KR20130141052A

KR20130141052A - 관성센서를 활용한 인체 동작분석 장치

Info

Publication number: KR20130141052A
Application number: KR1020120064135A
Authority: KR
Inventors: 김선진; 안성훈; 이장엽; 김철웅
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-12-26

Abstract

본 발명은 현장에서 단순한 방법으로 실시간으로 피드백을 제공하는 인체 동작분석 장치로써 기존에 사용하던 장비에 비해 그 휴대성을 극대화 하며, 측정하고자 하는 대상을 제한시켜 필요한 정보만 무선으로 전송받는 장치이다. 무선으로 전송하는 데이터는 블루투스가 장착된 장비라면 어디든지 사용이 가능하며, 추가적인 수신부 없이 바로 현장에서 적용 가능하다. 따라서 매우 저렴한 비용으로 최대의 운동 학습 효과를 볼 수 있으며, 숙련자의 스윙과 객관적인 비교를 통해 훈련 효과를 극대화할 수 있다.

Description

관성센서를 활용한 인체 동작분석 장치{Analyzing system for human movements with IMU}

본 발명은 다양한 스포츠 활동시의 동작을 분석하고 그 정보를 무선으로 전송하여 처리하는 시스템이다.

기존의 인체 동작분석장치의 경우 규모가 크고 신체부위에 마커를 부착해야하며, 야외에서는 측정이 불가능하며 셋팅하는 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 또한 일부 센서는 야외에서 사용가능하지만 부피가 크고, 부가적인 장비들의 크기와 무게 때문에 측정에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 시스템은 실험실 레벨에서 높은 해상도의 데이터를 얻어내기에는 적합하나 현장에서 직접 빠르게 적용, 데이터를 수집하기에는 무리가 있다. 데이터 수집 또한 대상마다 다르고 데이터의 활용도가 너무 넓어 특정 목적에 부합하는 데이터를 후처리 해 줘야 하는 단점이 있고, 특정 목표를 정한다고 해도 너무 많은 데이터양 때문에 시스템의 부피가 커질 수밖에 없다. 또한 고성능의 데이터 수집장치를 요구하며 이는 결과적으로 전체 시스템의 가격을 폭증시키는 효과를 가져온다.

본 발명은 상기와 같이 실험실 수준에서 사용되는 인체 동작분석 장치들을 스포츠 활동에 특화시켜 부피를 최소화 하고 필요한 데이터만을 수집한다. 또한 실험실 환경에서만 사용될 수밖에 없었던 기존의 장비들과 달리 사용자들이 손쉽게 장비를 사용할 수 있고, 휴대할 수 있도록 디자인 하여 일반 사용자의 편의성을 도모하고 실제 운동환경에서 사용할 수 있도록 하는데에 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 소형 블루투스모듈과 소형 IMU센서를 사용한다. 소형 IMU센서에서는 센서를 상대축으로 한 3축 오일러각도와 3축 가속도를 100Hz의 속도로 반환해 주며 이는 스윙 동작을 측정하는데에는 충분히 빠르다. 총 6축으로 받아진 데이터들은 현직 선수들의 수집된 데이터를 기반으로 비교 분석되며, 임팩트 시점, 스윙속도, 손목의 움직임 등을 비교해서 사용자에게 알려주는 방식으로 사용자에게 피드백을 제공한다.

본 발명은 범용 휴대기기에서 사용하는 블루투스모듈을 사용하여 사용자 피드백 제공 프로그램이 설치된 휴대기기(스마트폰, 노트북, 타블렛PC 등등)에 실시간으로 데이터를 전송해 주며, 사용자는 그 결과를 통해 본인의 동작을 현장에서 바로 분석할 수 있다. 또한 운동시에 발생하는 최소한의 요소들만 측정해서 사용자에게 제공하고 사용자의 입장에서 실험환경이 아닌 실제 운동상황에서 피드백을 직접적으로 제공받기에 실질적인 운동능력 향상에도 효과가 있다.

도 1은 관성센서를 활용한 인체 동작분석 장치 기구부 개략도,
도 2는 관성센서를 활용한 인체 동작분석 장치 회로도,
도 3은 관성센서를 활용한 인체 동작분석 장치 측정 데이터 출력 개략도 I,
도 4는 관성센서를 활용한 인체 동작분석 장치 측정 데이터 출력 개략도 II.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명은 전체 IMU(2)를 고정시키는 홀더부(1), 인체동작을 측정하는 IMU(2), 전원부(3)그리고 무선통신을 위한 블루투스모듈(4)로 구성된다. 홀더(1)를 운동 기구부에 부착시키고 IMU(2)를 기구부에 장착하며, IMU(2), 전원부(3), 블루투스(4)는 일체화 시켜 부착한다. 회로도는 IMU(2)와 전원부(3) 블루투스(4)로 구성되어지며, IMU(2)와 블루투스(4)는 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)로 통신한다. 블루투스(4)는 SPP(Serial Port Profile)을 제공하여 블루투스가 장착된 휴대기기라면 어디든지 사용이 가능하다.

1 : 홀더부 2 : IMU 3 : 전원부
4 : 블루투스

Claims

블루투스 기능을 이용한 휴대가 용이한 인체 동작분석 장치.
제1항에 있어서, 별도의 수신부가 없이 기존의 휴대장비를 이용하여 6축 데이터(3축 각도, 3축 가속도)를 통해 인체의 동작을 분석하는 것을 특징으로 하는 관성센서를 활용한 인체 동작분석 장치