KR102632408B1 - 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템을 공개한다. 본 발명은 운동 기구와 사용자가 착용한 스마트 글래스가 상호 근거리 통신을 수행하고, 운동 기구에서 측정한 운동 관련 센서 정보 및 운동 기구에서 촬영한 사용자의 운동 영상을 스마트 글래스로 전송하면, 스마트 글래스 또는 운동 관리 서버가 센서 정보를 이용하여 현재 사용자의 운동 상태 및 운동 자세의 정확성 등을 진단하고, 진단 결과를 사용자의 스마트 글래스에 영상으로 표시함으로써 보다 효과적인 운동을 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 사용자가 착용한 스마트 밴드에서 측정한 생체 신호를 이용하여 사용자의 몸 상태를 진단하여 사용자의 스마트 글래스를 통해서 표시하고, 위급 상황에서 적절한 조치를 취하도록 함으로써, 과도한 운동으로 인한 사용자의 위험을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 스마트 글래스의 카메라를 통해서 운동 기구들을 촬영하면, 스마트 글래스가 사전에 설정된 운동 프로그램에 따라서 운동을 수행할 운동 기구를 순차적으로 표시하여 줄 뿐만 아니라, 사용자가 숙지하지 못한 운동 기구 사용법을 스마트 글래스를 통해서 영상으로 표시하여 줌으로써, 보다 효과적인 운동을 가능하게 한다.

Description

웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템{Exercise management system based on wearable device}
본 발명은 운동 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 운동과 관련된 다양한 솔루션이 전자기기와 온라인을 통해서 제공되고 있다.
현재 운동과 관련된 정보를 제공하는 대표적인 전자 기기인 스마트 밴드는 사용자의 손에 채워져 심박을 체크하거나 만보기 기능을 수행하는 등 아주 단순한 기능 이외에는 특별한 기능을 수행하지 못하는 한계를 나타내고 있다.
이러한 한계를 극복하기 위한 종래의 기술은, 스마트 밴드와 사용자의 스마트폰이 서로 연동되어, 스마트 밴드에서 사용자의 생체 정보를 측정한 후 스마트폰으로 전송하고, 사용자는 스마트폰을 이용하여 생체 정보를 확인하고, 자신의 운동 이력을 관리하는 기능을 수행한다.
그러나, 이러한 종래 기술은 단순히 생체 측정 정보를 스마트폰으로 보여주는 기능에 치중하고 있어 특별한 기능을 제공하지 못하고 있을 뿐만 아니라, 사용자가 운동하는 동안 스마트폰을 항상 휴대해야하는 불편함이 존재하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 운동과 관련한 생체 정보를 측정하여 사용자의 운동 상태를 진단하고, 운동과 관련된 다양한 정보를 사용자가 항상 착용하고 운동을 수행할 수 있는 스마트 글래스를 통해서 제공할 수 있는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템은, 내부에 센서 및 통신부를 구비하여, 사용자가 운동을 수행한 횟수 및 운동 시간 중 적어도 하나를 포함하는 운동 수행 정보를 스마트 글래스로 전송하는 운동 기구; 사용자의 생체 신호를 측정하여 생체 정보를 상기 스마트 글래스로 전송하는 스마트 밴드; 및 상기 운동 수행 정보 및 상기 생체 정보를 수신하고 가공하여 사용자가 착용한 글래스를 통해서 표시하는 스마트 글래스를 포함한다.
또한, 상기 운동 기구는, 웨이트 트레이닝 기구 또는 러닝 머신으로 구현되고, 내부에 센서를 구비하여 운동 횟수 및 운동 시간 중 적어도 하나를 포함하는 상기 운동 수행 정보를 생성하는 기구부; 상기 스마트 글래스와 서로 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 통신부; 사용자가 운동을 수행하는 장면을 촬영한 영상을 출력하는 카메라부; 및 상기 스마트 글래스로부터 사용자의 운동 프로그램 설정 정보를 수신하면, 상기 운동 프로그램 설정 정보에 따라서 상기 기구부를 제어하고, 상기 기구부로부터 수신된 상기 운동 수행 정보 및 상기 카메라부로부터 입력된 영상을 상기 근거리 콩신부를 통해서 상기 스마트 글래스로 전송하는 기구 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스마트 밴드는, 사용자의 생체 신호를 측정하여 출력하는 생체신호 측정부; 상기 스마트 글래스와 서로 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 통신부; 및 상기 생체신호 측정부로부터 사용자의 생체 신호를 입력받아, 상기 근거리 통신부를 통해서 상기 스마트 글래스로 전송하는 밴드 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스마트 글래스는, 상기 운동 기구 및 상기 스마트 밴드와 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 통신부; 이동통신망 또는 Wifi를 통해서 운동 관리 서버와 통신을 수행하는 무선 통신부; 사용자 전면에 배치된 글래스에 영상을 표시하는 영상 표시부; 및 상기 운동 수행 정보 및 상기 생체 정보를 상기 영상 표시부로 출력하여 사용자에게 표시하는 글래스 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템은, 사용자의 시선과 일치하는 방향을 촬영하도록 설치되어, 사용자가 바라보는 장면을 촬영하는 카메라부;를 더 포함하고, 상기 글래스 제어부는 상기 카메라부로부터 입력된 영상을 상기 운동 관리 서버로 전송하고, 상기 운동 관리 서버로부터 사전에 설정된 운동 프로그램에 따라서 이용할 운동 기구와 해당 운동기구가 영상에 포함된 영역을 매칭하는 매칭 정보를 수신하여, 매칭 정보에 따라서 영상 표시부를 통해서 이용할 운동 기구를 표시할 수 있다.
