KR102642316B1 - 근력 평가 장치 및 근력 평가 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 사용자의 움직임을 센싱하여 센싱데이터를 생성하는 센싱부, 사용자의 운동 상태를 평가하기 위하여 평가 대상 신체 부위, 평가 종목, 평가 기준 수치 등을 결정하는 기준설정부, 상기 센싱데이터를 통해 사용자의 움직임을 분석 및 판별하는 분석부, 및 상기 센싱부, 상기 기준설정부, 상기 분석부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 분석부는, 사용자의 움직임의 변위를 분석하는 변위분석부, 사용자의 움직임의 속도를 분석하는 속도분석부, 사용자의 뼈 분절들간의 분절자유도를 분석하는 분절자유도분석부, 및 산출된 분석데이터를 바탕으로 사용자의 움직임을 판별하는 동작판별부를 포함한다.
Description
본 발명은 근력 평가 장치 및 근력 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근력 평가의 신뢰성, 객관성, 및 정확성을 향상시키는 근력 평가 장치 및 근력 평가 방법에 관한 것이다.
일반적으로 근력을 측정하는 방법으로, 해당 신체 부위에 자극을 가하는 특정 동작을 피검자에게 반복 수행하도록 하여 유효 동작의 횟수를 연산한다. 이 때, 유효 동작의 횟수를 연산하는 방법으로는 측정자가 직접 육안으로 연산하는 방법 또는 센서를 이용하는 방법 등이 있는 데, 현재 두 방법 모두, 측정 방법마다 기준이 통일되지 않았을 뿐 아니라, 기준 설정 역시 체계적이지 않고, 과학적이지 않은 실정이다. 이에, 사용자들은 근력을 향상시키기 위한 노력을 하기 보다는 유효 동작/파울의 경계가 모호한 부분을 찾아내어 집중적으로 훈련할 수 있으며, 이 경우, 근력 평가 결과의 객관성 및 정확성이 저하될 수 있어 보다 신뢰성이 향상된 근력 측정 장치 및 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 신뢰성 및 정확성이 향상된 근력 평가 장치 및 근력 평가 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 장치는 사용자의 움직임을 센싱하여 센싱데이터를 생성하는 센싱부, 사용자의 운동 상태를 평가하기 위하여 평가 대상 신체 부위, 평가 종목, 평가 기준 수치 등을 포함하는 기준데이터를 설정하는 기준설정부, 상기 센싱데이터를 통해 사용자의 움직임을 분석 및 판별하는 분석부, 및 상기 센싱부, 상기 기준설정부, 상기 분석부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 분석부는, 상기 센싱데이터를 통하여 사용자의 움직임의 변위를 분석하는 변위분석부, 상기 센싱데이터를 통하여 사용자의 움직임의 속도를 분석하는 속도분석부, 상기 센싱데이터를 통하여 사용자의 뼈 분절들간의 분절자유도를 분석하는 분절자유도분석부, 및 상기 변위분석부, 상기 속도분석부, 및 상기 분절자유도분석부로부터 산출된 분석데이터를 바탕으로 사용자의 움직임을 판별하는 동작판별부를 포함한다.
상기 분절자유도분석부는, 상기 센싱데이터를 통하여 시계열에 따른 상기 분절들 간의 사이각 데이터를 산출하는 전처리부, 및 상기 사이각 데이터를 공분산 행렬화하여, 상기 공분산 행렬로부터 고유값 및 고유 벡터를 산출하여 상기 분절들의 종속성 및 경직도를 산출하는 산출부를 포함한다.
상기 고유값이 큰 값을 가질수록, 상기 분절들의 상기 종속성 및 상기 경직도는 큰 값을 갖고, 상기 분절 자유도는 작은 값을 갖는다.
상기 동작 판별부는, 상기 기준설정부에서 설정된 상기 기준데이터가 적용된 상기 분석 데이터를 바탕으로 해당 평가 종목에 대한 사용자의 유효 동작 여부를 판단하고, 시간당 상기 유효 동작의 횟수를 연산한다.
