KR20160015674A - System for analyzing of human movement using inertial sensor - Google Patents

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KR20160015674A
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김태연
김충일
박진하
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(주)코어센스
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Abstract

The present invention relates to a human movement analyzing system using an inertial sensor, capable of identifying a human movement by receiving and analyzing an inertial sensor signal, generated according to the human movement, after the inertial sensor is attached to a human body. According to the present invention, the human movement analyzing system, identifying and analyzing a human movement, includes: multiple inertial sensors (100) attached to a human body part, in which a change occurs according to a human movement, to detect a human movement signal by the human movement; and a human movement analyzing server (200) receiving a human movement detection signal from the inertial sensors (100), attached to the human body, and analyzing the signal to identify a state of the human movement. Therefore, the present invention is capable of precisely identifying the whole movement of the human body by identifying acceleration, angular speed, and azimuth information according to the human movement.

Description

관성센서를 이용한 인체 동작 분석 시스템 {SYSTEM FOR ANALYZING OF HUMAN MOVEMENT USING INERTIAL SENSOR}[0001] The present invention relates to a system for analyzing a human body using an inertial sensor,

본 발명은 인체 동작 분석 시스템에 관한 것으로, 특히 관성센서를 인체에 부착시킨 후 인체 동작에 따라 발생하는 관성센서 신호를 전송받아 이를 분석함으로써 인체 움직임을 파악할 수 있도록 하는 관성센서를 이용한 인체 동작 분석 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a human body motion analyzing system, and more particularly, to a human body motion analyzing system using an inertial sensor that allows an inertial sensor to be attached to a human body, .

스포츠 재활 센터나 병원 등에서는 인체의 동작을 파악하고 분석한 후, 이를 통하여 잘못된 자세를 교정하거나 재활, 훈련 등에 이용하게 된다. 종래에는 이러한 인체의 동작을 파악하는 방법으로 여러 대의 카메라로 인체 동작을 촬영한 후, 복수의 카메라를 통하여 촬영되는 영상을 합성하여 움직임을 분석함으로써 인체 동작을 파악하는 방법을 이용하였다. 하지만, 이렇게 여러 대의 카메라를 이용하는 방법은 비용이 많이 소요되고, 카메라를 통하여 촬영된 영상을 합성하여 움직임을 파악하는데도 많은 기술과 시간이 소요되는 반면, 인체 동작을 정밀하게 파악하기 어려운 문제점이 있었다. In a sports rehabilitation center or a hospital, after analyzing and analyzing the motion of a human body, it is used for correcting a wrong posture, rehabilitation, and training. Conventionally, a method of grasping human motion by capturing human motion using several cameras as a method of grasping the motion of the human body, and then synthesizing images captured through a plurality of cameras and analyzing the motion is used. However, such a method of using a plurality of cameras is costly, and it takes a lot of skill and time to understand movements by synthesizing images shot through a camera, but it is difficult to grasp human motion accurately.

이에 따라, 근래에는 인체에 다양한 센서를 부착하고, 이 센서를 인체 동작 분석 프로그램이 설치된 컴퓨터와 유선으로 연결하여, 인체 움직임에 따라 발생하는 센서 신호를 전달받아 분석함으로써 인체 동작을 파악할 수 있도록 하고 있다. 하지만, 이렇게 사용되는 센서들은 그 종류가 다양하고 부피가 크며 유선으로 컴퓨터와 연결되기 때문에 인체 움직임이 부자연스럽고 움직임의 반경이 제한되어, 한정된 장소에서밖에 사용되지 못하는 문제점이 있었다. 최근에는 이러한 센서를 무선으로 구현하여 인체 동작에 따른 움직임 신호를 무선으로 컴퓨터에 전송하도록 하고 있으나, 이 또한 인체 움직임을 측정하기 위해 다양한 센서가 적용되어야 하기 때문에 인체의 움직임이 부자연스럽고 그 활용 범위 또한 제한적인 문제점이 여전히 남아 있었다. 또한, 종래에는 이러한 센서들을 통하여 전송되는 신호를 분석하여 인체 움직임을 정확하게 판단하는 방법이 제시되지 못하였기 때문에, 인체의 정밀한 움직임을 파악하기 어려운 문제점이 있었다.
Accordingly, in recent years, various sensors are attached to a human body, and these sensors are connected to a computer equipped with a human motion analysis program by wire, and sensor signals generated according to human motion are received and analyzed to grasp human motion . However, since the sensors used in this way are various and bulky and are connected to a computer by a wire, they have a problem that the movement of the human body is unnatural and the radius of movement is limited, so that it can only be used in a limited place. In recent years, such sensors have been implemented wirelessly to transmit motion signals according to human motion to a computer wirelessly. However, since various sensors must be applied to measure human motion, movement of the human body is unnatural, There were still limited problems. In addition, since a conventional method of accurately analyzing human motion by analyzing signals transmitted through such sensors has not been proposed, it is difficult to grasp precise movements of the human body.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0141052호 (2013.12.26.)Korean Patent Publication No. 10-2013-0141052 (December 26, 2013)

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 운동의 관성력을 검출하여 측정 대상인 움직이는 물체의 가속도, 속도, 방향, 거리 정보 등을 파악할 수 있는 관성센서를 이용하여 인체의 움직임을 파악할 수 있도록 하는 관성센서를 이용한 인체 동작 분석 시스템을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above problems of the prior art. It is an object of the present invention to provide an inertial sensor capable of detecting an inertia force of a motion and grasping acceleration, speed, And to provide a human body motion analysis system using an inertial sensor capable of grasping the motion of a human body.