또한, 상기한 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템은, 사용자의 시선과 일치하는 방향을 촬영하도록 설치되어, 사용자가 바라보는 장면을 촬영하는 카메라부;를 더 포함하고, 상기 글래스 제어부는 상기 카메라부가 촬영한 영상에서 운동 기구의 식별 정보를 인식하고, 내부에 저장된 운동 프로그램과 비교하여, 이용할 운동 기구를 표시할 수 있다.
또한, 상기 스마트 글래스는, 사용자로부터 선택 정보를 입력받는 버튼부; 음향을 입력받는 마이크; 및 사용자의 시선과 일치하는 방향을 촬영하도록 설치되어, 사용자가 바라보는 장면을 촬영하는 카메라부;를 더 포함하고, 상기 글래스 제어부는, 사용자가 상기 버튼부를 조작하거나, 상기 마이크를 통해서 음성 명령으로, 운동 기구의 사용법을 요청하면, 상기 카메라부를 통해서 운동 기구의 영상을 촬영하여 상기 운동 관리 서버로 전송하여 식별 정보를 수신하거나, 상기 운동 기구를 촬영한 영상에서 운동 기구에 부착된 식별 정보를 확인하여 운동 기구를 식별하고, 식별된 운동 기구의 사용법을 상기 운동 관리 서버로 요청하여 수신하거나, 내부에 미리 저장된 운동 기구 사용법을 스피커를 통해서 사용자에게 음성으로 안내하거나, 전문가의 운동 영상을 상기 영상 표시부를 통해서 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 상기 글래스 제어부는, 상기 스마트 밴드로부터 수신한 생체 정보를 생체 신호의 기준 범위와 비교하여, 이상이 발생하였다고 판단되면 상기 운동 관리 서버로 전송하고, 상기 운동 관리 서버로부터 사용자의 상태를 수신하여 상기 영상 표시부에 표시할 수 있다.
또한, 상기 스마트 글래스는 음향을 출력하는 스피커를 더 포함하고, 상기 글래스 제어부는, 상기 운동 관리 서버로부터 "위험"또는"위급"상태를 수신하면, 상기 스피커를 통해서 경고음을 출력할 수 있다.
또한, 상기 운동 기구는 카메라부를 구비하여, 사용자가 운동을 수행하는 장면을 촬영한 영상을 상기 스마트 글래스로 전송하고, 상기 스마트 글래스는 상기 운동 기구로부터 수신한 영상을 운동 관리 서버로 전송하며, 상기 운동 관리 서버가, 사전에 저장된 전문가의 올바른 자세를 기록한 영상과, 상기 스마트 글래스로부터 수신한 영상을 비교하여 자세 교정을 위해서 필요한 자세 교정 지시를 영상 또는 음성 정보로 생성하여 상기 스마트 글래스로 전송하면, 상기 스마트 글래스는 상기 운동 관리 서버로부터 수신된 자세 교정 지시를 스피커로 출력하여 음성으로 사용자에게 제공하거나, 전문가의 운동 영상을 상기 영상 표시부를 통해서 AR(Augmented Reality) 영상으로 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 상기 운동 기구는 카메라부를 구비하여, 사용자가 운동을 수행하는 장면을 촬영한 영상을 상기 스마트 글래스로 전송하고, 상기 글래스 제어부는 상기 운동 기구로부터 수신된 사용자의 영상에서 마커를 추출하고, 내부에 저장된 전문가의 영상에 표시된 마커의 위치, 각 마커 간의 배치 관계를 고려하여, 사용자의 자세를 판정하고, 자세 교정에 필요한 자세 교정 지시를 스피커로 출력하여 음성으로 사용자에게 제공하거나, 전문가의 운동 영상을 상기 영상 표시부를 통해서 AR(Augmented Reality) 영상으로 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명은 운동 기구와 사용자가 착용한 스마트 글래스가 상호 근거리 통신을 수행하고, 운동 기구에서 측정한 운동 관련 센서 정보 및 운동 기구에서 촬영한 사용자의 운동 영상을 스마트 글래스로 전송하면, 스마트 글래스 또는 운동 관리 서버가 센서 정보를 이용하여 현재 사용자의 운동 상태 및 운동 자세의 정확성 등을 진단하고, 진단 결과를 사용자의 스마트 글래스에 영상으로 표시함으로써 보다 효과적인 운동을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 사용자가 착용한 스마트 밴드에서 측정한 생체 신호를 이용하여 사용자의 몸 상태를 진단하여 사용자의 스마트 글래스를 통해서 표시하고, 위급 상황에서 적절한 조치를 취하도록 함으로써, 과도한 운동으로 인한 사용자의 위험을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 스마트 글래스의 카메라를 통해서 운동 기구들을 촬영하면, 스마트 글래스가 사전에 설정된 운동 프로그램에 따라서 운동을 수행할 운동 기구를 순차적으로 표시하여 줄 뿐만 아니라, 사용자가 숙지하지 못한 운동 기구 사용법을 스마트 글래스를 통해서 영상으로 표시하여 줌으로써, 보다 효과적인 운동을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템의 세부 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 스마트 글래스를 통해서 사용자에게 보여지는 영상의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 스마트 글래스를 통해서 사용자에게 보여지는 자세 교정 영상의 일 예를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템은, 운동 기구(100), 스마트 글래스(200), 스마트 밴드(400), 및 운동 관리 서버(300)를 포함하여 구성된다.
