KR20140011092A - 자세 교정 시스템 - Google Patents

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KR20140011092A
KR20140011092A KR1020120077756A KR20120077756A KR20140011092A KR 20140011092 A KR20140011092 A KR 20140011092A KR 1020120077756 A KR1020120077756 A KR 1020120077756A KR 20120077756 A KR20120077756 A KR 20120077756A KR 20140011092 A KR20140011092 A KR 20140011092A
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양은호
장건희
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

본 발명은 자세 불균형 알림 장치에 관한 것으로서, 좌우대칭으로 쌍을 이루고 사용자의 몸까지의 거리를 측정하는 복수의 좌우 기울임 센서, 사용자의 등까지의 거리를 측정하는 하나 이상의 전후 기울임 센서, 및 좌우 기울임 센서와 전후 기울임 센서들이 감지한 센싱 값을 이용하여 사용자의 몸이 기울어진 정도를 나타내는 자세 불균형 정도를 출력하는 디스플레이를 포함하고, 자세 불균형은 센서들이 감지한 센싱 값과 초기 값의 차이를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하며, 자세 불균형을 감지하여 사용자에게 자세가 불균형하다는 것을 바로 알려줄 수 있다.

Description

자세 교정 시스템{Sitting position redress system}
본 발명은 자세 교정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자세 불균형을 감지하여 사용자에게 자세가 불균형하다는 것을 알려주는 자세 불균형 알림 장치에 관한 것이다.
인간에게 앉아 있는 시간은 삶에 있어 무시할 수 없다. 옳지 못한 앉은 자세는 척추의 무리를 줄뿐만 아니라, 심각한 고통을 초래할 수도 있다. 옳지 못한 자세로 척추가 휘는 척추측만증, 목이 뻣뻣해지는 거북목 등, 의자에서 작업을 하거나, 인터넷 서핑을 많이 하는 현대인들에게 다양한 증상이 나타나고 있다. 이러한 옳지 못한 자세는 자신이 인지하지 못한 상태에서 이루어지는 경우가 대부분이다. 이렇게 무의식적으로 자세가 올바르지 못하게 되는 것을 방지할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 자세 불균형을 감지하여 사용자에게 자세가 불균형하다는 것을 알려주는 자세 불균형 알림 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 자세 불균형을 감지하여 의자의 기울임 정도를 조정함으로써 자세를 교정하는 자세 교정 의자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 좌우대칭으로 쌍을 이루고 사용자의 몸까지의 거리를 측정하는 복수의 좌우 기울임 센서; 상기 사용자의 등까지의 거리를 측정하는 하나 이상의 전후 기울임 센서; 및 상기 좌우 기울임 센서와 전후 기울임 센서들이 감지한 센싱 값을 이용하여 상기 사용자의 몸이 기울어진 정도를 나타내는 자세 불균형 정도를 출력하는 디스플레이를 포함하고, 상기 자세 불균형은, 상기 센서들이 감지한 센싱 값과 초기 값의 차이를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 자세 불균형 알림 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 센싱 값은, 상기 좌우 기울임 센서 중 두 개 이상의 근접한 센서가 감지한 센싱 값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 자세 불균형 알림 장치일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 디스플레이는, 상기 산출된 자세 불균형 값에 따라 소정의 농도의 색으로 상기 자세 불균형 정도를 구분하여 출력할 수 있고, 상기 좌우 기울임 센서는, 의자의 팔걸이의 안쪽에 좌우 대칭으로 일렬로 탈부착할 수 있거나, 또는 상기 의좌 좌석의 양 끝에 좌우 대칭으로 일렬로 탈부착할 수 있고, 상기 전후 기울임 센서는, 상기 의자의 등받이에 탈부착할 수 있는 것을 특징으로 하는 자세 불균형 알림 장치일 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 좌우대칭으로 쌍을 이루고 사용자의 몸까지의 거리를 측정하는 복수의 좌우 기울임 센서; 상기 사용자의 등까지의 거리를 측정하는 하나 이상의 전후 기울임 센서; 및 자세 불균형이 감지되면 상기 좌우 기울임 센서가 부착된 좌석의 좌우 높낮이를 조정하는 자세교정부를 포함하고, 상기 자세 불균형은, 상기 사용자의 몸이 기울어진 정도를 나타내고, 상기 센서들이 감지한 센싱 값과 초기 값의 차이를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 의자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 자세교정부는, 상기 좌석 하단에 병렬 위치하고 동일한 크기의 복수의 제 1 실린더; 상기 제 1 실린더와 연결되고, 상기 제 1 실린더들을 상하방향으로 이동시키는 제 2 실린더; 및 상기 제 2 실린더의 높이를 조정하는 엑추에이터(Actuator)를 포함하고, 상기 엑추에이터는, 상기 자세불균형이 감지되면, 상기 제 2 실린더의 높이를 조정하여 상기 제 1 실린더의 높이를 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 의자일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 자세 불균형 정도를 출력하는 디스플레이는 더 포함할 수 있고, 상기 좌우 기울임 센서는, 의자의 팔걸이의 안쪽에 좌우 대칭으로 일렬로 배열되거나, 또는 상기 의좌 좌석의 양 끝에 좌우 대칭으로 일렬로 배열되고, 상기 전후 기울임 센서는, 상기 의자의 등받이에 위치하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 의자일 수 있다.
