KR102672275B1 - Apparatus for predicting low back torque using ground reaction information and method of the same - Google Patents

Apparatus for predicting low back torque using ground reaction information and method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR102672275B1
KR102672275B1 KR1020210082070A KR20210082070A KR102672275B1 KR 102672275 B1 KR102672275 B1 KR 102672275B1 KR 1020210082070 A KR1020210082070 A KR 1020210082070A KR 20210082070 A KR20210082070 A KR 20210082070A KR 102672275 B1 KR102672275 B1 KR 102672275B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
ground reaction
reaction force
lumbar muscle
cop
Prior art date
Application number
KR1020210082070A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230000095A (en
Inventor
최안렬
Original Assignee
가톨릭관동대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가톨릭관동대학교산학협력단 filed Critical 가톨릭관동대학교산학협력단
Priority to KR1020210082070A priority Critical patent/KR102672275B1/en
Publication of KR20230000095A publication Critical patent/KR20230000095A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102672275B1 publication Critical patent/KR102672275B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/224Measuring muscular strength
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1124Determining motor skills
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1126Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A61B5/1127Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique using markers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4538Evaluating a particular part of the muscoloskeletal system or a particular medical condition
    • A61B5/4566Evaluating the spine
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0003Analysing the course of a movement or motion sequences during an exercise or trainings sequence, e.g. swing for golf or tennis
    • A63B24/0006Computerised comparison for qualitative assessment of motion sequences or the course of a movement
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/10Athletes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2505/00Evaluating, monitoring or diagnosing in the context of a particular type of medical care
    • A61B2505/09Rehabilitation or training

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 지면 반력 데이터와 COP 데이터를 측정할 수 있는 지면 반력 센서와 상기 지면 반력 데이터와 COP데이터를 수신하고, 상기 수신한 지면 반력 데이터를 인공 지능 모델의 입력으로 하여 요추부 근육력 추정값을 생성하는 데이터 처리 장치를 포함하는 지면 반력 정보를 활용한 요추부 근육력 추정 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a ground reaction force sensor capable of measuring ground reaction force data and COP data, receives the ground reaction force data and COP data, and uses the received ground reaction force data as input to an artificial intelligence model to determine lumbar muscle strength. Provided is a lumbar muscle force estimation device using ground reaction force information that includes a data processing device that generates an estimated value.

Description

지면반력 정보를 활용한 요추부 근육력 추정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR PREDICTING LOW BACK TORQUE USING GROUND REACTION INFORMATION AND METHOD OF THE SAME}Lumbar muscle force estimation device and method using ground reaction force information {APPARATUS FOR PREDICTING LOW BACK TORQUE USING GROUND REACTION INFORMATION AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 요추부 근육력 추정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 골프 스윙 시 지면 반력 정보를 이용하여 허리에 가해지는 요추부 근육력을 추정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a device for estimating lumbar muscle force, and more specifically, to a device and method for estimating lumbar muscle force applied to the waist using ground reaction force information during a golf swing.

최근 골프는 대중적인 스포츠로 인기가 높아지고 있다. 이제는 중장년의 취미 활동 및 사교 수단으로만 골프를 즐기는 것이 아니라, 청소년, 청년들도 즐기는 취미 스포츠로 트렌드가 바뀌고 있다. 또한, 골프가 더 이상 필드(Field)에 나가야만 가능한 것이 아니라 실내 골프장, 스크린 골프장 등 골프 연습장에서도 가능하게 되었다. Recently, golf has become a popular sport and its popularity is increasing. Nowadays, golf is not only enjoyed as a hobby and social tool for middle-aged people, but the trend is changing to a hobby sport enjoyed by teenagers and young adults as well. In addition, golf is no longer only possible on the field, but can also be played at golf driving ranges such as indoor golf courses and screen golf courses.

골프는 다른 속도감이 있는 스포츠와 달리 걸어 다니는 스포츠이기 때문에 부상이 적을 것으로 생각될 수 있지만, 골프 스윙 동작 시 걸리는 부하는 큰 부상을 유발할 수 있다. 2015년 한국프로골프협회(KPGA)에서 운영하는 'KPGA피지오 서비스 센터'를 찾아와 부상을 치료받은 골프 선수들 중에서 허리 부상자가 가장 많았었다. 2015년에는 20.6%가 허리 부상을 치료받았으며, 2016년에는 26.5%까지 허리 부상자의 비율이 증가했었다. 이러한 결과에 기초하여, 골프를 하는 사람에게는 허리 부상이 중요한 문제인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 허리 부상의 원인을 분석하고 해결방안을 탐구하는 과정이 필요하다. Golf may be thought to have fewer injuries because it is a walking sport, unlike other fast-paced sports, but the load applied during the golf swing movement can cause serious injuries. Among golf players who visited the 'KPGA Physio Service Center' operated by the Korea Professional Golf Association (KPGA) in 2015 and received treatment for injuries, back injuries were the most common. In 2015, 20.6% received treatment for back injuries, and in 2016, the rate of back injuries increased to 26.5%. Based on these results, it can be confirmed that back injuries are an important problem for golfers. Therefore, it is necessary to analyze the causes of back injuries and explore solutions.

종래에는 골프 스윙 시 발생하는 허리 부상의 원인을 분석하기 위해서, 3D 카메라를 이용하여 허리에 걸리는 근전도 및 토크를 측정하는 방법이 있었다. 8대의 카메라를 이용하여 사용자의 골프 스윙 동작을 촬영하고, 지면 반력기를 이용하여 지변 반력 데이터를 수집할 수 있다. 촬영 데이터와 지면 반력 데이터를 이용하여 스윙 시 근전도나 신체 부위의 하중을 측정할 수 있으며, 이는 골프 선수의 허리 부상을 예측하는 데이터로 쓰일 수 있다. 하지만, 수많은 카메라와 지면 반력기를 이용해야 하기 때문에 야외에서는 측정할 수 없으며, 실내에서만 진행할 수 있다는 문제점이 존재한다. Conventionally, in order to analyze the cause of back injuries that occur during a golf swing, there was a method of measuring electromyography and torque applied to the waist using a 3D camera. Using eight cameras, the user's golf swing motion can be filmed, and ground reaction force data can be collected using a ground reaction force device. Using shooting data and ground reaction force data, electromyography or load on body parts can be measured during swing, and this can be used as data to predict back injuries in golf players. However, because it requires the use of numerous cameras and ground reaction machines, there is a problem in that measurement cannot be performed outdoors and can only be performed indoors.

또한, 빠르고 비 대칭적인 스윙 동작 시 사용자의 몸에 부착된 적외선 마커가 은닉되거나 떨어지는 문제가 발생하여 데이터를 정확히 획득하기 어렵다는 한계점이 있다. In addition, there is a limitation that it is difficult to accurately obtain data because the infrared marker attached to the user's body may be hidden or fall off during fast and asymmetric swing movements.

미국등록특허 제8696450호US Patent No. 8696450

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지면 반력 센서의 데이터룰 이용하여 요추부 근육력을 추정할 수 있는 지면 반력 정보를 활용한 요추부 근육력 추정 장치를 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a lumbar muscle force estimation device using ground reaction force information that can estimate lumbar muscle force using data from a ground reaction force sensor.

또한, 고가의 장비인 적외선 카메라와 적외선 마커를 이용하지 않고, 지면 반력 센서만으로 요추부 근육력을 추정할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.In addition, it provides a technology that can estimate lumbar muscle strength using only a ground reaction force sensor without using expensive infrared cameras and infrared markers.

또한, 실내외 상관없이 골프 스윙 시 발생하는 허리 부상 정도를 측정할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.Additionally, it provides technology that can measure the degree of back injury that occurs during a golf swing, regardless of whether indoors or outdoors.