운동 기구(100)는 헬스클럽에서 일반적으로 볼 수 있는 웨이트 트레이닝 기구 및 러닝 머신(tread mill)에 센서, 카메라 및 통신 모듈이 부착되어 구성된다. 운동 기구(100)의 물리적인 기구부(110)는 헬스 클럽에서 볼 수 있는 일반적인 운동기구의 구성과 동일하고, 여기에, 센서가 부착되어 해당 운동 기구(100)를 이용하여 운동 동작이 몇 번 수행되었는지 여부를 감지할 수 있다는 점, 스마트 글래스(200)와 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다는 점, 카메라를 내장하여 전방 촬영을 수행할 수 있다는 점 등에서 차별화 된다.
스마트 글래스(200)는 기본적으로 다양한 정보를 사용자의 눈앞에 배치된 글래스에 투영하여 사용자가 시각적으로 인지할 수 있도록 한다. 정보를 글래스에 투영하는 방식은 본 발명의 출원일 현재 시중에서 판매되거나 이미 개발된 모든 스마트 글래스(200)의 기술이 적용될 수 있다.
본 발명의 기능과 관련해서, 스마트 글래스(200)는 운동 기구(100)로부터 운동 기구(100)에 포함된 센서를 이용하여 측정된 운동 기구(100)의 운동 회수, 운동 시간 등을 포함하는 운동 수행 정보를 근거리 통신 방식으로 수신하고, 스마트 밴드(400)에서 측정된 생체 정보를 수신하여 이를 가공하여 사용자가 착용한 글래스에 표시함으로써 사용자가 인식할 수 있도록 한다.
또한, 스마트 글래스(200)는 내부에 무선 통신망(예컨대, 이동통신망)에 접속할 수 있는 통신부를 구비하여 많은 양의 연산이 필요한 작업을 위해서 데이터를 운동 관리 서버(300)로 전송하고, 운동 관리 서버(300)로부터 연산 결과에 대응되는 데이터를 수신하여 사용자에게 표시할 수 있다. 스마트 글래스(230)의 기능은 도 2를 참조하여, 보다 상세하게 후술한다.
스마트 밴드(400)는 본 발명의 출원일 당시에 판매되거나 개발된 스마트 밴드 기술이 적용되어 구현될 수 있다. 따라서, 스마트 밴드(400)는 일반적인 스마트 밴드의 기능(예컨대, 만보기, 운동량, 소모 칼로리 계산 등)을 모두 수행함과 동시에, 사용자의 심전도를 측정하여 스마트 글래스(200)로 근거리 통신 방식으로 전송한다.
운동 관리 서버(300)는 스마트 글래스(200)로부터 사용자의 생체 신호들을 수신하고, 생체 신호들을 이용하여 사용자의 상태를 점검하여 스마트 글래스(200)로 전송한다. 또한, 운동 관리 서버(300)는 본 발명의 서비스를 이용하는 각 사용자들에 대해서, 전문가들이 설계한 운동 프로그램 또는 사용자들이 스스로 설계한 운동 프로그램을 저장하며, 스마트 글래스(200)로부터 운동 프로그램을 요청받으면, 해당 사용자의 운동 프로그램을 제공한다.
또한, 운동 관리 서버(300)는 스마트 글래스(200)로부터 수신되는 영상에 대해서 이미지 프로세싱을 수행하여, 영상에 포함된 운동 기구(100)를 식별하고, 영상에서 운동 기구(100)가 위치하는 영역과 운동 기구(100)의 식별 정보를 매칭하는 매칭 정보를 스마트 글래스(200)로 전송한다. 또한, 운동 관리 서버(300)는 각 운동 기구(100)의 사용 방법을 저장하고, 스마트 글래스(200)의 요청에 따라서 운동기구 사용 방법에 대한 정보를 스마트 글래스(200)로 전송한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템의 세부 구성을 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 운동 기구(100)는 기구부(110), 근거리 통신부(120), 카메라부(140) 및 기구 제어부(130)를 포함하여 구성된다.
기구부(110)는 상술한 바와 같이, 헬스클럽에서 일반적으로 볼 수 있는 웨이트 트레이닝 기구 및 러닝 머신(tread mill) 등으로 구현된다. 다만, 본 발명의 기구부(110)는 내부에 센서가 포함되어, 웨이트 트레이닝 기구의 경우 운동 횟수 및 시간, 러닝 머신의 경우 달린 거리 및 시간 등이 운동 수행 정보로서 검출될 수 있다.
근거리 통신부(120)는 스마트 글래스(200)와 근거리 무선 통신을 수행하여 데이터를 상호 송수신할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예의 경우에는 블루투스 통신 방식을 이용하여 운동 기구(100)와 스마트 글래스(200)가 상호 통신을 수행하지만, 블루투스에 한정되는 것은 아니다.
카메라부(140)는 운동기구에 설치되어 사용자가 운동을 수행하는 장면을 촬영한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 운동 기구(100)는 사용자가 벽을 향하여 운동을 수행할 수 있도록 배치되는 것이 바람직하고, 벽에는 대형 거울이 설치되어 사용자가 운동을 하는 자신의 모습을 지켜볼 수 있다. 이 때, 카메라부(140)는 거울에 비친 사용자가 운동하는 모습을 촬영한 영상을 기구 제어부(130)로 출력하고, 기구 제어부(130)는 이 영상을 근거리 통신부(120)를 통해서 스마트 글래스(200)로 전송할 수 있다.
기구 제어부(130)는 상기한 기구부(110), 근거리 통신부(120) 및 카메라부(140)를 제어하여 본 발명의 기능을 수행한다. 구체적으로, 스마트 글래스(200)가 운동 기구(100)에 근접하면, 운동 기구(100)의 근거리 통신부(120)와 스마트 글래스(200)의 근거리 통신부(210) 간에 통신 채널이 형성되고(예컨대, 블루투스 페어링), 기구 제어부(130)는 기구부(110)의 센서로부터 입력되는 정보를 이용하여 운동 횟수, 운동 시간, 소모 열량, 운동 수행 상태 등을 포함하는 운동 수행 정보를 스마트 글래스(200)로 전송한다.
