KR20020094515A - 만보계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 만보계에 관한 것으로서, 특히 다수개의 충격 반응체를 설치하고 그 충격 반응체의 움직임을 광센서의 감지를 통하여 연산함으로써 걷기, 달리기 및 등산용으로 이동 속도, 그 거리, 그에 따른 운동 소모량, 보행횟수, 보행거리 그리고 등산한 산의 높이를 정확하게 측정할 수 있는 만보계에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사람에게 착용되어 걷기, 달리기 등에 대한 정보를 계수하는 만보계에 있어서, 상기 만보계가 충격에 의해 이동되는 적어도 하나 이상의 충격 반응체와, 상기 충격 반응체를 원래의 위치로 복귀시키는 탄성력을 제공하는 탄성수단과, 상기 충격 반응체의 일부분에 빛을 발하는 발광체와, 상기 충격 반응체의 이동에 따라 변화되는 빛의 세기를 감지하는 광센서와, 상기 광센서에 의해 입력되는 신호를 연산하여 이를 출력하는 제어부를 포함하도록 구성되어, 운동을 미세하게 감지하여 이를 연산함으로써 정확한 연산을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 등산과 같은 복잡한 운동에도 정확한 운동량 측정용으로 사용될 수 있는 효과를 제공한다.

Description

만보계 {Pedometer}

본 발명은 만보계에 관한 것으로서, 특히 다수개의 충격 반응체를 설치하고 그 충격 반응체의 움직임을 광센서의 감지를 통하여 연산함으로써 걷기, 달리기 및 등산용으로 이동 속도, 그 거리, 그에 따른 운동 소모량, 보행횟수, 보행거리 그리고 등산한 산의 높이를 정확하게 측정할 수 있는 만보계에 관한 것이다.

현대인들의 운동에 관심이 증대되고 있으며 그 중에도 기초체력 운동인 걷기, 달리기, 등산 등이 가장 대중화되어 있다. 특히 세계적으로 달리기인구가 폭발적으로 증가 추세에 있다. 이러한 달리기에서 운동자는 항상 자신의 달리기 속도, 달려온 거리, 달려온 시간, 그리고 운동량에 깊은 관심이 있으며 등산인에게는 등산한 거리와 등산한 산의 높이에 관심을 갖게 된다. 그러나 기존의 만보계는 일 타점식, 즉 한 번의 충격을 무조건 한 번의 횟수로 연산하는 식으로 충격이 있고 없음에 따라 감지가 이루어지고 그 빈도만을 측정하는 방식으로 걷기 운동의 경우에는 어느 정도 측정이 가능하나 그 범주를 벗어하는 달리기와 지형의 다양함으로 보다 복잡한 충격의 양상을 갖는 등신의 보행에서는 그 측정이 불가능하여지는 문제점이 있다.

즉, 동일인에서 충격의 빈도만 같다면 뛰는 것과 걷는 것을 구별할 수 없게 되며 산행에서는 어떠한 경사도의 산을 오르는지 또는 내려오는지를 알 수 없게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 걷기와 달리기 및 등산 보행시 충격의 크기와 그 양상 및 빈도를 정확하게 연산할 수 있는 만보계를 고안하여 걷기와 달리기에서는 그 횟수, 빠르기, 운동거리, 운동량 등을 계산하여 주며 등산에서는 보다 복잡한 충격의 양상을 분석해 보행횟수, 거리, 등산한 산의 높이 등을 계산하여 주는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 만보계의 외관 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 만보계의 내부 정면도,

도 3은 본 발명에 의한 만보계의 일부 구성요소인 충격 반응장치의 사시도,

도 4는 도 3에 도시된 충격 반응 장치의 정면도,

도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 충격 반응장치가 동작된 상태를 각각 도시한 사시도,

도 7은 본 발명에 의한 만보계의 구성을 간략하게 도시한 블록도,

도 8은 만보계에서 여러 경우에 나타나게 되는 상황에 따른 센서에서 감지되는 결과를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 : 케이스 10 : 표시장치

