KR20100090740A - 보행패턴 분석 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행자의 보행패턴을 측정하고 분석하여 보행자에게 알려주어 올바른 보행 습관을 가지도록 도와주는 보행패턴 분석 시스템에 관한 것이다. 보행자의 발바닥과 신발 사이에 보행자에 발에 가해지는 압력을 측정할 수 있도록 압전센서를 설치하고, 압력에 따라 측정되는 아날로그 전기 신호를 디지털화 하는 제어부, 디지털화된 신호를 저장하는 메모리칩을 구비하며, 근거리 무선통신을 이용하여 디지털화된 신호를 데이터 베이스가 구축된 단말기로 송신하여, PC 또는 단말기에 저장된 자료와 비교분석하여 보행자의 보행패턴이 올바른지를 판단하며, 현재의 보행패턴을 유지하는 경우에 신체에 미치는 영향 등을 출력하여 보행자에게 알려주는 보행패턴 분석시스템에 관한 것이다.

보행, MCU, 무선통신, 압전센서

Description

보행패턴 분석 시스템{System for analysing walking pattern}

본 발명은 보행패턴 분석 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보행자의 발에 가해지는 압력분포를 측정하고, 측정된 압력분포에 관한 아날로그 전기 신호를 디지털화하여 기록하고, 데이터베이스가 구축된 단말기로 송신하여, 올바른 보행패턴과 보행자의 보행패턴을 비교하여, 보행자의 보행자세의 문제점을 파악하며, 보행자가 올바른 보행자세로 교정할 수 있도록 도와주는 보행패턴 분석 시스템에 관한 것이다.

직립보행은 인간의 오랜 특징 중 하나로서, 사람들은 일상생활에서 매일 걷는다. 그런데 많은 사람들의 걸음걸이는 다른 점이 많다. 걸을 때의 자세, 걷는 속력, 보폭 등에 있어서 차이점이 있으며, 걷는 자세에 따라서 신체에 많은 영향을 준다. 과거에는 건강을 위하여 많이 걷는 것에 관심이 많았지만, 최근 걸을 때의 자세가 건강에 미치는 영향에 관하여 많은 연구결과가 발표되고 있으며, 올바른 걸음걸이의 중요성이 강조되고 있는 실정이다. 전 세계적으로 올바르게 걷는 것에 관 하여 관심이 고조되고 있다.

잘못된 보행자세는 성장기의 유소년의 경우에는 발육, 체형 등에 나쁜 영향을 미칠 수 있으며, 성인의 경우에도 잘못된 보행 자세에 의하여 건강을 해치는 경우가 많다.

종래에는 보행자의 보행속도, 이동거리, 열량소모량 등의 정보를 제공하는 시스템은 있으나, 보행자세를 전반적으로 측정하고 분석할 수 있는 휴대용 시스템이 부재한 상황이다. 현존하는 보행자세를 측정하는 장치도 원리가 상당히 복잡하고, 많은 비용이 드는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 보행자가 보행시 발에 가해지는 압력분포를 측정하고, 측정한 신호를 디지털화하여 기록하고 단말기에 송신하여 보행자의 보행패턴에 대한 분석을 하여 보행자의 걸음이 올바른지를 알려주고 바른자세로 보행할 수 있도록 도와주며, 저렴한 제작비용으로 일반인들이 쉽게 구입하여 사용할 수 있도록 하는 보행 패턴 분석 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 보행패턴 분석 시스템은, 보행자의 발에 의해 가해지는 압력을 측정하는 압력분포 측정부(10); 상기 압력분포 측정부(10)에 의해 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제어부(20); 상기 제어부(20)에서 변환된 디지털 신호를 무선 송신하는 송신부(40); 상기 송신부(40)에서 무선 송신된 신호를 수신하는 수신부(50); 상기 수신부(50)로부터 데이터를 받아 기준 값과 비교하여 보행 패턴을 분석하는 분석부(60); 및 상기 분석부(60)에서 분석된 결과를 디스플레이하는 출력부(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템은 상기 제어부(20)에서 변환된 디지털 신호를 저장하는 기록부(30)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이 경우, 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템의 상기 압력분포 측정부(10)는 보행자의 발과 신발(100)의 사이에 설치되는 다수개의 압전센서(71)인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부(20)는 MCU(21) 이며, 상기 기록부(30)는 메모리칩(31)인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 송신부(40)와 수신부(50)의 무선통신방식은 근거리 무선통신방식인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 근거리 무선통신방식은 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 고주파(RF), UWB 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템은 사용자의 보행 패턴을 다각적으로 측정하여 올바른 걸음걸이와 비교분석하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이를 통해 사용자는 쉽게 본인의 걸음걸이의 문제점을 파악할 수 있으며, 걷는 자세의 개선 방향에 대하여 알 수 있게 된다.

