KR20170062105A - 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법, 피트니스 트레이닝 시스템 및 피트니스 트레이닝을 위한 웨어러블 기기 - Google Patents

웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법, 피트니스 트레이닝 시스템 및 피트니스 트레이닝을 위한 웨어러블 기기 Download PDF

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Abstract

웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법은 단말 장치가 피트니스 트레이닝에 대한 동작 정보 및 신체 부위에 대한 길이 정보를 저장하는 단계, 상기 단말 장치가 상기 신체 부위 중 기준 위치에 위치한 웨어러블 기기로부터 움직임 정보를 수신하는 단계, 상기 단말 장치가 상기 움직임 정보, 상기 길이 정보 및 상기 기준 위치를 이용하여 사용자 움직임에 따른 상기 신체 부위의 각도를 연산하는 단계 및 상기 단말 장치가 상기 각도가 상기 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법, 피트니스 트레이닝 시스템 및 피트니스 트레이닝을 위한 웨어러블 기기{FITNESS TRAINING METHOD BASED ON WEARABLE DEVICE, FITNESS TRAINING SYSTEM AND WEARABLE DEVICE FOR FITNESS TRAINING}
이하 설명하는 기술은 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰과 함께 스마트 안경, 스마트 워치, 스마트 밴드와 같은 다양한 웨어러블 기기가 등장하고 있다. 스마트 워치 또는 스마트 밴드와 같은 기기는 착용자의 움직임 정보를 수집하고, 수집한 정보를 기반으로 다양한 정보를 제공한다. 예컨대, 스마트 밴드는 착용자의 이동 거리, 걸음 횟수 등을 알려주거나, 운동량을 연산하여 알려주기도 한다.
미국공개특허 US 2013/0041617
이하 설명하는 기술은 웨어러블 기기를 이용하여 피트니스 운동을 트레이닝하는 서비스를 제공하고자 한다.
웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법은 단말 장치가 피트니스 트레이닝에 대한 동작 정보 및 신체 부위에 대한 길이 정보를 저장하는 단계, 단말 장치가 신체 부위 중 기준 위치에 위치한 웨어러블 기기로부터 움직임 정보를 수신하는 단계, 단말 장치가 움직임 정보, 길이 정보 및 기준 위치를 이용하여 사용자 움직임에 따른 신체 부위의 각도를 연산하는 단계 및 단말 장치가 각도가 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
피트니스 트레이닝 시스템은 신체 부위 중 기준 위치에 위치하고, 기준 위치의 움직임 정보를 획득하는 웨어러블 기기 및 웨어러블 기기로부터 근거리 무선 통신을 통해 수신한 움직임 정보, 신체 부위에 대한 길이 정보 및 기준 위치를 이용하여 사용자 움직임에 따른 신체 부위의 각도를 연산하고, 각도가 피트니스 트레이닝을 위한 신체 부위의 기준 각도 범위에 속하는지 여부를 판단하는 단말 장치를 포함한다.
피트니스 트레이닝을 위한 웨어러블 기기는 신체 부위 중 기준 위치의 움직임 정보를 획득하는 센서 장치, 상기 신체 부위에 대한 길이 정보, 상기 신체 부위에 대한 동작 정보 및 상기 신체 부위 중 웨어러블 기기가 위치하는 기준 위치를 저장하는 저장 장치, 상기 움직임 정보, 상기 길이 정보 및 상기 기준 위치를 이용하여 사용자 움직임에 따른 상기 신체 부위의 각도를 연산하고, 상기 각도가 상기 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위에 속하는지 여부를 판단하는 애플리케이션 프로세서 장치 및 상기 각도가 상기 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위에 속하는지 여부에 대한 정보를 송신하는 통신 장치를 포함한다.
이하 설명하는 기술은 웨어러블 기기를 이용하여 사용자가 운동하고자 하는 피트니스 운동에 맞는 동작을 하고 있는지 알려준다. 이를 통해 사용자는 피트니스 클럽에서 개인 지도를 받는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 피트니스 트레이닝 시스템의 동작을 도시한 예이다.
도 2는 피트니스 트레이닝 시스템의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 3은 피트니스 트레이닝 시스템의 구성을 도시한 블록도의 다른 예이다.
도 4는 웨어러블 기기의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 5는 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법에 대한 순서도의 예이다.
도 6은 웨어러블 기기의 부착 위치를 설명하는 화면 및 신체 부위의 각도를 연산하는 예이다.
도 7은 웨어러블 기기의 부착 위치에 대한 다른 예이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
최근 다양한 웨어러블 기기(wearable device)가 등장하고 있다. 웨어러블 기기를 활용한 응용 서비스 중 대표적인 것이 헬스 케어(health care)이다. 응용 서비스는 사용자의 주행 거리 알림, 운동 거리 및 운동 시간에 기반한 칼로리 소모량 제공 등이 있다. 대부분 웨어러블 기기는 사용자의 스마트폰과 연동하여 일정한 정보를 사용자에게 제공한다.