또한, 기구 제어부(130)는 카메라부(140)를 구동하여, 카메라부(140)로부터 입력되는 영상 신호를 근거리 통신부(120)를 통해서 스마트 글래스(200)로 전송할 수 있다.
또한, 기구 제어부(130)는 스마트 글래스(200)로부터 사용자의 운동 프로그램 설정 정보를 수신하면, 설정 정보에 따라서 기구부(110)를 제어한다. 예컨대, 운동 기구(100)가 러닝 머신이고, 스마트 글래스(200)로부터 구동 후 2분동안 6km/h의 속도, 10분 동안 10km/h 속도, 3분 동안 6km/h의 속도로 러닝 머신의 속도를 설정하는 운동 프로그램 설정 정보를 수신한 경우에는, 해당 속도로 러닝 머신이 구동되도록 기구부(110)를 제어한다.
한편, 스마트 밴드(400)는 사용자의 손목에 채워져서 사용자의 생체 정보를 수집하여 스마트 글래스(200)로 전송한다.
구체적으로, 스마트 밴드(400)는 근거리 통신부(450), 생체신호 측정부(410), 버튼부(430), 마이크(470), 디스플레이(420), 스피커(440) 및 밴드 제어부(460)를 포함하여 구성된다.
근거리 통신부(450)는 운동 기구(100)와 마찬가지로 스마트 글래스(200)의 근거리 통신부(450)와 서로 통신 채널을 형성하여 데이터를 송수신한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 근거리 통신 방식으로 블루투스 통신 방식을 채택하였으나, 이 밖에 다른 통신 방식의 채택도 가능함은 물론이다.
생체신호 측정부(410)는 사용자의 생체 정보를 수집하여 밴드 제어부(460)로 출력한다. 이 때, 생체신호 측정부(410)는 일반적인 스마트 밴드(400)가 측정하는 맥박(심박수), 체온, 걸음수(만보기) 등은 물론이고, 사용자의 심전도 정보를 측정하여 밴드 제어부(460)로 출력한다.
버튼부(430)는 스마트 밴드(400)의 기능을 사용자가 직접 제어할 수 있도록 정보를 입력하는 수단을 제공한다. 사용자는 버튼부(430)에 포함된 복수의 버튼을 눌러서, 사용자가 원하는 선택 정보를 입력할 수 있다.
마이크(470)는 사용자의 음성 또는 주변 음향을 수집하고 디지털로 변환하여 밴드 제어부(460)로 출력한다.
디스플레이(420)는 일반 스마트 밴드(400)와 동일하게, 밴드 제어부(460)로부터 입력된 정보를 사용자에게 출력한다.
밴드 제어부(460)는 상기한 구성요소들을 제어하는 기능을 수행한다. 본 발명과 관련하여 가장 중요한 기능에 대해서 설명하면, 밴드 제어부(460)는 생체신호 측정부(410)로부터 심전도 측정 정보를 입력받고, 심전도 측정 정보를 근거리 통신부(450)를 통해서 스마트 글래스(200)로 전송한다.
한편, 운동 관리 서버(300)는 사용자 상태 점검부(310), 운동 프로그램 저장부(320), 영상 인식부(330), 운동기구 정보 저장부(340), 및 고장 진단부(350)를 포함한다.
사용자 상태 점검부(310)는 스마트 글래스(200)로부터 운동을 하고 있는 사용자의 생체 신호들을 수신하고, 이러한 생체 신호들을 이용하여 현재 사용자의 상태를 점검하고, 사용자의 상태를 정상, 주의, 위험, 위급과 같은 단계로 나누어 스마트 글래스(200)로 전송한다. 사용자 상태 점검부(310)는 이러한 생체 신호들을 사전에 머신 러닝 방식으로 학습한 CNN(Convolution Neural Network) 등으로 구현될 수 있다.
운동 프로그램 저장부(320)는 본 발명의 서비스를 이용하는 각 사용자들에 대해서, 전문가들이 설계한 운동 프로그램 또는 사용자들이 스스로 설계한 운동 프로그램을 저장한다. 운동 프로그램은 복수의 운동 기구(100)를 이용하는 순서 및 시간, 각 운동기구를 이용하여 운동하는 횟수 및 시간 등의 내용을 저장한다. 아울러, 운동 프로그램 저장부(320)는 스마트 글래스(200)로부터 운동 프로그램을 요청받으면, 해당 사용자의 운동 프로그램을 제공한다.
영상 인식부(330)는 스마트 글래스(200)로부터 수신되는 영상에 대해서 이미지 프로세싱을 수행하여 영상에서 운동 기구(100)를 식별하고, 영상에서 운동 기구(100)가 위치하는 영역과 운동 기구(100)의 식별 정보를 매칭하는 매칭 정보를 스마트 글래스(200)로 전송한다.
운동기구 정보 저장부(340)는 각 운동 기구(100)의 사용 방법을 저장하고, 스마트 글래스(200)의 요청에 따라서 운동기구 사용 방법에 대한 정보를 스마트 글래스(200)로 전송한다. 각 운동기구의 사용 방법은 음성 데이터, 영상 데이터, 및 텍스트 데이터로 구성될 수 있다.