20 : 스위치 30 : 제어부

40 : 진동장치 50 : 충격 반응장치

51, 52 : 충격 반응체 53, 54 : 토션 스프링

55 : 무게추 56, 57 : 광센서

58 : 발광체 60 : 회전축

본 발명에 의한 만보계는 사람에게 착용되어 걷기, 달리기 등에 대한 정보를 계수하는 만보계에 있어서, 상기 만보계가 충격에 의해 이동되는 적어도 하나 이상의 충격 반응체와, 상기 충격 반응체를 원래의 위치로 복귀시키는 탄성력을 제공하는 탄성수단과, 상기 충격 반응체의 일부분에 빛을 발하는 발광체와, 상기 충격 반응체의 이동에 따라 변화되는 빛의 세기를 감지하는 광센서와, 상기 광센서에 의해 입력되는 신호를 연산하여 이를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 만보계는 상기 충격 반응체의 일단부가 힌지 연결되어 충격에 의해 그 힌지 연결부의 축을 중심으로 회전되고, 그 일부분에 원주방향으로상기 충격 반응체의 움직임에 따라 광센서에 의해 감지되는 빛이 통과되거나 막히게 될 수 있도록 광원 조절부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 만보계는 상기 충격 반응체가 일정 각의 원호 패널로 이루어지고, 그 끝단부에 광원 조절부가 형성되되, 상기 광원 조절부는 톱니 모양으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 만보계는 상기 충격 반응체에 충격에 의한 이동량을 조절하기 위하여 중량체가 결합된 것을 특징으로 한다.

더불어, 본 발명에 의한 만보계는 상기 충격 반응체가 두 개 이상 설치된 경우에는 각각의 탄성수단의 탄성계수가 서로 다른 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 만보계는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 통상적으로 사람의 일정한 위치에 착용되는 만보계 케이스(1)와, 그 내부에 장착되어 사람이 움직임에 따라 전달되는 충격을 감지하여 신호를 출력하는 충격 반응장치(50)와, 상기 충격 반응 장치(50)에서 출력된 신호를 입력받아 연산을 수행하고 각종의 명령신호를 출력하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)에 연결되어 출력된 정보를 표시하는 표시장치(10)와, 상기 제어부(30)에 연결되어 제어부(30)에 각종의 정보를 입력할 수 있는 입력장치인 각종의 스위치(20)와, 상기 제어부(30)의 명령에 따라 사용자에게 일정한 정보를 진동으로서 알려 주는 진동장치(40)로 구성된다.

또한, 도시되어 있지는 않지만 케이스(1)에는 사람에게 착용이 용이하도록 클립 장치가 설치되게 되고, 이러한 클립은 통상적으로 널리 사용되는 클립이면 어떠한 것이든지 사용할 수 있다.

또한, 야간에도 표시장치(10)에 표시되는 정보를 사용자가 용이하게 볼 수 있도록 조명장치를 설치하는 것이 바람직하다.

상기에서, 충격 반응장치(50)는 회전축(60)에 힌지 연결되어 회전되는 일정 각의 원호 패널로 이루어지고 그 끝단 외주면에 다수개의 톱니(51a, 52a)가 형성된 두 개의 충격 반응체(51, 52)와, 각각의 충격 반응체(51, 52)가 회전축(60)을 중심으로 충격에 의해 회전된 다음 원위치로 복귀되도록 탄성력을 제공하는 양단이 각각 스톱퍼(59, 59')에 걸린 서로 다른 탄성계수를 갖는 토션 스프링(53, 54)과, 상기 각각의 충격 반응체(51, 52)에 설치되어 무게를 보강하게 되는 무게추(55)와, 상기 두 개의 충격 반응체(51, 52) 사이에 설치되어 충격 반응체(51, 52)가 회전됨에 따라 빛이 톱니(51a, 52a) 사이로 통과되도록 빛을 발하게 되는 발광체(58)와, 상기 발광체(58)에 의해 발광된 빛이 톱니(51a, 52a) 사이를 통과할 때 이를 각각 감지하는 두 개의 광센서(56, 57)로 구성된다.