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.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 지면 반력 정보를 활용한 요추부 근육력 추정 장치는, 사용자의 동작에 따른 지면 반력 데이터와 COP(Center of pressure) 데이터를 측정할 수 있는 지면 반력 센서 및 상기 지면 반력 데이터와 상기 COP데이터를 수신하고, 수신한 상기 지면 반력 데이터와 상기 COP 데이터를 인공 지능 모델의 입력으로 하여 요추부 근육력 추정값을 생성하는 데이터 처리 장치를 포함한다. 여기서, 상기 인공 지능 모델은 인체에 부착된 마커의 삼차원 공간 위치 데이터, 지면 반력 데이터, COP 데이터를 수집하여 생성된 삼차원 동작 데이터를 이용하여 구축될 수 있다.In order to achieve the above technical problem, a lumbar muscle force estimation device using ground reaction force information according to an embodiment of the present invention is capable of measuring ground reaction force data and COP (Center of pressure) data according to the user's motion. It includes a ground reaction force sensor and a data processing device that receives the ground reaction force data and the COP data, and generates a lumbar muscle force estimate using the received ground reaction force data and the COP data as input to an artificial intelligence model. Here, the artificial intelligence model can be built using three-dimensional motion data generated by collecting three-dimensional spatial position data, ground reaction force data, and COP data of markers attached to the human body.

한편, 상기 사용자의 동작은 골프 스윙 동작이며, 상기 요추부 근육력 추정값은 시계열적으로 이루어지는 사용자의 백스윙, 백스윙탑, 다운스윙, 임팩트, 팔로우쓰로우 및 피니쉬의 각 동작 시의 L5/S1토크의 추정값이 될 수 있다. Meanwhile, the user's motion is a golf swing motion, and the lumbar muscle strength estimate is the estimated value of L5/S1 torque during each motion of the user's backswing, backswing top, downswing, impact, follow-throw, and finish, which are performed in time series. This can be.

상기 인공 지능 설정 모델은, 1층의 입력 레이어, 3층의 LSTM 레이어로 Stacked LSTM(Long Short Term Memory)을 구성하며, epoch는 200, K-fold를 10으로 설정될 수 있다. The artificial intelligence setup model configures a Stacked LSTM (Long Short Term Memory) with a first-layer input layer and a third-layer LSTM layer, and the epoch can be set to 200 and K-fold to 10.

상기 지면 반력 데이터는 양 발의 각축에 따른 6개의 데이터이며, 상기 COP 데이터는 양 발의 전/후측, 내/외측으로 측정된 4개의 데이터일 수 있다. The ground reaction force data may be 6 pieces of data according to each axis of both feet, and the COP data may be 4 pieces of data measured from the front/back and inside/outside of both feet.

상기 삼차원 공간 위치 데이터는 사용자의 해부학적 경계점과 골프채에 부착된 마커로부터 획득될 수 있다.The three-dimensional spatial location data can be obtained from the user's anatomical boundary points and a marker attached to the golf club.

여기서, 상기 인공 지능 모델은 LSTM(Long Short Term Memory) 아키텍처를 포함하며, 드롭 아웃(Drop out) 비율 0.2 내지 0.5에서 드롭아웃 정규화 형태로 학습될 수 있다. Here, the artificial intelligence model includes a Long Short Term Memory (LSTM) architecture and can be learned in the form of dropout normalization at a drop out rate of 0.2 to 0.5.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지면 반력 정보를 활용하여 요추부 근육력을 추정하는 방법은, 인체에 부착된 마커의 삼차원 공간 위치 데이터, 지면 반력 데이터, COP 데이터를 수집하여 생성된 삼차원 동작 데이터를 이용하여 추출된 요추부 근육력을 출하여 인공 지능 모델을 구축하는 단계, 지면 반력 센서로부터 사용자의 동작에 따른 지면 반력 데이터와 COP 데이터를 수신하는 단계, 수신한 상기 지면 반력 데이터와 상기COP 데이터를 상기 구축된 인공 지능 모델에 입력하는 단계 및 입력된 상기 지면 반력 데이터와 상기 COP 데이터에 대응되는 요추부 근육력 추정값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the method of estimating lumbar muscle strength using ground reaction force information according to an embodiment of the present invention includes three-dimensional motion data generated by collecting three-dimensional spatial position data, ground reaction force data, and COP data of markers attached to the human body. constructing an artificial intelligence model by outputting the extracted lumbar muscle force, receiving ground reaction force data and COP data according to the user's motion from a ground reaction force sensor, and receiving the received ground reaction force data and COP data. It may include inputting into a constructed artificial intelligence model and generating a lumbar muscle force estimate corresponding to the input ground reaction force data and the COP data.

여기서, 상기 사용자의 동작은 골프 스윙 동작이며, 상기 요추부 근육력 추정값은 시계열적으로 이루어지는 사용자의 백스윙, 백스윙탑, 다운스윙, 임팩트, 팔로우쓰로우 및 피니쉬의 각 동작 시의 L5/S1토크의 추정값일 수 있다. Here, the user's motion is a golf swing motion, and the lumbar muscle strength estimate is the estimated value of L5/S1 torque during each of the user's backswing, backswing top, downswing, impact, follow throw, and finish, which are performed in time series. It can be.

상기 지면 반력 데이터는 양 발의 각축에 따른 6개의 데이터이며, 상기 COP 데이터는 양 발의 전/후측, 내/외측으로 측정된 4개의 데이터일 수 있다. The ground reaction force data may be 6 pieces of data according to each axis of both feet, and the COP data may be 4 pieces of data measured from the front/back and inside/outside of both feet.

한편, 상기 인공 지능 모델은 LSTM(Long Short Term Memory) 아키텍처를 포함하며, 드롭 아웃(Drop out) 비율 0.2 내지 0.5에서 드롭아웃 정규화 형태로 학습될 수 있다. Meanwhile, the artificial intelligence model includes a Long Short Term Memory (LSTM) architecture and can be learned in the form of dropout normalization at a drop out rate of 0.2 to 0.5.

본 발명의 실시예에 따르면, 지면 반력 센서만으로 사용자가 골프 동작 시 발생하는 요추부 근육력을 추정할 수 있기 때문에 복잡한 장비를 필요로 하지 않는다. According to an embodiment of the present invention, the lumbar muscle force generated during the user's golf movement can be estimated using only a ground reaction force sensor, so complex equipment is not required.

또한, 고가의 적외선 카메라를 이용하지 않고, 지면 반력 센서만 이용해도 요추부 근육력을 추정할 수 있기 때문에 실내외 상관없이 사용자의 허리 부상 정도를 예측할 수 있다.In addition, since the lumbar muscle strength can be estimated using only a ground reaction force sensor without using an expensive infrared camera, the degree of the user's back injury can be predicted regardless of whether it is indoors or outdoors.

또한, 사용자가 적외선 마커를 착용하지 않고 골프 동작을 수행하므로, 적외선 마커의 은닉이나 골프 동작 시 적외선 마커가 떨어져 정확한 데이터를 측정하지 못하는 것을 방지할 수 있다. Additionally, since the user performs golf movements without wearing an infrared marker, it is possible to prevent accurate data from being measured due to the infrared marker being hidden or falling off during golf movements.

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.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요추부 근육력 추정 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼차원 동작 데이터를 획득하는 것을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 구축하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 설정하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 이용하여 요추부 근육력을 추정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 축에 대해 요추부 근육력 실측값과 인공 지능 모델을 사용하여 추정한 추정값을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 축의 요추부 근육력 실측값에 대한 추정값의 산포도와 선형 상관 계수를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 아마추어 선수와 프로 선수의 각 축에 대한 r-RMSE를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 이용하여 추정한 요추부 근육력 추정값을 도시하는 도면이다.
Figure 1 is a diagram illustrating an apparatus for estimating lumbar muscle strength according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating obtaining three-dimensional motion data according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a method of building an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating a method of setting an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram illustrating an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart showing a method of estimating lumbar muscle strength using an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating actual measured lumbar muscle strength values and estimated values estimated using an artificial intelligence model for each axis according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a scatter plot and linear correlation coefficient of estimated values for actual measured values of lumbar muscle strength of each axis according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing r-RMSE for each axis of an amateur player and a professional player according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an estimated lumbar muscle strength value estimated using an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

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.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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.The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요추부 근육력 추정 장치를 도시하는 도면이다. Figure 1 is a diagram showing an apparatus for estimating lumbar muscle strength according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 요추부 근육력 추정 장치(100)는 지면 반력 센서(110), 배터리(120), 통신 모듈(130), 마이크로 컨트롤러(MCU: Micro Controller Unit)(140) 및 데이터 처리 장치(150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the lumbar muscle force estimation device 100 includes a ground reaction force sensor 110, a battery 120, a communication module 130, a microcontroller (MCU: Micro Controller Unit) 140, and a data processing device ( 150) may be included.