고장 진단부(350)는 각 운동 기구(100)마다 정상 작동시에 발생하는 소음과 고장이 발생했을 때 발생하는 소음을 딥러닝 방식으로 학습하여 구비된 CNN(Convolution Neural Network)과 같은 진단 엔진을 사전에 구비한다. 그 후, 고장 진단부(350)는 스마트 글래스(200) 또는 스마트 밴드(400)에 설치된 마이크(240,470)에서 수집된 음향 신호들을 스마트 글래스(200)로부터 수신하고, 진단 엔진을 이용하여 수신된 음향 신호를 분석하여 운동 기구(100)의 고장 여부를 판단하며, 판단 결과를 스마트 글래스(200)로 전송한다.
마지막으로, 스마트 글래스(200)는 근거리 통신부(210), 무선 통신부(250), 카메라부(220), 버튼부(230), 영상 표시부(270), 마이크(240), 스피커(280), 및 글래스 제어부(260)를 포함한다.
근거리 통신부(210)는 운동 기구(100) 및 스마트 밴드(400) 내에 포함된 근거리 통신부들(120,450)과 서로 데이터를 송수신한다.
무선 통신부(250)는 무선 통신망(이동통신망) 또는 WiFi를 통해서 운동 관리 서버(300)와 서로 데이터를 송수신한다.
카메라부(220)는 스마트 글래스(200) 중에서 사용자의 시선과 일치하는 방향을 촬영하도록 설치되어, 사용자가 바라보는 장면을 촬영하여 글래스 제어부(260)로 출력한다.
버튼부(230)는 스마트 글래스(200)에 설치되어 사용자가 누르면 선택 정보를 생성하여 글래스 제어부(260)로 출력한다.
영상 표시부(270)는 사용자 전면에 배치된 글래스에 영상을 표시한다. 영상 표시부(270)의 구성은 본 발명의 출원일 현재 시중에 출시되거나, 이미 개발된 어떤 구성도 채택이 가능하다.
마이크(240)는 스마트 글래스(200) 주변에서 발생하는 음향을 디지털로 변환하여 글래스 제어부(260)로 입력한다. 특히, 마이크(240)는 사용자의 음성 명령을 입력받아 글래스 제어부(260)로 출력할 수 있고, 글래스 제어부(260)는 사용자의 음성 명령을 인식하여 사용자가 원하는 기능을 수행할 수 있다.
스피커(280)는 글래스 제어부(260)로부터 입력되는 디지털 음향 신호를 아날로그 음향 신호로 변환하여 사용자가 들을 수 있도록 출력한다. 스피커(280)에서 출력되는 음향 신호는 주로 운동과 관련된 정보를 음성으로 사용자에게 제공하거나, 사용자의 주의를 환기기 시키기 위한 것이다.
글래스 제어부(260)는 상기한 구성요소들을 제어하여, 아래와 같은 본 발명 특유의 기능들이 수행되도록 스마트 글래스(200)를 제어한다.
이하, 본 발명의 스마트 글래스(200)의 기능을 중심으로, 본 발명의 세부적인 기능들을 설명한다.
첫째, 본 발명의 스마트 글래스(200)는 사용자의 운동 상태(운동 수행 상태)를 영상 표시부(270)를 통해서 사용자에게 표시한다.
이를 위해서, 스마트 글래스(200)가 운동 기구(100)에 접근하면, 근거리 통신부(120,210)간에 통신 채널이 형성되고, 사용자가 운동을 시작하면 운동 기구(100)의 센서들이 측정한 정보들이 근거리 통신부들(120,210)을 통해서 글래스 제어부(260)로 입력된다.
글래스 제어부(260)는 근거리 통신부(210)로부터 입력된, 운동기구 센서가 측정한 정보들을 이용하여 해당 운동 기구(100)에 대한 일/월/년 별 누적 운동 시간, 운동 점수, 소모된 칼로리와 같은 통계 정보 및 현재 운동 수행 상태를 생성하여 영상 표시부(270)를 통해서 사용자에게 표시한다.
특히, 글래스 제어부(260)는 상기와 같은 정보들을 이용하여 운동 점수를 생성하여 사용자에게 표시할 수 있다. 운동 점수를 다양한 방식으로 계산될 수 있는데, 그 일예로, 사전에 설계된 운동에 의한 목표 궤적이 있고, 실제로 사용자가 운동을 하면서 나타나는 실제 궤적이 있는 경우, 양자의 차를 계산함으로써, 운동 점수를 계산할 수 있다. 또한, 운동 프로그램에 설정된 운동 횟수(예컨대, 벤치 프레스를 드는 횟수 등)와 실제 운동 횟수간의 차이를 이용하여 운동 점수를 계산할 수도 있다.
둘째, 글래스 제어부(260)는 사용자의 몸 상태를 체크하여 사용자에게 표시할 수 있다. 이를 위해서, 스마트 밴드(400)의 근거리 통신부(450)와 스마트 글래스(200)의 근거리 통신부(210) 사이에 통신 채널이 형성되고, 사용자가 운동을 수행함에 따라서, 스마트 밴드(400)에서 측정된 생체 신호는 근거리 통신부(210)를 통해서 스마트 글래스(200)로 수신된다.
글래스 제어부(260)는 생체 정보(심전도 측정 정보, 체온, 심박수 등)를 생체 신호의 기준 범위와 비교하여, 이상이 발생하였다고 판단되면, 보다 정밀한 진단을 위해서, 해당 생체 신호를 운동 관리 서버(300)로 전송한다.
이 경우, 운동 관리 서버(300)는 심전도 측정 정보, 심박수, 체온 등 모든 요소를 고려하여 사용자의 상태를 진단하고, 정상, 주의, 위험, 위급과 같은 단계로 나누어 사용자의 상태를 스마트 글래스(200)로 전송할 수 있다.
