KR102579718B1 - 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치 및 이를 이용한 작용힘의 위치와 크기 측정 방법 - Google Patents

작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치 및 이를 이용한 작용힘의 위치와 크기 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 단순한 구성을 이용하여 트램펄린을 이용하는 사용자의 힘과 위치를 측정하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치는, 운동하는 사용자가 접촉하는 면인 접촉면을 구비하고, 접촉면에 작용하는 사용자에 의한 힘인 작용힘이 접촉면에 제공 시 형상이 가변하고, 작용힘이 해소되면 초기 형상으로 복원되는 탄성부; 탄성부의 가장자리를 따라 형성되어 탄성부와 결합하고 탄성부를 지지하는 프레임; 프레임과 결합하여 프레임을 지지하는 지지대; 지지대의 말단과 결합하고, 작용힘이 접촉면에 제공 시 지지대로부터 전달되는 힘을 측정하는 힘측정부; 및 힘측정부로부터 작용힘에 대한 신호를 전달받고 분석을 수행하는 분석부;를 포함한다.

Description

작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치 및 이를 이용한 작용힘의 위치와 크기 측정 방법 {AN EXERCISE DEVICE CAPABLE OF MEASURING THE LOCATION AND MAGNITUDE OF THE APPLIED FORCE AND USING ELASTICITY, AND A METHOD OF MEASURING THE LOCATION AND MAGNITUDE OF THE APPLIED FORCE USING THE SAME}
본 발명은 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치 및 이를 이용한 작용힘의 위치와 크기 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단순한 구성을 이용하여 트램펄린을 이용하는 사용자의 힘과 위치를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
트램펄린(trampoline)은 탄력 있는 매트를 구비하는 기구로써, 매트 위에서 사람이 뛰어오르거나 소정의 동작을 펼칠 수 있다. 이와 같은 트램펄린은 아동 놀이용, 생활 체육용, 체조 경기용 등의 용도로 이용되며, 최근에는 그 보급 속도가 증가하고 있다.
기존의 트램펄린은 단순히 뛰어오르는 기능만을 구비하여 런닝머신과 같이 트램펄린 상의 운동에 대한 수치를 정량적으로 측정하는 기능을 구비하지 않았고, 트램펄린을 이용하는 사용자의 위치 또는 힘을 측정하려는 시도가 있기는 하나, 기계적 내구성 저하 등의 이유로 센서를 설치하기 어려운 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0078446호(발명의 명칭: 트램폴린을 이용하는 인터랙티브 서비스 제공 시스템 및 장치)에서는, 트램폴린; 상기 트램폴린의 외곽에 설치되며 일부분이 개방된 형태의 벽면; 상기 트램폴린 및 상기 벽면으로 영상 콘텐츠를 투사하는 프로젝터; 트램폴린 사용자의 신체 사이즈 및 상기 사용자의 점프 동작을 감지하는 사용자 감지 센서; 상기 신체 사이즈 및 상기 사용자의 점프 속도 중 적어도 하나를 이용하여 사운드에 대한 템포를 결정하고, 상기 결정된 템포에 대응되는 사운드 콘텐츠를 선택하는 콘텐츠 제어부; 및 상기 사운드 콘텐츠를 출력하는 스피커를 포함하는 트램폴린을 이용하는 인터랙티브 서비스 제공 시스템이 개시되어 있다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0078446호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 단순한 구성을 이용하여 트램펄린을 이용하는 사용자의 힘과 위치를 측정하는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 반복적인 행동을 수행하는 사용자의 힘과 위치를 정밀하게 측정하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 운동하는 사용자가 접촉하는 면인 접촉면을 구비하고, 상기 접촉면에 작용하는 상기 사용자에 의한 힘인 작용힘이 상기 접촉면에 제공 시 형상이 가변하고, 상기 작용힘이 해소되면 초기 형상으로 복원되는 탄성부; 상기 탄성부의 가장자리를 따라 형성되어 상기 탄성부와 결합하고 상기 탄성부를 지지하는 프레임; 상기 프레임과 결합하여 상기 프레임을 지지하는 지지대; 상기 지지대의 말단과 결합하고, 상기 작용힘이 상기 접촉면에 제공 시 상기 지지대로부터 전달되는 힘을 측정하는 힘측정부; 및 상기 힘측정부로부터 상기 작용힘에 대한 신호를 전달받고 분석을 수행하는 분석부;를 포함하고, 상기 접촉면에 대한 상기 사용자의 접촉 위치 및 상기 작용힘의 크기를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 힘측정부는 복수 개로 형성되며, 복수 개의 힘측정부 각각은 서로 등간격으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 힘측정부는, 상단이 개방되고 내부 공간을 구비하는 하우징, 및 상기 하우징의 내부 공간에 위치하고 상기 지지대로부터 전달되는 힘을 측정하는 