이하 설명하는 기술은 웨어러블 기기를 이용하여 사용자에게 피트니스 운동 방법을 제공한다. 피트니스 운동은 일정한 시간에 일정한 동작을 수행하는 것이다. 사용자가 신체 부위를 움직여 일정한 동작을 하게되면 신체 부위의 위치가 변화한다. 신체 부위의 위치 변화는 일정한 기준점 또는 기준선과의 관계에서 각도로 표현될 수 있다. 이하 설명하는 기술은 웨어러블 기기를 이용하여 신체 움직임에 따른 각도를 연산하고, 연산된 각도를 기준으로 사용자가 올바른 운동 동작을 취했는지 여부를 판단한다. 나아가 이하 설명하는 기술은 웨어러블 기기를 이용하여 사용자에게 올바른 운동 동작을 취할 수 있도록 알람(alarm)하거나, 일정한 동작을 지시할 수도 있다.
이하 단말 장치는 웨어러블 기기와 연결되어 일정한 정보를 사용자에게 제공하는 장치를 의미한다. 예컨대, 단말 장치는 스마트폰, 태블릿, PC, 게임 콘솔 등과 같은 다양한 장치일 수 있다. 단말 장치에 대한 구체적인 구성은 후술한다. 이하 웨어러블 기기는 기본적으로 사용자의 신체 부위에 부착되어 신체 부위의 움직임 정보를 획득하는 장치를 의미한다. 또한 웨어러블 기기는 단말 장치와 근거리 통신을 통해 일정한 정보를 주고 받을 수 있다. 예컨대, 웨어러블 기기는 블루투스(BLE) 통신, RFID 통신, WiFi Direct, UPnP(Universal Plug and Play) 등 다양한 근거리 통신을 통해 단말 장치와 정보를 주고 받을 수 있다. 나아가 웨어러블 기기는 이동통신 네트워크를 통해 단말 장치와 데이터를 주고 받을 수도 있을 것이다. 즉, 이하 설명하는 기술에서 웨어러블 기기와 단말 장치 사이의 통신 기법은 특정한 종류로 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 웨어러블 기기는 스마트 워치, 스마트 밴드 등과 같이 다양한 장치를 포함하는 의미이다. 다만 이하 설명하는 기술에서 웨어러블 기기는 사용자의 신체 부위에 고정되는 기구적 구성(밴드 등)을 갖는 것이 바람직하다. 웨어러블 기기는 피트니스 운동의 종류에 따라 다양한 신체 부위에 위치할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하면서 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법, 피트니스 트레이닝 시스템 및 피트니스 트레이닝을 위한 웨어러블 기기에 관하여 구체적으로 설명하겠다. 이하 도면에서 단말 장치는 스마트폰을 예로 도시하고, 웨어러블 기기는 스마트 밴드를 예로 도시한다.
도 1은 피트니스 트레이닝 시스템(100)의 동작을 도시한 예이다. 피트니스 트레이닝 시스템(100)은 웨어러블 기기(110)과 단말 장치(120)을 포함한다. 도 1에서 웨어러블 기기(110)는 사용자의 손목에 고정된 상태이다.
도 1(a)는 웨어러블 기기(110)가 움직임 정보를 획득하고, 단말 장치(120)가 움직임 정보를 분석하여 사용자에게 일정한 피드백을 전달하는 예이다. 도 1(a)에서 웨어러블 기기(110)가 신체 부위의 움직임 정보를 획득하고, 획득한 움직임 정보를 단말 장치(120)에 전송한다. 단말 장치(120)는 움직임 정보를 기반으로 신체 부위의 각도를 연산하고, 각도를 기준으로 현재 사용자가 올바른 운동 동작을 수행하고 있는지 판단한다. 도 1(a)에서 단말 장치(120)는 사용자에게 운동 동작을 모니터링한 결과를 피드백할 수 있다. 후술하겠지만 단말 장치(120)는 다양한 방법으로 모니터링 결과를 사용자에게 알려줄 수 있다.
도 1(b)는 웨어러블 기기(110)가 움직임 정보를 획득하고, 웨어러블 기기(110)가 단말 장치(120)로부터 수신한 움직임 정보의 분석 결과에 따른 피드백을 사용자에게 전달하는 예이다. 도 1(b)에서 웨어러블 기기(110)가 신체 부위의 움직임 정보를 획득하고, 획득한 움직임 정보를 단말 장치(120)에 전송한다. 단말 장치(120)는 움직임 정보를 기반으로 신체 부위의 각도를 연산하고, 각도를 기준으로 현재 사용자가 올바른 운동 동작을 수행하고 있는지 판단한다. 도 1(b)에서 단말 장치는 사용자의 운동 동작을 모니터링한 결과(피드백 신호)를 웨어러블 기기(110)에 전달한다. 웨어러블 기기(110)는 피드백 신호에 따라 일정한 피드백 알람을 출력한다.
도 2는 피트니스 트레이닝 시스템(100)의 구성을 도시한 블록도의 예이다. 도 2는 도 1(a)에서 도시한 피트니스 트레이닝 시스템(100)의 동작을 수행하는 구성에 대한 예이다.