먼저, 지면 반력 센서(110)는 사용자의 족저면의 하부에 위치하여, 스윙 동작 시 좌우 발에 분산되는 지면 반력 데이터와 COP(Center of pressure) 데이터를 검출할 수 있다. 사용자는 골프채를 뒤로 젖히는 백스윙, 최대로 젖힌 백스윙탑, 스윙의 시작 동작인 다운 스윙, 골프공을 치는 순간의 동작인 임팩트 및 골프공을 밀어내는 팔로우쓰로우 동작 등을 지면 반력 센서(110) 위에서 수행할 수 있다.First, the ground reaction force sensor 110 is located at the bottom of the user's plantar surface and can detect ground reaction force data and COP (Center of pressure) data distributed to the left and right feet during a swing motion. The user can perform the backswing, which tilts the golf club back, the top of the backswing, which is tilted to the maximum, the downswing, which is the starting motion of the swing, the impact, which is the motion at the moment of hitting the golf ball, and the follow-throw motion, which pushes the golf ball, etc., from above the ground reaction force sensor 110. It can be done.

측정된 지면 반력 데이터는 3개의 축에 대한 좌표 값을 포함할 수 있으며, 각 3개의 축을 기준으로 측정될 수 있다. 또한, 사용자 양 발의 각 3축의 데이터를 측정할 수 있다. 일 예로, 왼발을 기준으로, 지면 반력 데이터는 앞/뒤(anterior/posterior) 방향으로 연장된 제1 축을 기준으로 측정된 제1 지면 반력 데이터와, 좌/우(medial/lateral) 방향으로 연장된 제2 축을 기준으로 측정된 제2 지면 반력 데이터와, 상/하(proximal/distal) 방향으로 연장된 제3 축을 기준으로 측정된 제3 지면 반력 데이터를 포함할 수 있다. The measured ground reaction force data may include coordinate values for three axes and may be measured based on each of the three axes. Additionally, data from each of the three axes of both feet of the user can be measured. For example, based on the left foot, the ground reaction force data includes first ground reaction force data measured based on a first axis extending in the anterior/posterior direction, and first ground reaction force data measured based on the first axis extending in the left/right (medial/lateral) direction. It may include second ground reaction force data measured based on the second axis, and third ground reaction force data measured based on the third axis extending in the up/down (proximal/distal) directions.

또한, 오른발을 기준으로, 지면 반력 데이터는 앞/뒤(anterior/posterior) 방향으로 연장된 제1 축을 기준으로 측정된 제4 지면 반력 데이터와, 좌/우(medial/lateral) 방향으로 연장된 제2 축을 기준으로 측정된 제5 지면 반력 데이터와, 상/하(proximal/distal) 방향으로 연장된 제3 축을 기준으로 측정된 제6 지면 반력 데이터를 포함할 수 있다. In addition, based on the right foot, the ground reaction force data includes the fourth ground reaction force data measured based on the first axis extending in the anterior/posterior direction, and the fourth axis extending in the left/right (medial/lateral) direction. It may include fifth ground reaction force data measured based on two axes, and sixth ground reaction force data measured based on a third axis extending in the up/down (proximal/distal) directions.

COP 데이터는 사용자의 발이 지면 반력 센서(110)에 닿는 접촉면 전체 중에 발을 통해 지면에 가해지는 힘의 합력이 작용되는 위치일 수 있다. COP 데이터는 각 3축의 성분을 모두 더한 값을 포함할 수 있으며, 사용자 양 발의 데이터를 측정할 수 있다. COP data may be the location where the resultant force applied to the ground through the foot is applied among the entire contact surface where the user's foot touches the ground reaction force sensor 110. COP data may include the sum of the components of each of the three axes, and data from both feet of the user can be measured.

일 예로, 왼발을 기준으로, COP데이터는 전/후(anterior/posterior)측으로 측정된 제 1 COP 데이터와 내/외(inside/external)측으로 측정된 제 2 COP 데이터를 포함할 수 있다.For example, based on the left foot, COP data may include first COP data measured on the anterior/posterior side and second COP data measured on the inside/external side.

또한, 오른발을 기준으로, COP데이터는 전/후(anterior/posterior)측으로 측정된 제 3 COP 데이터와 내/외(inside/external)측으로 측정된 제 4 COP 데이터를 포함할 수 있다.Additionally, based on the right foot, COP data may include third COP data measured on the anterior/posterior side and fourth COP data measured on the inside/external side.

이에 따르면, 6개의 지면 반력 데이터와 4개의 COP 데이터를 포함할 수 있다.According to this, it can include 6 ground reaction force data and 4 COP data.

배터리(120)는 요추부 근육력 장치(100)에 구비된 구성요소에 전원을 공급할 수 있다.The battery 120 may supply power to components provided in the lumbar muscle strength device 100.

통신 모듈(130)은 요추부 근육력 데이터를 노트북(T), 스마트폰(P) 등 기기로 송수신할 수 있다. 노트북(T), 스마트폰(P) 등 기기는 요추부 근육력 데이터 및 허리 부상 정도 등을 표시할 수 있다. The communication module 130 can transmit and receive lumbar muscle strength data to devices such as a laptop (T) and a smartphone (P). Devices such as laptops (T) and smartphones (P) can display lumbar muscle strength data and the degree of back injury.

마이크로 컨트롤러는 지면 반력 센서(110) 및 통신 모듈(130)을 제어할 수 있다. 일 예로, 마이크로 컨트롤러는 I2C(Inter-Integrated Circuit), SPI(Serial Peripheral Interface), SCI(Serial Communication Interface), ECAN(Enhanced Controller Area Network) 등의 통신 방식을 이용해 지면 반력 센서(110)를 제어할 수 있으며, 통신 모듈(130)과 노트북(T), 스마트폰(P) 등 기기 간의 송수신을 제어할 수 있다.The microcontroller can control the ground reaction force sensor 110 and the communication module 130. As an example, the microcontroller controls the ground reaction force sensor 110 using communication methods such as Inter-Integrated Circuit (I2C), Serial Peripheral Interface (SPI), Serial Communication Interface (SCI), and Enhanced Controller Area Network (ECAN). It is possible to control transmission and reception between the communication module 130 and devices such as a laptop (T) and a smartphone (P).

데이터 처리 장치(150)는 지면 반력 센서(110)로부터 지면 반력 데이터와 COP 데이터를 수신할 수 있으며, 수신한 지면 반력 데이터와 COP 데이터를 이용하여 요추부 근육력을 추정할 수 있다. The data processing device 150 may receive ground reaction force data and COP data from the ground reaction force sensor 110, and may estimate lumbar muscle force using the received ground reaction force data and COP data.

구체적으로, 데이터 처리 장치(150)에 인공 지능 모델을 저장할 후 있으며, 인공 지능 모델은 지면 반력 데이터 및 COP 데이터 중 적어도 일부를 입력으로 하여 요추부 근육력을 추정할 수 있다. 인공 지능 모델은 특징적인 값을 시간에 따라 스스로 학습하고 상호 연관성이 있는 시계열 데이터에 따라 예측하는 인공 지능 모델 LSTM(Long Short Term Memory)로 구현될 수 있다.Specifically, the artificial intelligence model is stored in the data processing device 150, and the artificial intelligence model can estimate lumbar muscle force using at least some of the ground reaction force data and COP data as input. The artificial intelligence model can be implemented as an artificial intelligence model LSTM (Long Short Term Memory) that learns characteristic values on its own over time and makes predictions based on correlated time series data.

데이터 처리 장치(150)는 노트북(T) 또는 스마트폰(P)와 같은 스마트 장치에 구현되거나, 원격 서버에 구현되어 데이터 통신을 통해 동일한 기능을 수행하는 것도 가능할 수 있다.The data processing device 150 may be implemented in a smart device such as a laptop (T) or a smartphone (P), or may be implemented in a remote server to perform the same function through data communication.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼차원 동작 데이터를 획득하는 것을 도시하는 도면이다.Figure 2 is a diagram illustrating obtaining three-dimensional motion data according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 지면 반력 센서(110)와 적외선 카메라(200)를 이용하여 사용자의 삼자원 동작 데이터를 획득할 수 있다. Referring to FIG. 2, the user's three-source motion data can be obtained using the ground reaction force sensor 110 and the infrared camera 200.