또한, 본 발명의 목적은 관성센서를 통하여 측정되는 인체 동작 신호를 분석하여 인체의 움직임을 정밀하게 파악할 수 있도록 하는 인체 동작 분석 시스템을 제공하는 데 있다.
It is another object of the present invention to provide a human body motion analyzing system for analyzing a human motion signal measured through an inertial sensor and accurately grasping a motion of the human body.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인체 동작 분석 시스템은 인체 움직임을 파악하여 분석하는 인체 동작 분석 시스템에 있어서, 인체의 움직임에 따라 변화가 발생하는 인체 부위에 부착되어, 인체의 움직임에 따라 인체 움직임 신호를 검출하는 복수의 관성센서와; 상기 인체에 부착된 복수의 관성센서로부터 인체 움직임 검출 신호를 전송받고, 이를 분석하여 인체의 동작 상태를 파악하는 인체 동작 분석 서버;를 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a human body movement analyzing system for grasping and analyzing a human body movement, the human body movement analyzing system being attached to a human body area where a change occurs according to a movement of the human body, A plurality of inertial sensors for detecting a motion signal; And a human motion analysis server for receiving a human motion detection signal from a plurality of inertial sensors attached to the human body and analyzing the received human motion detection signal to grasp an operation state of the human body.

상기 관성센서는 인체의 움직임에 따른 가속도, 속도, 회전 및 이동 방향, 이동 거리 정보가 포함된 인체 움직임 정보를 검출하는 관성 센서모듈과, 상기 관성 센서모듈을 통하여 검출되는 인체 움직임 정보에 해당 관성센서의 고유 식별코드를 부가하여 무선 신호로 변환한 후 무선 송출하는 무선 송수신모듈을 포함하여 이루어진다. The inertial sensor includes an inertial sensor module for detecting human motion information including acceleration, speed, rotation, movement direction, and movement distance information according to a motion of a human body, and an inertial sensor module for detecting human motion information detected through the inertial sensor module. And a wireless transmission / reception module for converting the wireless signal into a wireless signal and wirelessly transmitting the wireless signal.

여기에서, 상기 관성센서가 부착되는 인체 부위는 인체의 움직임에 따라 변화가 발생하는 관절 부위, 경추 및 요추 부위, 근육 부위, 체온이나 맥박 또는 심전도를 측정할 수 있는 부위 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. Here, the body part to which the inertial sensor is attached includes at least one of a joint part, a cervical vertebra, a lumbar part, a muscular part, a body temperature, a pulse, or a part capable of measuring electrocardiogram .

또한, 상기 인체 동작 분석 서버에는 관성센서의 무선 송수신모듈로부터 전송되는 인체 움직임 검출 신호를 수신하는 무선 송수신부와, 상기 무선 송수신부를 통하여 수신되는 인체 움직임 검출 신호를 분석하여 인체 동작 상태를 파악하고, 파악되는 인체 동작 상태를 화면에 표출하는 모션 분석부가 구비된다. The human body motion analyzing server includes a wireless transceiver for receiving a human motion detection signal transmitted from a wireless transceiving module of an inertial sensor, and a controller for analyzing a human motion detection signal received through the wireless transceiver, And a motion analyzing unit for displaying the recognized human body operation state on the screen.

상기 모션 분석부에는 무선 송수신부를 통하여 수신되는 관성센서의 인체 동작 검출 신호에 포함된 관성센서 식별코드를 분석하여 인체 움직임 신호가 검출된 인체 부위를 파악하는 움직임 위치 검출모듈과, 상기 관성센서의 인체 움직임 검출 신호에 포함된 가속도 또는 속도 검출 신호를 분석하여 가속도 움직임 정보를 파악하는 가속도 움직임 검출모듈과, 상기 관성센서의 인체 움직임 검출 신호에 포함된 회전 방향 검출 신호를 분석하여 각속도 움직임 정보를 파악하는 각속도 움직임 검출모뮬과, 상기 관성센서의 인체 움직임 검출 신호에 포함된 이동 방향 검출 신호를 분석하여 지자기 움직임 정보를 파악하는 지자기 움직임 검출모듈과, 상기 검출모듈들을 통하여 파악되는 움직임 위치 정보와 가속도 움직임 정보, 각속도 움직임 정보, 지자기 움직임 정보를 분석하여 인체의 전체적인 동작 상태를 파악하는 동작 분석모듈이 구비된다. A motion position detection module for analyzing the inertial sensor identification code included in the human motion detection signal of the inertial sensor received through the wireless transceiver unit and recognizing the human body part in which the human motion signal is detected; An acceleration motion detection module for analyzing an acceleration or a velocity detection signal included in the motion detection signal to grasp acceleration motion information, and a motion direction detection module for analyzing the rotation direction detection signal included in the human motion detection signal of the inertia sensor, A geomagnetic motion detection module for analyzing geomagnetic motion information by analyzing a movement direction detection signal included in the human motion detection signal of the inertial sensor; , Angular velocity motion information, geomagnetism And an operation analysis module for analyzing the motion information to grasp the overall operation state of the human body.