상기 센싱부는, 이미지 센서, 모션 센서, 적외선 센서, 압력 센서 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
사용자에게 이미지 또는 사운드를 제공하고, 사용자의 입력을 수신하는 인터페이스부를 더 포함하고, 상기 인터페이스부는, 상기 사용자에게 상기 이미지를 제공하는 디스플레이부, 및 상기 사용자에게 사운드를 제공하는 스피커, 및 상기 사용자의 입력을 수신하는 컨트롤러를 더 포함한다.
상기 디스플레이부는 터치 스크린 패널을 포함하고, 상기 디스플레이부와 상기 컨트롤러는 일체의 형상을 갖는다.
상기 평가 대상 신체 부위는, 배, 허리, 등, 팔, 다리 중 적어도 어느 한 부위이다.
기초 정보 및 사용자 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 기초 정보는 상기 평가 대상 신체 부위, 상기 평가 종목, 상기 평가 기준 수치에 대한 표준 데이터, 분석 알고리즘 프로그램, 및 동작 판별 프로그램을 포함하고, 상기 사용자 정보는 기초 정보 및 상기 기준데이터, 상기 센싱데이터, 및 근력 평가 결과를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 방법은 사용자의 운동 상태를 평가하기 위한 평가 대상 신체 부위, 평가 종목 및 기준 적용 부위를 설정하는 단계, 상기 기준 적용 부위에 대한 평가 기준 수치를 설정하는 단계, 상기 파울 기준을 설정하는 단계, 사용자에게 운동을 수행하도록 요청하는 단계, 사용자의 움직임을 분석하여 분석데이터를 생성하는 단계, 및 사용자의 움직임에 대한 유효 동작을 판별하고, 시간당 상기 유효 동작의 횟수를 연산하는 단계를 포함하고, 상기 분석데이터는 사용자의 움직임에 대한 변위 분석 데이터, 속도 분석 데이터 및 분절자유도 데이터를 포함한다.
상기 분석데이터를 생성하는 단계는, 사용자의 움직임을 센싱하여 센싱데이터를 생성하는 단계, 및 상기 센싱데이터를 통하여 사용자의 신체 움직임에 대한 변위를 분석하여 상기 변위 분석 데이터를 생성하고, 사용자의 신체 움직임에 대한 속도를 분석하여 상기 속도 분석 데이터를 생성하고, 상기 변위 분석 데이터를 통하여 사용자의 신체 분절들의 상기 분절자유도 데이터를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 분절자유도 데이터를 생성하는 단계는, 상기 센싱데이터를 통하여 시계열에 따른 사용자의 신체 분절들 간의 사이각 데이터를 산출하는 단계 및 상기 사이각 데이터를 공분산 행렬화하여, 상기 공분산 행렬로부터 고유값 및 고유 벡터를 산출하여 상기 신체 분절들의 종속성 및 경직도를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 고유값이 큰 값을 가질수록 상기 분절들의 종속성 및 경직도는 큰 값을 갖고, 상기 분절 자유도는 작은 값을 갖는다.
상기 센싱데이터는, 이미지 센서, 모션 센서, 적외선 센서, 압력 센서 중 적어도 어느 하나를 이용하여 생성된다.
본 발명에 의하면, 사용자의 근력을 평가하는데 있어, 신뢰성, 객관성, 및 정확성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 장치의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 방법의 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 분절자유도를 분석하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 방법의 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 분절자유도를 분석하는 방법이 도시된 순서도이다.
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 근력 평가 장치의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 장치(1000)는 사용자의 특정 신체부위의 근력을 측정하는 장치일 수 있다.
본 출원서에서 설명되는 근력 평가 장치(1000)는 근력을 평가하기 위한 필수적인 구성만이 기재되었으나, 근력 평가 장치(1000)는 필요에 따라 사용자의 움직임을 가이드하는 운동 기구 또는 평가 기구 등을 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 근력 평가 장치(1000)는 철봉, 랙, 벤치, 바벨, 체어, 케이블 등을 포함할 수 있다.
근력 평가 장치(1000)는 센싱부(100), 기준설정부(200), 분석부(300), 제어부(400)를 포함한다.
센싱부(100)는 사용자의 움직임을 센싱하여 센싱데이터를 생성한다. 센싱부는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 예시적으로, 상기 센서는 이미지센서(110), 모션센서(120), 적외선센서(130) 및 압력센서(140)일 수 있다.