지면 반력 센서(110)를 이용하여 사용자의 움직임에 따른 지면 반력 데이터와 COP 데이터를 수집할 수 있다. 일예로, 지면 반력 센서(110)로부터 수집된 데이터는 양 발의 각축에 따른 6개의 지면 반력 데이터와 양 발의 전/후측, 내/외측으로 측정된 4개의 COP데이터의 조합으로 구성될 수 있다Ground reaction force data and COP data according to the user's movement can be collected using the ground reaction force sensor 110. For example, the data collected from the ground reaction force sensor 110 may be composed of a combination of six ground reaction force data along each axis of both feet and four COP data measured on the front/back and inner/outer sides of both feet.

또한, 적외선 카메라(200)를 이용하여 사용자 몸에 부착된 마커의 삼차원 공간상 위치 데이터를 수집할 수 있다. 일 예로, 제 1 적외선 카메라(201)와 제 2적외선 카메라(202)를 이용하여 사용자와 골프채의 후면 데이터를 수집하고, 제 3 적외선 카메라(203)와 제 4 적외선 카메라(204)를 이용하여 측면 데이터를 수집하고, 제 5 적외선 카메라(205)와 제 6 적외선 카메라(206)를 이용하여 전면 데이터를 수집할 수 있다. 사용자 몸에 부착된 마커는 전신 마커 세트일 수 있으며 인체의 중요 해부학적 경계점 35곳과 골프채 4곳에 부착될 수 있다.Additionally, the infrared camera 200 can be used to collect location data in three-dimensional space of a marker attached to the user's body. As an example, the first infrared camera 201 and the second infrared camera 202 are used to collect rear data of the user and the golf club, and the third infrared camera 203 and the fourth infrared camera 204 are used to collect side data. Data can be collected, and front data can be collected using the fifth infrared camera 205 and the sixth infrared camera 206. The marker attached to the user's body can be a full-body marker set and can be attached to 35 important anatomical boundary points of the human body and 4 golf clubs.

동작 분석 시스템(300)은 지면 반력 데이터 및 COP데이터와 위치 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 지면 반력 센서(110)로부터 수집된 지면 반력 데이터 및 COP 데이터와 적외선 카메라(200)로 수집된 위치 데이터를 이용하여 사용자의 동작에 대응되는 삼차원 동작을 분석할 수 있다.The motion analysis system 300 can receive ground reaction force data, COP data, and position data. Additionally, the three-dimensional motion corresponding to the user's motion can be analyzed using the ground reaction force data and COP data collected from the ground reaction force sensor 110 and the position data collected by the infrared camera 200.

인공 지능 모델 구축부(400)는 동작 분석 시스템(300)에서 분석된 사용자의 움직임에 따른 삼차원 동작 데이터가 인공 지능 모델의 학습 및 검증 데이터로 사용할 수 있다. The artificial intelligence model building unit 400 can use three-dimensional motion data according to the user's movements analyzed by the motion analysis system 300 as learning and verification data for the artificial intelligence model.

데이터 처리 장치(150)는 인공 지능 모델 구축부(400)를 사용자의 움직임에 따른 요추부 근육력 추정 값을 출력할 수 있다. The data processing device 150 may output an estimated value of lumbar muscle strength according to the user's movement through the artificial intelligence model building unit 400.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 구축하는 방법을 도시하는 흐름도이다. Figure 3 is a flowchart showing a method of building an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.

단계(S100)에서 인공 지능 모델에서 입력으로 사용될 위치 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP 데이터를 수집할 수 있다. 사용자의 백스윙, 백스윙탑, 다운스윙, 임팩트, 팔로우쓰로우 및 피니쉬 등의 골프 동작 시 시계열적으로 측정되는 위치 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP데이터를 수집할 수 있다. 예컨데 6대의 적외선 카메라는 사용자에게 부착된 마커를 통해 사용자의 전면, 측면, 후면을 촬영하여 데이터를 수집할 수 있다. 위치 데이터는 사용자의 후면, 측면 및 정면에서 촬영된 삼차원 공간 상 위치 데이터를 포함할 수 있다. 지면 반력 센서는 사용자의 양 발 하부에 위치하여 지면 반력 데이터 및 COP 데이터를 수집할 수 있다. 또한, 지면 반력 데이터는 양 발의 각축에 따른 6개의 데이터일 수 있으며, COP 데이터는 양 발의 전/후측, 내/외측으로 측정된 4개의 데이터일 수 있다.In step S100, position data, ground reaction force data, and COP data to be used as input in the artificial intelligence model can be collected. Position data, ground reaction force data, and COP data measured in time series can be collected during golf movements such as the user's backswing, backswing top, downswing, impact, follow throw, and finish. For example, six infrared cameras can collect data by photographing the front, side, and back of the user through a marker attached to the user. The location data may include location data in three-dimensional space taken from the back, side, and front of the user. The ground reaction force sensor is located under both feet of the user and can collect ground reaction force data and COP data. Additionally, the ground reaction force data may be 6 pieces of data according to each axis of both feet, and the COP data may be 4 pieces of data measured from the front/back and inside/outside of both feet.

단계(S110)에서 수집된 데이터들을 전처리 할 수 있다. 일 예로, 위치 데이터에서 사용자의 몸과 골프채에 부착된 마커 데이터를 매끄럽게 전처리 할 수 있다. 제 1 적외선 카메라와 제 2 적외선 카메라는 사용자의 후면을 측정하기 때문에 전면의 마커는 가려져서 보이지 않을 수 있다. 따라서, 전처리 과정에서 마커 데이터의 가려진 부분은 이어 붙여지거나 수정될 수 있다. 마찬가지로, 제 3적외선 카메라와 제 4적외선 카메라에서 가려져서 보이지 않는 마커 데이터와 제 5적외선 카메라와 제 6 적외선 카메라에서 가려져서 보이지 않는 마커 데이터도 전처리를 통해 이어 붙여지거나 수정될 수 있다. The data collected in step S110 can be preprocessed. As an example, marker data attached to the user's body and golf club can be smoothly preprocessed from location data. Because the first infrared camera and the second infrared camera measure the back of the user, the marker on the front may be obscured and not visible. Therefore, during the preprocessing process, the hidden portion of the marker data can be stitched or modified. Likewise, marker data that is hidden and invisible from the third and fourth infrared cameras and marker data that is hidden and invisible from the fifth and sixth infrared cameras can be stitched or modified through preprocessing.

단계(S120)에서 전처리된 데이터는 분석 소프트웨어에 의해 요추부 근육력이 추출될 수 있다. 즉, 전처리된 위치 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP 데이터 조합에 대응되는 요추부 근육력을 추출할 수 있다. Lumbar muscle strength may be extracted from the data preprocessed in step S120 by analysis software. That is, the lumbar muscle force corresponding to the combination of preprocessed position data, ground reaction force data, and COP data can be extracted.

일 예로, 사용자가 백스윙, 백스윙탑, 다운스윙, 임팩트, 팔로우쓰로우 및 피니쉬 등의 골프 동작 시 시계열적으로 측정되는 위치 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP 데이터 조합에 대응되는 L5/S1토크를 계산할 수 있다. L5는 허리 등뼈인 요추의 부위 중 하나이고, S1은 골반을 구성하는 뼈인 천골 중 하나이다. 따라서 요추부 근육력은 사용자의 각 동작에 대응되는 L5/S토크에 기초하여 추출될 수 있다.As an example, the user can calculate the L5/S1 torque corresponding to a combination of position data, ground reaction force data, and COP data measured in time series during golf movements such as backswing, backswing top, downswing, impact, follow throw, and finish. there is. L5 is one of the parts of the lumbar spine, the spine of the lower back, and S1 is one of the sacrum, the bones that make up the pelvis. Therefore, lumbar muscle strength can be extracted based on the L5/S torque corresponding to each user's movement.