웨어러블 기기(110)는 사용자 신체 부위의 움직임 정보를 획득하는 구성이다. 모션 센서(111)는 신체 부위의 움직임 정보를 획득하는 센서 장치이다. 모션 센서(111)는 움직임 정보를 수집하는 다양한 센서 장치가 사용될 수 있다. 또한 모션 센서(111)는 복수의 센서 장치를 포함하는 구성일 수도 있다. 예컨대, 센서 장치는 가속도 센서, 각속도 센서 및 지자기 센서 등과 같은 센서 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로 3차원 공간에서 위치 내지 각도를 정확하게 측위하기 위해서는 가속도 센서 및 각속도 센서를 모두 이용하기도 한다. 이하 설명하는 기술에서 모션 센서(111)는 사용되는 센서 장치의 종류가 제한되지 않는다. 모션 센서(111)는 3차원 공간에서 기준점에서 출발하여 웨어러블 기기(110)가 이동하는 위치 내지 속도를 측위할 수 있다면, 어떤 센서 장치를 사용해도 무방하다. 예컨대, 최근 비행 드론(drone)에 사용되는 9축 센서 등을 사용할 수도 있다.
한편 도 2에서는 도시하지 않았지만 모션 센서(111)가 수집한 움직임 정보(위치 내지 각도)는 일반적으로 필터를 통해 일정하게 보정된다. 모션 센서(111)가 각도 보정을 하거나, 또는 별도의 AP가 각도 등을 보정할 수 있다.
통신 모듈(112)는 모션 센서(111)가 수집한 신체 부위의 움직임 정보를 단말 장치(120)에 전송하는 구성이다. 통신 모듈(112)는 사용하는 통신 기법에 따라 해당 통신 방식을 지원하는 모듈을 사용할 수 있다. 예컨대, BLE 통신을 사용한다면 통신 모듈(112)은 BLE 모듈을 사용한다. 또한 다양한 통신 방식을 지원하는 통합된 형태의 칩셋이 사용될 수도 있을 것이다. 일반적으로 통신 모듈(112)는 안테나 및 통신을 제어하는 제어 칩셋을 포함한다.
전원 장치(113)는 웨어러블 기기(110)에 전력을 공급하는 장치이다. 전원 장치(113)는 모션 센서(111) 및 통신 모듈(112)에 전력을 공급할 수 있다. 웨어러블 기기(110)는 일반적으로 배터리를 내장한다. 따라서 전원 장치(113)는 배터리, 배터리와 연결되는 커넥터 및 회로 등을 포함한다.
단말 장치(120)는 웨어러블 기기(110)가 전달하는 움직임 정보를 분석하여, 신체부위의 각도를 연산하고, 피트니스 운동의 종류에 따라 신체부위의 각도가 운동 동작에 부합하는지 여부를 판단(운동 동작 모니터링)한다. 나아가 단말 장치(120)는 운동 동작 모니터링 결과에 따라 일정한 정보 내지 알람을 사용자에게 제공할 수도 있다.
단말 장치(120)는 사전에 피트니스 운동의 종류에 대한 특정 신체 부위의 각도 또는 신체 부위의 각도 변화에 대한 데이터가 필요하다. 예컨대, 덤벨 컬(dumbell curl) 운동을 한다면 단말 장치(120)는 운동 동작의 시작에서 운동 동작의 종류에 따른 상완의 각도 변화에 대한 정보를 알고 있어야 한다. 나아가 시작 각도에서 종료 각도까지의 변화 시간과 같은 기준도 필요할 수 있다. 단말 장치(120)는 다양한 종류의 운동에 따라 특정 신체 부위의 각도 내지 각도의 변화에 대한 정보를 사전에 저장해야 한다. 저장 매체(123)는 적어도 하나의 피트니스 운동 종류에 따라 그에 대응하는 동작 정보를 저장한다. 동작 정보는 피트니스 운동 종류에 따라 적절한 각도 범위를 포함할 수 있다. 이하 적절한 각도 범위를 기준 각도 범위라고 명명한다.
또한 단말 장치(120)는 사용자의 신체 정보도 사전에 입수할 필요가 있다. 예컨대, 신체 부위(팔, 다리 등)의 길이가 사용자마다 다르기 때문에 정확한 각도 연산을 위해서는 신체 부위에 대한 길이 정보가 필요할 수 있다. 저장 매체(123)는 신체 부위에 대한 길이 정보를 저장한다. 나아가 저장 매체(123)는 서로 다른 식별자로 구분되는 서로 다른 복수의 사용자에 대한 신체 정보를 저장할 수도 있다.
단말 장치(120)는 통신 모듈(124)을 통해 동작 정보 및/또는 신체 부위의 길이 정보를 수신하여, 저장 매체(123)에 저장할 수 있다. 또한 도 2에서는 도시하지 않았지만 별도의 인터페이스 장치(키보드, 터치 패널 등)를 통해 신체 부위의 길이 정보 등을 사용자로부터 입력받을 수도 있다.
통신 모듈(124)는 웨어러블 기기의 통신 모듈(112)을 통해 전달되는 움직임 정보를 수신한다. 애플리케이션 프로세서(AP,121)는 단말 장치(120)의 동작을 제어하는 제어 장치이다. AP(121)는 다양한 칩셉이 통합된 형태일 수도 있다. 따라서 AP(121)은 연산을 처리하는 프로세서외에도 센서 장치, 통신 모듈을 포함한 형태일 수 있다. 예컨대, 도 2에서는 AP(121)와 통신 모듈(124), 메모리(122)를 별도로 도시하였으나, 해당 구성들은 물리적으로 하나의 칩셋 형태일 수도 있다. 메모리(122)는 RAM과 같이 AP(121)가 연산 과정에서 사용하는 데이터를 임시 저장하는 구성이다.