따라서, 충격 반응체(51, 52)가 일정 각도로 회전되면 광센서(56, 57)에 의한 광원의 감지에 의해 제어부(30)가 그 일정 각도를 연산하여 충격량을 계산하게 된다.

상기 광센서(56, 57)와 발광체(58)는 아주 일반화되고 보편화된 기술인데, 광은 가시광선 과 적외선 등의 어느 것을 쓸 수도 있으나 현재의 기술과 전지 소모량 등을 고려할 때 적외선 광을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 충격 반응체(51, 52)의 원호각이 얼마인가와 지면에 대해 어떠한 각을갖는가는 매우 중요한데, 각기 40도와 0도의 각도를 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 회전축(60)과 무게추(55)와의 각이 수평선에 대해 적을수록 센싱이 예민해지며 클수록 둔해진다. 즉, 미약한 충격에는 예민하며 강한 충격일수록 둔해진다. 이러한 사실은 본 발명에 의한 만보계의 경우에는 유리하게 작용된다. 즉, 실제 제작에서는 작동의 정확성을 높이기 위해 상기한 각도들이 적절하게 바뀔 수 있기 때문이다.

또한, 무게추(55)의 무게와 스프링(53, 54)의 탄성계수도 만보계의 정확성에 있어 매우 중요한 사항이다.

이러한 만보계는 그 내부에 충격 반응체(51, 52)를 일정 각의 원호 패널로 형성하고, 그 충격 반응체(51, 52)의 밑 부분에 각각 무게추(55)를 설치하며 그 회전 중심(60)에 걷기와 달리기의 각기 다른 강도에서 반응하는 스프링(53, 54)을 장치하여 이 스프링(53, 54)에 의해 움직이는 두 개의 충격 반응체(51,. 52)가 외부의 다양한 충격에 반응할 수 있게 하며 원호의 외연에는 상기한 바와 같이 톱니(51a, 52a) 모양을 형성한다.

따라서 보행 할 대 그 충격의 크기에 따라 무게추(55)가 달린 걷기 전용의 제1충격 반응체(51)의 톱니(51a)가 상하로 움직이게 되고, 이때 이 톱니(51a)의 양측에 발광체(58)와 광센서(56)가 있어 충격 반응체(51)가 움직일 때마다 그 사이를 지나간 톱니(51a)의 개수를 알아낸다. 발광체(58)는 두 개의 충격 반응체(51, 52) 사이에 1개 존재하며 광센서(56, 57)는 그 양측에 한 개씩 두 개를 설치한다. 발광체(58)는 사용자가 기기를 착용하고 기기를 온시키면 항시 점등되어 충격에 의 충격 반응체(51, 52)가 상하로 움직이면 그에 따라 톱니(51a, 52a)가 발광체(58)와 광센서(56, 57) 사이를 움직이게 되어 광센서(56, 57)에 빛이 감지되고 않되고가 반복되어 광센서(56, 57)가 톱니(51a, 52a)의 개수를 연산하여 운동폭을 감지하게 된다. 충격의 강도가 달리기에서와 같이 강해지면 제1충격 반응체(51)의 마지막 톱니가 센싱되게 되며 이 강도에서 움직임이 시작될 수 있게 그 강도가 정해진 제2충격 반응체(52)의 스프링(54)에 의해 제2충격 반응체(52)도 움직이게 되어 제2광센서(57)에서도 센싱이 이루어진다.