단계(S130)에서 수집된 삼차원 공간상의 위치 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP 데이터, 추출된 요추부 근육력을 이용하여 인공 지능 모델을 설정할 수 있다. 인공 지능 모델 설정의 상세 구성은 도 4 및 도 5를 참조하여 상술하기로 한다. An artificial intelligence model can be set up using the three-dimensional spatial position data, ground reaction force data, COP data, and extracted lumbar muscle force collected in step S130. The detailed configuration of the artificial intelligence model settings will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

일 예로, 사용된 LSTM 인공 지능 모델은 1층의 입력 레이어, 3층의 LSTM 레이어로 Stacked LSTM을 구성할 수 있다. 해당 인공 지능 모델의 알고리즘을 최적화하기 위하여 epoch는 200, K-fold를 10으로 설정하고, 훈련 데이터 세트는 전체 데이터 중 80%를 무작위 선정할 수 있다. 또한, 검증 데이터 세트10%, 테스트 데이터 세트 10%로 데이터를 구성할 수 있다.As an example, the LSTM artificial intelligence model used may consist of a Stacked LSTM with a first-layer input layer and a third-layer LSTM layer. In order to optimize the algorithm of the artificial intelligence model, epoch is set to 200, K-fold is set to 10, and 80% of the total data can be randomly selected as the training data set. Additionally, the data can be composed of 10% verification data set and 10% test data set.

또한, 지면 반력 데이터 및 COP 데이터의 각각 또는 조합으로 입력 값으로 넣어 요추부 근육력을 추출할 수 있는 인공 지능 모델을 설정할 수 있다. Additionally, an artificial intelligence model that can extract lumbar muscle force can be set up by inputting each or a combination of ground reaction force data and COP data as input values.

단계(S140)에서, 설정된 인공 지능 모델로 지면 반력 데이터와 COP 데이터를 이용하여 요추부 근육력 추정 값을 출력할 수 있다. 인공 지능 모델은 적외선을 카메라의 위치 데이터를 이용하지 않고, 지면 반력 데이터와 COP 데이터만 요추부 근육력을 추정하는데 필요한 입력값으로 사용할 수 있다. 즉, 입력된 지면 반력 데이터와 COP 데이터에 대응되는 요추부 근육력을 추정할 수 있다. In step S140, an estimated value of lumbar muscle force can be output using the ground reaction force data and COP data using the set artificial intelligence model. The artificial intelligence model does not use infrared camera position data, but only ground reaction force data and COP data can be used as input values for estimating lumbar muscle strength. That is, the lumbar muscle force corresponding to the input ground reaction force data and COP data can be estimated.

단계(S150)에서 출력된 요추부 근육력 추정 값을 검증할 수 있다. 검증 결과에 따라 인공 지능 모델의 수정이 수행될 수 있다. 이때, 학습 세트로 학습된 인공 지능 모델을 검증 세트를 이용하여 실측값과 측정값을 평가할 수 있다. 평가 결과에 따라 인공 지능 모델의 수정 여부를 판단할 수 있다. The estimated value of lumbar muscle strength output in step S150 can be verified. Modification of the artificial intelligence model may be performed according to the verification results. At this time, the artificial intelligence model learned with the learning set can be evaluated for actual and measured values using the validation set. Depending on the evaluation results, it can be decided whether to modify the artificial intelligence model.

단계(S160)에서 인공 지능 모델의 수정이 필요한지 판단할 수 있다. 예컨데, 산출값과 추정값의 오차가 감소하도록 인공 지능 모델의 은닉층의 가중치를 수정하는 방법을 이용할 수 있다. 인공 지능 모델의 수정이 필요하다고 판단되면 인공 지능 모델 설정 단계(S130)에서 인공 지능 모델 은닉층의 가중치를 수정할 수 있다. 인공 지능 모델은 실측값과 추정값의 오차를 감소하기 위하여 단계 S130 ~ 단계 S160을 반복할 수 있다. In step S160, it can be determined whether modification of the artificial intelligence model is necessary. For example, a method of modifying the weight of the hidden layer of the artificial intelligence model can be used to reduce the error between the calculated value and the estimated value. If it is determined that the artificial intelligence model needs to be modified, the weight of the artificial intelligence model hidden layer can be modified in the artificial intelligence model setting step (S130). The artificial intelligence model may repeat steps S130 to S160 to reduce the error between the actual measured value and the estimated value.

인공 지능 모델 수정이 필요하지 않다고 판단된다면, 인공 지능 모델 구축단계(S170)에서 최종 인공 지능 모델을 결정하고, 이로부터 요추부 근육력을 추정할 수 있다. 즉, 지면 반력 데이터와 COP 데이터 각각 또는 조합만으로 요추부 근육력을 추정할 수 있는 인공 지능 모델을 구축할 수 있다. If it is determined that modification of the artificial intelligence model is not necessary, the final artificial intelligence model can be determined in the artificial intelligence model construction step (S170), and the lumbar muscle strength can be estimated from this. In other words, it is possible to build an artificial intelligence model that can estimate lumbar muscle force using only ground reaction force data and COP data individually or in combination.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 설정하는 방법을 도시하는 도면이다. Figure 4 is a diagram illustrating a method of setting an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 단계(S131)에서 수집된 영상 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP 데이터를 전처리 할 수 있다. 수집된 데이터들을 운동 형상학적으로 전처리 할 수 있다. 전처리된 데이터들은 분석 프로그램으로 처리되어 요추부 근육력이 추정될 수 있다. 추정된 요추부 근육력은 운동 역학적으로 전처리 될 수 있다. Referring to FIG. 4, the image data, ground reaction force data, and COP data collected in step S131 can be preprocessed. The collected data can be preprocessed kinematically. The preprocessed data can be processed with an analysis program to estimate lumbar muscle strength. The estimated lumbar muscle forces can be kinematically preprocessed.

단계(S132)에서 지면 반력 데이터와 COP 데이터 각각 또는 조합만 입력 변수로 하고, 요추부 근육력을 출력 변수로 하는 인공 지능 모델을 설정할 수 있다.In step S132, an artificial intelligence model can be set up using only each or a combination of ground reaction force data and COP data as input variables and lumbar muscle force as an output variable.

일 예로, 드롭 아웃(Drop out) 정규화 형태로 인공 지능 모델이 학습할 수 있다. 드롭 아웃은 인공 지능 모델이 학습할 때, 모든 계층에서 학습하는 것이 아니라 일부를 제외하고 학습시킬 수 있다. 일 예로, 드롭 아웃 비율은 0.3으로 진행할 수 있으며, 보통 드롭 아웃 비율은 0.2에서 0.5로 사용될 수 있다. 인공 지능 모델이 복잡할 경우 드롭 아웃 비율을 늘리고, 단순할 경우 드롭 아웃 비율을 낮추면서 조절할 수 있다. As an example, an artificial intelligence model can learn in the form of drop out regularization. Dropout can be used when an artificial intelligence model is learning, excluding some rather than learning from all layers. As an example, the dropout rate can be set to 0.3, and a typical dropout rate of 0.2 to 0.5 can be used. If the artificial intelligence model is complex, it can be adjusted by increasing the dropout rate, and if it is simple, it can be adjusted by lowering the dropout rate.

단계(S133)에서 저역 필터를 이용하여 필터링하여 노이즈를 제거할 수 있다.In step S133, noise can be removed by filtering using a low-pass filter.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델의 LSTM 아키텍처를 도시하는 도면이다.Figure 5 is a diagram showing the LSTM architecture of an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 인공 지능 모델은 요추부 근육력을 추정하기 위해 시간의 흐름에 따라 변화하는 데이터를 학습하는 딥러닝 모델을 사용할 수 있다. 일 실시예로 인공 지능 모델은 LSTM(Long Short Term Memory) 아키텍처로 구현될 수 있다. LSTM 아키텍처는 상호 연관성이 있는 시계열 데이터를 예측하는 인공 지능 모델로서, 데이터를 순차적으로 처리하는 순환 신경망 모델의 하나이다. 단기 기억 레이어(Shor term, hidden state)와 장기 기억을 담당하는 레이어(Long term, cell state)가 존재하여 시계열 데이터 예측에 높은 정확도를 갖는다.Referring to Figure 5, the artificial intelligence model can use a deep learning model that learns data that changes over time to estimate lumbar muscle strength. In one embodiment, the artificial intelligence model may be implemented with a Long Short Term Memory (LSTM) architecture. LSTM architecture is an artificial intelligence model that predicts correlated time series data and is a type of recurrent neural network model that processes data sequentially. There is a short-term memory layer (short term, hidden state) and a layer responsible for long-term memory (long term, cell state), resulting in high accuracy in time series data prediction.