이미지센서(110)는 사용자로부터 일정 거리 이격되어 배치된다. 이미지센서(110)는 사용자의 움직임을 검지하여 전기적인 영상신호로 변환한다. 예시적으로, 이미지센서(110)는 비디콘, 플럼비콘, 금속산화물반도체, 전하결합소자(CCD) 등일 수 있다.
모션센서(120)는 사용자의 특정 신체 부위 또는 사용자가 사용하는 운동 기구에 부착되어 사용자의 움직임을 센싱한다. 또한, 모션센서(120)는 사용자가 착용 가능한 웨어러블 디바이스 형태로 제공될 수 있다. 예시적으로, 모션센서(120)는 사용자의 신체의 일부에 밴드(band) 형태로 장착되는 팔찌. 허리띠, 머리띠 등의 형태로 제공될 수 있다. 모션센서(120)는 자이로센서, 지자기센서, 관성센서 등일 수 있다.
적외선센서(130)는 특정 영역에 적외선을 발산하여 차단된 정도를 감지하거나, 주변의 적외선을 검출하는 방식으로 사용자의 움직임을 센싱한다. 본 발명의 실시 예에서, 적외선센서(130)는 레이저센서, 근접센서, 카메라의 형태로 제공될 수 있다.
압력센서(140)는 사용자의 신체 부위, 또는 사용자가 사용하는 웨어러블 디바이스 및 운동 기구 등에 부착될 수 있다. 압력센서(140)는 단위면적에 작용하는 힘, 회전력, 물체의 무게 등을 측정한다.
이 외에도, 도면에는 도시되지 않았으나, 센싱부(100)는 사용자의 근력을 평가하기 위한 다양한 센서들을 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 센싱부(100)는 사용자의 근력을 정확하게 평가하기 위하여 사용자의 체중, 키, 근육량, 체지방량, 대사량 등을 측정할 수 있다.
기준 설정부(200)는 사용자의 운동 상태를 평가하기 위한 기준데이터를 설정한다. 상기 기준데이터는 평가 대상 신체 부위 정보, 센싱 대상 정보, 평가 종목 정보, 파울 기준 정보, 평가 기준 수치 정보 등을 포함한다. 평가 대상 신체 부위는 근력을 평가하고자 하는 신체 부위로 정의된다. 예시적으로, 평가 대상 신체 부위는 배, 허리, 등, 팔, 가슴, 다리 중 적어도 어느 한 부위일 수 있다.
센싱 대상은 기준 설정부(200)로부터 설정된 기준이 적용되는 부위, 즉, 움직임이 측정되는 대상으로, 움직임에 따라 평가 대상 신체 부위에 영향을 미치는 부위일 수 있다. 예시적으로, 사용자의 배 근력을 평가할 경우, 센싱 대상이 되는 신체 부위는 배, 등, 허리, 가슴, 다리 중 어느 하나일 수 있다.
본 실시 예에서, 센싱 대상이 평가 대상 신체 부위에 영향을 미치지 않더라도, 사용자의 임의에 따라 센싱 대상이 추가적으로 설정될 수 있다. 예시적으로, 다수의 사용자들의 근력을 측정하는 경우, 모든 사용자들에게 객관적이고 통일된 기준을 부여하기 위하여, 특정 신체 부위의 움직임에 대한 기준을 설정할 수 있으며, 해당 기준에 대응하여 센싱 대상이 추가적으로 설정될 수 있다. 센싱 대상은 파지 유형, 시선 방향, 파울선 등일 수 있다.
평가 종목 정보는 움직임의 종류로써, 예시적으로, 윗몸일으키기, 푸쉬업, 스쿼트, 및 배근력을 평가할 수 있는 운동 종목일 수 있다. 평가 종목 정보는 기 설정된 값일 수 있으며, 다른 실시 예에서, 평가 종목 정보의 설정은 생략될 수 있다.
평가 기준 수치 정보는 사용자에 의하여 설정되는 수치 정보로, 측정 대상에 대한 움직임의 변위 또는 속도 등의 특정 설정 값들을 포함한다.