제2충격 반응체(52)가 움직일 때에는 제1충격 반응체(51)도 항시 움직이게 되며 두 개의 광센서(56, 57)에서 동시에 센싱이 이루어질 때에는 제1광센서(56)의 센싱은 무시된다. 광센서(56, 57)는 충격 반응체 톱니(51a, 52a)의 위치를 파악하여 충격 반응체(51, 52)가 위로 움직이는지 아래로 움직이는지를 알아 낼 수 있어 충격의 빈도를 측정할 수 있으며 톱니(51a, 52)의 개수를 세어 충격의 강도를 알아냄으로서 걷기 및 달리기의 충격이 어느 강도에서 어느 빠르기로 유지되는지 알 수 있게 된다. 이러한 광센서(56, 57)의 센싱에 대한 정보는 제어부(30)에 보내지게 되며 제어부(30)에서는 이러한 신호를 받아 이미 입력된 착용자의 기초 정보인 키(다리길이), 체중 등을 토대로 기 입력된 산술식에 의해 운동의 속도, 거리, 운동량 등을 정확히 계산하여 표시장치(10)에 표시한다.

만보계가 작동 중에는 스위치(20)를 조작함으로써 필요에 따라 보행 횟수, 보행 거리, 보행 속도, 운동량, 운동 시간 등을 디스플레이 해 볼 수 있다. 등산을 할 때에는 그 보행 양식이 걷기와 달리기와는 많이 달라짐으로 만보계가 자동으로이를 감지하여 산의 지형에 따른 보다 복잡한 충격의 유형을 파악하게 된다. 산행에서는 충격의 변화가 매우 심하여 걷기의 미약한 충격에서부터 달리기의 강한 충격에 이르기까지 충격의 양상이 매우 복잡해진다. 특히 지형의 기복이 심할수록 매번 충격의 양상은 달라지게 된다.

만보계의 두 개의 광센서(56, 57)는 이러한 모든 충격을 센싱하여 등산한 거리에 따른 보행 횟수와 충격의 양상을 분석하여 기 입력된 사용자의 체형을 기초로 등산한 산의 경사도를 분석함으로서 거리에 따른 산의 높이를 산출할 수 있게 된다.

이러한 경우에, 짧은 구간에서는 그 측정 오차가 커질 수 있으나 등산 거리가 길어질수록 측정 오차는 줄어들게 된다. 충격은 곧 에너지인 것이기 때문에 충격의 빈도 및 횟수와 충격의 양은 사용자의 보행 양식의 감출 수 없는 정확한 정보인 것이다.

걷기와 달리기에서는 충격의 빈도와 충격의 양은 대체로 정비례의 관계가 있으나 등산 보행에서 산을 오를 때에는 경사가 심할수록 충격간 시간이 정상 보행보다 현저히 길어지며 같은 거리를 보다 좁은 보폭으로 빨리 걸을 경우 그 충격의 양이 반비례하는 현상이 있으며 하산을 할 때에는 그 지형으로 인해 아주 느린 보행에도 달릴 때의 강한 충격이 있을 수 있다. 또한 한 걸음의 보행을 실행하는 과정에서도 두 개의 광센서(56, 57)에 번갈아 가며 센싱이 될 수 있다. 그러나 본 발명에 의한 만보계는 이러한 현상을 모두 정확히 측정 분석함으로써 지형의 난이도를 파악해 경사도를 알아내게 되어 등산한 거리에 따른 산의 높이를 계산할 수 있게된다.

표시장치(10)는 만보계를 허리에 찬 상태에서 내려다 볼 수 있게 위치시키고, 건전지 잔류량 표식, 걷기와 달리기 표식, 등산 표식 등을 해 주며 야간의 식별을 용이하게 하기 위하여 조명장치를 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서처럼 진동장치(40)를 설치하여 필요에 따라 지정된 거리마다 또는 지정된 보행 수마다 진동으로 경보를 해줄 수 있게 한다.

도 3, 5, 6은 본 발명의 충격 반응장치(50)의 동작을 순서대로 나열한 도면들로서, 도 3은 정지상태를, 도 5는 미약한 충격이 가해져 제1충격 반응체(51)가 반응한 상태를, 도 6은 강한 충격이 가해져 제1, 2충격 반응체(51, 52)가 모두 작동한 상태를 각각 나타낸다.

