되는 관심 정보를 더 포함하고,
    상기 관심 정보는 사용자가 응시하는 영역을 의미하고,
    상기 인터페이스부는 상기 관심 정보를 확대하거나 다른 색상으로 강조하여 표시하고, 상기 사용자 아바타의 동작 및 상기 훈련용 아바타의 동작 차이를 수치로 그래프화 하여 표시하는 사용자 맞춤형 운동 훈련 방법.
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