본 발명에 따르면, 자세 불균형을 상기 사용자 몸의 기울임정도에 따라 색의 농도로 디스플레이함으로써, 사용자에게 자세 불균형을 바로 피드백시켜 줄 수 있다. 또한, 상기 사용자 몸의 기울임정도에 따른 자세 불균형을 감지하여 의자의 기울임 정도를 조정함으로써 사용자의 자세를 교정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 교정 의자의 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치의 좌우 기울임 센서 및 전후 기울임 센서를 나타낸 것이다.
도 3b 내지 3c는 본 발명의 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치를 의자에 부착하는 것을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치의 디스플레이를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자세 교정 의자의 자세교정부의 정면도로써 자세 교정 동작을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자세 교정 의자이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자세 교정 방법의 흐름도이다.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치는 좌우대칭으로 쌍을 이루고 사용자의 몸까지의 거리를 측정하는 복수의 좌우 기울임 센서, 상기 사용자의 등까지의 거리를 측정하는 하나 이상의 전후 기울임 센서, 및 상기 좌우 기울임 센서와 전후 기울임 센서들이 감지한 센싱 값을 이용하여 상기 사용자의 몸이 기울어진 정도를 나타내는 자세 불균형 정도를 출력하는 디스플레이를 포함하고, 상기 자세 불균형은, 상기 센서들이 감지한 센싱 값과 초기 값의 차이를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치는 좌우 기울임 센서(110), 전후 기울임 센서(120), 및 디스플레이(130)를 포함한다.
좌우 기울임 센서(110)은 좌우대칭으로 쌍을 이루고 사용자의 몸까지의 거리를 측정하는 복수의 센서를 포함한다.
보다 구체적으로, 좌우 기울임 센서(110)은 사용자 몸의 좌우 기울기를 감지하기 위하여 좌우대칭으로 쌍을 이루는 복수의 센서를 포함한다. 사용자가 의자에서 자세가 흐트러질 때 좌우로 몸을 기울여 앉거나, 다리를 꼬게 되어 몸이 한쪽으로 기울게 된다. 따라서, 상기 사용자의 좌우 기울기를 정확히 감지하기 위하여 좌우 기울임 센서(110)는 좌우대칭으로 위치한다. 상기 센서는 허리 또는 몸까지의 거리를 측정할 수 있다. 상기 센서는 상기 거리를 측정하기 위하여 적외선 센서, 또는 거리를 측정할 수 있는 다른 종류의 센서일 수 있다. 또는, 상기 사용자 몸의 기울임 정도를 측정하기 위하여 상기 의자 좌석에 센서를 이용하는 경우 압력을 이용하여 사용자 몸의 기울기를 감지할 수 있고, 이 경우, 압력을 측정할 수 있는 압력센서를 이용할 수 있다.
좌우 기울임 센서(110)는 의자의 팔걸이의 안쪽에 좌우 대칭으로 일렬로 탈부착할 수 있거나, 또는 상기 의좌 좌석의 양 끝에 좌우 대칭으로 일렬로 탈부착할 수 있다. 좌우 기울임 센서(110)는 사용자가 일반적으로 사용하는 의자에 탈부착하여 사용자의 몸이 기울어지는 지 여부를 감지할 수 있다. 팔걸이가 있는 의자에 부착하여 사용하는 경우, 상기 의자의 팔걸이 안쪽에 좌우 대칭으로 일렬로 부착하여 사용할 수 있다. 즉, 팔걸이로부터 사용자 몸까지의 거리를 측정하고, 상기 측정한 거리의 변화를 이용하여 사용자 몸의 기울기를 감지할 수 있다. 또한, 좌우 기울임 센서(110)는 팔걸이가 없는 의자에 사용하는 경우, 좌석에 부착할 수 있는 형태로 구현될 수 있다. 좌석에 좌우 기울임 센서(110)를 사용하는 경우, 의자 좌석의 양 끝에 좌우 대칭으로 일렬로 부착하여 사용할 수 있다. 의자의 양 끝으로부터 사용자 몸까지의 거리를 측정하고, 상기 측정한 거리의 변화를 이용하여 사용자 몸의 기울기를 감지할 수 있다. 좌석에 부착하여 사용하는 경우, 좌우 기울임 센서(110)가 사용자의 엉덩이에 의해 가려지지 않도록 의자 양 끝에 부착하여야 한다. 압력 센서를 이용하는 경우에는 상기 사용자 몸까지의 거리가 아닌 상기 센서에 감지되는 압력 값의 변화를 감지하여 상기 사용자 몸의 기울어지는 것을 감지할 수 있다.
전후 기울임 센서(120)는 상기 사용자의 등까지의 거리를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함한다.
보다 구체적으로, 전후 기울임 센서(120)에 전후 기울임 센서(120)로부터 등까지의 거리를 측정하기 위하여 하나 이상의 센서를 포함한다. 전후 기울임 센서(120) 센서는 상기 좌우 기울임 센서(110) 센서와 같이, 거리를 측정하는 적외선 센서일 수 있으며, 자외선 센서 등의 다른 센서를 이용할 수 있다. 또는 몸까지의 거리가 아닌 몸에 의해 눌러지는 압력 값의 변화를 이용하여 사용자 몸이 전후로 기울어지는 것을 감지하기 위하여 압력센서를 이용할 수도 있다.
전후 기울임 센서(120)는 의자의 등받이에 탈부착할 수 있다. 의자의 등받이에 탈부착하도록 구현되어 전후 기울임 센서(120)로부터 사용자 등까지의 거리를 측정함으로써 상기 사용자 몸이 앞뒤로 기울어지는 것을 감지할 수 있다.
디스플레이(130)는 상기 좌우 기울임 센서와 전후 기울임 센서들이 감지한 센싱 값을 이용하여 상기 사용자의 몸이 기울어진 정도를 나타내는 자세 불균형 정도를 출력한다.
보다 구체적으로, 사용자 몸이 기울어져 있는지 여부를 사용자가 바로 알 수 있도록, 즉, 자세가 올바른지 아니면 한쪽으로 기울어져 있는지를 사용자에게 바로 피드백을 주기 위하여, 디스플레이(130)는 상기 센서들이 센싱한 값들을 이용하여 자세 불균형 정도를 출력한다. 여기서, 자세 불균형은 상기 센서들이 감지한 센싱 값과 초기 값의 차이를 이용하여 산출된다. 또한, 디스플레이(130)는 상기 산출된 자세 불균형 값에 따라 색을 구분하여 출력할 수 있다.
상기 센싱 값은 상기 센서들 중 두 개 이상의 근접한 센서가 감지한 센싱 값을 합산한 값일 수 있다. 하나의 센서의 센싱 값의 차이만으로 판단하지 않고, 근접한 두 개 이상의 센서가 감지한 센싱 값을 합산하여 자세 불균형 값을 산출할 수 있다. 두 개 이상의 센서의 센싱 값을 합산하는 경우, 초기값 역시 해당 센서의 센싱 값을 합산한 값이어야 한다. 예를 들어, 좌우 기울임 센서(110) 센서가 좌우 쌍을 이루어 각각 4개씩 총 8개가 부착되어 있는 경우, 전좌의 두 개, 전우의 두 개, 후좌의 두 개, 및 후우의 두 개의 센싱 값을 각각 합산하여 초기값과 비교를 통해 자세 불균형을 판단할 수 있다.
이를 설명하기 위하여, 상기 좌우 기울임 센서들(110)과 전후 기울임 센서(120)들은 거리를 측정하는 적외선 센서인 것으로 보고 설명하도록 한다.
좌우 기울임 센서(110)에 좌우대칭으로 쌍을 이루어 좌우 각각 4 개씩 총 8 개의 적외선 센서가 부착된 경우를 예로 들어 설명하도록 한다. 우선, 각 센서에 번호를 부여하여 쉽게 설명하도록 한다. 좌우 기울임 센서(110)는 의자의 팔걸이에 부착하여 사용되고, 전후 기울임 센서(120)는 의자의 등받이에 부착되어 사용되는 실시예를 기준으로 설명하도록 한다. 좌석의 무릎 쪽을 앞으로 보고, 등받이를 뒤로 보도록 한다. 이하, 좌우 기울임 센서(110)의 좌측 센서는 L1부터 L4, 좌우 기울임 센서(110)의 우측 센서는 r1부터 r4, 전후 기울임 센서(120)는 B1으로 설명한다. 사용자가 좌석에 착석하면, 상기 좌우 기울임 센서(110)들은 상기 센서들로부터 사용자 몸까지의 거리를 측정하고, 전후 기울임 센서(120)는 사용자 등까지의 거리를 측정한다. 상기 사용자가 처음 착석할 때의 각 센서의 센싱 값을 초기값으로 저장한다. 사용자가 좌석의 가운데 착석하여 등받이에 등을 붙인 경우, 좌석 센서들의 센싱 값은 모두 동일하고, 등받이 센서의 센싱 값은 0이다. 사용자가 가운데 착석하지 않은 경우 좌석에 부착된 각 센서의 센싱 값은 서로 다르게 된다. 하지만, 자세 불균형은 초기값과의 차이로 판단하는 것이므로 상기 센서의 센싱 값이 상이하더라도 그 값을 각 센서의 초기값으로 저장한다. 상기 초기값이 저장된 후, 상기 각 센서들의 센싱 값과 초기값의 차이인 자세 불균형 값을 실시간으로 또는 주기적으로 산출하여 자세 불균형을 판단한다.
자세 불균형을 판단하는 것을 표를 예를 들어 설명하도록 한다. 초기값은 다음 표 1과 같다고 가정한다.
초 기 값
L1
R1		 10
20		 r1
R3		 10
20
L2 10 r2 10
L3
R2		 10
20		 r3
R4		 10
20
L4 10 r4 10
상기 L1부터 L4, 및 r1부터 r4는 센서이고, R1부터 R4는 자세 이동의 정밀도를 높이기 위해 센서의 센싱 값을 두 개씩 묶어 각 센서들의 센싱 값을 합산한 값이다. 상기 센싱 값은 거리를 측정하는 센서의 경우에는 거리를 나타내고, 압력을 측정하는 센서의 경우에는 압력 값을 나타낸다. 표 1에서의 R1부터 R4의 값이 모두 20으로 사용자는 좌석의 가운데 앉아있다는 것을 알 수 있다. 이에 사용자가 오른쪽 앞으로 몸을 기울였을 때의 센싱 값은 다음 표 2와 같다.
센 싱 값
L1
R1		 16
31		 r1
R3		 6
11
L2 17 r2 5
L3
R2		 13
23		 r3
R4		 8
17
L4 10 r4 9
사용자가 오른쪽 앞 즉, r1쪽으로 몸을 기울인 경우, r1에서 사용자의 허리까지의 거리는 가까워지는 것을 알 수 있다. 상기 표 1과 표 2의 값을 비교하여 표 3과 같이, 어느 쪽으로 사용자의 몸이 기울어졌는지 알 수 있다.
센 싱 값 - 초 기 값
R1 31 - 20 = 11 R3 11 - 20 = -9
R2 23 - 20 = 3 R4 17 - 20 = -3
상기 표 3의 결과와 같이, 부호가 마이너스가 되는 부분은 그 부분으로 몸이 기울어졌다는 것을 알 수 있다. 상기 숫자를 좌석의 위치와 함께 사용자에게 디스플레이화면으로 제공할 수 있다. 또한, 상기 기울어진 정도를 사용자가 쉽게 알 수 있도록 기울어진 정도에 따라 색으로 출력할 수 있다. 색의 농도를 달리 표현하기 위하여 상기 기울어진 정도를 나눌 수 있다. 예를 들어, 초기값과 센싱 값의 차이가 커질수록 흰색부터 빨간색으로 빨간색의 농도를 진하게 표시할 수 있다. 또는 단계를 나누어 표시할 수도 있다. 즉, 0 이상 3 미만, 3 이상 5 미만, 5 이상 10 미만, 및 10 이상으로 4 단계로 나누고, 표준 빨간 색의 농도를 3단계로 나누고, 0 이상 3 미만은 흰색으로 하고, 초기값과 센싱 값의 차이가 커질수록 농도가 진한 빨간색으로 나타낼 수 있다. 또한, 센서가 감지하는 센싱 값이 없는 경우는 검은색으로 나타낼 수 있다. 상기 기울어짐 정도에 따라 색의 농도를 달리 표시함으로써, 사용자가 자신의 자세가 어느 정도 어느 방향으로 기울어졌는지 바로 알 수 있다.
등받이에 부착된 전후 기울임 센서 B1은 처음 사용자가 등받이에 등을 붙인 경우, 센서로부터 등까지의 거리는 0이고, 등이 등받이에서 떨어지는 경우 센싱 값이 커지게 된다. 상기 센서 B1과 등까지의 거리에 따라 상기 좌석의 센서들과 같이, 색을 달리 나타낼 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 교정 의자의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자세 교정 의자는 좌우 기울임 센서(110), 전후 기울임 센서(120), 및 자세 교정부(140)를 포함한다. 또는, 디스플레이(130)를 더 포함할 수 있다. 좌우 기울임 센서(110) 및 전후 기울임 센서(120)는 의자가 탈부착이 가능한 지 여부에 있어서 차이가 있을 뿐, 도 1의 자세 불균형 알림 장치의 좌우 기울임 센서(110) 및 전후 기울임 센서(120)에 대응하는바, 도 1의 자세 불균형 알림 장치의 좌우 기울임 센서(110) 및 전후 기울임 센서(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다. 디스플레이(130) 또한, 도 1의 자세 불균형 알림 장치의 디스플레이(130)에 대응하는바, 도 1의 자세 불균형 알림 장치의 디스플레이(130)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
자세 교정부(140)는 자세 불균형이 감지되면 상기 좌석의 좌우 높낮이를 조정한다.
보다 구체적으로, 앞서 언급한 바와 같이, 자세 불균형은 사용자의 몸이 기울어진 정도를 나타낸다. 상기 자세 불균형이 감지되는 경우, 즉, 상기 사용자가 몸을 움직이거나 비틀어 처음의 자세와 다른 자세로 불균형하게 되면, 상기 좌우 기울임 센서(110)가 부착된 좌석의 좌우 높낮이를 조정하여 사용자의 자세를 교정한다. 자세 교정부(140)는 상기 좌석의 좌우 높낮이를 조절할 수 있고, 또는 좌석의 무릎 부분을 앞, 등받이 부분을 뒤라고 볼 때, 전좌, 전우, 후좌, 후우로 좌석을 나누어, 상기 각 좌우 기울임 센서(110)가 부착된 좌석의 부분의 높낮이를 조정할 수 있다.
상기 자세 불균형은 상기 좌석과 등받이에 부착된 센서들이 감지한 센싱 값과 상기 좌석과 등받이에 부착된 센서들에 저장된 초기값을 비교하여 판단할 수 있다. 상기 초기값은 사용자의 올바른 자세를 의미하는 값으로써 사용자가 의자 앉을 때 올바른 자세라고 판단될 때의 상기 센서들의 센싱 값일 수 있고, 또는 자세교정부(140)에 미리 설정된 값일 수도 있다.
상기 초기값이 사용자가 의자 앉을 때 올바른 자세라고 판단될 때의 상기 센서들의 센싱 값일 경우, 사용자가 의자에 처음 앉을 때의 자세가 올바른 자세로 판단할 수 있으며, 상기 좌석과 등받이에 부착된 센서들에 저장된 초기값은 상기 좌석과 등받이에 부착된 센서들이 센싱하는 값이 없는 상태에서 최초로 센싱하는 값일 수 있다. 사용자가 의자에 착석하기 전에는 입력된 센싱 값이 없다가, 사용자가 좌석에 착석하면, 각 센서가 감지한 센싱 값이 입력되게 되고, 상기 센싱 값을 초기값으로 이용할 수 있다. 사용자들은 처음 의자에 앉을 때 올바른 자세로 앉았다가 자세를 유지하기 힘들어 몸을 움직여 잘못된 자세로 앉게 되면, 이를 판단하여 자세를 다시 처음 의자에 앉은 자세로 교정하게 된다. 상기 초기값과 센싱값의 차이를 산출하여 상기 산출된 자세 불균형 값이 미리 설정된 임계 범위를 벗어나는 경우, 자세 불균형으로 판단하고, 자세 교정부가 좌석의 높낮이를 조정한다.
자세 교정부(140)는 좌석의 전후좌우의 높낮이를 조정할 수 있다. 자세 교정부(140)는 상기 좌석의 높낮이를 조정하기 위하여, 좌석의 좌우의 높낮이를 조정하거나, 좌석의 전후좌우의 높낮이를 조정할 수 있다. 상기 높낮이를 조정함에 있어서, 상기 산출되는 자세 불균형 값을 이용하여 상기 좌석 각 부분의 높낮이를 조정한다. 상기 자세 불균형 값이 산출하여, 상기 자세 불균형 값이 상기 임계 범위내에 위치할 수 있도록 상기 좌석 각 부분의 높낮이를 조정한다.
자세교정부(140)는 좌석 하단에 병렬 위치하고 동일한 크기의 복수의 제 1 실린더, 상기 제 1 실린더와 연결되고, 상기 제 1 실린더들을 상하방향으로 이동시키는 제 2 실린더, 및 상기 제 2 실린더의 높이를 조정하는 엑추에이터(Actuator)를 포함하고, 상기 엑추에이터는 상기 자세불균형이 감지되면, 상기 제 2 실린더의 높이를 조정하여 상기 제 1 실린더의 높이를 동일하게 할 수 있다.
보다 구체적으로, 자세교정부(140)는 사용자의 자세 불균형을 감지되면, 실린더와 엑추에이터를 이용하여 좌석의 높낮이를 조정한다. 좌석 하단에는 동일한 크기의 복수의 제 1 실린더가 위치한다. 좌우로 두 개의 제 1 실린더를 포함하거나, 전좌, 전우, 후좌, 후우 네 개의 제 1 실린더를 포함할 수 있다. 상기 제 1 실린더는 상기 제 1 실린더의 면적을 합친 면적보다 큰 면적을 갖는 제 2 실린더와 연결되어 있다. 상기 제 1 실린더와 제 2 실린더는 한 쪽은 상기 제 1 실린더들이 위치할 수 있는 복수의 관이 구비되고, 다른 한 쪽은 상기 제 2 실린더가 위치할 수 있는 하나의 큰 관이 구비되어 있으며, 상기 관의 내부에는 공기 또는 유체로 차 있을 수 있다. 상기 제 1 실린더와 제 2 실린더는 공기 또는 유체로 차 있는 공압실린더 또는 유압실린더일 수 있으며, 상기 제 1 실린더와 제 2 실린더가 공압실린더인 경우, 상기 제 1 실린더와 제 2 실린더 사이는 공기로 차있다. 또한, 상기 제 1 실린더와 제 2 실린더가 유압실린더인 경우, 상기 제 1 실린더와 제 2 실린더 사이는 기름과 같은 유체로 차있을 수 있다.
사용자가 올바른 자세를 유지하면 좌석은 평형을 유지하고, 복수의 제 1 실린더의 높이는 동일하다. 하지만, 사용자의 자세가 불균형하게 되면, 좌석이 한 쪽으로 기울게 되고, 상기 제 1 실린더들 간의 높이가 달라지게 된다. 힘은 면적과 압력의 곱으로 정의될 수 있는바, 상기 좌석이 기울어져 높이가 낮아지는 제 1 실린더에 의한 힘은 상대적으로 면적이 넓은 제 2 실린더보다 제 1 실린더가 더 받게 된다. 따라서, 상기 제 2 실린더의 높이의 하강보다 다른 제 1 실린더의 높이의 상승이 커진다. 즉, 사용자 몸이 기울어짐에 따른 제 1 실린더의 높낮이 차이가 빠르게 감지될 수 있다. 상기 제 1 실린더의 높낮이 차이에 따른 좌석의 기울어짐을 감지되면, 제 2 실린더에 연결된 엑추에이터가 작동하여 제 2 실린더의 높이를 상승시킨다. 상기 제 2 실린더의 높이가 상승함에 따라 상기 제 1 실린더에 힘이 가해져 상기 제 1 실린더들의 높이가 상승하게 된다. 상기 제 1 실린더의 최대높이는 좌석의 높이에 따라 고정되어 있다. 따라서, 상기 엑추에이터가 제 2 실린더의 높이를 조정하기 전에 가장 높이가 높았던 제 1 실린더가 가장 먼저 상기 최대높이에 도달하여 정지하게 된다. 그리고, 높이의 순서에 따라 차례대로 상기 제 1 실린더들이 상기 최대높이에 도달하게 되고, 상기 최대높이에서 모든 제 1 실린더의 높이가 같아져 좌석은 다시 평형하게 된다. 좌석의 평형이 감지되면, 상기 엑추에이터의 제 2 실린더의 높이 조정 동작은 정지한다. 좌석의 평형이 유지되면, 각 실린더의 높이를 낮추어 자세 불균형이 감지되기 전의 높이로 돌아가도록 할 수 있다.
좌우 기울임 센서(110)에 자이로 센서를 더 포함하고, 상기 엑추에이터는 상기 자이로 센서의 센싱 각도가 소정의 각도 이상인 경우에 상기 제 2 실린더의 높이를 조정할 수 있다. 자세 교정부(140)가 자세 불균형을 더욱 정확하게 판단하기 위하여, 상기 좌석에 자이로 센서를 부착하여, 상기 자이로 센서가 감지하는 기울기를 이용하여 좌석의 불균형에 따른 좌석의 높낮이를 조정할 수 있다. 상기 좌석에 자이로 센서 이외, 기울기를 감지하는 다양한 센서들이 사용될 수 있다. 상기 자이로 센서의 센싱 각도에 따라 상기 엑추에이터가 제 2 실린더의 높이를 조정할 수 있다. 상기 제 2 실린더의 높이를 상기 엑추에이터가 조정하는 상기 자이로 센서의 센싱 각도는 20도일 수 있다. 상기 자이로 센서의 센싱 각도가 20도보다 큰 경우, 자세 불균형으로 판단하고, 상기 엑추에이터가 상기 제 2 실린더의 높이를 조정하여 좌석의 균형을 맞춘다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치의 좌우 기울임 센서(110) 및 전후 기울임 센서(120)를 나타낸 것이다.
자세 불균형 알림 장치는 좌측에 L1부터 L4까지 4개의 좌우 기울임 센서(110)를 구비하고, 상기 좌측 센서와 쌍을 이루는 r1부터 r4까지 우측에 4개의 좌우 기울임 센서(110)를 구비하며, B1 하나의 전후 기울임 센서(120)를 구비할 수 있다. 상기 좌우 기울임 센서(110, 110)들의 센싱 값은 자세 이동의 정밀도를 높이기 위하여, 두 개씩 짝을 이루어 사용할 수도 있다. 상기 센서(110, 110, 120) 들은 거리를 측정할 수 있는 적외선 센서 등이거나, 압력을 측정할 수 있는 압력 센서 등일 수 있다.
도 3b 내지 3c는 본 발명의 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치를 의자에 부착하는 것을 예시한 도면이다.
도 3b는 좌우 기울임 센서(110)를 의자 팔걸이에 탈부착할 수 있도록 구현된 자세 불균형 알림 장치를 예시한 것으로, 의자의 팔걸이 안 쪽에 좌우 기울임 센서(110)를 부착하고, 등받이에 전후 기울임 센서(120)를 부착하여 사용할 수 있다.
도 3c는 좌우 기울임 센서(110)를 의자 좌석에 탈부착할 수 있도록 구현된 자세 불균형 알림 장치를 예시한 것으로, 의자 좌석의 양 끝에 좌우 기울임 센서(110)를 부착하고, 등받이에 전후 기울임 센서(120)를 부착하여 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자세 불균형 알림 장치의 디스플레이를 나타낸 것이다.
사용자에게 자세의 불균형을 바로 보여주기 위한 디스플레이는 센서의 해당 부분을 나누어 표시할 수 있다. 도 3a에 도시된 좌우 기울임 센서(110)들은 두 개씩 짝을 이루어 합산한 센싱 값을 이용할 수 있다. 상기 짝인 L1과 L2의 합산 값은 R1(410), L3과 L4의 합산 값은 R2(420), r1과 r2의 합산 값은 R3(430), r3과 r4의 합산 값은 R4(440)에 표시하고, B1의 센싱 값은 R5(450)에 표시한다. 상기 R1부터 R5는 초기값과 현재 센싱 값의 차이에 따라 색을 달리 표시할 수 있다. 도 4의 경우, R1과 R2는 색이 표시되어 있지 않은바, R1과 R2 방향으로 기울어지지 않은 것을 알 수 있고, R3와 R4는 색이 표시되어 있는바, R3와 R4 방향으로 몸이 기울어져 있다는 것을 알 수 있으며, R4보다 R3가 더 진한 색으로 표시되어 있는바, R4보다 R3 방향으로 몸이 더 기울어져 있다는 것을 알 수 있다. 상기 디스플레이를 통해 사용자는 자신의 자세가 어느 방향으로 어느 정도 기울어져 있다는 것을 알 수 있고, 사용자로 하여금 자세를 올바르게 고치도록 경각심을 주게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자세 교정 의자의 자세교정부의 정면도로써 자세 교정 동작을 나타낸 것이다.
좌석 아래에 2 개 이상의 제 1 실린더(510, 520)가 부착되어 있을 수 있다. 또한, 상기 제 1 실린더와 동일한 제 1 실린더들(미도시)이 뒤 쪽에 더 부착되어 있을 수 있다. 제 1 실린더(510, 520)는 제 1 실린더의 면적의 합보다 면적이 큰 제 2 실린더(530)과 연결되어 있다. 제 1 실린더(510, 520)와 제 2 실린더(530)은 공압실린더 또는 유압실린더일 수 있다. 제 2 실린더(530)는 제 2 실린더(530)의 높낮이를 조정할 수 있는 엑추에이터(540)가 연결되어 있다. 좌석이 평형상태를 유지하는 경우, 제 1 실린더(510, 520)의 높이는 동일하다. 하지만, 자세가 불균형하게 되어, 제 1 실린더(510, 520) 중 일부(510)에 하중이 몰려 해당 제 1 실린더(510)의 높이가 하강하게 되면, 다른 제 1 실린더(520)의 높이는 상승하게 된다. 상기 좌석에 부착된 센서 또는 자이로 센서의 센싱 값을 판단하여 자세 불균형이 감지되면, 엑추에이터(540)는 제 2 실린더(530)의 높이를 상승하게 한다. 상기 제 2 실린더(530)의 높이가 상승하게 되면, 공압 또는 유압에 의해 제 1 실린더(510, 520)의 높이가 상승하게 된다. 제 1 실린더(510, 520)가 상승할 수 있는 높이의 최대높이가 정해져 있는바, 높이가 상대적으로 높았던 제 1 실린더(520)의 높이가 상기 최대높이에 먼저 도달하게 되고, 이후 다른 제 1 실린더(510)의 높이도 상기 최대높이에 도달하게 되고, 모든 제 1 실린더(510, 520)의 높이가 동일하게 되고, 엑추에이터(540)는 제 2 실린더(530) 높이의 조정을 중지한다. 상기 제 2 실린더(530)의 높이 조정이 중지되면, 상기 엑추에이터는 다시 제 2 실린더(530)의 높이를 낮추어 상기 제 1 실린더(510)의 높이를 초기 높이로 조정할 수 있다. 자세 불균형이 감지될 때마다, 이러한 동작을 반복하여 사용자의 자세를 교정한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자세 교정 의자이다.
좌우 기울임 센서(110)는 좌석이 아닌 팔걸이에 구비될 수 있다. 전후 기울임 센서(120)는 등받이에 구비될 수 있으며, 자세교정부(140)는 좌석 하단부에 구비되어 좌석의 높낮이를 조절하여 좌석을 평형하도록 유지할 수 있다. 좌우 기울임 센서(110) 및 전후 기울임 센서(120)는 탈부착이 가능하도록 하여 일반 의자에도 이용할 수 있다. 자세가 불균형한 경우, 엑추에이터가 제 2 실린더를 조절하여 제 1 실린더들의 높이를 조절한다. 상기 제 1 실린더의 높이를 조절하여 좌석의 평형을 유지하도록 함으로써 사용자의 자세를 교정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자세 교정 방법의 흐름도이다.
사용자가 좌석에 착석하게 되면, 착석시 의자에 부착된 센서들이 초기값을 측정하고 저장한다. 이후 사용자의 몸의 이동 등에 따른 변화값을 측정한다. 상기 변화값과 초기값의 차이를 산출한다. 상기 변화값과 초기값의 차이에 따라 어느 방향으로 어느 정도 기울어졌는지 판단하고, 이를 디스플레이에 표시한다. 상기 센서 또는 자이로 센서의 센싱 결과 20도 이상 기울어져 있다고 판단하면, 엑추에이터의 모터를 동작하여 좌석의 평형을 맞춘다, 하지만, 상기 각도가 20도 이하인 경우에는 디스플레이만 표시하고 모터는 동작하지 않거나, 디스플레이에 표시도 하지 않고 모터도 동작하지 않을 수 있다. 상기 기울기정도인 20도는 임의의 값으로 미리 사용자에 의해 설정되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예들을 구현하는 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체 (magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체 (optical media), 플롭티컬 디스크 (floptical disk)와 같은 자기-광 매체 (magneto-optical media), 및 롬 (ROM), 램 (RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 좌우 기울임 센서
120: 전후 기울임 센서
130: 디스플레이
140: 자세 교정부
510, 520: 제 1 실린더
530: 제 2 실린더
540: 엑추에이터

Claims (8)

  1. 좌우대칭으로 쌍을 이루고 사용자의 몸까지의 거리를 측정하는 복수의 좌우 기울임 센서;
    상기 사용자의 등까지의 거리를 측정하는 하나 이상의 전후 기울임 센서; 및
    상기 좌우 기울임 센서와 전후 기울임 센서들이 감지한 센싱 값을 이용하여 상기 사용자의 몸이 기울어진 정도를 나타내는 자세 불균형 정도를 출력하는 디스플레이를 포함하고,
    상기 자세 불균형은,
    상기 센서들이 감지한 센싱 값과 초기 값의 차이를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 자세 불균형 알림 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 값은,
    상기 좌우 기울임 센서 중 두 개 이상의 근접한 센서가 감지한 센싱 값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 자세 불균형 알림 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 산출된 자세 불균형 값에 따라 소정의 농도의 색으로 상기 자세 불균형 정도를 구분하여 출력하는 것을 특징으로 하는 자세 불균형 알림 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌우 기울임 센서는,
    의자의 팔걸이의 안쪽에 좌우 대칭으로 일렬로 탈부착할 수 있거나, 또는 상기 의좌 좌석의 양 끝에 좌우 대칭으로 일렬로 탈부착할 수 있고,
    상기 전후 기울임 센서는,
    상기 의자의 등받이에 탈부착할 수 있는 것을 특징으로 하는 자세 불균형 알림 장치.
  5. 좌우대칭으로 쌍을 이루고 사용자의 몸까지의 거리를 측정하는 복수의 좌우 기울임 센서;
    상기 사용자의 등까지의 거리를 측정하는 하나 이상의 전후 기울임 센서; 및
    자세 불균형이 감지되면 상기 좌우 기울임 센서가 부착된 좌석의 좌우 높낮이를 조정하는 자세교정부를 포함하고,
    상기 자세 불균형은,
    상기 사용자의 몸이 기울어진 정도를 나타내고, 상기 센서들이 감지한 센싱 값과 초기 값의 차이를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 의자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자세교정부는,
    상기 좌석 하단에 병렬 위치하고 동일한 크기의 복수의 제 1 실린더;
    상기 제 1 실린더와 연결되고, 상기 제 1 실린더들을 상하방향으로 이동시키는 제 2 실린더; 및
    상기 제 2 실린더의 높이를 조정하는 엑추에이터(Actuator)를 포함하고,
    상기 엑추에이터는,
    상기 자세불균형이 감지되면, 상기 제 2 실린더의 높이를 조정하여 상기 제 1 실린더의 높이를 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 의자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 자세 불균형 정도를 출력하는 디스플레이는 더 포함하는 자세 교정 의자.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 좌우 기울임 센서는,
    의자의 팔걸이의 안쪽에 좌우 대칭으로 일렬로 배열되거나, 또는 상기 의좌 좌석의 양 끝에 좌우 대칭으로 일렬로 배열되고,
    상기 전후 기울임 센서는,
    상기 의자의 등받이에 위치하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 의자.
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