AP(121)는 통신 모듈(124)가 수신한 움직임 정보 및 저장 매체(123)에 저장된 신체 부위의 길이 정보를 사용하여 해당 신체 부위의 각도를 연산한다. 또한 AP(121)는 연산한 각도가 저장 매체(123)에 저장된 동작 정보를 이용하여 각도가 기준 각도 범위 내인지 여부를 판단한다. 해당 신체 부위의 각도가 기준 각도 범위 내인 경우 사용자가 올바른 운동 동작을 수행한 것이다.
단말 장치(120)는 사용자가 올바른 운동 동작을 수행한 경우 또는/및 사용자가 올바르지 않은 운동 동작을 수행한 경우에 일정한 알람 메시지 등을 출력할 수 있다. 예컨대, 사용자가 올바른 운동 동작을 수행한 경우라면 단말 장치(120)는 진동, 소리, 발광 또는 영상을 통해 사용자에게 올바른 운동 동작을 수행했다는 것을 알려줄 수 있다.
반대로 사용자가 올바르지 않은 운동 동작을 수행한 경우라면 단말 장치(120)는 진동, 소리, 발광 또는 영상을 통해 사용자에게 올바르지 않은 운동 동작을 수행했다는 것을 알려 줄 수 있다. 나아가 단말 장치(120)는 소리 또는/및 영상을 통해 사용자에게 올바른 동작을 위한 지시(instruction)을 할 수도 있다.
디스플레이 장치(125)는 운동 동작에 대한 튜토리얼(tutorial) 영상을 출력할 수 있다. 이 경우 저장 매체(123)가 재생을 위한 튜토리얼 영상을 저장한다. 나아가 디스플레이 장치(125)는 사용자의 운동 동작 모니터링 결과에 따라 올바른 동작 또는 올바르지 않은 동작을 수행했다는 영상 정보를 출력할 수 있다. 디스플레이 장치(125)는 사용자에게 올바른 동작을 위한 지시 영상을 출력할 수도 있다.
진동 모터(126)는 진동으로 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성이고, 스피커(127)는 소리(sound)로 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성이고, LED(128)는 발광을 통해 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성에 해당한다. 예컨대, 스피커(127)는 사용자의 운동 동작 모니터링 결과에 따라 올바르지 않은 동작을 수행한 상태라면, 사용자에게 이후 어떤 동작을 해야 하는지에 대한 정보를 알려줄 수 있다. 한편 사용자에게 전달되는 피드백 정보는 사전에 저장 매체(123)에 저장되어야 할 것이다.
전원 장치(129)는 단말 장치(120)의 구성 중 전력이 필요한 구성에 전력을 공급하는 장치이다.
도 3은 피트니스 트레이닝 시스템(100)의 구성을 도시한 블록도의 다른 예이다. 도 3은 도 1(b)에서 도시한 피트니스 트레이닝 시스템(100)의 동작을 수행하는 구성에 대한 예이다. 즉 웨어러블 기기(110)가 신체 부위의 움직임 정보를 수집하고, 움직임 분석 결과에 따른 피드백 정보도 출력하는 예이다. 도 3의 구성 중 도 2에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나, 간단하게 언급한다.
단말 장치(120)는 웨어러블 기기(110)가 전달하는 움직임 정보를 분석하여, 신체부위의 각도를 연산하고, 피트니스 운동의 종류에 따라 신체부위의 각도가 운동 동작에 부합하는지 여부를 판단(운동 동작 모니터링)한다.
저장 매체(123)는 적어도 하나의 피트니스 운동 종류에 따라 그에 대응하는 동작 정보를 저장한다. 동작 정보는 피트니스 운동 종류에 따라 적절한 각도 범위를 포함할 수 있다. 이하 적절한 각도 범위를 기준 각도 범위라고 명명한다. 또한 저장 매체(123)는 신체 부위에 대한 길이 정보를 저장한다.
단말 장치(120)는 통신 모듈(124)을 통해 동작 정보 및/또는 신체 부위의 길이 정보를 수신하여, 저장 매체(123)에 저장할 수 있다. 또한 도 3에서는 도시하지 않았지만 별도의 인터페이스 장치(키보드, 터치 패널 등)를 통해 신체 부위의 길이 정보 등을 사용자로부터 입력받을 수도 있다.
통신 모듈(124)는 웨어러블 기기의 통신 모듈(112)을 통해 전달되는 움직임 정보를 수신한다. 애플리케이션 프로세서(AP,121)는 단말 장치(120)의 동작을 제어하는 제어 장치이다. AP(121)는 통신 모듈(124)가 수신한 움직임 정보 및 저장 매체(123)에 저장된 신체 부위의 길이 정보를 사용하여 해당 신체 부위의 각도를 연산한다. 또한 AP(121)는 연산한 각도가 저장 매체(123)에 저장된 동작 정보를 이용하여 각도가 기준 각도 범위 내인지 여부를 판단한다.
단말 장치(120)는 운동 동작 모니터링 결과(피드백 신호)를 통신 모듈(124)을 통해 웨어러블 기기(110)에 전달한다.