이에 따르면, 요추부 근육력은 보다 정확히 추정될 수 있다. 이는 인공 지능 모델에 입력되는 위치 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP 데이터는 사용자가 동작 시 시계열적으로 측정된 데이터이기 때문이다. 즉, 인공 지능 모델은 시계열적으로 측정된 위치 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP 데이터를 분석하기 위해 시계열 데이터의 예측에 적합한 LSTM 아키텍처를 채택함으로써 요추부 근육력을 보다 정확히 추정할 수 있다.According to this, lumbar muscle strength can be estimated more accurately. This is because the position data, ground reaction force data, and COP data input to the artificial intelligence model are data measured in time series when the user operates. In other words, the artificial intelligence model can more accurately estimate lumbar muscle force by adopting an LSTM architecture suitable for prediction of time series data to analyze time series measured position data, ground reaction force data, and COP data.

LSTM 아키텍처의 입력 벡터는 x, y, z축의 위치 데이터와 지면 반력 데이터 및 COP 데이터의 각각 또는 조합일 수 있다. 출력 벡터는 x, y, z 축의 요추부 근육력 값이 될 수 있다. The input vectors of the LSTM architecture can be each or a combination of position data on the x, y, and z axes, ground reaction force data, and COP data. The output vector can be lumbar muscle force values in the x, y, and z axes.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 이용하여 요추부 근육력을 추정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.Figure 6 is a flowchart showing a method of estimating lumbar muscle strength using an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 단계(S200)에서 지면 반력 데이터와 COP 데이터를 입력할 수 있다. 사용자 양 발의 각 축에 대한 6개의 지면 반력 데이터와 양 발의 4개의 COP 데이터를 인공 지능 모델의 입력 값으로 사용할 수 있다. Referring to FIG. 6, ground reaction force data and COP data can be input in step S200. Six ground reaction force data for each axis of the user's both feet and four COP data for both feet can be used as input values for the artificial intelligence model.

단계(S210)에서 입력된 데이터를 이용하여 요추부 근육력을 추정할 수 있다, 적외선 카메라의 사용자 움직임에 따른 위치 데이터를 이용하지 않고 지면 반력 센서의 지면 반력 데이터와 COP 데이터만을 이용하여, 인공 지능 모델로 요추부 근육력을 추정할 수 있다. 일 예로, 지면 반력 데이터와 COP데이터만을 이용하여 시계열 적으로 이루어지는 사용자의 백스윙, 백스윙탑, 다운스윙, 임팩트, 팔로우쓰로우 및 피니쉬 등의 동작 시 계산된 L5/S1 토크를 추정할 수 있다. 따라서 요추부 근육력은 사용자의 각 동작에 대응되는 L5/S 토크에 기초하여 추정될 수 있다.Lumbar muscle strength can be estimated using the data input in step S210. An artificial intelligence model is created by using only the ground reaction force data and COP data of the ground reaction force sensor without using the position data according to the user's movement from the infrared camera. The lumbar muscle strength can be estimated. As an example, the L5/S1 torque calculated during the user's backswing, backswing top, downswing, impact, follow throw, and finish, which are performed in time series, can be estimated using only ground reaction force data and COP data. Therefore, lumbar muscle strength can be estimated based on the L5/S torque corresponding to each movement of the user.

단계(S220)에서 인공 지능 모델을 이용하여 추정된 요추부 근육력을 출력할 수 있다. In step S220, the estimated lumbar muscle force can be output using the artificial intelligence model.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 축에 대해 요추부 근육력 실측값과 인공 지능 모델을 사용하여 추정한 추정값을 도시하는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating actual measured lumbar muscle strength values and estimated values estimated using an artificial intelligence model for each axis according to an embodiment of the present invention.

도 7를 참조하면, (A)는 아마추어 선수의 각 축에 대한 요추부 근육력의 실측값과 추정값을 도시한 그래프이다. (B)는 프로 선수의 각 축에 대한 요추부 근육력의 실측값과 추정값을 도시한 그래프이다. 골프채를 뒤로 젖히는 백스윙, 최대로 젖힌 백스윙탑, 스윙의 시작 동작인 다운 스윙, 골프공을 치는 순간의 동작인 임팩트 및 골프공을 밀어내는 팔로우쓰로우 동작을 한 사이클로 설정했다. 도 7의 (A)와 (B)는 선수들의 한 사이클에 대해서 실측값과 추정값을 연속적으로 나타냈다. Referring to Figure 7, (A) is a graph showing the actual and estimated values of lumbar muscle strength for each axis of an amateur athlete. (B) is a graph showing the actual and estimated values of lumbar muscle strength for each axis of professional athletes. The backswing, which tilts the golf club back, the top of the backswing, which is tilted back to its maximum, the downswing, which is the starting motion of the swing, the impact, which is the motion at the moment of hitting the golf ball, and the follow-throw motion, which pushes the golf ball, were set as one cycle. Figures 7 (A) and (B) continuously show actual and estimated values for one cycle of athletes.

도 7에 도시된 바와 같이, 각 축에 대한 대부분의 추정값 그래프는 프레임에 따라 실측값 그래프와 유사한 패턴을 띈 것을 확인할 수 있다. 또한, (A)에서 아마추어 선수의 RMSE(Root Mean Square Deviation, 평균 제곱근 편차)의 값은 각 축에 대해 0.23 ~ 0. 42(

Figure 112021072817181-pat00001
)이고, (B)에서 프로 선수의 RMSE의 값은 각 축에 대해 0.20 ~ 0.38(
Figure 112021072817181-pat00002
)인 것을 확인할 수 있다. RMSE는 추정값과 실측값의 차이를 확인하기 위하여 사용했다. As shown in Figure 7, it can be seen that most of the estimated value graphs for each axis have a similar pattern to the actual measured value graph depending on the frame. Additionally, in (A), the values of RMSE (Root Mean Square Deviation) of amateur players range from 0.23 to 0.42 for each axis (
Figure 112021072817181-pat00001
), and in (B), the value of the professional player's RMSE is 0.20 to 0.38 for each axis (
Figure 112021072817181-pat00002
) can be confirmed. RMSE was used to check the difference between estimated and actual values.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 축의 요추부 근육력 실측값에 대한 추정값의 산포도와 선형 상관 계수를 도시하는 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating a scatter plot and linear correlation coefficient of estimated values for actual measured values of lumbar muscle strength of each axis according to an embodiment of the present invention.

일 예로, 서로 다른 두 데이터로 만든 그래프의 선형 상관 관계를 비교하는 지표인PCC(Pearson's correlation coefficient)로 추정값과 실측값 사이의 상관관계를 표현할 수 있다. X, Y간의 선형 상관 관계를 표현하며, +1과 -1 사이의 값을 가질 수 있다. 기울기가 +1인 양수의 선형 그래프는 양의 상관 관계가 완벽히 일치한다는 의미이며, 기울기가 -1인 경우 음의 상관 관계가 완벽히 일치한다는 의미이고, 기울기가 0인 경우 상관 관계가 전혀 없는 상태를 나타낼 수 있다. As an example, the correlation between the estimated value and the actual value can be expressed with PCC (Pearson's correlation coefficient), which is an indicator that compares the linear correlation of graphs made from two different data. Expresses the linear correlation between X and Y, and can have values between +1 and -1. A positive linear graph with a slope of +1 means that the positive correlation matches perfectly, a slope of -1 means that the negative correlation matches perfectly, and a slope of 0 means that there is no correlation at all. It can be expressed.

실선은 y=x를 도시하는 것이며, 점선은 상관 계수를 나타내는 것이므로 상관 계수r에 대해 y=rx를 도시하는 그래프이다. The solid line shows y=x, and the dotted line shows the correlation coefficient, so it is a graph showing y=rx for the correlation coefficient r.

(A)에서 아마추어 선수의 X축 상관 계수는 0.96±0.03, Y축 상관 계수는 0.95±0.03, Z축의 상관 계수는 0.92±0.06인 것을 확인할 수 있다. 또한 (B)에서 프로 선수의 X축 상관 계수는 0.95±0.03, Y축 상관 계수는 0.96±0.03, Z축 상관 계수는 0.96±0.03인 것을 확인할 수 있다. In (A), it can be seen that the amateur player's X-axis correlation coefficient is 0.96±0.03, Y-axis correlation coefficient is 0.95±0.03, and Z-axis correlation coefficient is 0.92±0.06. Additionally, in (B), it can be seen that the professional player's X-axis correlation coefficient is 0.95±0.03, Y-axis correlation coefficient is 0.96±0.03, and Z-axis correlation coefficient is 0.96±0.03.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 아마추어 선수와 프로 선수의 각 축에 대한 r-RMSE를 도시하는 도면이다. Figure 9 is a diagram showing r-RMSE for each axis of an amateur player and a professional player according to an embodiment of the present invention.

