KR20170055183A - 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템 - Google Patents

보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보행 보조 장치를 이용하여 시각 장애인 및 노약자의 운동 관리를 수행하는 것으로, 더욱 상세하게는 지능형 보행 제어 모듈 및 무선 이동 통신 모듈이 내재된 보행 보조 장치와 스마트 기기의 어플리케이션과 상호 연동하는 기능이 구비된 근거리 무선 통신 기반의 운동 관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템은 생체 신호 센서부; 가속도 센서부; 센서 신호 송수신 및 전원 공급 연결선; 압전 소자 모듈;이 구비된 보행 보조 디바이스와 지능형 보행 제어 모듈; 무선 이동 통신 모듈; GPS 모듈; 발광 다이오드 버튼; 음성 인식 및 스피커 모듈; 디스플레이 모듈; 배터리 모듈;이 구비된 통신 및 제어 디바이스 간의 상호 연동이 유기적으로 이루어지고 시각 장애인 및 노약자의 운동 관리를 수행하기 위한 스마트 기기의 어플리케이션과도 상호 연동하는 기능과 알고리듬이 구비된 무선 통신 기반의 운동 관리 시스템이 체계적으로 구현된 것을 특징으로 한다.

Description

보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템{Exercise Management System Using Walking Assistive Apparatus}
본 발명은 보행 보조 장치를 이용하여 시각 장애인 및 노약자의 운동 관리를 수행하는 것으로, 더욱 상세하게는 지능형 보행 제어 모듈 및 무선 이동 통신 모듈이 내재된 보행 보조 장치와 스마트폰(smart phone) 또는 태블릿(tablet)PC(이하, 스마트 기기)의 어플리케이션(application)과 상호 연동하는 기능이 구비된 근거리 무선 통신 기반의 운동 관리 시스템에 관한 것이다.
시각 장애인 및 노약자의 경우, 신체적 부자유에 기인한 제한적 상황으로 인하여 일반인에게 최적화된 운동 기구와 운동 방법이 적용하는 것이 어렵다. 그리고 일반적으로 시각 장애인 및 노약자는 공통적으로 보행의 안정성과 편리성을 도모하기 위하여 지팡이 형태의 보행 보조 장치를 널리 이용한다. 이러한 보행 보조 장치에 ICT 기술(information and communication technology) 및 ICT 공공기반시설을 활용하고 첨단 디지털 기술이 접목된 보행 보조 장치를 개발하여 다양한 센서 모듈이 내재된 스마트 기기와 연동되는 운동 관리 시스템을 상용화 및 보편화할 수 있다면 전술한 사회적 약자를 보호하고 배려할 수 있는 첨단 복지 기술의 저변 확대뿐만 아니라 기술 사업화를 통한 창조 경제 형성도 가능하다.
전술한 내용과 유사한 선행 기술에는 대한민국 특허청에 등록된 KR 10-2012-0033898(A); KR 10-2013-0019746(A); KR 10-1458432(B1); KR 10-1381077(B1); KR 10-1441575(B1) 등이 있다. 상기한 종래의 기술에서는 운동 기구와 스마트 기기를 연동하여 사용자 운동 정보를 통합적으로 관리하는 시스템과 방법을 개시하였다. 그러나 시각 장애인 및 노약자의 운동 관리를 수행하기 위하여 지능형 보행 제어 모듈 및 무선 이동 통신 모듈이 내재된 보행 보조 장치와 스마트 기기의 어플리케이션과 상호 연동하는 기능이 구비된 근거리 무선 통신 기반의 운동 관리 시스템이 제안되지 못하였다.