또한, 상기 모션 분석부에는 동작 분석모듈을 통하여 파악되는 인체 동작 분석 정보를 시뮬레이션 화면을 통하여 표시하는 모니터링 모듈이 구비되는 것이 바람직하다.
Preferably, the motion analyzer includes a monitoring module for displaying human motion analysis information, which is obtained through a motion analysis module, on a simulation screen.

본 발명에 따른 관성센서를 이용한 인체 동작 분석 시스템은 관성센서를 인체에 부착한 후 인체의 움직임에 따른 관성력을 검출하여 인체 움직임에 따른 가속도, 속도, 방향, 거리 정보 등을 파악하여 인체의 움직임을 정밀하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
The human body motion analysis system using the inertial sensor according to the present invention detects the inertial force according to the motion of the human body after attaching the inertial sensor to the human body and grasps the acceleration, speed, direction, and distance information according to the human motion, There is an effect that can be grasped precisely.

도 1은 본 발명에 따른 관성센서를 이용한 인체 동작 분석 시스템에 따른 전체적인 네트워크 연결도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 관성센서가 인체의 각 부위에 부착된 일례,
도 4는 본 발명에 따른 인체 동작 분석 서버의 블록 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 인체 동작 분석 시스템을 통하여 인체의 동작이 분석되는 과정을 나타낸 흐름도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a whole network diagram of a human body motion analysis system using an inertial sensor according to the present invention;
2 and 3 show an example in which the inertial sensor according to the present invention is attached to each part of the human body,
FIG. 4 is a block diagram of a human body motion analysis server according to the present invention;
5 is a flowchart illustrating a process of analyzing a human body through a human body motion analysis system according to the present invention.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관성센서를 이용한 인체 동작 분석 시스템에 따른 전체적인 네트워크 연결도이다. 1 is a whole network diagram of a human body motion analysis system using an inertial sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인체 동작 분석 시스템은 인체의 관절 부위에 부착되어 인체의 움직임에 따라 동작 신호를 검출하는 복수의 관성센서(100)와, 상기 인체에 부착된 복수의 관성센서(100)로부터 인체 동작 신호를 전송받아 이를 분석하여 인체의 움직임을 파악하는 인체 동작 분석 서버(200)를 포함하여 이루어진다.
As shown in FIG. 1, the human body motion analysis system according to the present invention includes a plurality of inertial sensors 100 attached to joints of a human body to detect motion signals according to movement of the human body, And a human body motion analysis server 200 for receiving a human motion signal from the inertial sensor 100 and analyzing the motion signal to grasp the motion of the human body.

상기 관성센서(100)는 인체의 움직임을 검출하여 인체 움직임 검출 신호를 발생시키는 센서로서, 이 관성센서(100)에는 인체의 움직임에 따라 가속도, 속도, 방향, 거리 등의 정보를 검출하는 관성 센서모듈(110)과, 상기 관성센서(100) 모듈을 통하여 검출된 정보를 무선 신호로 변환하여 무선 송출하는 무선 송수신모듈(120)이 구비된다. The inertial sensor 100 is a sensor that generates a human motion detection signal by detecting a motion of a human body. The inertial sensor 100 includes an inertia sensor 100 for detecting information such as acceleration, velocity, direction, Module 110 and a wireless transmission / reception module 120 for converting information detected through the inertial sensor 100 module into a wireless signal and wirelessly transmitting the wireless signal.

상기 관성 센서모듈(110)은 운동의 관성력을 검출하여 측정 대상인 움직이는 물체의 가속도, 속도, 방향, 거리 등 다양한 항법 관련 정보를 제공하는 장치로서, 인가되는 가속도에 의해 관성체에 작용하는 관성력을 검출하도록 구성된다. 이러한 관성 센서모듈(110)은 속도를 포함하는 가속도 관련 정보와, 방향과 거리와 같은 각속도(Gyroscope) 및 지자기 정보를 검출할 수 있으며, 이렇게 검출되는 정보는 무선 송수신모듈(120)을 통하여 무선으로 인체 동작 분석 서버(200)로 전송되게 된다. The inertial sensor module 110 detects inertial force of motion and provides various navigation related information such as acceleration, speed, direction, and distance of a moving object to be measured. The inertial sensor module 110 detects inertial force acting on the inertial body by the applied acceleration . The inertial sensor module 110 can detect acceleration related information including velocity, angular velocity (gyroscope) and geomagnetism information such as direction and distance, and the detected information can be wirelessly transmitted through the wireless transmission / And transmitted to the human body motion analysis server 200.

상기 무선 송수신모듈(120)은 관성 센서모듈(110)을 통하여 발생하는 인체 동작 검출 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 송출하는 통신장치로서, 이러한 무선 송수신모듈(120)은 블루투스(Bluetooth) 통신모듈, 지그비(ZigBee) 통신모듈, 와이파이(WIFI) 통신모듈 등 다양한 근거리 무선 통신기술이 적용될 수 있다. 또한, 상기 무선 송수신모듈(120)은 인체 동작 검출 신호에 각 관성센서(100)를 식별할 수 있는 식별코드를 추가하여 무선 신호로 변환하게 되는데, 이렇게 인체 동작 검출 신호에 포함되는 식별코드를 통하여 해당 관성센서(100)를 식별할 수 있도록 한다.The wireless transmission / reception module 120 is a communication device that converts a human body motion detection signal generated through the inertial sensor module 110 into a wireless signal and wirelessly transmits the wireless signal. The wireless transmission / reception module 120 includes a Bluetooth communication module, ZigBee communication module, and WiFi communication module can be applied. In addition, the wireless transmission / reception module 120 adds an identification code that identifies each inertial sensor 100 to a human body motion detection signal, and converts the signal into a wireless signal. The identification code included in the human motion detection signal So that the inertial sensor 100 can be identified.

상기의 구성으로 이루어지는 관성센서(100)는 인체의 움직임에 따라 변화가 발생하는 인체의 움직임을 가장 잘 파악할 수 있는 위치, 예를 들면 무릎, 발목, 고관절, 어깨, 팔꿈치, 팔목, 손가락 등의 관절 부위, 경추 및 요추 부위, 부피가 변화하는 근육 부위, 인체 움직임에 따라 변화하는 체온이나 맥박 또는 심전도를 측정할 수 있는 부위 등에 부착되는 것이 바람직하다. 도 2 및 도 3은 이러한 관성센서가 인체의 각 부위에 부착된 일례를 나타낸 것이다.
The inertial sensor 100 having the above-described structure is a position that can best grasp the movement of the human body in which a change occurs according to the movement of the human body. For example, the inertial sensor 100 may be a knee, ankle, hip, shoulder, elbow, It is preferable that the body part is attached to the part of the cervical vertebrae, the lumbar part, the muscular part where the volume changes, the body temperature or the pulse which changes according to the movement of the human body, or the part where the electrocardiogram can be measured. Figs. 2 and 3 show an example in which such an inertial sensor is attached to each part of the human body.

상기 인체 동작 분석 서버(200)는 관성센서(100)를 통하여 수신되는 인체 동작 검출 신호를 분석하여 인체 동작을 파악하고 이를 화면에 표시하는 서버 컴퓨터로서, 도 4는 이러한 인체 동작 분석 서버의 블록 구성도를 나타낸 것이다. FIG. 4 is a block diagram of a block diagram of a human body motion analysis server according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the human motion analysis server 200 includes a human motion analysis server 100, Fig.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인체 동작 분석 서버(200)는 데이터를 입력하고 표시하는 입력부(220) 및 출력부(230)와, 외부 장치와 통신을 수행하는 통신부(240)와, 근거리 무선통신을 통하여 관성센서(100)로부터 데이터를 수신하는 무선 송수신부(250)와, 상기 무선 송수신부(250)를 통하여 수신되는 인체 동작 검출 신호를 분석하여 인체 동작을 파악하는 모션 분석부(260)와, 인체 동작 분석과 관련된 데이터가 저장되는 데이터베이스(270)와, 상기 각 구성부의 동작을 제어하는 중앙제어부(210)를 포함하여 이루어진다. 4, the human body motion analysis server 200 according to the present invention includes an input unit 220 and an output unit 230 for inputting and displaying data, a communication unit 240 for performing communication with an external device, A wireless transceiver 250 for receiving data from the inertial sensor 100 via short-range wireless communication, a motion analyzer 250 for analyzing a human motion detection signal received through the wireless transceiver 250, A database 270 for storing data related to human body motion analysis, and a central control unit 210 for controlling operations of the respective components.

상기 입력부(220) 및 출력부(230)는 사용자 인터페이스로서, 서버 관리자로부터 인체 동작 분석과 관련된 데이터를 입력받고 서버를 통하여 처리되는 데이터를 외부로 표시하는 입력장치 및 표시장치이다. 또한, 상기 통신부(240)는 통신망을 통하여 외부 장치들과 통신을 설정하여 데이터를 송수신하는 통신장치이다. 상기 중앙제어부(210)는 인체 동작 분석 서버(200)의 각 구성부를 제어하고 관리하는 장치로서, 이 중앙제어부(210)에는 통상의 중앙처리장치(CPU), 램(RAM), 롬(ROM) 등의 하드웨어 장치와 상기 하드웨어 장치를 인식하여 구동하는 소프트웨어가 구비되어 인체 동작 분석 서버(200)의 전체적인 동작을 제어하게 된다. The input unit 220 and the output unit 230 are user interfaces, and are input devices and display devices that receive data related to human body motion analysis from a server manager and display data processed through a server. The communication unit 240 is a communication device that establishes communication with external devices via a communication network and transmits and receives data. The central control unit 210 controls and manages each component of the human body motion analysis server 200. The central control unit 210 includes a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM) And software for recognizing and driving the hardware device, so that the overall operation of the human body motion analysis server 200 is controlled.

상기 무선 송수신부(250)는 근거리 무선통신을 통하여 관성센서(100)에 구비된 무선 송수신모듈(120)과 통신을 수행하는 장치로서, 이 무선 송수신부(250)는 상기 관성센서(100)의 무선 송수신모듈(120)로부터 전송되는 인체 동작 검출 신호를 수신하여 원래의 디지털 신호로 복호한 후 모션 분석부(260)에 전송하게 된다.The wireless transceiver unit 250 communicates with the wireless transceiver module 120 provided in the inertial sensor 100 through short-range wireless communication. The wireless transceiver unit 250 wirelessly communicates with the inertial sensor 100, Receives the human body motion detection signal transmitted from the wireless transmission / reception module 120, decodes it into the original digital signal, and transmits it to the motion analyzer 260.

상기 모션 분석부(260)는 무선 송수신부(250)를 통하여 수신되는 인체 동작 검출 신호를 분석하여 인체 동작을 파악하고 파악되는 인체 동작 결과를 화면에 표출하는 프로그램으로서, 이 모션 분석부(260)에는 움직임 위치 검출모듈(261)과, 가속도 움직임 산출모듈과, 각속도 움직임 검출모듈(263)과, 지자기 움직임 검출모듈(264), 동작 분석모듈(265), 모니터링 모듈(266)이 구비된다. The motion analyzer 260 analyzes the human motion detection signal received through the wireless transceiver 250 and displays the human motion result on the screen. The motion analyzer 260 analyzes the detected human motion, An angular motion detection module 263, a geomagnetism motion detection module 264, an operation analysis module 265, and a monitoring module 266 are provided in the motion detection module 261, the acceleration motion calculation module, the angular velocity motion detection module 263,

상기 움직임 위치 검출모듈(261)은 무선 송수신부(250)를 통하여 수신되는 관성센서(100)의 인체 동작 검출 신호를 분석하여 동작 신호가 검출된 인체 움직임 위치를 파악하는 프로그램 모듈이다. 상기 인체에 부착되는 관성센서(100)의 부착 위치와 이 관성센서(100)에 부여된 식별코드 정보는 데이터베이스(270)에 등록되어 있는데, 상기 움직임 위치 검출모듈(261)은 관성센서(100)의 인체 동작 검출 신호에 포함된 관성센서 식별코드를 인식하고, 이를 통하여 데이터베이스(270)를 검색하여 해당 관성센서(100)의 인체 부착 위치를 파악하게 된다. The motion position detection module 261 is a program module for analyzing the human motion detection signal of the inertial sensor 100 received through the wireless transmission / reception unit 250 and determining the human motion position where the motion signal is detected. The attachment position of the inertial sensor 100 attached to the human body and the identification code information given to the inertial sensor 100 are registered in the database 270. The movement position detection module 261 detects the inertial sensor 100, The inertial sensor identification code included in the human body motion detection signal of the inertial sensor 100 is recognized and the human body attachment position of the inertial sensor 100 is detected by searching the database 270.

상기 가속도 움직임 검출모듈(262)은 상기 관성센서(100)의 인체 동작 검출 신호에 포함된 가속도계 움직임 정보를 파악하는 프로그램 모듈로서, 이 가속도 움직임 검출모듈(262)은 관성센서(100)를 통하여 검출된 인체 움직임에 따른 가속도 및 속도 정보를 통하여 가속도계 움직임을 파악하게 된다. The acceleration motion detection module 262 is a program module for grasping the accelerometer motion information included in the human motion detection signal of the inertial sensor 100. The acceleration motion detection module 262 detects The movement of the accelerometer is detected through the acceleration and the velocity information according to the motion of the human body.

상기 각속도 움직임 검출모듈(263)은 상기 관성센서(100)의 인체 동작 검출 신호에 포함된 각속도계 움직임 정보를 파악하는 프로그램 모듈로서, 이 각속도 움직임 검출모듈(263)은 관성센서(100)를 통하여 검출된 인체 움직임에 따른 회전 방향 및 거리 정보를 통하여 각속도 움직임을 파악하게 된다. The angular velocity motion detection module 263 is a program module for grasping each velocity meter motion information contained in the human motion detection signal of the inertial sensor 100. The angular velocity motion detection module 263 is connected to the inertial sensor 100 through the inertial sensor 100 And the angular velocity movement is detected through the rotation direction and the distance information according to the detected human motion.

상기 지자기 움직임 검출모듈(264)은 상기 관성센서(100)의 인체 동작 검출 신호에 포함된 방위각 움직임 정보를 파악하는 프로그램 모듈로서, 이 지자기 움직임 검출모듈(264)은 관성센서(100)를 통하여 검출된 인체 움직임에 따른 이동 방향 및 거리 정보를 통하여 방위각 움직임을 파악하게 된다. The geomagnetism motion detection module 264 is a program module for grasping the azimuth motion information included in the human motion detection signal of the inertial sensor 100. The geomagnetism motion detection module 264 detects And the azimuth movement is detected through the movement direction and the distance information according to the human body movement.

상기 동작 분석모듈(265)은 상기 검출모듈들(261)(262)(263)(264)을 통하여 검출되는 정보를 취합하고 분석하여 인체의 종합적인 동작 상태 정보를 파악하는 프로그램 모듈로서, 이 동작 분석모듈(265)은 상기 움직임 위치 검출모듈(261)과 가속도 움직임 검출모듈(262) 및 각속도 움직임 검출모듈(263), 지자기 움직임 검출모듈(264)을 통하여 파악되는 인체의 움직임 위치, 가속도 움직임, 각속도 움직임, 방위각 움직임 정보를 분석하여 인체의 전체적인 동작 상태를 파악하게 된다. 또한, 상기 동작 분석모듈(265)은 이렇게 파악되는 인체의 움직임이 인체에 미치는 영향, 예를 들면 인체 움직임에 따른 인체의 무리가 되는 부분, 운동량, 효과, 자세 안정성 및 교정 정보 등도 함께 분석하고 파악하게 된다. The operation analysis module 265 is a program module for collecting and analyzing information detected through the detection modules 261, 262, 263, and 264 to obtain comprehensive operation state information of the human body. The analysis module 265 analyzes the motion position of the human body detected through the motion position detection module 261, the acceleration motion detection module 262, the angular velocity motion detection module 263 and the geomagnetism motion detection module 264, Angular motion, and azimuth motion information of the human body. Also, the operation analysis module 265 analyzes and analyzes the influence of the human body movement, which is thus grasped, on the human body, for example, the portion of the human body that is affected by the human body movement, the amount of exercise, effect, posture stability, .

상기 모니터링 모듈(266)은 동작 분석모듈(265)을 통하여 분석되고 파악되는 인체 동작 정보를 화면에 표시하는 프로그램 모듈로서, 이 모니터링 모듈(266)은 움직이는 인체의 형상이 시뮬레이션 화면을 통하여 표시되어 인체의 각 움직임 위치 및 동작 상태를 사용자가 확인할 수 있도록 제공한다.
The monitoring module 266 is a program module for displaying on the screen human body motion information analyzed and grasped through the motion analysis module 265. The monitoring module 266 displays the shape of a moving human body through a simulation screen, So that the user can confirm the movement position and the operation state of the robot.

이하, 상기의 구성으로 이루어진 인체 동작 분석 시스템을 통하여 인체의 동작이 검출되고 분석되는 과정에 대하여 설명하기로 한다.
Hereinafter, a process of detecting and analyzing the motion of the human body through the human body motion analyzing system having the above configuration will be described.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인체 동작 분석 시스템을 통하여 인체의 동작이 분석되는 과정을 나타낸 흐름도이다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of analyzing a human body motion through a human body motion analyzing system according to an embodiment of the present invention.

단계 S110, S120 : 먼저, 인체의 움직임 동작에 따라 인체의 각 부위에 부착된 관성센서(100)에서 인체 움직임 신호를 검출하게 되면(S110), 각 관성센서(100)는 검출된 움직임 신호에 해당 관성센서(100)의 고유 식별코드를 부가하여 무선 신호로 변환한 후 이를 인체 동작 분석 서버(200)에 무선 송출하게 된다(S120). Steps S110 and S120: First, when a human motion signal is detected in the inertial sensor 100 attached to each part of the human body according to a motion of a human body (S110), each inertial sensor 100 detects a human motion signal corresponding to the detected motion signal And adds the unique identification code of the inertial sensor 100 to convert it into a wireless signal, and wirelessly transmits the wireless signal to the human body motion analysis server 200 (S120).

단계 S130 : 상기 관성센서(100)에서 검출되어 무선 송출되는 인체 움직임 검출 신호는 인체 동작 분석 서버(200)의 무선 송수신부(250)를 통하여 수신되어 원래의 디지털 신호로 복호되게 된다. Step S130: The human motion detection signal detected by the inertial sensor 100 and wirelessly transmitted is received through the wireless transceiver unit 250 of the human body motion analysis server 200, and is decoded into the original digital signal.

단계 S140 : 인체 동작 분석 서버(200)는 수신되는 인체 움직임 검출 신호를 통하여 인체의 동작 상태를 파악하기 위하여, 먼저 움직임 위치 검출모듈(261)을 통하여 움직임 신호가 검출된 위치를 파악하게 된다. 즉, 상기 인체 움직임 검출 신호는 인체 움직임 검출 신호에 포함된 관성센서(100) 식별코드를 인식하고 이를 통하여 해당 관성센서(100)의 부착된 인체 부위를 파악하게 된다. Step S140: The human body motion analysis server 200 grasps the position where the motion signal is detected through the motion position detection module 261 in order to grasp the motion state of the human body through the received human motion detection signal. That is, the human motion detection signal recognizes the identification code of the inertial sensor 100 included in the human motion detection signal and recognizes the attached human body part of the inertial sensor 100.

단계 S150, S160, S170 : 움직임이 검출된 인체의 부위가 파악되면, 가속도 움직임 검출모듈(262)은 인체 움직임 검출 신호에 포함된 가속도 및 속도 등의 가속도 움직임 정보를 검출하여 파악하고(S150), 각속도 움직임 검출모듈(263) 또한 인체 움직임 검출 신호에 포함된 회전 방향 및 이동 거리 등의 각속도 움직임 정보를 검출하여 파악하게 된다(S160). 또한, 지자기 움직임 검출모듈(264)은 인체 움직임 검출 신호에 포함된 이동 방향 및 거리 등의 방위각 움직임 정보를 검출하여 파악하게 된다(S170). If it is determined in step S150, S160, and S170 that the part of the human body in which motion has been detected, the acceleration motion detection module 262 detects and recognizes acceleration motion information such as acceleration and velocity included in the human motion detection signal (S150) The angular velocity motion detection module 263 also detects angular velocity motion information such as a rotation direction and a moving distance included in the human motion detection signal and obtains the detected angular motion information (S160). In addition, the geomagnetism motion detection module 264 detects and acquires azimuth motion information such as a moving direction and a distance included in the human motion detection signal (S170).