분석부(300)는 센싱데이터를 통하여 사용자의 움직임을 분석하여 분석 데이터를 생성하고, 이를 이용하여 사용자의 움직임을 판별한다. 분석부(300)는 변위분석부(310), 속도분석부(320), 분절자유도분석부(330), 동작판별부(240)를 포함한다.
변위분석부(310)는 센싱데이터를 통하여 사용자 신체 부위의 변위를 분석한다. 속도분석부(320)는 센싱데이터를 통하여 움직이는 사용자 신체 부위의 속도를 분석한다. 분절자유도분석부(330)는 센싱데이터를 통하여 신체 분절들의 분절자유도를 분석한다. 즉, 분절자유도분석부(330)는 신체 분절들 간의 종속성 및 경직도를 산출한다.
분절자유도를 정확하게 분석하기 위하여, 센싱부(100)는 적어도 3개 이상의 센서들을 포함할 수 있다. 복수의 센서들은 분절자유도를 측정하고자 하는 신체 부위와 인접하도록 배치될 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 센서들의 개수 및 각각의 위치는 해당 신체 부위에 위치하는 분절들의 개수 및 위치와 대응할 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 분절자유도분석부(330)는 전처리부(미도시) 및 산출부(미도시)를 포함할 수 있다. 전처리부(미도시)는 센싱부(100)로부터 생성된 센싱데이터를 통하여 시계열에 따른 신체 분절들 간의 사이각 데이터를 산출한다. 사이각 데이터는 인접한 3개의 센서들 간의 사이각 값들, 즉, 분절들 간의 사이각 값들의 집합으로 정의된다.
산출부(미도시)는 전처리부(미도시)에서 산출된 사이각 데이터를 공분산 행렬화한다. 공분산 행렬(Covariance matrix)이란, 데이터의 좌표 성분들 사이의 공분산 값을 원소로 하는 행렬로써, 데이터의 i번째 좌표 성분과 j번째 좌표 성분의 공분산 값을 행렬의 i행 j열 원소값으로 하는 행렬이다. 공분산 값은 데이터들의 흩어진 정도의 상관관계를 나타낸다. 산출부(미도시)는 상기 공분산 행렬 값의 크기를 비교하고, 공분산 행렬로부터 분포의 주성분인 고유값(eigenvalue) 및 고유 벡터(eigenvector)를 산출한다. 고유값 및 고유 벡터는 사이각 데이터의 분산, 편차 또는 확산에 대한 측정값을 나타낸다. 고유 벡터는 데이터들의 분산이 가장 큰 방향을 나타내는 방향 벡터이다. 상기 고유값 및 고유 벡터를 통하여 신체 분절들의 분절자유도가 산출될 수 있다. 분절자유도 값은 분절들의 종속성 및 경직도를 나타낸다.
고유값이 큰 값을 가질수록 분절자유도는 큰 값을 가질 수 있다. 또한, 분절자유도는 산출된 고유 벡터의 개수가 많을수록 큰 값을 가질 수 있다. 분절자유도 값이 클수록, 분절들의 종속성 및 경직도는 작은 값을 갖는다. 본 발명의 실시 예에서는, 분절 자유도의 측정을 통하여 관절의 움직임을 분석할 수 있으며, 분석된 데이터는 근력을 평가하는데 활용될 수 있다.
동작판별부(340)는 변위분석부(310), 속도분석부(320) 및 분절자유도분석부(330)로부터 산출된 분석데이터를 바탕으로 사용자의 움직임을 판별한다. 구체적으로, 동작판별부(340)는 기준설정부(200)로부터 설정된 기준데이터와 비교하여 해당 평가 종목에 대한 사용자의 유효 동작 여부 및 파울 개수 등을 판단하고, 시간당 상기 유효 동작의 횟수를 연산한다. 연산된 결과값은 근력을 평가하는 지표로 사용되며, 근력을 나타내는 특정 단위의 형태로 사용자에게 제공될 수 있다.