KR 10-2012-0033898(A) KR 10-2013-0019746(A) KR 10-1458432(B1) KR 10-1381077(B1) KR 10-1441575(B1)
본 발명은 상기한 발명의 배경으로부터 요구되는 기술적 필요성을 충족하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 지능형 보행 제어 모듈 및 무선 이동 통신 모듈이 내재된 보행 보조 장치와 스마트 기기의 어플리케이션과 상호 연동하는 기능이 구비된 근거리 무선 통신 기반의 운동 관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템은 생체 신호 센서부; 가속도 센서부; 센서 신호 송수신 및 전원 공급 연결선; 압전 소자 모듈;이 구비된 보행 보조 디바이스와 지능형 보행 제어 모듈; 무선 이동 통신 모듈; GPS 모듈; 발광 다이오드 버튼; 음성 인식 및 스피커 모듈; 디스플레이 모듈; 배터리 모듈;이 구비된 통신 및 제어 디바이스 간의 상호 연동이 유기적으로 이루어지고 시각 장애인 및 노약자의 운동 관리를 수행하기 위한 스마트 기기의 어플리케이션과도 상호 연동하는 기능과 알고리듬이 구비된 무선 통신 기반의 운동 관리 시스템이 체계적으로 구현되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 지능형 보행 제어 모듈 및 무선 이동 통신 모듈이 내재된 보행 보조 장치와 스마트 기기의 어플리케이션과 상호 연동하는 기능이 구비된 근거리 무선 통신 기반의 운동 관리 시스템을 제공함으로써 별도의 운동 기구가 필요 없이 시각 장애인 및 노약자가 소지한 보행 보조 장치를 이용하여 신체적 부자유에 기인한 제한적 상황을 극복하면서 편리하게 운동을 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 기술적 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템에서 운동 기구 역할을 수행하는 보행 보조 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템을 실시하기 위한 세부 구성 요소를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템이 구동되는 과정을 나타낸 실시 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템에서 수행할 수 있는 운동 종목 중 골프의 실시 과정을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템에서 수행할 수 있는 어깨 관절 운동의 실시 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템에서 보행 보조 장치와 스마트 기기 내 어플리케이션과 동기화 된 상태를 나타내는 예시도이다.
이하에서는, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면 시각 장애인 및 노약자가 운동 기구로 활용하기 위한 보행 보조 장치(10)는 보행 보조 디바이스(100)에 통신 및 제어 디바이스(200)가 결합되는 형태이다. 상기 보행 보조 디바이스(100)에는 생체 신호 센서부(110)와 가속도 센서부(120)가 구비되어 있으며 이를 통하여 사용자의 생체 신호와 이동 정보를 교차 검지하여 시각 장애인 및 노약자에 대한 신체 상태 확인 및 움직임 상태를 파악할 수 있다. 상기 보행 보조 디바이스(100)의 하단부에는 압전 소자 모듈(13)이 구비되어 있어서 사용자가 보행을 하는 경우나 인위적으로 상하 방향으로 흔드는 경우에 전기 에너지가 발생하며 이는 센서 신호 송수신 및 전원 공급 연결선(12)을 통해서 상기 통신 및 제어 디바이스(200)로 전달되거나 배터리 모듈(11)을 충전한다.