웨어러블 기기(110)에서 모션 센서(111)는 신체 부위의 움직임 정보를 획득하는 센서 장치이다. 통신 모듈(112)는 모션 센서(111)가 수집한 신체 부위의 움직임 정보를 단말 장치(120)에 전송하는 구성이다. 나아가 통신 모듈(112)은 단말 장치(120)가 전송하는 피드백 신호를 수신하기도 한다. 전원 장치(113)는 웨어러블 기기(110)의 구성 중 전력이 필요한 구성에 전력을 공급하는 구성이다.
웨어러블 기기(110)에서 AP(114)는 웨어러블 기기(110)의 구성을 제어하기 위한 구성이다. 메모리(115)는 AP(114)의 연산 또는 제어 과정에 필요한 데이터를 임시로 저장한다.
웨어러블 기기(110)는 사용자가 올바른 운동 동작을 수행한 경우 또는/및 사용자가 올바르지 않은 운동 동작을 수행한 경우에 일정한 알람 메시지 등을 출력할 수 있다. 예컨대, 사용자가 올바른 운동 동작을 수행한 경우라면 웨어러블 기기(110)는 진동, 소리, 발광 또는 영상을 통해 사용자에게 올바른 운동 동작을 수행했다는 것을 알려줄 수 있다.
반대로 사용자가 올바르지 않은 운동 동작을 수행한 경우라면 웨어러블 기기(110)는 진동, 소리, 발광 또는 영상을 통해 사용자에게 올바르지 않은 운동 동작을 수행했다는 것을 알려 줄 수 있다. 나아가 웨어러블 기기(110)는 소리 또는/및 영상을 통해 사용자에게 올바른 동작을 위한 지시(instruction)을 할 수도 있다.
디스플레이 장치(119)는 운동 동작에 대한 튜토리얼(tutorial) 영상을 출력할 수 있다. 디스플레이 장치(119)는 사용자의 운동 동작 모니터링 결과에 따라 올바른 동작 또는 올바르지 않은 동작을 수행했다는 영상 정보를 출력할 수 있다. 디스플레이 장치(119)는 사용자에게 올바른 동작을 위한 지시 영상을 출력할 수도 있다. 디스플레이 장치(119)가 출력하는 영상은 별도의 저장 매체(미도시) 또는 메모리(115)에 저장된다. 이 경우 메모리(115)는 비휘발성 메모리일 수 있다.
진동 모터(116)는 진동으로 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성이고, 스피커(117)는 소리(sound)로 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성이고, LED(118)는 발광을 통해 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성에 해당한다. 예컨대, 스피커(117)는 사용자의 운동 동작 모니터링 결과에 따라 올바르지 않은 동작을 수행한 상태라면, 사용자에게 이후 어떤 동작을 해야 하는지에 대한 정보를 알려줄 수 있다. 한편 사용자에게 전달되는 피드백 정보는 사전에 별도의 저장 매체(미도시) 또는 메모리(115)에 저장되어야 할 것이다.
도 4는 웨어러블 기기(200)의 구성을 도시한 블록도의 예이다. 도 4는 도 1과 달리 웨어러블 기기(200)가 신체 부위의 동작을 모니터링하고, 모니터링한 결과(피드백 알람)를 사용자에게 알려주는 예이다.
웨어러블 기기(200)는 모션 센서(210)가 전달하는 움직임 정보를 분석하여, 신체부위의 각도를 연산하고, 피트니스 운동의 종류에 따라 신체부위의 각도가 운동 동작에 부합하는지 여부를 판단(운동 동작 모니터링)한다. 모션 센서(111)는 신체 부위의 움직임 정보를 획득하는 센서 장치이다.
저장 매체(240)는 적어도 하나의 피트니스 운동 종류에 따라 그에 대응하는 동작 정보를 저장한다. 동작 정보는 피트니스 운동 종류에 따라 적절한 각도 범위를 포함할 수 있다. 또한 저장 매체(240)는 신체 부위에 대한 길이 정보를 저장한다.
도 4에 도시하지 않았지만 웨어러블 기기(200)는 통신 모듈을 통해 동작 정보 및/또는 신체 부위의 길이 정보를 수신하여, 저장 매체(240)에 저장할 수 있다. 또한 도 4에서 도시하지 않았지만 별도의 인터페이스 장치(키보드, 터치 패널 등)를 통해 신체 부위의 길이 정보 등을 사용자로부터 입력받을 수도 있다.
AP(220)는 웨어러블 기기(200)의 동작을 제어하는 제어 장치이다. 메모리(230)는 RAM과 같이 AP(220)가 연산 과정에서 사용하는 데이터를 임시 저장하는 구성이다.
AP(220)는 모션 센서(210)가 수집한 움직임 정보 및 저장 매체(240)에 저장된 신체 부위의 길이 정보를 사용하여 해당 신체 부위의 각도를 연산한다. 또한 AP(220)는 연산한 각도가 저장 매체(240)에 저장된 동작 정보를 이용하여 각도가 기준 각도 범위 내인지 여부를 판단한다. 해당 신체 부위의 각도가 기준 각도 범위 내인 경우 사용자가 올바른 운동 동작을 수행한 것이다.
웨어러블 기기(200)는 사용자가 올바른 운동 동작을 수행한 경우 또는/및 사용자가 올바르지 않은 운동 동작을 수행한 경우에 일정한 알람 메시지 등을 출력할 수 있다. 예컨대, 사용자가 올바른 운동 동작을 수행한 경우라면 웨어러블 기기(200)는 진동, 소리, 발광 또는 영상을 통해 사용자에게 올바른 운동 동작을 수행했다는 것을 알려줄 수 있다.