제어부(400)는 센싱부(100), 기준설정부(200) 및 분석부(300) 각각을 구동 및 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 장치(1000)는 인터페이스부(500)를 더 포함할 수 있다. 인터페이스부(500)는 사용자에게 이미지 또는 사운드를 제공하고, 사용자의 입력을 수신하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 인터페이스부(500)는 디스플레이(510), 스피커(520) 및 컨트롤러(미도시)를 포함할 수 있다. 디스플레이(510)는 사용자에게 설정 정보 및 안내 정보를 화면을 통하여 제공할 수 있다. 화면에는 이미지 또는 텍스트가 표시될 수 있다. 예시적으로, 디스플레이(510)는 (1) 구동 중인 센서의 종류, 개수 및 위치, (2) 기준 데이터의 설정값, (3) 변위 및 속도 등을 나타내는 분석 데이터, (4) 유효 동작의 횟수, 및 (5) 근력 연산값 등을 화면을 통하여 사용자에게 제공할 수 있다.
스피커(520)는 사용자에게 사운드를 제공한다. 예시적으로, 스피커(520)는 전술된 설정 정보 및 안내 정보를 사운드를 통하여 사용자에게 제공할 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 컨트롤러(미도시)는 사용자의 입력을 수신하는 도구로 사용된다. 컨트롤러는 특정 운동 기구 또는 셋탑 박스에 형성된 버튼 형태로 제공되거나, 리모콘 또는 컴퓨터의 형태로 제공될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 컨트롤러(미도시)는 생략될 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 디스플레이(510)가 터치 스크린 패널을 포함하는 경우, 디스플레이(510)와 컨트롤러(미도시)는 일체의 형상을 가질 수 있으며, 디스플레이(510)가 컨트롤러(미도시)의 기능을 함께 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 장치(1000)는 저장부(600)를 더 포함할 수 있다. 저장부(600)는 기초 정보 및 사용자 정보를 저장한다. 상기 기초 정보는 평가 대상 신체 부위 정보, 센싱 대상 정보, 평가 종목 정보 및 평가 기준 수치 정보에 대한 표준 데이터, 분석 알고리즘 프로그램, 및 동작 판별 프로그램을 포함한다. 사용자 정보는 기준데이터, 센싱데이터, 분석데이터 및 근력 평가 결과를 포함한다.
도면에 도시되지 않았으나, 저장부(600)는 저장된 상기 기초 정보 및 상기 사용자 정보를 기계 학습하는 인공 신경망(미도시)을 포함할 수 있다. 인공 신경망(미도시)는 기저장된 데이터들의 관계를 함수의 형태로 추출하고, 입력되는 데이터에 대한 결과값을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예와는 다르게, 종래의 방법으로 근력을 측정하는 경우, 측정 방법마다 기준이 통일되지 않았을 뿐 아니라, 기준 설정 역시 체계적이지 않고, 과학적이지 않을 수 있다. 이에, 사용자들은 근력을 향상시키기 위한 노력을 하기 보다는 유효 동작/파울의 경계가 모호한 부분을 찾아내어 집중적으로 훈련할 수 있으며, 이 경우, 근력 평가 결과의 객관성 및 정확성이 저하될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 근력을 평가하고자 하는 신체 부위가 설정되면, 해당 신체 부위에 대한 근력에 영향을 미치거나 센싱 대상을 선별할 수 있으며, 사용자 신체 움직임을 복수의 센서들을 이용하여 정확하게 측정하여 사용자의 근력을 측정하기 위한 지표로 활용되는 사용자 신체 부위의 변위, 속도 및 자유분절도 등을 산출할 수 있다. 이 경우, 육안으로 식별되지 않는 사용자의 움직임을 분석할 수 있으므로, 사용자의 근력 평가를 보다 정확하고 객관적으로 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면 근력 평가의 신뢰성, 객관성, 및 정확성이 향상될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 방법의 순서도이다.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 근력 평가 방법은 기준 설정부(200)가 사용자의 운동 상태를 평가하기 위한 평가 대상 신체 부위, 평가 종목 및 기준 적용 부위(센싱 대상)을 설정하는 단계(S1), 기준설정부(200)가 기준 적용 부위에 대한 평가 기준 수치를 설정하는 단계(S2), 기준설정부(200)가 파울 기준을 설정하는 단계(S3), 인터페이스부(500)를 통하여 사용자에게 운동을 수행하도록 요청하는 단계(S4), 센싱부(100)를 통하여 사용자의 움직임을 센싱하여 센싱데이터를 생성하고, 분석부(300)의 변위분석부(310), 속도분석부(320), 및 분절자유도분석부(330)를 통하여 센싱데이터를 분석하여 분석데이터를 생성하는 단계(S5), 동작판별부(340)를 통하여 사용자의 움직임에 대한 유효 동작을 판별하고, 시간당 유효 동작의 횟수를 연산하는 단계(S6)를 포함한다.