글래스 제어부(260)는 운동 관리 서버(300)로부터 "주의","위험", "위급" 진단 중 어느 하나를 수신하면, 사용자에게 운동을 중단하고 휴식을 취하라는 경고 메시지를 영상 표시부(270)를 통해서 출력한다. 특히,"위험" 또는 "위급"진단이 수신된 경우에는 스피커(280)로 경고음을 출력하여, 사용자뿐만 아니라 주위 사람들도 사용자의 상황을 인지할 수 있도록 한다.
만약, 운동 관리 서버(300)에서 "위급" 진단이 내려진 경우에, 스마트 글래스(200)는 상기 "위험"과 동일한 프로세스를 수행하는 한편, 운동 관리 서버(300)는 119와 같은 응급 의료 기관으로 구조를 요청할 수 있다.
셋째, 스마트 글래스(200)의 글래스 제어부(260)는 운동 관리 서버(300)로부터 전문가 또는 사용자가 사전에 설계한 운동 프로그램을 수신하고, 운동 프로그램에 따라서 운동 기구(100)의 운동 횟수, 운동 시간 등의 설정 정보를 운동 기구(100)로 전송하며, 운동 프로그램에 따라서 운동 회수 및 다음에 이용할 운동 기구(100)를 안내한다. 이 때, 운동 프로그램에는 사용자가 이용할 운동 기구(100)와 관련된 정보와 해당 운동 기구(100)를 이용하여 운동을 수행할 횟수 또는 시간이 포함되어 있다.
글래스 제어부(260)는 운동 관리 서버(300)로부터 전문가(또는 사용자 스스로)가 설계한 운동 프로그램을 수신하면, 카메라부(220)를 구동하여 사용자가 바라보는 시선에 따른 영상을 촬영하여 운동 관리 서버(300)로 전송한다.
이 때, 카메라부(220)는 실시간 동영상을 촬영하여 운동 관리 서버(300)로 전송할 수도 있고, 일정한 시간 간격으로 영상을 촬영하여 정지 영상을 운동 관리 서버(300)로 전송할 수도 있다.
스마트 글래스(200)로부터 영상을 수신한 운동 관리 서버(300)는, 영상에서 운동 기구(100)를 식별하고, 사전에 설정된 운동 프로그램에 따라서 이용할 운동 기구(100)와 카메라부(220)에서 촬영된 운동 기구(100)를 서로 매칭시켜, 이용할 운동 기구와 해당 운동기구가 영상에 포함된 영역을 매칭하는 매칭 정보를 스마트 글래스(200)로 전송한다.
글래스 제어부(260)는 운동 관리 서버(300)로부터 수신된 매칭 정보에 따라서 사용자가 글래스를 통해서 바라보는 시선에서, 운동 기구(100)에 대한 매칭 정보가 겹쳐져 표시되도록 매칭 정보를 영상 표시부(270)를 통해서 표시한다. 도 3을 참조하면, 도 3에 도시된 예에서, 글래스 제어부(260)는 글래스를 통해서 사용자가 바라보는 시선에서, 이번에 이용할 운동 기구와, 다음에 이용할 운동 기구를 각각 표시한다.
그리고, 운동이 시작되면, 글래스 제어부(260)는 운동 기구(100)에서 센서가 측정한 정보를 이용하여, 운동 프로그램에 따라서 운동 수행 정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 운동 프로그램에 벤치 프레스를 12회 실시하기로 운동 프로그램이 설정되어 있는 경우에, 사용자가 벤치 프레스를 1회씩 수행할 때마다, 1/12, 2/12, 3/12...12/12와 같은 식으로 카운트하여 현재 몇 회의 운동을 실시하고 있는지 표시할 수 있다. 마찬가지로, 운동 프로그램에 러닝 머신을 15분 동안 달리기로 설정되어 있는 경우에, 사용자가 러닝 머신에서 달리기를 수행할 동안, 글래스 제어부(260)는 경과 시간 또는 남은 시간, 현재 속도 등을 영상 표시부(270)를 통해서 표시할 수 있다.
한편, 상기한 실시예에서는 스마트 글래스(200)가 카메라부(220)를 통해서 영상을 촬영하여 운동 관리 서버(300)로 전송하고, 운동 관리 서버(300)가 영상을 분석하여 각각의 운동 기구(100)를 식별하였으나, 보다 빠른 동작을 위해서는, 각 운동 기구(100)마다 해당 운동 기구(100)를 나타내는 식별 정보(예컨대, QR 코드, 바코드 등)를 부착하고, 사용자가 스마트 글래스(200)를 착용한 상태에서 해당 식별 정보를 쳐다보면, 카메라부(220)가 이를 촬영하여 글래스 제어부(260)로 출력하고, 글래스 제어부(260)가 영상에서 식별 정보를 인식하여, 내부에 저장된 운동 프로그램과 비교하여, 해당 운동 기구(100)가 이번에 이용할 운동 기구인지 또는 다음번에 이용할 운동 기구인지를 영상 표시부(270)를 통해서 표시할 수도 있다.
넷째, 글래스 제어부(260)는 운동 기구 사용법을 사용자에게 제공할 수 있다.
사용자가 기존에 사용해보지 못한 운동 기구(100)를 이용하고자 하는 경우에, 사용자는 버튼을 통해서 운동 기구 사용법을 요청하거나, 마이크(240)를 통해서 음성 지시로 운동 기구 사용법을 요청할 수 있다.