로드셀을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 힘측정부는, 상기 지지대의 말단과 결합하고 상기 하우징의 내부 공간에서 상기 로드셀의 상부에 위치하며 상기 지지대로 전달된 힘을 상기 로드셀로 전달하는 전달체를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분석부는, 상기 로드셀의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 컨버터를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분석부는, 상기 복수 개의 힘측정부 각각에서 측정된 힘 측정 값의 합을 이용하여 상기 작용힘의 크기를 도출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분석부는, 상기 복수 개의 힘측정부 각각에서의 힘 측정 값 분포를 이용하여 상기 작용힘의 위치를 도출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 분석부는, 상기 사용자의 전자기기로 상기 사용자의 접촉 위치 및 상기 작용힘의 크기에 대한 정보를 전달할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 사용자가 상기 접촉면에 접촉하여, 상기 접촉면에 상기 작용힘이 제공되는 제1단계; 상기 작용힘에 따라 복수 개의 힘측정부에서 신호가 생성되어 상기 분석부로 전달되는 제2단계; 상기 분석부에서, 상기 복수 개의 힘측정부 각각에서 측정된 힘 측정 값의 합을 이용하여 상기 작용힘의 크기를 도출하는 제3단계; 및 상기 분석부에서, 상기 복수 개의 힘측정부 각각에서의 힘 측정 값 분포를 이용하여 상기 작용힘의 위치를 도출하는 제4단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 트램펄린의 각 지지대에 로드셀을 연결하고 로드셀의 신호를 분석하여 사용자의 힘과 위치를 측정하므로, 단순한 구성으로 사용자의 힘과 위치를 정량적으로 정밀하게 측정할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 운동 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지대와 힘측정부의 배치에 대한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 힘측정부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 결합된 로드셀과 전달체의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드셀에 대한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 결합체와 하우징의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분석부의 구성에 대한 이미지이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 운동 장치의 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지대(220)와 힘측정부(100)의 배치에 대한 모식도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 힘측정부(100)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 결합된 로드셀(110)과 전달체(120)의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드셀(110)에 대한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 결합체와 하우징(130)의 사시도이다. 여기서, 도 6의 (a)는 전달체(120)의 사시도이고, 도 6의 (b)는 하우징(130)의 사시도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분석부(300)의 구성에 대한 이미지이다.
도 1 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 탄성 운동 장치는, 운동하는 사용자가 접촉하는 면인 접촉면(231)을 구비하고, 접촉면(231)에 작용하는 사용자에 의한 힘인 작용힘이 접촉면(231)에 제공 시 형상이 가변하고, 작용힘이 해소되면 초기 형상으로 복원되는 탄성부(230); 탄성부(230)의 가장자리를 따라 형성되어 탄성부(230)와 결합하고 탄성부(230)를 지지하는 프레임(210); 프레임(210)과 결합하여 프레임(210)을 지지하는 지지대(220); 지지대(220)의 말단과 결합하고, 작용힘이 접촉면(231)에 제공 시 지지대(220)로부터 전달되는 힘을 측정하는 힘측정부(100); 및 힘측정부(100)로부터 작용힘에 대한 신호를 전달받고 분석을 수행하는 분석부(300);를 포함한다. 그리고, 접촉면(231)에 대한 사용자의 접촉 위치 및 작용힘의 크기를 측정할 수 있다.
프레임(210)과 지지대(220)는 금속 또는 합성수지로 형성될 수 있으며, 프레임(210)은 원형 또는 다각형의 형상을 구비할 수 있고, 도 1에서 보는 바와 같이, 프레임(210)이 육각형과 같은 다각형으로 형성되는 경우, 다각형의 꼭지점 각각에 지지대(220)가 결합되어, 지지대(220)가 프레임(210)의 둘레 방향을 따라 배치되어 프레임(210)을 지지하도록 형성될 수 있다.