또한, 사용자가 원하는 자세의 보행 데이터를 저장하고 선택하도록 하여 사용자가 원하는 보행자세를 갖추도록 도움을 줄 수도 있다. 또한 보행자세는 보행자의 건강에도 영향을 미치게 되므로, 의료기관 등에서 사용자의 보행 패턴을 분석하 여 유발될 수 있는 건강상의 문제점을 제공하는 전문적인 시스템으로도 활용이 가능할 것이다.

또한, 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템은 랩탑 또는 휴대폰, PDA 등의 각종 휴대 단말기에 직접 구현하거나 연동하여 사용할 수 있으며, 저렴한 비용으로 사용자의 보행을 분석할 수 있는 장점이 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템의 블록도이며, 도2는 본 발명에 의한 보행패턴 분석 시스템의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 보행패턴 분석 시스템은, 신발(100)에 부착되어 보행자의 발에 의해 가해지는 압력을 측정하는 압력분포 측정부(10)와 상기 압력분포 측정부(10)에 의해 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제어부(20), 상기 제어부(20)에서 변환된 디지털 신호를 무선 송신하는 송신부(40), 상기 송신부(40)에서 무선 송신된 신호를 수신하는 수신부(50), 상기 수신부(50)로부터 데이터를 받아 기준 값과 비교하여 보행패턴을 분석하는 분석부(60) 및 상기 분석부(60)에서 분석된 결과를 디스플레이하는 출력부(70)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템은 상기 제어부(20)에서 변환된 디지털 신호를 저장하는 기록부(30)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 압력분포 측정부(10)는 발에 가해지는 압력을 측정하는 부분으로 압력을 측정하는 통상의 수단이면 가능하다. 다만, 통상적으로 발에 가해지는 압력을 측정하기 위하여 신발을 신고 압력을 측정하므로, 발바닥과 신발사이에 쉽게 설치할 수 있는 것이 좋다. 바람직하게는 가해지는 압력에 따라 저항값이 변하여 발에 가해지는 압력을 전기적 신호로 바꾸어 주는 압전센서(71)를 사용한다. 압전센서(71)는 부피가 작고 가볍고 얇아 신발과 발 사이 또는 신발(100)에 부착하여 발바닥의 각 부위에 작용하는 압력을 측정하기에 적합하다. 또한, 압전센서(71)는 작용하는 힘의 크기와 시간 등의 정보를 계속적으로 생성할 수 있는 장점을 가지고 있다. 압전센서(71)는 압력분포의 측정이 필요한 발바닥의 부위에 직접 부착하여 사용할 수 있으며, 신발의 깔창 등에 설치하여 보행시 발에 작용하는 압력의 분포 를 측정할 수 있다. 발의 각 부위에 작용하는 압력을 정밀하게 측정하고자 하는 경우에는 많은 수의 압전센서(71)를 이용하면 되고, 사용 용도에 따라 압전센서(71)의 수를 조절할 수 있다. 상기의 압전센서(71)는 발에 가해지는 압력을 측정하는 수단 중 하나에 불과하고, 상기 압력분포 측정부(10)는 압전센서(71)에 의하여만 한정되는 개념은 아니다.