그러면, 글래스 제어부(260)는 상술한 바와 같이, 운동 기구(100)의 영상을 운동 관리 서버(300)로 전송하여 운동 기구(100)의 식별 정보를 수신하거나, 운동 기구(100)에 부착된 식별 정보를 확인하여 운동 기구(100)를 식별할 수 있다.
그 후, 글래스 제어부(260)는 해당 운동 기구의 사용법을 운동 관리 서버(300)로 요청하여 수신하거나, 내부에 미리 저장된 운동 기구 사용법을 스피커(280)를 통해서 사용자에게 음성으로 안내하거나, 전문가의 운동 영상을 영상 표시부(270)를 통해서 AR(Augmented Reality) 영상으로 사용자에게 제공한다.
다섯째, 글래스 제어부(260)는 운동 자세를 교정하는 기능을 제공할 수 있다. 구체적으로, 운동을 시작하면 글래스 제어부(260)는 운동 기구(100)로부터 운동 기구(100)에 부착된 카메라부(140)에서 거울에 비춰진 사용자의 운동하는 모습을 촬영한 영상을 수신할 수 있고, 해당 영상을 운동 관리 서버(300)로 전송한다.
그러면, 운동 관리 서버(300)는 사전에 저장된 전문가의 올바른 자세를 기록한 영상과, 사용자의 영상을 비교하여 자세 교정을 위해서 필요한 자세 교정 지시를 영상 또는 음성 정보로 생성하여 스마트 글래스(200)로 전송하고, 글래스 제어부(260)는 운동 관리 서버(300)로부터 수신된 자세 교정 지시를 스피커(280)로 출력하여 음성으로 사용자에게 제공하거나, 전문가의 운동 영상을 영상 표시부(270)를 통해서 AR(Augmented Reality) 영상으로 사용자에게 제공한다.
이 때, 사용자의 운동복에 영상 처리가 용이한 마커가 표시된 경우에는, 운동 관리 서버(300)로 영상을 전송하지 않고, 글래스 제어부(260)에서 실시간으로 처리할 수도 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 예와 같이, 전문가 및 사용자가 모두 관절과 같은 주요 부위에 마커가 표시된 운동복을 입고 운동을 수행하는 경우에, 운동 자세를 비교하기 위한 연산량은 상기한 예와 비교할 때 크게 감소한다.
따라서, 글래스 제어부(260)는 운동 기구(100)로부터 수신된 사용자의 영상에서 마커를 추출하고, 내부에 저장된 전문가의 영상에 표시된 마커의 위치, 각 마커 간의 배치 관계 등을 고려하여, 사용자의 자세를 판정하고, 자세 교정에 필요한 자세 교정 지시를 생성하여, 상술한 바와 같이, 스피커(280)로 출력하여 음성으로 사용자에게 제공하거나, 영상 표시부(270)를 통해서 영상으로 사용자에게 제공할 수 있다.
여섯째, 글래스 제어부(260)는 운동 기구(100)에서 발생하는 소음을 이용하여 운동 기구(100)의 고장 여부를 점검할 수 있다.
구체적으로, 스마트 글래스(200) 또는 스마트 밴드(400)에 설치된 마이크(240,470)는 운동을 수행하는 중에 주변에서 발생하는 음향을 수집하여 글래스 제어부(260)로 출력할 수 있고, 글래스 제어부(260)는 수집된 음향 신호들을 운동 관리 서버(300)로 전송할 수 있다.
그러면, 운동 관리 서버(300)는 사전에 각 운동 기구(100)마다 정상 작동시에 발생하는 소음과 고장이 발생했을 때 발생하는 소음을 딥러닝 방식으로 학습하여 구비된 CNN(Convolution Neural Network)과 같은 고장 진단부(350)에 입력하여 운동 기구(100)의 고장 여부를 판단하여, 판단 결과를 스마트 글래스(200)로 전송한다.
운동 기구(100)에 고장이 발생한 경우에, 글래스 제어부(260)는 이러한 사실을 사용자에게 음성 또는 영상 표시부(270)를 통해서 알리고, 필요에 따라서는, 헬스 클럽의 관리자 단말로 운동 기구의 고장을 통지할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 운동 기구
110: 기구부 120: 근거리 통신부
130: 기구 제어부 140: 카메라부
200: 스마트 글래스
210: 근거리 통신부 220: 카메라부
230: 버튼부 240: 마이크
250: 무선 통신부 260: 글래스 제어부
270: 영상 표시부 280: 스피커
300 : 운동 관리 서버
310: 사용자 상태 점검부 320: 운동 프로그램 저장부
330: 영상 인식부 340: 운동기구 정보 저장부
350: 고장 진단부
400: 스마트 밴드
410: 생체 신호 측정부 420: 디스플레이
430: 버튼부 440: 스피커
450: 근거리 통신부 460: 밴드 제어부
470: 마이크

Claims (11)

  1. 내부에 센서 및 통신부를 구비하여, 사용자가 운동을 수행한 횟수 및 운동 시간 중 적어도 하나를 포함하는 운동 수행 정보를 스마트 글래스로 전송하는 운동 기구;
    사용자의 생체 신호를 측정하여 생체 정보를 상기 스마트 글래스로 전송하는 스마트 밴드; 및
    상기 운동 수행 정보 및 상기 생체 정보를 수신하고 가공하여 사용자가 착용한 글래스를 통해서 표시하는 스마트 글래스를 포함하고,
    상기 스마트 글래스는
    상기 운동 기구 및 상기 스마트 밴드와 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 통신부;
    이동통신망 또는 Wifi를 통해서 운동 관리 서버와 통신을 수행하는 무선 통신부;
    사용자 전면에 배치된 글래스에 영상을 표시하는 영상 표시부; 및
    상기 운동 수행 정보 및 상기 생체 정보를 상기 영상 표시부로 출력하여 사용자에게 표시하는 글래스 제어부를 포함하며,
    상기 글래스 제어부는