탄성부(230)는 고무 또는 합성수지 등 탄성을 구비하는 소재로 형성될 수 있으며, 탄성부(230)와 프레임(210)이 직접 결합할 수 있다. 또는, 탄성부(230)의 가장자리에는 복수 개의 스프링이 배치되고 복수 개의 스프링이 프레임(210)과 결합하여 탄성부(230)와 프레임(210)이 연결됨으로써 탄성부(230)가 프레임(210)에 의해 지지될 수 있다.
도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 힘측정부(100)는 복수 개로 형성되며, 복수 개의 힘측정부(100) 각각은 서로 등간격으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 탄성 운동 장치는, 상부면과 하부면이 평면으로 형성되고 상부면에 복수 개의 힘측정부(100)가 결합되는 베이스부가 형성될 수 있다. 그리고, 베이스부의 상부면에서 각각의 힘측정부(100)는 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있으며, 프레임(210)은 정다각형으로 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 힘측정부(100)는, 상단이 개방되고 내부 공간을 구비하는 하우징(130), 및 하우징(130)의 내부 공간에 위치하고 지지대(220)로부터 전달되는 힘을 측정하는 로드셀(110)을 구비할 수 있다. 그리고, 힘측정부(100)는, 지지대(220)의 말단과 결합하고 하우징(130)의 내부 공간에서 로드셀(110)의 상부에 위치하며 지지대(220)로 전달된 힘을 로드셀(110)로 전달하는 전달체(120)를 더 구비할 수 있다.
로드셀(110)은, 전달체(120)와 접촉하여 압력을 전달받는 접촉체(112), 접촉체(112)와 결합하고 접촉체(112)로부터 전달된 압력을 신호로 변환하는 본체(111), 및 본체(111)와 결합하고 본체(111)에서 생성된 신호를 로드셀(110)의 외부로 전달하는 케이블(113)을 구비할 수 있다. 그리고, 본체(111)가 원통형으로 형성되는 경우, 하우징(130)의 내부 공간도 원통형으로 형성되고 전달체(120)도 원통형으로 형성되어, 각각의 구성이 용이하게 조립될 수 있다. 다만, 각각의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(130)은, 하우징(130)의 측벽의 길이 방향을 따라 연장되어 형성된 홈인 측벽홈(131)을 구비할 수 있다. 로드셀(110)의 케이블(113)은 측벽홈(131)을 통해 하우징(130)의 외부로 노출될 수 있으며, 로드셀(110)이 하우징(130)의 내부 공간으로 인입 시 케이블(113)이 측벽홈(131)을 따라 이동 가능하여, 로드셀(110)이 용이하게 하우징(130)의 내부 공간으로 인입될 수 있다. 전달체(120)는 지지대(220)의 말단이 인입되어 끼워 맞춤되는 홈인 전달체홈(121)을 구비하고, 전달체홈(121)에 의해 지지대(220)와 전달체(120)가 안정적으로 결합될 수 있다. 그리고, 지지대(220)와 전달체(120)가 결합되고 전달체(120)가 하우징(130)의 내측면에 의해 가이드됨으로써 전달체(120)의 힘 전달 방향이 일정하게 되어, 전달체(120)에 의해 지지대(220)로 전달된 작용힘의 일부가 로드셀(110)로 최소 오차 범위로 전달될 수 있다.
분석부(300)는, 로드셀(110)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 컨버터(310)를 구비할 수 있다. 그리고, 분석부(300)는, 컨버터(310)와 연결되고 컨버터(310)로부터 전달되는 디지털 신호를 분석하여 각각의 힘측정부(100)에서 측정된 힘 측정 값을 산출하는 분석회로(320)를 구비할 수 있다. 상기와 같이, 로드셀(110)의 아날로그 신호가 디지털 신호화되어 분석기로 전달됨으로써, 디지털 신호를 이용하는 분석기의 연산 속도가 증대될 수 있다. 그리고, 사용자가 단시간에 복수 회 탄성부(230)로 작용힘을 반복적으로 전달하더라도 분석부(300)에서 각각의 힘측정부(100)에서 측정하는 신호를 신속하게 분석할 수 있다.