도 8은 만보계에 설치된 광센서(56, 57)에 의해 감지되는 내용을 도시한 그래프로서, (A)는 기존의 만보계의 센서의 센싱 그래프이고, (B)는 본 발명에 의한 만보계를 착용한 상태에서 일반적인 걷기(분당 90보)의 센싱 그래프이며, (C)는 본 발명에 의한 만보계를 착용한 상태에서 빠른 걷기(분당 120보)의 센싱 그래프이고, (D)는 본 발명에 의한 만보계를 착용한 상태에서 달리기(분당 120보)의 센싱 그래프이며, (E)는 본 발명에 의한 만보계를 착용한 상태에서 빠른 달리기(분당 150보)의 센싱 그래프이다.

이렇게 구성된 본 발명에 의한 만보계를 기존의 만보계의 크기로 제작을 할 경우 충격 반응체(51, 52)의 반지름은 25mm 정도 가능하며 현존하는 적합한 발광체(58)와 광센서(56, 57)를 이용하는 경우 톱니(51a, 52a)의 개수는 13개가 된다. 광센서(56, 57)는 톱니(51a, 52a) 한 개에서 4 단위의 센싱이 됨으로 충격 반응체(51, 52) 한 개가 52 단위의 센싱을 하며 두 개의 충격 반응체(51, 52)를 사용함으로써 104 단위의 센싱이 이루어진다. 이러한 정확도로 인하여 본 발명에 의한 만보계는 도 8에 도시된 그래프 작업을 알 수 있으며 등산용까지 가능하게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 의한 만보계는 다수개의 충격 반응체와 이 충격 반응체의 운동을 광센서에 의해 미세하게 감지하여 이를 연산함으로써 정확한 연산을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 등산과 같은 복잡한 운동에도 정확한 운동량 측정용으로 사용될 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

Claims (8)

1. 사람에게 착용되어 걷기, 달리기 등에 대한 정보를 계수하는 만보계에 있어서,

   상기 만보계는 충격에 의해 이동되는 적어도 하나 이상의 충격 반응체와, 상기 충격 반응체를 원래의 위치로 복귀시키는 탄성력을 제공하는 탄성수단과, 상기 충격 반응체의 일부분에 빛을 발하는 발광체와, 상기 충격 반응체의 이동에 따라 변화되는 빛의 세기를 감지하는 광센서와, 상기 광센서에 의해 입력되는 신호를 연산하여 이를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 만보계.
2. 제1항에 있어서,

   상기 충격 반응체는 일단부가 힌지 연결되어 충격에 의해 그 힌지 연결부의 축을 중심으로 회전되고, 그 일부분에 원주방향으로 상기 충격 반응체의 움직임에 따라 광센서에 의해 감지되는 빛이 통과되거나 막히게 될 수 있도록 광원 조절부가 형성된 것을 특징으로 하는 만보계.
3. 제2항에 있어서,

   상기 충격 반응체는 일정 각의 원호 패널로 이루어지고, 그 끝단부에 광원조절부가 형성되되, 상기 광원 조절부는 톱니 모양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 만보계.
4. 제1항에 있어서,

   상기 충격 반응체에는 충격에 의한 이동량을 조절하기 위하여 중량체가 결합된 것을 특징으로 하는 만보계.
5. 제1항에 있어서,

   상기 충격 반응체가 두 개 이상 설치된 경우에는 각각의 탄성수단의 탄성계수가 서로 다른 것을 특징으로 하는 만보계.
6. 제1항에 있어서,

   상기 만보계는 제어부에 신호를 입력할 수 있는 스위칭 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 만보계.
7. 제1항에 있어서,

   상기 만보계는 제어부의 신호를 입력받아 동작하는 진동장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 만보계.
8. 제1항에 있어서,

   상기 만보계는 제어부의 신호에 따라 각각의 상태를 사용자에게 시각적으로 표시하여주는 표시수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 만보계.