반대로 사용자가 올바르지 않은 운동 동작을 수행한 경우라면 웨어러블 기기(200)는 진동, 소리, 발광 또는 영상을 통해 사용자에게 올바르지 않은 운동 동작을 수행했다는 것을 알려 줄 수 있다. 나아가 웨어러블 기기(200)는 소리 또는/및 영상을 통해 사용자에게 올바른 동작을 위한 지시(instruction)을 할 수도 있다.
디스플레이 장치(290)는 운동 동작에 대한 튜토리얼(tutorial) 영상을 출력할 수 있다. 이 경우 저장 매체(240)가 재생을 위한 튜토리얼 영상을 저장한다. 나아가 디스플레이 장치(290)는 사용자의 운동 동작 모니터링 결과에 따라 올바른 동작 또는 올바르지 않은 동작을 수행했다는 영상 정보를 출력할 수 있다. 디스플레이 장치(290)는 사용자에게 올바른 동작을 위한 지시 영상을 출력할 수도 있다.
진동 모터(260)는 진동으로 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성이고, 스피커(270)는 소리(sound)로 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성이고, LED(280)는 발광을 통해 사용자에게 일정한 피드백을 주는 구성에 해당한다. 예컨대, 스피커(270)는 사용자의 운동 동작 모니터링 결과에 따라 올바르지 않은 동작을 수행한 상태라면, 사용자에게 이후 어떤 동작을 해야 하는지에 대한 정보를 알려줄 수 있다. 한편 사용자에게 전달되는 피드백 정보는 사전에 저장 매체(240)에 저장되어야 할 것이다.
전원 장치(250)는 웨어러블 기기(200)의 구성 중 전력이 필요한 구성에 전력을 공급하는 장치이다.
도 5는 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법(300)에 대한 순서도의 예이다. 도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 장치를 이용하여 피트니스 트레이닝을 수행하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
단말 장치(120)/또는 웨어러블 기기(110)는 사전에 설치된 애플리케이션을 통해 피트니스 트레이닝 방법을 제공할 수 있다. 따라서 사용자는 먼저 설치된 애플리케이션이 구동한다(310). 인터페이스 화면을 통해 사용자를 선택할 수 있다. 전술한 바와 같이 피트니스 트레이닝을 받고자 하는 사용자는 운동 종류에 따라 특정 신체 부위의 길이 정보를 입력해야 한다. 사전에 등록되지 않은 사용자인지 여부를 판단하여(320), 등록된 사용자가 아닌 새로운 사용자라면 사용자를 등록(식별 번호 부여)하고, 특정 신체 길이를 입력받는다(330).
복수의 사용자가 등록되어 있는 경우라면, 인터페이스 화면을 통해 사용자는 특정 사용자를 선택하고, 자신이 트레이닝하기 원하는 피트니스 운동을 선택한다(340).
경우에 따라서 단말 장치(120)/또는 웨어러블 기기(110)는 사용자가 선택한 피트니스 운동에 대한 튜토리얼 영상 또는 튜토리얼 음성을 출력할 수 있다(350). 또한 단말 장치(120)/또는 웨어러블 기기(110)는 디스플레이 화면 또는 음성을 통해 선택한 피트니스 운동을 위한 웨어러블 기기의 부착 위치를 표시할 수 있다(360). 단말 장치(120)/또는 웨어러블 기기(110)는 사용자에게 안내한 부착 위치를 기준으로 각도를 연산한다. 이하 특정 신체 부위 중 웨어러블 기기(110)가 위치하는 위치를 기준 위치라고 명명한다.
단말 장치(120)/또는 웨어러블 기기(110)는 신체 부위의 움직임 정보를 수집하고, 움직임 정보, 신체 부위의 길이 정보 및 기준 위치를 이용하여 해당 신체 부위의 각도를 연산한다. 단말 장치(120)/또는 웨어러블 기기(110)는 연산한 각도가 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위 내인지 여부를 모니터링한다(370).
단말 장치(120)/또는 웨어러블 기기(110)는 연산한 각도가 기준 각도 범위를 벗어나는지 판단한다(375). 375 과정은 370의 운동 상태 모니터링 과저에 포함되는 과정이라고 볼 수 있다. 단말 장치(120)/또는 웨어러블 기기(110)는 연산한 각도가 기준 각도 범위를 벗어난 경우 사용자에게 일정한 알람을 하거나, 올바른 운동 동작에 대한 지시를 할 수 있다(380).
사용자가 선택한 피트니스 운동이 종료되었는지 여부를 판단하여(390), 종료되지 않았다면 계속 운동 상태를 모니터링하고, 종료되었다면 운동 상태 모니터링을 종료한다. 선택한 피트니스 운동이 종료되었는지 여부는 미리 설정된 운동 회수 또는/및 운동 시간을 모두 충족했는지 여부로 결정할 수 있다.