분석부(300)는, 복수 개의 힘측정부(100) 각각에서 측정된 힘 측정 값의 합을 이용하여 작용힘의 크기를 도출할 수 있다. 상기와 같이 복수 개의 힘측정부(100)가 설치되는 경고 탄성부(230)에 사용자의 작용힘이 제공되는 경우, 작용힘은 복수 개의 힘측정부(100) 각각으로 분산되어 전달될 수 있다. 그러므로, 복수 개의 힘측정부(100) 각각에서 측정된 힘 측정 값을 합하면 사용자에 의한 작용힘이 산출될 수 있다. 이와 같이 복수 개의 힘측정부(100)를 이용하여 사용자가 탄성부(230)에 제공하는 작용힘을 단순한 방식으로 용이하게 도출할 수 있다.
분석부(300)는, 복수 개의 힘측정부(100) 각각에서의 힘 측정 값 분포를 이용하여 작용힘의 위치를 도출할 수 있다. 구체적인 실시 예로써, 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 프레임(210)과 탄성부(230) 각각이 정육각형으로 형성되고, 정육각형의 꼭지점과 대응되는 프레임(210)의 각 부위에 지지대(220)가 결합되어 제1지지대(221), 제2지지대(222), 제3지지대(223), 제4지지대(224), 제5지지대(225) 및 제6지지대(226)가 형성될 수 있고, 각각의 지지대(220)의 말단에 힘측정부(100)가 결합되어 제1힘측정부(101), 제2힘측정부(102), 제3힘측정부(103), 제4힘측정부(104), 제5힘측정부(105) 및 제6힘측정부(106)가 형성될 수 있다.
그리고, 탄성부(230)에 작용힘 제공 시, 사용자의 접촉 위치가 제1지지대(221)에 가장 근접하는 경우, 제1힘측정부(101)에 의해 가장 큰 힘 측정 값이 측정되고, 제1힘측정부(101)에 인접한 제2힘측정부(102) 또는 제6측정부에 의해 두 번째로 큰 힘 측정 값이 측정될 수 있다. 이와 같이, 탄성부(230)의 접촉면(231) 상 소정의 위치에 사용자의 접촉 위치가 형성되면, 제1힘측정부(101) 내지 제6힘측정부(106) 각각에 의해 서로 상이한 힘 측정 값이 형성될 수 있고, 이와 같은 힘 측정 값 분포를 이용하여 접촉면(231) 상 작용힘의 2차원(x, y) 위치를 도출할 수 있다.
구체적으로, 분석부(300)에는, 사용자의 접촉 위치에 따라 상이하게 형성되는 제1힘측정부(101) 내지 제6힘측정부(106) 각각에 의해 측정되는 힘 측정 값의 분포에 대한 데이터인 기준 분포 데이터가 저장될 수 있다. 여기서, 힘 측정 값의 분포는 각각의 힘 측정 값의 비율로 정의될 수 있다. 그리고, 힘 측정 값의 비율로 정의되기 위해 기준이 되는 힘 측정 값인 기준 힘 측정 값은 제1힘측정부(101)에 의해 측정된 힘 측정 값일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 다른 힘측정부(100)에 의해 측정됨 힘 측정 값이 기준 힘 측정 값이 될 수도 있다.
접촉면(231) 상 동일한 위치에 있어서 각각 다른 사용자에 의한 작용힘의 크기에 따라 제1힘측정부(101) 내지 제6힘측정부(106) 각각에 의해 측정된 힘 측정 값은 상이할 수 있다. 이를 그대로 반영하여 사용자의 접촉 위치를 도출하는 경우 사용자의 중량에 따라 각각 다른 기준 분포 데이터를 마련해야 하므로 데이터량이 증가하고 이를 이용하여 사용자의 접촉 위치를 도출하는 시간도 증가할 수 있다. 따라서, 상기와 같이, 각각의 힘측정부(100)에 의해 측정된 각각의 힘 측정 값의 기준 힘 측정 값에 대한 비율의 분포를 이용하여 기준 분포 데이터를 형성하는 경우, 사용자의 접촉 위치를 효율적이며 신속하게 도출할 수 있다.