상기 압력분포 측정부(10)에서 생성된 신호는 상기 제어부(20)에 전달된다. 상기 제어부(20)는 상기 압력분포 측정부(10)에서 생성된 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주며, 디지털 신호를 상기 기록부(30)와 송신부(40)에 전달한다. 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주기 위하여 제어부(20)는 비교기를 포함하여 구성된다. 바람직하게는 비교기를 포함하는 MCU(Micro Controller Unit)를 사용하는 것이 좋다. MCU(21)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 것은 물론, MCU(21)에 연결된 주변장치들을 제어할 수 있으며, 시간에 따라 생성되는 신호를 저장할 수 있다. 또한 부피가 작아 본 발명을 소형화 하는데 적합하다. 다만, 상기 제어부(20)는 MCU(21)에 한정되는 것이 아니며, 동일한 기능을 가지는 공지의 회로 또는 칩으로 대체될 수 있다. 상기 MCU(21)의 저장능력은 한계가 있으므로, 기록부(30)를 추가하여 구성할 수 있으며, 상기 기록부(30)는 통상적으로 사용되는 메모리칩(31)을 사용한다.

상기 제어부(20)에서 생성된 디지털 신호는 상기 송신부(40)에 전달된다. 송 신부(40)는 제어부(20)에서 전달된 신호를 송신에 적합한 신호로 변경하여 수신부(50)로 송신하게 된다. 상기 송신부(40)에서 수신부(50)로 신호를 전달하는 방식은 보행자가 신발을 신고 움직이게 되므로 무선방식인 것이 바람직하다. 무선통신방식 중에서도 근거리 무선통신방식이 바람직하다. 통상 수신부(50)와 송신부(40)의 거리가 먼 곳에서 사용되지 않으며, 만일 거리가 멀어 신호가 송신되지 않는 경우에는 상기 MCU(21) 또는 메모리칩(31)에 저장되며, 무선통신이 가능한 거리에 인접하게 되면, 데이터를 송신하게 된다. 근거리 무선통신방식은 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 고주파(RF-module), UWB 방식 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 상기 근거리 무선통신방식은 최근에 상용화 되어 있는 전력소비가 적은 근거리 무선통신방식이며, 이들 중 어느 하나이면 된다. 다만, 상기 제시된 근거리 무선통신방식 이외에도 저전력 무선통신방법이면 무방하며, 상기 나열된 무선통신방식에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한되지 않는다. 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템은 전지를 이용하여 전력을 공급하는 것이 좋으므로 전력소비가 적은 근거리 무선통신방식을 채택하는 것이 바람직한 것이다.

도2는 송신부(40)와 수신부(50)로 지그비(Zigbee) 송수신칩을 사용한 경우이며, 통상 무선통신칩은 양방향통신을 전제로 생산되므로, 시중에 판매되는 근거리 무선통신칩을 송신부(40)와 수신부(50)로 채택하여 사용하면 된다.

상기 수신부(50)는 송신부(40)에서 송신된 신호를 수신하여 분석부(60)로 전달한다. 상기 분석부(60)는 수신부(50)에서 수신된 신호를 기준값과 비교하여 보행 자의 보행 패턴을 분석하는 하드웨어와 분석 소프트웨어 프로그램 및 데이터베이스를 포함하는 개념이다. 즉, 바른 자세의 보행으로부터 채집된 데이터를 수집하여 만들어진 데이터베이스와 보행자의 보행 패턴에 따른 데이터를 비교하여 분석하는 소프트웨어 프로그램이 설치된 PC, PDA 등의 단말기(61)로 구성되는 것이다. 상기의 분석부(60)에서 분석된 결과는 모니터(71), 프린터 등의 출력부(70)에 의하여 사용자가 결과를 알 수 있도록 출력된다.

데이터베이스는 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템의 사용 용도에 따라 걸음에 관한 데이터, 뛰는 동작에 관한 데이터, 또는 특정한 운동동작시의 데이터 등을 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템을 이용하여 축적할 수 있다.

도4는 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템을 신발에 장착한 경우의 일 실시예를 보여주는 도면이며, 도5는 본 발명에 사용되는 압전센서(71)의 예시도이다. 도4에 도시된 실시예는 크기가 크지만, 실제로는 훨씬 작고 가벼운 형태로 제작될 수 있다.