도 6은 웨어러블 기기의 부착 위치를 설명하는 화면 및 신체 부위의 각도를 연산하는 예이다. 도 6은 사용자가 "Leg raise"라는 피트니스 운동을 선택한 경우이다. 도 6(a)는 단말 장치(120)에서 웨어러블 기기의 부착 위치를 설명하는 화면의 예이다. 사용자는 디스플레이 화면에 표시된 "기준 위치"를 참고하여 웨어러블 기기를 착용할 수 있다. 기준 위치는 피트니스 운동에 따른 동작을 모니터링할 수 있는 위치에 해당한다. 한편 기준 위치는 피트니스 운동의 종류에 따라 달라질 수 있고, 동일한 피트니스 운동이라도 복수의 기준 위치가 사용될 수도 있다.
도 6(b)는 신체 부위 각도를 연산하는 예를 도시한 것이다. "Leg raise"는 다리를 바닥면에서부터 일정한 각도로 올리는 운동이다. 결국 "Leg raise"는 도 6(b)에 도시한 θ(각도)를 연산하면 운동 동작을 모니터링 할 수 있다. θ는 웨어러블 기기가 바닥면에서 이동하여 위치한 2차원 또는 3차원 좌표 만으로는 정확하게 연산하기 어려울 수 있다. 이 경우 사용자의 다리 길이(L)을 알 수 있다면 보다 정확한 θ 값 연산이 가능하다. 정확한 각도 측정을 위해서는 "Leg raise" 경우 엉덩이 꼬리뼈부터 웨어러블 기기의 기준 위치까지의 길이가 필요할 수도 있다. 운동의 종류에 따라 신체 길이의 기준점 등은 달라질 수 있다. 정리하면 사용자의 신체 부위의 길이, 웨어러블 기기의 기준 위치 및 웨어러블 기기가 수집한 움직임 정보(각도 정보)를 고려하면 정확한 각도 연산이 가능하다.
정리하면 단말 장치 또는 웨어러블 기기가 각도 연산을 위해 필요한 정보는 다음과 같이 다양할 수 있다. 필요한 정보는 (1) 웨어러블 기기가 수집한 각도, (2) 신체 부위의 길이 및 웨어러블 기기가 수집한 움직임 정보 또는 (3) 신체 부위의 길이, 신체 부위 중 기준 위치가 위치한 지점에 대한 정보 및 웨어러블 기기가 수집한 움직임 정보이다.
신체 부위의 각도 연산을 위해 다양한 수식을 이용할 수 있을 것이다. 다만 수식 등을 이용한 각도 연산을 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 도출할 수 있는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 7은 웨어러블 기기의 부착 위치에 대한 다른 예이다. 도 7은 복수 개(2개)의 웨어러블 기기를 이용한 예이다. 도 7은 사용자가 "Lunge"라는 피트니스 운동을 선택한 경우에 대한 예이다. 도 7(a)는 단말 장치(120)에서 웨어러블 기기의 부착 위치를 설명하는 화면의 예이다. 도 7(a)를 살펴보면 두 개의 웨어러블 기기를 부착할 위치(제1 기준 위치 및 제2 기준 위치)를 도시하고 있다. "Lunge"는 한쪽 다리를 구부리고, 반대 다리를 앞으로 내밀면서 몸 전체를 아래로 내리는 하체 근력 운동이다. "Lunge"는 두 개의 다리가 어떤 동작을 취하고 있는지가 가장 중요하다. 따라서 도 7(a)와 같이 2개의 웨어러블 기기를 이용하는 것이 바람직하다. 도 7(a)에서는 각 웨어러블 기기에 대한 기준 위치를 도시하였지만, 다른 기준 위치가 이용될 수도 있다.
도 7(b)는 신체 부위 각도를 연산하는 예를 도시한 것이다. 도 7(b)는 두 다리의 동작 상태를 모니터링하기 위한 각도를 설명한다. 도 7(b)의 자세에 따르면 왼쪽 다리는 대퇴부가 바닥면과 수평이어야 한다. 다른 말로 하면 대퇴부와 평행한 직선과 수직면이 수직이어야 한다. 도 7(b)는 대퇴부와 평행한 직선과 수직면이 이루는 각도(θ1)를 연산하는 예를 도시하였다. 이와 같이 기준선 내지 기준면에 따라 신체 부위의 각도를 서로 달라질 수 있다. 물론 웨어러블 기기의 착용 위치에 따라 기준이 되는 각도가 달라질 수 있다. 도 7(b)에 따르면 오른쪽 다리는 종아리와 평행한 직선이 수평면이 이루를 각도(θ2)를 연산하는 예를 도시한다.
도 7과 같이 피트니스 운동의 종류에 따라 복수의 웨어러블 기기가 필요할 수 있다. 도 7에는 도시하지 않았지만 "Lunge" 운동에서 상체는 바닥면을 기준으로 수직 상태인 것이 바람직하다. 따라서 상체의 각도를 측정하기 위해 목 부위 등에 웨어러블 기기를 추가로 사용할 수도 있다.