RMSE는 추정값과 실측값의 차이로 인한 오류가 커질 경우 더 민감하게 반응할 수 있다. 따라서, r-RMSE는 RMSE가 데이터 값의 크기에 영향을 받지 않고 정량화 하여 비교하기 위해 사용되었다. r-RMSE는 RMSE값을 최대값과 최솟값 차로 나눈 후에 100을 곱하여 비율로 나타낸 정규화 그래프로서, 오차의 비율을 확인할 수 있다. RMSE can react more sensitively when the error due to the difference between the estimated value and the actual value increases. Therefore, r-RMSE was used to quantify and compare RMSE without being affected by the size of the data value. r-RMSE is a normalized graph in which the RMSE value is divided by the difference between the maximum and minimum values and then multiplied by 100 and expressed as a ratio, allowing you to check the ratio of errors.

도 9를 참조하면, 아마추어 선수의 X축의 r-RMSE 값은 8.38±3.15%이고, Y축의 r-RMSE 값은 9.17±3.00%이며, Z축의 r-RMSE 값은 12.62±2.45%이다. 프로 선수의 X 축의 r-RMSE 값은 10.25±2.99%이고, Y축의 r-RMSE 값은 9.66±3.40%이며, Z축의 r-RMSE 값은 12.67±3.04%인 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 9, the r-RMSE value of the amateur player's It can be seen that the r-RMSE value of the professional player's

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 모델을 이용하여 추정한 요추부 근육력 추정값을 도시하는 도면이다. FIG. 10 is a diagram illustrating an estimated lumbar muscle strength value estimated using an artificial intelligence model according to an embodiment of the present invention.

지면 반력 센서의 데이터만을 인공 지능 모델의 입력값으로 이용하여 요추부 근육력을 추정할 수 있다. 일 예로, 지면 반력 센서의 데이터는 6가지의 지면 반력 데이터와 4가지의 COP 데이터를 이용하여 요추부 근육력을 추정할 수 있다. Lumbar muscle strength can be estimated using only data from the ground reaction force sensor as input to the artificial intelligence model. As an example, data from the ground reaction force sensor can estimate lumbar muscle strength using six types of ground reaction force data and four types of COP data.

도 10을 참조하면, 인공 지능 모델의 요추부 근육력에 대한 추정값과 실측값의 산포도와 선형 상관 관계를 확인할 수 있다. 인공 지능 모델은 대체로 적은 오차와 +1에 가까운 선형 상관 관계를 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한 r-RMSE 같은 경우 z축이 10.17~15.71로 가장 컸으며, 상관 계수 역시 z축이 0.914~0.933으로 가장 낮은 값이 나타난다는 것을 확인할 수 있다. 전체적으로 RMSE가 0.13 ~ 0.69(

Figure 112021072817181-pat00003
)이며, r-RMSE는 5.23 ~ 15.71 (%)이고, 상관 계수는 0.914~0.963으로 나타났다. 인공 지능 모델을 이용한 생체 역학 분야에서 r-RMSE가 15% 미만, PCC가 0.9 수준이면 예측 수행을 잘하는 것으로 판단되고 있다. 가장 큰 값을 가지는 z축의 r-RMSE는 15.71%로 15% 수준이며, 가장 낮은 값을 가지는 z축의 PCC는 0.914이므로 0.9 수준인 것을 확인할 수 있다. Referring to Figure 10, the scatter plot and linear correlation between the estimated value and the actual measured value for the lumbar muscle strength of the artificial intelligence model can be confirmed. It can be seen that artificial intelligence models generally have small errors and a linear correlation close to +1. In addition, in the case of r-RMSE, the z-axis was the highest at 10.17~15.71, and the correlation coefficient was also the lowest at the z-axis at 0.914~0.933. Overall, RMSE ranged from 0.13 to 0.69 (
Figure 112021072817181-pat00003
), r-RMSE was 5.23 ~ 15.71 (%), and the correlation coefficient was 0.914 ~ 0.963. In the field of biomechanics using artificial intelligence models, prediction performance is considered good if r-RMSE is less than 15% and PCC is at the level of 0.9. The r-RMSE of the z-axis with the highest value is 15.71%, which is at the 15% level, and the PCC of the z-axis with the lowest value is 0.914, so it can be confirmed that it is at the 0.9 level.

이러한 결과를 기초로 하여, 지면 반력 센서의 데이터를 이용하여 요추부 근육력을 추정하는데 예측 수행 정확성이 높다고 판단할 수 있다. 따라서, LSTM 인공 지능 모델은 지면 반력 센서의 지면 반력 데이터와 COP 데이터만으로 요추부 근육력을 추정할 수 있음을 확인할 수 있다. Based on these results, it can be determined that the prediction accuracy in estimating lumbar muscle strength using data from the ground reaction force sensor is high. Therefore, it can be confirmed that the LSTM artificial intelligence model can estimate lumbar muscle strength using only the ground reaction force data and COP data from the ground reaction force sensor.

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 실시예들은 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.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

100. 요추부 근육력 추정 장치
120. 배터리
130. 통신 모듈
140. MCU
150. 데이터 처리 장치
100. Lumbar muscle force estimation device
120. Battery
130. Communication module
140.MCU
150. Data processing device

Claims (10)