단계 S180, S190 : 상기 과정을 통하여 인체 움직임 위치와 인체 움직임 가속도와 각속도 및 방위각 정보가 파악되면, 동작 분석모듈(265)은 이를 취합하여 분석함으로써 인체의 전체적인 동작 과정을 파악하게 된다(S180). 즉, 상기 동작 분석모듈(265)은 인체의 어떠한 부위가 어느 방향을 얼마만큼 움직였는지를 종합적으로 파악하게 되고, 이렇게 움직이는 경우 발생하는 인체에 무리가 되는 부분과 운동량, 운동 효과, 자세 교정 정보 등도 함께 파악하게 되는데, 이렇게 파악되는 인체 동작 상태 정보는 모니터링 모듈(266)을 통하여 시뮬레이션 화면으로 표시되게 된다(S190). 이때, 상기 모니터링 모듈(266)은 움직이는 인체의 형상이 시뮬레이션 화면을 통하여 인체의 각 움직임 위치 및 동작 상태를 표시하며, 운동량이나 효과, 신체 위험도 등의 정보도 그래픽 화면 및 수치 등의 정보로 표시하게 된다.
Steps S180 and S190: When the human motion position, human motion acceleration, angular velocity, and azimuth information are obtained through the above process, the motion analysis module 265 collects and analyzes the human motion position, the human motion acceleration, and the overall operation process of the human body (S180). In other words, the motion analysis module 265 comprehensively grasps which direction of the human body has moved in which direction and how much of the human body is moving. The human body operation state information thus grasped is displayed on the simulation screen through the monitoring module 266 (S190). At this time, the monitoring module 266 displays the movement position and the operation state of the human body through the shape of the moving human body through the simulation screen, and displays the information such as the amount of exercise, the effect, and the body risk, do.

이와 같이, 본 발명에 따른 인체 동작 분석 시스템은 관성센서(100)를 인체에 부착하여 인체의 움직임에 따라 발생하는 가속도, 각속도, 방위각 등의 정보를 검출하고, 검출되는 인체 움직임 정보를 분석하여 인체 동작 상태를 분석하고 시뮬레이션 화면으로 표시하게 된다.
As described above, the human body motion analyzing system according to the present invention attaches the inertial sensor 100 to a human body, detects information such as acceleration, angular velocity, and azimuth generated according to human motion, analyzes human motion information, The operating state is analyzed and displayed as a simulation screen.

이러한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that various modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the appended claims. Of course, can be achieved.

100 : 관성센서 110 : 관성 센서모듈
120 : 무선 송수신모듈 200 : 인체 동작 분석 서버
210 : 중앙제어부 220 : 입력부
230 : 출력부 240 : 통신부
250 : 무선 송수신부 260 : 모션 분석부
261 : 움직임 위치 검출모듈 262 : 가속도계 움직임 검출모듈
263 : 각속도 움직임 검출모듈 264 : 지자기 움직임 검출모듈
265 : 동작 분석모듈 266 : 모니터링 모듈
270 : 데이터베이스100: inertial sensor 110: inertial sensor module
120: wireless transmission / reception module 200: human body motion analysis server
210: central control unit 220: input unit
230: output unit 240: communication unit
250: radio transmission / reception unit 260: motion analysis unit
261: Motion position detection module 262: Accelerometer motion detection module
263: angular velocity motion detection module 264: geomagnetism motion detection module
265: Motion analysis module 266: Monitoring module
270: Database

Claims (6)