우선 도4와 같이 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템을 신발에 장착하고, 신발을 신고 걸으면 발에 가해지는 하중이 압전센서(11)를 통하여 측정된다. 발의 각 부위별로 압력이 가해지는 시간과 압력의 크기가 압전센서(11)를 통하여 전기적 신호로 변환된다. 생성된 아날로그 신호는 제어부(20)에서 디지털 신호로 변환되고, 시간에 따라 생성된 데이터가 기록부(30)에 저장되며, 지그비 방식의 근거리 무선송수신칩(41)에 의하여 송신된다. 이때 수신부(50)가 통신가능거리에 없는 경우에는 기록부(30)에 데이터가 누적되며, 통신가능거리에 도달하면 무선송수신 칩(51)에 의하여 수신된다. 수신된 신호는 PC 등의 단말기(61)로 전달되며, 단말기(61)에 저장되어 있는 데이터베이스의 기준이 되는 값과 비교.분석되어 결과 값을 모니터(71) 등의 출력부(70)에 의하여 출력하게 된다.

본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템은 올바른 보행 자세를 갖추도록 도와주는 것 뿐만 아니라, 나쁜 보행습관에 의해 영향을 받는 건강상태를 알려줄 수 있다. 도5는 출력부(70)에 의하여 출력되는 결과 값의 예를 나타낸 도면이다. 발의 각 지점에 작용한 압력 분포를 표시하고, 보행 자세가 신체에 미치는 영향에 관하여 알려주도록 하고 있다. 또한, 데이터베이스의 구축에 따라 올바른 자세를 통한 물리치료를 목적으로 하는 의료용으로 사용될 수 있으며, 걷기 모드, 달리기 모드, 특정한 운동 모드에 관한 데이터베이스가 구축되는 경우에는 걷기 자세의 보정, 달리기 자세의 보정은 물론, 운동 선수들의 운동능력의 향상에도 유용하게 사용될 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템의 블록도.

도2는 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템의 일 실시예의 블록도.

도3은 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템의 보행패턴 분석 결과의 일 실시예를 도시한 도.

도4는 신발에 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템을 장착한 일 실시예를 나타낸 사시도.

도5는 본 발명에 의한 보행 패턴 분석시스템의 압전센서.

도6은 본 발명에 의한 보행 패턴 분석 시스템의 일 실시예의 회로도.

<도면의 주요부호에 관한 설명>

10 : 압력분포 측정부 20 : 제어부

30 : 기록부 40 : 송신부

50 : 수신부 60 : 분석부

70 : 출력부 80 : 전지

100 : 신발 11 : 압전센서

21 : MCU 31 : 메모리칩

41,51 : 지그비송수신칩 61 : 단말기

71 : 모니터

Claims (6)

1. 보행자의 발에 의해 가해지는 압력을 측정하는 압력분포 측정부;

   상기 압력분포 측정부에 의해 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로변환하는 제어부;

   상기 제어부에서 변환된 디지털 신호를 송신하는 송신부;

   상기 송신부에서 송신된 신호를 수신하는 수신부;

   상기 수신부로부터 데이터를 받아 기준 값과 비교하여 보행패턴을 분석하는 분석부; 및

   상기 분석부에서 분석된 결과를 디스플레이하는 출력부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 보행 패턴 분석 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부에서 변환된 디지털 신호를 저장하는 기록부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 보행 패턴 분석 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 압력분포 측정부는 보행자의 발에 가해지는 압력을 전기적인 신호로 바 꾸어 주는 복수개의 압전센서인 것을 특징으로 하는 보행패턴 분석 시스템.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제어부는 MCU 이며, 상기 기록부는 메모리칩인 것을 특징으로 하는 보행패턴 분석 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 송신부와 수신부의 무선통신방식은 근거리 무선통신방식인 것을 특징으로 하는 보행패턴 분석 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 근거리 무선통신방식은 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 고주파(RF), UWB 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 보행패턴 분석 시스템.

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