상기 통신 및 제어 디바이스(200)에는 지능형 보행 제어 모듈(210); 무선 이동 통신 모듈(220); GPS 모듈(240); 발광 다이오드 버튼(250); 음성 인식 및 스피커 모듈(260); 디스플레이 모듈(270); 배터리 모듈(11);이 구비된다. 상기 지능형 보행 제어 모듈(210)은 생체 신호, 가속도 신호, 사용자 음성 및 위치 정보 등을 개별적 혹은 종합적으로 분석하여 시각 장애인 및 노약자의 운동 수행 및 관리를 위한 안내음 출력, 안내등 점멸 및 무선 이동 통신 모듈로 데이터 전달 등의 작업을 수행하는 알고리듬이 내재된 일종의 컴퓨터 연산 및 제어 장치이다. 상기 무선 이동 통신 모듈(220)은 상기 지능형 보행 제어 모듈(210)의 명령에 따라 지정 보호자의 이동 통신 단말기로 시각 장애인 및 노약자의 개인 상태, 장치 상태 및 운동 정보를 데이터 패킷화(packetization)하여 전송하는 기능을 수행한다. 상기 GPS 모듈(240)은 사용자의 위치 정보를 획득한다. 상기 발광 다이오드 버튼(250)은 상기 보행 보조 디바이스(100)와 상기 통신 및 제어 디바이스(200)의 체결 상태를 지시하고, 유사 상황 발생 시 시각 장애인 및 노약자가 상기 발광 다이오드 버튼(250)을 누르면 급격히 점멸함과 동시에 상기 음성 인식 및 스피커 모듈(260)로 경고음이 출력되어 주변인에게 구조 요청을 수행할 수 있다. 또한 상기 음성 인식 및 경고음 출력용 스피커 모듈(260)은 사용자의 음성 정보를 인식하여 상기 보행 보조 디바이스(100)와 상기 통신 및 제어 디바이스(200)의 기능 활성화를 위한 일종의 시동 역할을 수행하며 한 기기에 여러 명의 사용자를 등록하여 관련 데이터 베이스를 상기 지능형 보행 제어 모듈(210)에 저장하면 다수의 사용자에 대한 관리도 가능하다. 상기 디스플레이 모듈(270)은 시각 장애인 및 노약자의 기본적인 개인 정보와 운동 상태 정보를 디스플레이 창에 나타내는 역할을 한다.
도 3을 참조하면 본 발명에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템의 실시 흐름과 알고리듬에 대하여 확인할 수 있다. 시각 장애인 및 노약자가 상기 보행 보조 장치(10)를 이용한 운동을 시작(S100)하면 스마트 기기 어플리케이션이 활성화(S110)되고 사용자 음성 인식 기능이 활성화(S120)된다. 그 후 상기 보행 보조 장치(10)를 이용하여 운동을 수행하려는 시각 장애인 및 노약자가 음성 신호를 제공하면 사용자의 기 등록 여부를 확인(S200)하여 등록된 사용자이면 상기 GPS 모듈(240) 기능을 활성화(S300)하여 위치 정보 획득을 위한 준비를 하고 등록되지 않은 사용자이면 상기 음성 인식 및 스피커 모듈(260)에서 경고음이 발생(S210)하여 도난 확인 또는 신규 사용자 등록을 유도한다.
상기 S300 단계가 완료되면 상기 생체 신호 센서부(110)와 상기 가속도 센서부(120) 기능이 활성화(S310)되고 최종적으로 스마트 기기와 보행 보조 장치 간의 동기화(S320)가 이루어진다. 상기 S320 단계가 완료되면 시각 장애인 및 노약자는 스마트 기기의 어플리케이션 내에서 원하는 운동 종목을 선택(S330)하고 운동 관리 프로그램을 이용한 운동을 시작(S400)한다. 사용자가 운동을 수행하는 과정에서 상기 생체 신호 센서부(110) 및 상기 가속도 센서부(120)는 사용자의 신체 상태와 운동 상태를 실시간 계측(S500)하는데 이 때 사용자의 신체 상태에 문제가 될 징후가 포착되면 상기 음성 인식 및 스피커 모듈(260)에서 경고음을 발생(S210)시켜 휴식을 유도한다. 상기 S510 단계에서 사용자의 신체 상태가 양호하다고 판정되면 운동을 계속 유도함과 동시에 사용자의 신체 상태 및 운동 상태 정보를 상기 지능형 보행 제어 모듈(210)에 데이터화하여 전달(S600)한다. 이를 다시 상기 무선 이동 통신 모듈(220)로 전달(S610)하고 지정 보호자에게 사용자의 신체 상태 및 운동 상태 정보를 전송(S620)하는 과정을 수행한다. 전술한 과정에서 취합된 현재의 신체 상태 및 운동 상태 정보를 포함하여 이름, 거주지, 투병 정보 및 보호자 연락처 등의 주요 개인 정보를 상기 디스플레이 모듈(270)로 전송(S630)하는 것으로 본 발명에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템의 알고리듬 구현이 종료된다.