기준 분포 데이터는, 직접적인 실험에 의해 측정되어 분석부(300)에 저장될 수 있다. 여기서, 실험에 의해 측정된다는 것은 접촉면(231) 상 소정의 길이 단위(x축 y축에 대해)를 기준으로 사용자의 접촉 위치를 특정하고 각각의 단위 위치에 작용힘을 제공하고 제1힘측정부(101) 내지 제6힘측정부(106) 각각에 의해 측정된 힘 측정 값의 비율에 대한 분포를 데이터화하여 분석부(300)에 저장할 수 있다.
또는, 유한요소해석(FEA, Finite Element Analysis) 등에 의한 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 기준 분포 데이터를 수집할 수 있다. 시뮬레이션 프로그램에서 본 발명의 탄성 운동 장치를 형상화하고 관련된 각각의 물성 값을 입력하여 모형을 생성하고, 시뮬레이션 프로그램의 모형에서 접촉면(231) 상 소정의 길이 단위(x축 y축에 대해)를 기준으로 사용자의 접촉 위치를 특정하며, 각각의 단위 위치에 가상의 작용힘이 제공되는 것으로 프로그램 입력 값을 설정하여 제1힘측정부(101) 내지 제6힘측정부(106) 각각에 의해 측정된 힘 측정 값의 비율에 대한 분포를 데이터화하여 분석부(300)에 저장할 수 있다.
분석부(300)는, 사용자의 전자기기로 사용자의 접촉 위치 및 작용힘의 크기에 대한 정보를 전달할 수 있다. 여기서, 전자기기는 스마트와치, 스마트폰, 테블릿PC, 노트북 컴퓨터 등일 수 있다. 사용자의 힘과 위치에 대한 정보는 데이터화되어 전자기기에 저장될 수 있다. 그리고, 무선 통신기기, 사용자의 힘과 위치에 대한 정보가 표시되는 디스플레이, 사용자의 힘과 위치에 대한 정보를 이용하여 소정의 게임을 수행하는 게임장치 등을 이용하여 상기와 같이 형성되는 본 발명의 탄성 운동 장치를 포함하는 스마트 운동 시스템을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 탄성 운동 장치를 이용한 작용힘의 위치와 크기 측정 방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 제1단계에서, 사용자가 접촉면(231)에 접촉하여, 접촉면(231)에 작용힘이 제공될 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 작용힘에 따라 복수 개의 힘측정부(100)에서 신호가 생성되어 분석부(300)로 전달될 수 있다.
다음으로, 제3단계에서는, 분석부(300)에서, 복수 개의 힘측정부(100) 각각에서 측정된 힘 측정 값의 합을 이용하여 작용힘의 크기를 도출할 수 있다. 그리고, 제4단계에서는, 분석부(300)에서, 복수 개의 힘측정부(100) 각각에서의 힘 측정 값 분포를 이용하여 작용힘의 위치를 도출할 수 있다.
본 발명의 작용힘의 위치와 크기 측정 방법에 대한 나머지 사항은, 상기된 본 발명의 탄성 운동 장치의 상세한 설명을 기재된 사항과 동일하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 힘측정부 101 : 제1힘측정부
102 : 제2힘측정부 103 : 제3힘측정부
104 : 제4힘측정부 105 : 제5힘측정부
106 : 제6힘측정부 110 : 로드셀
111 : 본체 112 : 접촉체
113 : 케이블 120 : 전달체
121 : 전달체홈 130 : 하우징
131 : 측벽홈 210 : 프레임
220 : 지지대 221 : 제1지지대
222 : 제2지지대 223 : 제3지지대
224 : 제4지지대 225 : 제5지지대
226 : 제6지지대 230 : 탄성부
231 : 접촉면 300 : 분석부
310 : 컨버터 320 : 분석회로

Claims (10)

  1. 운동하는 사용자가 접촉하는 면인 접촉면을 구비하고, 상기 접촉면에 작용하는 상기 사용자에 의한 힘인 작용힘이 상기 접촉면에 제공 시 형상이 가변하고, 상기 작용힘이 해소되면 초기 형상으로 복원되는 탄성부;
    상기 탄성부의 가장자리를 따라 형성되어 상기 탄성부와 결합하고 상기 탄성부를 지지하는 프레임;
    상기 프레임과 결합하여 상기 프레임을 지지하는 바 형상의 지지대;