도 3은 도 2에 도시된 분절자유도를 분석하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 3을 더 참조하면, 분석 데이터를 생성하는 단계(S5)에서, 상기 분석데이터는 사용자의 움직임에 대한 변위 분석 데이터, 속도 분석 데이터, 및 분절자유도 데이터를 포함한다. 변위 분석 데이터는 사용자의 신체 움직임에 대한 변위를 분석하여 생성된다. 속도 분석 데이터는 사용자의 신체 움직임에 대한 속도를 분석하여 생성되고, 분절자유도 데이터는 변위 분석 데이터를 통하여 사용자의 신체 분절들의 분절 자유도를 분석하여 생성된다.
분절 자유도 데이터를 생성하는 단계는 센싱데이터를 통하여 시계열에 따른 사용자의 신체 분절들 간의 사이각 데이터를 산출하는 단계(S51), 사이각 데이터를 공분산 행렬화하여(S52), 공분산 행렬로부터 고유값 및 고유 벡터를 산출하는 단계(S53), 및 신체 분절들의 종속 및 경직도를 나타내는 분절자유도를 산출하는 단계(S54)를 포함한다.
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: 근력 평가 장치 100: 센싱부
110: 이미지센서 120: 모션센서
130: 적외선센서 140: 압력센서
200: 기준설정부 300: 분석부
310: 변위분석부 320: 속도분석부
330: 분절자유도분석부 340: 동작판별부
400: 제어부 500: 인터페이스부
510: 디스플레이 520: 스피커
600: 저장부
110: 이미지센서 120: 모션센서
130: 적외선센서 140: 압력센서
200: 기준설정부 300: 분석부
310: 변위분석부 320: 속도분석부
330: 분절자유도분석부 340: 동작판별부
400: 제어부 500: 인터페이스부
510: 디스플레이 520: 스피커
600: 저장부
Claims (13)
- 사용자의 움직임을 센싱하여 센싱데이터를 생성하는 센싱부;
사용자의 운동 상태를 평가하기 위하여 평가 대상 신체 부위 정보, 센싱 대상 정보, 평가 종목 정보, 평가 기준 수치 정보 등을 포함하는 기준데이터를 설정하는 기준설정부;
상기 센싱데이터를 통해 사용자의 움직임을 분석 및 판별하는 분석부; 및
상기 센싱부, 상기 기준설정부, 상기 분석부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 분석부는,
상기 센싱데이터를 통하여 사용자의 움직임의 변위를 분석하는 변위분석부;
상기 센싱데이터를 통하여 사용자의 움직임의 속도를 분석하는 속도분석부;
상기 센싱데이터를 통하여 사용자의 신체 분절들의 분절자유도를 분석하는 분절자유도분석부; 및
상기 변위분석부, 상기 속도분석부, 및 상기 분절자유도분석부로부터 산출된 분석데이터를 바탕으로 사용자의 움직임을 판별하는 동작판별부를 포함하고,
상기 분절자유도분석부는,
상기 센싱데이터를 통하여 시계열에 따른 상기 분절들 간의 사이각 데이터를 산출하는 전처리부; 및
상기 사이각 데이터를 공분산 행렬화하여, 상기 공분산 행렬로부터 고유값 및 고유 벡터를 산출하여 상기 분절들의 종속성 및 경직도를 산출하는 산출부를 포함하고,
상기 센싱부는,
이미지 센서, 모션 센서, 적외선 센서, 및 압력 센서를 포함하는 근력 평가 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 고유값이 큰 값을 가질수록, 상기 분절들의 상기 종속성 및 상기 경직도는 큰 값을 갖고, 상기 분절 자유도는 작은 값을 갖는 근력 평가 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 동작 판별부는,
상기 기준설정부에서 설정된 상기 기준데이터를 상기 분석데이터와 비교하여 해당 평가 종목에 대한 사용자의 유효 동작 여부를 판단하고, 시간당 상기 유효 동작의 횟수를 연산하는 근력 평가 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
사용자에게 이미지 또는 사운드를 제공하고, 사용자의 입력을 수신하는 인터페이스부를 더 포함하고,
상기 인터페이스부는,
상기 사용자에게 상기 이미지를 제공하는 디스플레이; 및
상기 사용자에게 사운드를 제공하는 스피커; 및
상기 사용자의 입력을 수신하는 컨트롤러를 더 포함하는 근력 평가 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 디스플레이는 터치 스크린 패널을 포함하고,
상기 디스플레이와 상기 컨트롤러는 일체의 형상을 갖는 근력 평가 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 평가 대상 신체 부위는,
배, 허리, 등, 팔, 가슴, 다리 중 적어도 어느 한 부위인 근력 평가 장치.