    상기 스마트 밴드로부터 수신한 생체 정보를 생체 신호의 기준 범위와 비교하여, 이상이 발생하였다고 판단되면 상기 운동 관리 서버로 전송하고, 상기 운동 관리 서버로부터 사용자의 상태를 수신하여 상기 영상 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 운동 기구는
    웨이트 트레이닝 기구 또는 러닝 머신으로 구현되고, 내부에 센서를 구비하여 운동 횟수 및 운동 시간 중 적어도 하나를 포함하는 상기 운동 수행 정보를 생성하는 기구부;
    상기 스마트 글래스와 서로 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 통신부;
    사용자가 운동을 수행하는 장면을 촬영한 영상을 출력하는 카메라부; 및
    상기 스마트 글래스로부터 사용자의 운동 프로그램 설정 정보를 수신하면, 상기 운동 프로그램 설정 정보에 따라서 상기 기구부를 제어하고, 상기 기구부로부터 수신된 상기 운동 수행 정보 및 상기 카메라부로부터 입력된 영상을 상기 근거리 통신부를 통해서 상기 스마트 글래스로 전송하는 기구 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스마트 밴드는
    사용자의 생체 신호를 측정하여 출력하는 생체신호 측정부;
    상기 스마트 글래스와 서로 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 통신부; 및
    상기 생체신호 측정부로부터 사용자의 생체 신호를 입력받아, 상기 근거리 통신부를 통해서 상기 스마트 글래스로 전송하는 밴드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    사용자의 시선과 일치하는 방향을 촬영하도록 설치되어, 사용자가 바라보는 장면을 촬영하는 카메라부;를 더 포함하고,
    상기 글래스 제어부는 상기 카메라부로부터 입력된 영상을 상기 운동 관리 서버로 전송하고, 상기 운동 관리 서버로부터 사전에 설정된 운동 프로그램에 따라서 이용할 운동 기구와 해당 운동기구가 영상에 포함된 영역을 매칭하는 매칭 정보를 수신하여, 매칭 정보에 따라서 영상 표시부를 통해서 이용할 운동 기구를 표시하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    사용자의 시선과 일치하는 방향을 촬영하도록 설치되어, 사용자가 바라보는 장면을 촬영하는 카메라부;를 더 포함하고,
    상기 글래스 제어부는 상기 카메라부가 촬영한 영상에서 운동 기구의 식별 정보를 인식하고, 내부에 저장된 운동 프로그램과 비교하여, 이용할 운동 기구를 표시하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스마트 글래스는
    사용자로부터 선택 정보를 입력받는 버튼부;
    음향을 입력받는 마이크; 및
    사용자의 시선과 일치하는 방향을 촬영하도록 설치되어, 사용자가 바라보는 장면을 촬영하는 카메라부;를 더 포함하고,
    상기 글래스 제어부는
    사용자가 상기 버튼부를 조작하거나, 상기 마이크를 통해서 음성 명령으로, 운동 기구의 사용법을 요청하면, 상기 카메라부를 통해서 운동 기구의 영상을 촬영하여 상기 운동 관리 서버로 전송하여 식별 정보를 수신하거나, 상기 운동 기구를 촬영한 영상에서 운동 기구에 부착된 식별 정보를 확인하여 운동 기구를 식별하고, 식별된 운동 기구의 사용법을 상기 운동 관리 서버로 요청하여 수신하거나, 내부에 미리 저장된 운동 기구 사용법을 스피커를 통해서 사용자에게 음성으로 안내하거나, 전문가의 운동 영상을 상기 영상 표시부를 통해서 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 글래스는 음향을 출력하는 스피커를 더 포함하고,
    상기 글래스 제어부는, 상기 운동 관리 서버로부터 "위험"또는"위급"상태를 수신하면, 상기 스피커를 통해서 경고음을 출력하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동 기구는 카메라부를 구비하여, 사용자가 운동을 수행하는 장면을 촬영한 영상을 상기 스마트 글래스로 전송하고,
    상기 스마트 글래스는 상기 운동 기구로부터 수신한 영상을 운동 관리 서버로 전송하며,
    상기 운동 관리 서버가, 사전에 저장된 전문가의 올바른 자세를 기록한 영상과, 상기 스마트 글래스로부터 수신한 영상을 비교하여 자세 교정을 위해서 필요한 자세 교정 지시를 영상 또는 음성 정보로 생성하여 상기 스마트 글래스로 전송하면,
    상기 스마트 글래스는 상기 운동 관리 서버로부터 수신된 자세 교정 지시를 스피커로 출력하여 음성으로 사용자에게 제공하거나, 전문가의 운동 영상을 상기 영상 표시부를 통해서 AR(Augmented Reality) 영상으로 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동 기구는 카메라부를 구비하여, 사용자가 운동을 수행하는 장면을 촬영한 영상을 상기 스마트 글래스로 전송하고,
    상기 글래스 제어부는 상기 운동 기구로부터 수신된 사용자의 영상에서 마커를 추출하고, 내부에 저장된 전문가의 영상에 표시된 마커의 위치, 각 마커 간의 배치 관계를 고려하여, 사용자의 자세를 판정하고, 자세 교정에 필요한 자세 교정 지시를 스피커로 출력하여 음성으로 사용자에게 제공하거나, 전문가의 운동 영상을 상기 영상 표시부를 통해서 AR(Augmented Reality) 영상으로 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 기반의 운동 관리 시스템.
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