도 4는 본 발명에 따른 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템에서 활용할 수 있는 운동 종목 중 골프의 실시 예를 도시한 것으로 시각 장애인 및 노약자가 상기 보행 보조 장치(10)를 손에 쥐고 휘두르는 동작을 취하면 도 6과 같이 스마트 기기 내 어플리케이션 상에서 상기 S320 단계에서 보행 보조 장치(10)와 스마트 기기 간의 동기화가 이루어진 상태이므로 실제로 골프 운동을 수행하는 것과 같은 효과를 나타낼 수 있다.
도 5는 상기 보행 보조 장치(10)를 이용해서 어깨 관절 운동을 수행하는 실시 예를 도시한 것으로 이는 어깨 관절 운동에만 국한되지 않고 다양한 동작에 따른 여러 실시 예가 파생될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 보행 보조 장치
11 : 배터리 모듈
12 : 센서 신호 송수신 및 전원 공급 연결선
13 : 압전 소자 모듈
100 : 보행 보조 디바이스
110 : 생체 신호 센서부
120 : 가속도 센서부(120)
200 : 통신 및 제어 디바이스
210 : 지능형 보행 제어 모듈
220 : 무선 이동 통신 모듈
240 : GPS 모듈
250 : 발광 다이오드 버튼
260 : 음성 인식 및 스피커 모듈
270 : 디스플레이 모듈

Claims (8)

  1. 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템에 있어서,
    보행 보조 디바이스(100)와 통신 및 제어 디바이스(200)는 상호 결합되어 하나의 시스템을 구성하는 것을 특징으로 하며,
    상기 보행 보조 디바이스(100)에는 생체 신호 센서부(110); 가속도 센서부(120); 센서 신호 송수신 및 전원 공급 연결선(12); 압전 소자 모듈(13);이 구비되고,
    상기 통신 및 제어 디바이스(200)에는 지능형 보행 제어 모듈(210); 무선 이동 통신 모듈(220); GPS 모듈(240); 발광 다이오드 버튼(250); 음성 인식 및 스피커 모듈(260); 디스플레이 모듈(270); 배터리 모듈(11);이 구비되는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보행 보조 디바이스(100)에 구비된 생체 신호 센서부(110)와 가속도 센서부(120)는 시각 장애인 및 노약자의 생체 신호와 이동 정보를 교차 검지하여 시각 장애인 및 노약자에 대한 신체 상태 확인 및 움직임 상태를 파악할 수 있는 기능이 구현되는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보행 보조 디바이스(100)의 하단부에는 압전 소자 모듈(13)이 구비되어 있어서 사용자가 보행을 하는 경우나 인위적으로 상하 방향으로 흔드는 경우에 전기 에너지가 발생하며 이는 센서 신호 송수신 및 전원 공급 연결선(12)을 통해서 상기 통신 및 제어 디바이스(200)로 전달되거나 배터리 모듈(11)을 충전하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지능형 보행 제어 모듈(210)은 생체 신호, 가속도 신호, 사용자 음성 및 위치 정보 등을 분석하여 시각 장애인 및 노약자의 운동 수행 및 관리를 위한 안내음 출력, 안내등 점멸 및 무선 이동 통신 모듈로 데이터 전달 등의 작업을 수행하는 알고리듬이 내재된 컴퓨터 연산 및 제어 장치인 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 이동 통신 모듈(220)은 상기 지능형 보행 제어 모듈(210)의 명령에 따라 지정 보호자의 이동 통신 단말기로 시각 장애인 및 노약자의 개인 상태, 장치 상태 및 운동 정보를 데이터 패킷화하여 전송하는 기능을 수행하고 상기 GPS 모듈(240)은 사용자의 위치 정보 획득 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 버튼(250)은 상기 보행 보조 디바이스(100)와 상기 통신 및 제어 디바이스(200)의 체결 상태를 지시하고, 유사 상황 발생 시 시각 장애인 및 노약자가 상기 발광 다이오드 버튼(250)을 누르면 급격히 점멸함과 동시에 상기 음성 인식 및 스피커 모듈(260)로 경고음이 출력되어 주변인에게 구조 요청이 가능한 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 음성 인식 및 경고음 출력용 스피커 모듈(260)은 사용자의 음성 정보를 인식하여 상기 보행 보조 디바이스(100)와 상기 통신 및 제어 디바이스(200)의 기능 활성화를 위한 시동 역할을 수행하며 한 기기에 여러 명의 사용자를 등록하여 관련 데이터 베이스를 상기 지능형 보행 제어 모듈(210)에 저장하면 다수의 사용자에 대한 관리가 가능하고 상기 디스플레이 모듈(270)은 시각 장애인 및 노약자의 기본적인 개인 정보와 운동 상태 정보를 디스플레이 창에 나타내는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템.