인체 움직임을 파악하여 분석하는 인체 동작 분석 시스템에 있어서,
인체의 움직임에 따라 변화가 발생하는 인체 부위에 부착되어, 인체의 움직임에 따라 인체 움직임 신호를 검출하는 복수의 관성센서(100)와;
상기 인체에 부착된 복수의 관성센서(100)로부터 인체 움직임 검출 신호를 전송받고, 이를 분석하여 인체의 동작 상태를 파악하는 인체 동작 분석 서버(200);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인체 동작 분석 시스템.
A human body motion analysis system for detecting and analyzing human motion,
A plurality of inertial sensors (100) attached to a part of a human body where a change occurs according to a movement of the human body and detecting a human motion signal according to the movement of the human body;
And a human motion analysis server (200) for receiving a human motion detection signal from a plurality of inertial sensors (100) attached to the human body and analyzing the human motion detection signals to grasp an operation state of the human body system.
제 1항에 있어서,
상기 관성센서(100)는
인체의 움직임에 따른 가속도, 속도, 회전 및 이동 방향, 이동 거리 정보가 포함된 인체 움직임 정보를 검출하는 관성 센서모듈(110)과,
상기 관성 센서모듈(110)을 통하여 검출되는 인체 움직임 정보에 해당 관성센서(100)의 고유 식별코드를 부가하여 무선 신호로 변환한 후 무선 송출하는 무선 송수신모듈(120)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인체 동작 분석 시스템.
The method according to claim 1,
The inertial sensor 100 includes:
An inertial sensor module 110 for detecting human motion information including acceleration, speed, rotation and movement direction, and movement distance information according to a motion of a human body,
And a wireless transmission / reception module 120 for converting the human motion information detected through the inertial sensor module 110 into a wireless signal by adding a unique identification code of the inertial sensor 100, and then wirelessly transmitting the wireless signal. Human body motion analysis system.
제 1항에 있어서,
상기 관성센서(100)가 부착되는 인체 부위는 인체의 움직임에 따라 변화가 발생하는 관절 부위, 경추 및 요추 부위, 근육 부위, 체온이나 맥박 또는 심전도를 측정할 수 있는 부위 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 동작 분석 시스템.
The method according to claim 1,
The body part to which the inertial sensor 100 is attached includes at least one of a joint part, a cervical vertebra, a lumbar part, a muscular part, a body temperature, a pulse, or a part capable of measuring electrocardiogram Wherein the human body motion analyzing system comprises:
제 1항에 있어서,
상기 인체 동작 분석 서버(200)에는
상기 관성센서(100)의 무선 송수신모듈(120)로부터 전송되는 인체 움직임 검출 신호를 수신하는 무선 송수신부(250)와,
상기 무선 송수신부(250)를 통하여 수신되는 인체 움직임 검출 신호를 분석하여 인체 동작 상태를 파악하고, 파악되는 인체 동작 상태를 화면에 표출하는 모션 분석부(260)가 구비된 것을 특징으로 하는 인체 동작 분석 시스템.
The method according to claim 1,
The human body motion analysis server 200
A wireless transceiver 250 for receiving a human motion detection signal transmitted from the wireless transceiver module 120 of the inertial sensor 100,
And a motion analyzer (260) for analyzing a human motion detection signal received through the wireless transceiver (250) to determine a human motion state and displaying the human motion state to be grasped on the screen Analysis system.
제 4항에 있어서,
상기 모션 분석부(260)에는
상기 무선 송수신부(250)를 통하여 수신되는 관성센서(100)의 인체 동작 검출 신호에 포함된 관성센서(100) 식별코드를 분석하여 인체 움직임 신호가 검출된 인체 부위를 파악하는 움직임 위치 검출모듈(261)과,
상기 관성센서(100)의 인체 움직임 검출 신호에 포함된 가속도 또는 속도 검출 신호를 분석하여 가속도 움직임 정보를 파악하는 가속도 움직임 검출모듈(262)과,
상기 관성센서(100)의 인체 움직임 검출 신호에 포함된 회전 방향 검출 신호를 분석하여 각속도 움직임 정보를 파악하는 각속도 움직임 검출모듈(263)과,
상기 관성센서(100)의 인체 움직임 검출 신호에 포함된 이동 방향 검출 신호를 분석하여 지자기 움직임 정보를 파악하는 지자기 움직임 검출모듈(264)과,
상기 검출모듈들(261)(262)(263)(264)을 통하여 파악되는 움직임 위치 정보와 가속도 움직임 정보, 각속도 움직임 정보, 지자기 움직임 정보를 분석하여 인체의 전체적인 동작 상태를 파악하는 동작 분석모듈(265)이 구비된 것을 특징으로 하는 인체 동작 분석 시스템.
5. The method of claim 4,
In the motion analyzer 260,
A motion position detection module (hereinafter referred to as a " motion detection module ") that analyzes the identification code of the inertial sensor 100 included in the human motion detection signal of the inertial sensor 100 received through the wireless transceiver unit 250, 261)
An acceleration motion detection module 262 for analyzing the acceleration or velocity detection signal included in the human motion detection signal of the inertial sensor 100 to grasp the acceleration motion information,
An angular velocity motion detection module 263 for analyzing the rotational direction detection signal included in the human motion detection signal of the inertial sensor 100 to grasp the angular velocity motion information,
A geomagnetism motion detection module 264 for analyzing the movement direction detection signal included in the human motion detection signal of the inertial sensor 100 to grasp geomagnetism motion information,
The motion analysis module analyzes motion position information, acceleration motion information, angular velocity motion information, and geomagnetism motion information detected through the detection modules 261, 262, 263, and 264 to determine the overall operation state of the human body 265) for analyzing the human body motion.
제 5항에 있어서,
상기 모션 분석부(260)에는
상기 동작 분석모듈(264)을 통하여 파악되는 인체 동작 분석 정보를 시뮬레이션 화면을 통하여 표시하는 모니터링 모듈(265)이 구비된 것을 특징으로 하는 인체 동작 분석 시스템.6. The method of claim 5,
In the motion analyzer 260,
And a monitoring module (265) for displaying human motion analysis information, which is grasped through the motion analysis module (264), on a simulation screen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190098635A (en) * 2018-02-14 2019-08-22 한국전자통신연구원 Abnormal behavior detection method
KR20220109947A (en) * 2021-01-29 2022-08-05 전주대학교 산학협력단 System, apparatus and method for measurement and classification of movement of individual
KR20220146290A (en) * 2021-04-23 2022-11-01 삼육대학교산학협력단 System and method for providing intelligent posture correction function based on three-dimensional array measurement sensor and computer-readable recording medium including the same

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