- 제 1 항에 있어서,
기초 정보 및 사용자 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
상기 기초 정보는 상기 평가 대상 신체 부위 정보, 상기 센싱 대상 정보, 상기 평가 종목 정보, 상기 평가 기준 수치 정보에 대한 표준 데이터, 분석 알고리즘 프로그램, 및 동작 판별 프로그램을 포함하고,
상기 사용자 정보는 상기 기준데이터, 상기 센싱데이터, 상기 분석데이터 및 근력 평가 결과를 포함하는 근력 평가 장치.
- 기준설정부가 사용자의 운동 상태를 평가하기 위한 평가 대상 신체 부위, 평가 종목 및 기준 적용 부위를 설정하는 단계;
기준설정부가 상기 기준 적용 부위에 대한 평가 기준 수치를 설정하는 단계;
기준설정부가 파울 기준을 설정하는 단계;
인터페이스부가 사용자에게 운동을 수행하도록 요청하는 단계;
센싱부가 사용자의 움직임을 센싱하여 센싱데이터를 생성하고, 분석부가 상기 센싱데이터를 분석하여 분석데이터를 생성하는 단계; 및
분석부가 사용자의 움직임에 대한 유효 동작을 판별하고, 시간당 상기 유효 동작의 횟수를 연산하는 단계를 포함하고,
상기 분석데이터는 사용자의 움직임에 대한 변위 분석 데이터, 속도 분석 데이터 및 분절자유도 데이터를 포함하고,
상기 분석데이터를 생성하는 단계는,
센싱부가 사용자의 움직임을 센싱하여 센싱데이터를 생성하는 단계; 및
분석부가 상기 센싱데이터를 통하여 사용자의 신체 움직임에 대한 변위를 분석하여 상기 변위 분석 데이터를 생성하고, 사용자의 신체 움직임에 대한 속도를 분석하여 상기 속도 분석 데이터를 생성하고, 상기 변위 분석 데이터를 통하여 사용자의 신체 분절들의 상기 분절자유도 데이터를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 분절자유도 데이터를 생성하는 단계는,
분석부가 상기 센싱데이터를 통하여 시계열에 따른 사용자의 신체 분절들 간의 사이각 데이터를 산출하는 단계; 및
분석부가 상기 사이각 데이터를 공분산 행렬화하여, 상기 공분산 행렬로부터 고유값 및 고유 벡터를 산출하여 상기 신체 분절들의 종속성 및 경직도를 산출하는 단계를 포함하고
상기 센싱데이터는, 이미지 센서, 모션 센서, 적외선 센서, 및 압력 센서를 이용하여 생성되는 근력 평가 방법.
- 삭제
- 제 10 항에 있어서,
상기 고유값이 큰 값을 가질수록 상기 분절들의 종속성 및 경직도는 큰 값을 갖고, 상기 분절 자유도는 작은 값을 갖는 근력 평가 방법.
- 삭제
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2021
- 2021-05-12 KR KR1020210061584A patent/KR102642316B1/ko active IP Right Grant
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