  8. 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템에 있어서,
    시각 장애인 및 노약자가 상기 보행 보조 장치(10)를 이용하여 운동을 시작하는 단계(S100);
    상기 S100 단계가 완료되면 스마트 기기 어플리케이션이 활성화되는 단계(S110);
    상기 S110 단계가 완료되면 사용자 음성 인식 기능이 활성화되는 단계(S120);
    상기 S120 단계가 완료되면 상기 보행 보조 장치(10)로 운동을 수행하려는 시각 장애인 및 노약자가 음성 신호를 제공하여 사용자의 기 등록 여부를 확인하는 단계(S200);
    상기 S200 단계에서 등록된 사용자이면 상기 GPS 모듈(240) 기능을 활성화하여 위치 정보 획득을 위한 준비를 하는 단계(S300);
    상기 S200 단계에서 등록되지 않은 사용자이면 상기 음성 인식 및 스피커 모듈(260)에서 경고음이 발생하여 도난 확인 또는 신규 사용자 등록을 유도하는 단계(S210);
    상기 S300 단계가 완료되면 상기 생체 신호 센서부(110)와 상기 가속도 센서부(120) 기능이 활성화되는 단계(S310);
    상기 S310 단계가 완료되면 최종적으로 스마트 기기와 보행 보조 장치 간의 동기화가 이루어지는 단계(S320);
    상기 S320 단계가 완료되면 시각 장애인 및 노약자는 스마트 기기의 어플리케이션 내에서 원하는 종목의 운동을 선택하는 단계(S330);
    상기 S330 단계가 완료되면 시각 장애인 및 노약자가 운동 관리 프로그램을 이용하여 운동을 시작하는 단계(S400);
    시각 장애인 및 노약자가 운동을 수행하는 과정에서 상기 생체 신호 센서부(110) 및 상기 가속도 센서부(120)가 사용자의 신체 상태와 운동 상태를 실시간 계측하는 단계(S500);
    상기 S500 단계에서 시각 장애인 및 노약자의 신체 상태가 양호한지 파악하는 단계(S510);
    상기 S510 단계에서 사용자의 신체 상태에 문제가 될 징후가 포착되면 상기 음성 인식 및 스피커 모듈(260)에서 경고음을 발생시켜 휴식을 유도하는 단계(S210);
    상기 S510 단계에서 사용자의 신체 상태가 양호하다고 판정되면 운동을 계속 유도함과 동시에 사용자의 신체 상태 및 운동 상태 정보를 상기 지능형 보행 제어 모듈(210)에 데이터화하여 전달하는 단계(S600);
    상기 S600 단계가 완료되면 상기 지능형 보행 제어 모듈(210)에서 상기 무선 이동 통신 모듈(220)로 데이터를 전달하는 단계(S610);
    상기 S610 단계가 완료되면 지정 보호자에게 사용자의 신체 상태 및 운동 상태 정보를 전송하는 단계(S620);
    S620 단계에서 전송한 시각 장애인 및 노약자의 신체 상태 및 운동 상태 정보를 포함하여 이름, 거주지, 투병 정보 및 보호자 연락처 등의 주요 개인 정보를 상기 디스플레이 모듈(270)로 전송하는 단계(S630);로 구성 및 진행되는 것을 특징으로 하는 보행 보조 장치를 이용한 운동 관리 시스템.
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