    상기 지지대의 말단과 결합하고, 상기 작용힘이 상기 접촉면에 제공 시 상기 지지대로부터 전달되는 힘을 측정하며, 상단이 개방되고 내부 공간을 구비하는 하우징, 상기 하우징의 내부 공간에 위치하고 상기 지지대로부터 전달되는 힘을 측정하는 로드셀 및, 상기 지지대의 말단과 결합하고 상기 하우징의 내부 공간에서 상기 로드셀의 상부에 위치하며 상기 지지대로 전달된 힘을 상기 로드셀로 전달하는 전달체를 구비하는 힘측정부; 및
    상기 힘측정부로부터 상기 작용힘에 대한 신호를 전달받고 분석을 수행하는 분석부;를 포함하고,
    상기 접촉면에 대한 상기 사용자의 접촉 위치 및 상기 작용힘의 크기를 측정하며,
    상기 힘측정부는 복수 개로 형성되며, 복수 개의 힘측정부 각각은 서로 등간격으로 동일 평면 상에 배치되고,
    상기 분석부에는, 상기 접촉면에 대한 상기 사용자의 접촉 위치에 따라 복수 개의 힘측정부 각각에 의해 측정되는 힘 측정 값의 분포에 대한 데이터인 기준 분포 데이터가 사전에 저장되며,
    힘 측정 값의 분포는, 상기 복수 개의 힘측정부 중 어느 하나의 힘측정부를 기준으로 한 상기 복수 개의 힘측정부 각각의 힘 측정 값의 비율의 분포로 형성되고,
    상기 분석부에서는, 상기 복수 개의 힘측정부에 의해 측정된 힘 측정 값의 분포와 상기 기준 분포 데이터에 저장된 힘 측정 값의 분포를 비교하여, 매칭되는 상기 사용자의 접촉 위치를 도출함으로써, 상기 사용자의 접촉 위치의 도출 시간이 감소되며,
    상기 하우징이 상기 하우징의 측벽의 길이 방향을 따라 연장되어 형성된 홈인 측벽홈을 구비함으로써, 상기 로드셀이 상기 하우징의 내부 공간으로 인입 시 상기 로드셀에 구비된 케이블이 상기 측벽홈을 따라 이동 가능하여 상기 하우징과 상기 로드셀의 결합이 용이하며,
    상기 전달체의 상부에 홈의 형상으로 구비된 전달체홈에 상기 지지대의 말단이 인입되어 끼워 맞춤됨으로써 상기 지지대와 상기 전달체가 안정적으로 결합되고,
    상기 전달체가 상기 하우징의 내측면에 의해 가이드됨으로써 상기 전달체의 힘 전달 방향이 일정하게 되어, 상기 지지대로 전달된 힘이 상기 로드셀로 전달 시 오차가 감소되는 것을 특징으로 하는 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분석부는, 상기 로드셀의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 분석부는, 상기 복수 개의 힘측정부 각각에서 측정된 힘 측정 값의 합을 이용하여 상기 작용힘의 크기를 도출하는 것을 특징으로 하는 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서
    상기 분석부는, 상기 사용자의 전자기기로 상기 사용자의 접촉 위치 및 상기 작용힘의 크기에 대한 정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치.
  9. 청구항 1, 청구항 5, 청구항 6 및 청구항 8 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동 시스템.
  10. 청구항 1의 작용힘의 위치와 크기 측정 가능한 탄성 운동 장치를 이용한 작용힘의 위치와 크기 측정 방법에 있어서,
    상기 사용자가 상기 접촉면에 접촉하여, 상기 접촉면에 상기 작용힘이 제공되는 제1단계;
    상기 작용힘에 따라 복수 개의 힘측정부에서 신호가 생성되어 상기 분석부로 전달되는 제2단계;
    상기 분석부에서, 상기 복수 개의 힘측정부 각각에서 측정된 힘 측정 값의 합을 이용하여 상기 작용힘의 크기를 도출하는 제3단계; 및
    상기 분석부에서, 상기 복수 개의 힘측정부 각각에서의 힘 측정 값 분포를 이용하여 상기 작용힘의 위치를 도출하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 작용힘의 위치와 크기 측정 방법.
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