나아가 피트니스 운동 뿐만 아니라 일정한 자세가 중요한 다른 운동의 경우에도 전술한 웨어러블 기기를 이용할 수 있을 것이다. 예컨대, 골프, 볼링 등과 같은 운동에서 사용자는 전술한 웨어러블 기기를 이용하여 동작 지도를 받을 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 피트니스 트레이닝 시스템
110 : 웨어러블 기기
111 : 모션 센서
112 : 통신 모듈
113 : 전원 장치
114 : AP
115 : 메모리
116 : 진동 모터
117 : 스피커
118 : LED
119 : 디스플레이 장치
120 : 단말 장치
121 : AP
122 : 메모리
123 : 저장 매체
124 : 통신 모듈
125 : 디스플레이 장치
126 : 진동 모터
127 : 스피커
128 : LED
129 : 전원 장치
200 : 웨어러블 기기
210 : 모션 센서
220 : AP
230 : 메모리
240 : 저장 매체
250 : 전원 장치
260 : 진동 모터
270 : 스피커
280 : LED
290 : 디스플레이 장치

Claims (12)

  1. 단말 장치가 피트니스 트레이닝에 대한 동작 정보 및 신체 부위에 대한 길이 정보를 저장하는 단계;
    상기 단말 장치가 상기 신체 부위 중 기준 위치에 위치한 웨어러블 기기로부터 움직임 정보를 수신하는 단계;
    상기 단말 장치가 상기 움직임 정보, 상기 길이 정보 및 상기 기준 위치를 이용하여 사용자 움직임에 따른 상기 신체 부위의 각도를 연산하는 단계; 및
    상기 단말 장치가 상기 각도가 상기 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말 장치가 상기 신체 정보를 입력받는 단계를 더 포함하는 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단말 장치가 디스플레이 화면을 통해 상기 피트니스 트레이닝에 대한 동작을 설명하는 영상을 출력하는 단계를 더 포함하는 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단말 장치가 디스플레이 화면을 통해 상기 피트니스 트레이닝을 위한 상기 웨어러블 기기의 착용 위치를 출력하는 단계를 더 포함하는 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 웨어러블 기기는 복수의 기기가 사용되고, 상기 복수의 기기는 서로 다른 신체 부위에 위치하는 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연산하는 단계에서 상기 단말 장치는 상기 서로 다른 신체 부위 각각에 대해 각 신체 부위에 대한 움직임 정보, 각 신체 부위에 대한 길이 정보 및 상기 각 신체 부위에서 각 웨어러블 기기가 위치한 위치를 이용하여 각 신체 부위의 각도를 연산하고,
    상기 판단하는 단계에서 상기 단말 장치는 상기 각 신체 부위의 각도가 상기 동작 정보에 포함된 각 신체 부위에 대한 기준 각도 범위 내에 속하는지 판단하는 웨어러블 기기를 이용한 피트니스 트레이닝 방법.
  7. 신체 부위 중 기준 위치에 위치하고, 상기 기준 위치의 움직임 정보를 획득하는 웨어러블 기기; 및
    상기 웨어러블 기기로부터 근거리 무선 통신을 통해 수신한 상기 움직임 정보, 상기 신체 부위에 대한 길이 정보 및 상기 기준 위치를 이용하여 사용자 움직임에 따른 상기 신체 부위의 각도를 연산하고, 상기 각도가 피트니스 트레이닝을 위한 상기 신체 부위의 기준 각도 범위에 속하는지 여부를 판단하는 단말 장치를 포함하는 피트니스 트레이닝 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단말 장치는 상기 각도가 상기 기준 각도 범위에 속하는 경우 제1 피드백 신호를 상기 웨어러블 기기에 전송하고, 상기 각도가 상기 기준 각도 범위를 벗어나는 경우 제2 피드백 신호를 상기 웨어러블 기기에 전송하는 피트니스 트레이닝 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 단말 장치는 상기 각도가 상기 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위를 내인 경우 운동 횟수를 디스플레이 화면에 출력하고,
    상기 단말 장치는 상기 각도가 상기 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위를 벗어나는 경우 스피커에 소리를 출력하거나, 디스플레이 장치에 일정한 영상을 출력하거나, 진동 모터로 진동을 출력하거나 또는 발광 장치에 빛을 출력하는 피트니스 트레이닝 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 웨어러블 기기는 복수의 기기이고, 상기 복수의 기기는 서로 다른 신체 부위에 위치하는 피트니스 트레이닝 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단말 장치는 상기 서로 다른 신체 부위 각각에 대해 각 신체 부위에 대한 움직임 정보, 각 신체 부위에 대한 길이 정보 및 상기 각 신체 부위에서 각 웨어러블 기기가 위치한 위치를 이용하여 각 신체 부위의 각도를 연산하고, 상기 각 신체 부위의 각도가 상기 동작 정보에 포함된 각 신체 부위에 대한 기준 각도 범위 내에 속하는지 판단하는 피트니스 트레이닝 시스템.
  12. 신체 부위 중 기준 위치의 움직임 정보를 획득하는 센서 장치;
    상기 신체 부위에 대한 길이 정보, 상기 신체 부위에 대한 동작 정보 및 상기 신체 부위 중 웨어러블 기기가 위치하는 기준 위치를 저장하는 저장 장치;
    상기 움직임 정보, 상기 길이 정보 및 상기 기준 위치를 이용하여 사용자 움직임에 따른 상기 신체 부위의 각도를 연산하고, 상기 각도가 상기 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위에 속하는지 여부를 판단하는 애플리케이션 프로세서 장치; 및
    상기 각도가 상기 동작 정보에 포함된 기준 각도 범위에 속하는지 여부에 대한 정보를 송신하는 통신 장치를 포함하는 피트니스 트레이닝을 위한 웨어러블 기기.
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