지면 반력 정보를 활용하여 요추부 근육력을 추정하는 장치에 있어서,
사용자의 동작에 따른 지면 반력 데이터와 COP(Center of pressure) 데이터를 측정할 수 있는 지면 반력 센서; 및
상기 지면 반력 데이터와 상기 COP데이터를 수신하고, 수신한 상기 지면 반력 데이터와 상기 COP 데이터를 인공 지능 모델의 입력으로 하여 요추부 근육력 추정값을 생성하는 데이터 처리 장치를 포함하며,
상기 인공 지능 모델은 인체에 부착된 마커의 삼차원 공간 위치 데이터, 지면 반력 데이터, COP 데이터를 수집하여 생성된 삼차원 동작 데이터를 이용하여 구축되고,
상기 인공 지능 모델은 상호 연관성이 있는 시계열 데이터를 예측하는 LSTM(Long Short Term Memory) 아키텍처로 구현되며,
상기 사용자의 동작은 골프 스윙 동작이며,
상기 인공 지능 모델은 백스윙, 백스윙탑, 다운스윙, 임팩트, 팔로우쓰로우 및 피니쉬의 시계열적 동작 시에 측정된 상기 지면 반력 데이터 및 상기 COP 데이터를 입력값으로 하며, 상기 시계열적 동작에 대응하여 추정된 L5/S1 토크에 기초하여 상기 요추부 근육력을 추정하는 것인 요추부 근육력 추정 장치.
In a device for estimating lumbar muscle force using ground reaction force information,
Ground reaction force sensor that can measure ground reaction force data and COP (Center of pressure) data according to the user's motion; and
A data processing device that receives the ground reaction force data and the COP data and generates a lumbar muscle force estimate using the received ground reaction force data and the COP data as input to an artificial intelligence model,
The artificial intelligence model is constructed using three-dimensional motion data generated by collecting three-dimensional spatial position data, ground reaction force data, and COP data of markers attached to the human body,
The artificial intelligence model is implemented with a Long Short Term Memory (LSTM) architecture that predicts correlated time series data,
The user's motion is a golf swing motion,
The artificial intelligence model uses the ground reaction force data and the COP data measured during the time-series actions of backswing, backswing top, downswing, impact, follow-throw, and finish as input values, and is estimated in response to the time-series actions. A lumbar muscle force estimation device for estimating the lumbar muscle force based on the L5/S1 torque.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 인공 지능 설정 모델은, 1층의 입력 레이어, 3층의 LSTM 레이어로 Stacked LSTM(Long Short Term Memory)을 구성하며, epoch는 200, K-fold를 10으로 설정되는 것인 요추부 근육력 추정 장치.
According to paragraph 1,
The artificial intelligence setting model consists of a stacked LSTM (Long Short Term Memory) with a first-layer input layer and a third-layer LSTM layer, and the epoch is set to 200 and K-fold is set to 10. A lumbar muscle force estimation device .
제1항에 있어서
상기 지면 반력 데이터는 양 발의 각축에 따른 6개의 데이터이며, 상기 COP 데이터는 양 발의 전/후측, 내/외측으로 측정된 4개의 데이터인 요추부 근육력 추정 장치.
In paragraph 1
The ground reaction force data is 6 pieces of data according to each axis of both feet, and the COP data is 4 pieces of data measured from the front/back and inside/outside of both feet. Lumbar muscle force estimation device.
제1항에 있어서,
상기 삼차원 공간 위치 데이터는 사용자의 해부학적 경계점과 골프채에 부착된 마커로부터 획득되는 것인 것인 요추부 근육력 추정 장치.
According to paragraph 1,
The lumbar muscle strength estimation device wherein the three-dimensional spatial location data is obtained from the user's anatomical boundary points and a marker attached to a golf club.
제3항에 있어서,
상기 LSTM(Long Short Term Memory) 아키텍처는 드롭 아웃(Drop out) 비율 0.2 내지 0.5에서 드롭아웃 정규화 형태로 학습되는 것인 요추부 근육력 추정 장치.
According to clause 3,
The LSTM (Long Short Term Memory) architecture is a lumbar muscle force estimation device that is learned in the form of dropout normalization at a drop out rate of 0.2 to 0.5.
지면 반력 정보를 활용하여 요추부 근육력을 추정하는 방법에 있어서,
인체에 부착된 마커의 삼차원 공간 위치 데이터, 지면 반력 데이터, COP 데이터를 수집하여 생성된 삼차원 동작 데이터를 이용하여 추출된 요추부 근육력을 출하여 인공 지능 모델을 구축하는 단계;
지면 반력 센서로부터 사용자의 동작에 따른 지면 반력 데이터와 COP 데이터를 수신하는 단계;
수신한 상기 지면 반력 데이터와 상기COP 데이터를 상기 구축된 인공 지능 모델에 입력하는 단계; 및
입력된 상기 지면 반력 데이터와 상기 COP 데이터에 대응되는 요추부 근육력 추정값을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 인공 지능 모델은 상호 연관성이 있는 시계열 데이터를 예측하는 LSTM(Long Short Term Memory) 아키텍처로 구현되며,
상기 사용자의 동작은 골프 스윙 동작이며,
상기 인공 지능 모델은 백스윙, 백스윙탑, 다운스윙, 임팩트, 팔로우쓰로우 및 피니쉬의 시계열적 동작 시에 측정된 상기 지면 반력 데이터 및 상기 COP 데이터를 입력값으로 하며, 상기 시계열적 동작에 대응하여 추정된 L5/S1 토크에 기초하여 상기 요추부 근육력을 추정하는 것인 요추부 근육력 추정 방법.
In a method of estimating lumbar muscle force using ground reaction force information,
Constructing an artificial intelligence model by outputting lumbar muscle force extracted using three-dimensional motion data generated by collecting three-dimensional spatial position data, ground reaction force data, and COP data of markers attached to the human body;
Receiving ground reaction force data and COP data according to the user's motion from a ground reaction force sensor;
Inputting the received ground reaction force data and COP data into the constructed artificial intelligence model; and
Generating a lumbar muscle force estimate corresponding to the input ground reaction force data and the COP data,
The artificial intelligence model is implemented with a Long Short Term Memory (LSTM) architecture that predicts correlated time series data,
The user's motion is a golf swing motion,
The artificial intelligence model uses the ground reaction force data and the COP data measured during the time-series actions of backswing, backswing top, downswing, impact, follow-throw, and finish as input values, and is estimated in response to the time-series actions. A method for estimating lumbar muscle force based on the L5/S1 torque.
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 지면 반력 데이터는 양 발의 각축에 따른 6개의 데이터이며, 상기 COP 데이터는 양 발의 전/후측, 내/외측으로 측정된 4개의 데이터인 요추부 근육력 추정 방법.
In clause 7,
The ground reaction force data is 6 pieces of data according to each axis of both feet, and the COP data is 4 pieces of data measured from the front/back and inside/outside of both feet. A method of estimating lumbar muscle strength.
제7항에 있어서,
상기 LSTM(Long Short Term Memory) 아키텍처는 드롭 아웃(Drop out) 비율 0.2 내지 0.5에서 드롭아웃 정규화 형태로 학습되는 것인 요추부 근육력 추정 방법.
In clause 7,
The LSTM (Long Short Term Memory) architecture is learned in the form of dropout normalization at a drop out rate of 0.2 to 0.5.
KR1020210082070A 2021-06-24 2021-06-24 Apparatus for predicting low back torque using ground reaction information and method of the same KR102672275B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210082070A KR102672275B1 (en) 2021-06-24 2021-06-24 Apparatus for predicting low back torque using ground reaction information and method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210082070A KR102672275B1 (en) 2021-06-24 2021-06-24 Apparatus for predicting low back torque using ground reaction information and method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230000095A KR20230000095A (en) 2023-01-02
KR102672275B1 true KR102672275B1 (en) 2024-06-04

Family

ID=84925407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210082070A KR102672275B1 (en) 2021-06-24 2021-06-24 Apparatus for predicting low back torque using ground reaction information and method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102672275B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100772497B1 (en) 2006-10-09 2007-11-01 박찬애 Golf clinic system and application method thereof
US20070256494A1 (en) 2004-06-16 2007-11-08 Yoshihiko Nakamura Muscular Strength Acquiring Method and Device Based on Musculoskeletal Model
JP2011502602A (en) 2007-11-05 2011-01-27 ブライアン フランシス ムーニー Apparatus and method for analyzing a golf swing
WO2013041445A1 (en) 2011-09-20 2013-03-28 Brian Francis Mooney Apparatus and method for analysing a golf swing

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101871783B1 (en) * 2016-09-28 2018-06-27 주식회사 골프존 Apparatus and method for measuring torque

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070256494A1 (en) 2004-06-16 2007-11-08 Yoshihiko Nakamura Muscular Strength Acquiring Method and Device Based on Musculoskeletal Model
KR100772497B1 (en) 2006-10-09 2007-11-01 박찬애 Golf clinic system and application method thereof
JP2011502602A (en) 2007-11-05 2011-01-27 ブライアン フランシス ムーニー Apparatus and method for analyzing a golf swing
WO2013041445A1 (en) 2011-09-20 2013-03-28 Brian Francis Mooney Apparatus and method for analysing a golf swing
US20140342844A1 (en) * 2011-09-20 2014-11-20 Brian Francis Mooney Apparatus and method for analysing a golf swing

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230000095A (en) 2023-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9750454B2 (en) Method and device for mobile training data acquisition and analysis of strength training
JP6794259B2 (en) Calculation of pace and energy expenditure from athletic motor attributes
US10463909B2 (en) System and method for using performance signatures
CN105031874B (en) Virtual exerciser device
Saponara Wearable biometric performance measurement system for combat sports
KR101974911B1 (en) Augmented reality based sports game system using trampoline
US20150057942A1 (en) Energy Expenditure Device
WO2018094011A1 (en) System and method for personalized exercise training and coaching
TWI638280B (en) Method, electronic apparatus and recording medium for automatically configuring sensors
CN108073287B (en) Motion monitoring method and device and wearable motion equipment
CN107205661B (en) Energy consumption calculation using data from multiple devices
CN103785158B (en) Somatic sensation television game action director's system and method
US20170086711A1 (en) Motion recognition device and method
KR102071532B1 (en) An Apparatus and Method For Exercise Posture Correction Device Using Deep Learning
US11185736B2 (en) Systems and methods for wearable devices that determine balance indices
TW202402231A (en) Intelligent gait analyzer
CN116723795A (en) Footwear sensor for human body movement measurement
US20210307652A1 (en) Systems and devices for measuring, capturing, and modifying partial and full body kinematics
KR102672275B1 (en) Apparatus for predicting low back torque using ground reaction information and method of the same
US20200215390A1 (en) Fitness monitoring system
Guo et al. A pilot study on quantitative analysis for table tennis block using a 3d accelerometer
KR20160121460A (en) Fitness monitoring system
KR20210040671A (en) Apparatus for estimating displacement center of gravity trajectories and method thereof
US20130225294A1 (en) Detecting illegal moves in a game using inertial sensors
Sattar et al. Body sensor networks for monitoring performances in sports: A brief overview and some new thoughts.

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant