KR20180031237A - ＩｏＴ 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 - Google Patents

ＩｏＴ 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 Download PDF

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KR20180031237A
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윤동희
이찬종
이태헌
문미경
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동서대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 헬스 큐브와 BLE 블루투스 페어링을 수행하는 모바일 디바이스; 및 신체에 부착되거나 종류를 달리하는 운동 기구 중 하나에 부착되는 헬스 큐브; 를 포함하며, 상기 헬스 큐브는, 상기 모바일 디바이스로부터 운동 종류 정보를 수신하여, 수신된 운동 종류 정보와 매칭되는 미리 설정된 축별 알고리즘을 추출한 뒤, 추출된 축별 알고리즘에 따라 가속도 센서의 감지에 의한 운동 횟수 카운트 기반의 운동 측정데이터를 생성하여 생성된 운동 측정데이터를 상기 모바일 디바이스로 제공하는 아두이노 보드; 를 구비하는 것일 수 있다.
이에 의해, 몸이나 다양한 운동 기구에 부착하여 운동량을 측정할 수 있는 운동량 측정기인 헬스 큐브와 이를 통해 수집된 운동 측정데이터를 통해 운동량을 모니터링 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 다양한 실내 운동을 할 때 운동량을 수기로 기록하지 않아도 자동으로 측정량을 저장하고 관리해 줌으로써 사용자의 운동습관을 높일 수 있으며, 운동량도 늘일 수 있는 효과를 제공한다.
다시 말해, 본 발명은 실질적으로 헬스장이나 기타 운동시설에 등록하지 않아도 집이나 실내에서도 손쉽게 사용할 수 있으며, 헬스 케어 제품을 구매하지 않고도 기존의 운동 기구에 탈부착하여 통합적으로 사용할 수 있으며, 이에 따라, 운동량 측정기기인 헬스 큐브를 하나만 소유하고 있어도 서로 다른 운동 기구들의 운동량을 모바일 디바이스의 모바일 앱을 통해 한눈에 확인할 수 있으며, 지인들과 운동량을 서로 공유하는 시스템을 통하여 지인들과의 경쟁심리를 유발해 운동량을 향상시킬 수 있다.

Description

ＩｏＴ 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SELF-MEASUREMENT OF PHYSICAL EXERCISE QUANTITY USING HETEROGENEOUS EXERCISE DEVICE PLATFORM BASED ON IoT}
본 발명은 자가 운동량 측정 및 운동량 관리를 위한 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 사물 인터넷 환경(Internet of things, 이하: 'IoT')에서 이기종의 운동 기구 및 운동 자세로부터 운동량을 자동 측정할 수 있는 측정기와 이를 통해 수집된 데이터로 운동량을 누적하여 모니터링 할 수 있도록 하기 위한 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현대 사회에서 사람들은 여가생활을 할 수 있는 시간이 많이 줄고 있다. 즉, 여가시간에 공부 또는 근무로 인해 비만도가 증가하게 되어, 비만으로 인한 합병증 유발 및 건강상에 문제가 많이 생기고 있다.
이러한 문제를 해결하고자 헬스장 이용객이 증가하고 있으며 또 운동 기구를 구매하여 실내에서 운동을 하는 사람이 증가하고 있는 실정이나, 사람들은 운동을 하면서 자신이 운동한 양을 측정하여 하루에 얼마만큼 운동을 했는지 확인하기를 원한다. 그러나 이를 기억하거나 매번 수첩에 기록하여 스스로 관리하는 것은 쉬운 일이 아니다.
최근에는 집에서 가벼운 도구를 이용해 운동하는 사람이 늘어나고 있으며, IoT 기술을 접목하여 운동 횟수마다 측정해주고, 얼마나 운동을 하였는지 알려주는 기술이 끊임없이 시장에 나오고 있다.
IoT 플랫폼은 인터넷을 기반으로 모든 사물을 연결하여 사람과 사물, 사물과 사물간의 정보를 상호 소통하는 지능형 기술 및 서비스를 의미하며, IoT를 활용한 운동 기구들이 현재 많이 보급되고 있는데, 대표적인 예로는 두 개의 손잡이로 제품이 디자인되어, 훌라우프, 러닝, 줄넘기 등 3종의 운동이 가능하며, 스마트 패드, 스마트폰 등과 같은 모바일 디바이스에서 실행되는 모바일 앱을 통해 사용자에게 운동한 량을 알려주는 제품을 예를 들 수 있다.
또한, 줄넘기를 하면서 LED가 눈앞을 지나면서 잔상 효과로 횟수를 알려주고, 모바일 앱으로 운동기록을 확인할 수 있는 제품도 예를 들 수 있다.
그러나 이러한 IoT 플랫폼을 이용한 운동 제품은 자신이 원하는 운동이 아닌, 정해진 운동만을 해야만 측정이 된다. 만약 사용자가 원하는 다양한 운동 기능을 하려면, 여러 가지 제품을 구매해서 사용해야 하는 불편함과 경제적 부담이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 이기종의 운동 기구 및 운동 자세로부터 운동량을 자동 측정할 수 있는 측정기와 이를 통해 수집된 데이터로 운동량을 누적하여 모니터링 할 수 있는 애플리케이션의 개발내용에 대해 제시하고자 한다.
대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2002-0014005호 "운동량 측정 센서가 내장된 신발을 이용한 인터넷 운동 관리시스템(Internet exercise control system by using shoe with exercise-quantity measuring sensor)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-0398958호 "인터넷을 이용한 운동정보 제공시스템 및 그 운영방법(Exercise information providing system using internet and the management method thereof)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-0638162호 "인터넷을 이용한 맞춤형 개별 운동서비스방법(Custom-made type individual health service method by internet)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이기종의 운동 기구 및 다양한 운동 자세로부터 운동량을 자동 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 측정을 통해 수집된 데이터로 운동량을 누적하여 모니터링 할 수 있도록 하기 위한 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 하나의 운동량 측정기기로 서로 다른 운동 기구들의 운동량을 모바일 디바이스의 모바일 앱을 통해 한눈에 확인할 수 있도록 하기 위한 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 지인들과 운동량을 서로 공유하는 시스템을 통하여 지인들과의 경쟁심리를 유발해 운동량을 향상시키기 위한 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 방법은, 헬스 큐브와 BLE 블루투스 페어링을 수행하는 모바일 디바이스; 및 신체에 부착되거나 종류를 달리하는 운동 기구 중 하나에 부착되는 헬스 큐브; 를 포함하며, 상기 헬스 큐브는, 상기 모바일 디바이스로부터 운동 종류 정보를 수신하여, 수신된 운동 종류 정보와 매칭되는 미리 설정된 축별 알고리즘을 추출한 뒤, 추출된 축별 알고리즘에 따라 가속도 센서의 감지에 의한 운동 횟수 카운트 기반의 운동 측정데이터를 생성하여 생성된 운동 측정데이터를 상기 모바일 디바이스로 제공하는 아두이노 보드; 를 구비하는 것일 수 있다.
이때, 상기 축별 알고리즘은, x축, y축, z축, xy축, xz축, yz축 및 xyz축의 7가지와 위치 변화량의 크기에 따른 유형을 통해 구분되는 것일 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템은, 헬스 큐브가 신체에 부착되거나 종류를 달리하는 운동 기구 중 하나에 부착되는 제 1 단계; 상기 헬스 큐브와 모바일 디바이스는 상호 간에 BLE 블루투스 페어링을 수행하는 제 2 단계; 상기 헬스 큐브가 상기 모바일 디바이스로부터 블루투스 통신 방식으로 운동 종류 정보를 수신하는 제 3 단계; 상기 헬스 큐브의 아누이드 보드가 수신된 운종 종류 정보와 매칭되는 미리 설정된 축별 알고리즘을 추출하는 제 4 단계; 상기 아누이드 보드가 추출된 축별 알고리즘에 따른 부품 모듈로 연결된 가속도 센서의 감지에 의한 운동 횟수 카운트 기반의 운동 측정데이터를 생성하는 제 5 단계; 및 상기 아누이드 보드가 운동 측정데이터를 블루투스 통신 방식을 통해 상기 모바일 디바이스로 전송하는 제 6 단계; 를 포함하는 것일 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 상기 제 6 단계 이후, 상기 모바일 디바이스의 모바일 앱이 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수를 기존에 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수에 추가하여 일일 '칼로리량'으로 변환한 뒤, '변환된 칼로리량'이나 변환된 칼로리량이 적용된 운동 종류 정보를 포함하는 '사용자에 의해 등록한 운동 리스트 정보'를 출력하는 제 7 단계; 가 더 포함되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 제 4 단계의 축별 알고리즘은, x축, y축, z축, xy축, xz축, yz축 및 xyz축의 7가지와 위치 변화량의 크기에 따른 유형을 통해 구분되는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법은, 몸이나 다양한 운동 기구에 부착하여 운동량을 측정할 수 있는 운동량 측정기인 헬스 큐브와 이를 통해 수집된 운동 측정데이터를 통해 운동량을 모니터링 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템 및 방법은, 다양한 실내 운동을 할 때 운동량을 수기로 기록하지 않아도 자동으로 측정량을 저장하고 관리해 줌으로써 사용자의 운동습관을 높일 수 있으며, 운동량도 늘일 수 있는 효과를 제공한다.
즉, 본 발명의 효과로 실질적으로 헬스장이나 기타 운동시설에 등록하지 않아도 집이나 실내에서도 손쉽게 사용할 수 있으며, 헬스 케어 제품을 구매하지 않고도 기존의 운동 기구에 탈부착하여 통합적으로 사용할 수 있다. 이에 따라 운동량 측정기기인 헬스 큐브를 하나만 소유하고 있어도 서로 다른 운동 기구들의 운동량을 모바일 디바이스의 모바일 앱을 통해 한눈에 확인할 수 있으며, 부수 효과로 지인들과 운동량을 서로 공유하는 시스템을 통하여 지인들과의 경쟁심리를 유발해 운동량을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 헬스 큐브(20)와 헬스 큐브를 부착한 밴드의 구성을 구체적으로 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 헬스 큐브(20)가 부착되는 다양한 운동기기를 나타내는 도면으로, 프로토타입(prototype)의 헬스 큐브(20)가 제작된 뒤, 부착된 상태를 나타내는 도면.
도 4 및 도 5는 도 1의 모바일 단말(10)의 모바일 앱에 의해 구현되는 유저 인터페이스(User Interface) 화면을 나타내는 도면.
도 6은 도 1의 모바일 단말(10)의 모바일 앱에 의해 실제 구현되는 UI 화면의 프로토타입을 나타내는 참조도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스 큐브(20)의 내부 구성을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 방법을 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템은 모바일 디바이스(10), 헬스 큐브(20), 네트워크(30), 그리고 헬스 관리 서버(40)를 포함한다.
모바일 디바이스(10)는 제 1 사용자 내지 제 n 사용자(n은 2 이상의 자연수) 각각에 의해 운영되는 컴퓨팅 기능을 구비한 무선 단말로, 무선링크를 통하여 사용자에게 인터넷 데이터를 포함하는 인터넷 서비스를 제공하는 기기로서, 이는 포괄적인 개념의 휴대기기들이다. 즉, 핸드폰, 무선단말, PDA(Personal Digital Assistant), GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰, MBS(Mobile Broad and System)폰, PMP(Portable Multimedia Player), 핸드헬드 컴퓨터(Handheld Computer)와 같이 멀티미디어 폰 및 멀티미디어 플레이어 등을 포함할 수 있다.
모바일 디바이스(10)는 네트워크(30)를 통해 헬스 관리 서버(40)로 액세스(access) 하여 로그인을 수행할 수 있으며, 헬스 큐브(20)와는 근거리 무선 통신 방식을 통해 신호 및 데이터를 송수신한다.
헬스 큐브(20)는 IoT 기반 운동량 측정기로, 아두이노 보드(21)를 이용하여 손목, 발목, 허리 밴드 등 사용자의 신체 또는 종류가 다른 이종의 운동 기구에 탈부착식으로 부착될 수 있으며, 부착시 운동 측정데이터를 근거리 무선 통신 방식을 통해 통해 스마트폰, 스마트 패드 등과 같이 컴퓨팅 기능을 구비한 모바일 디바이스(10)로 전달한다. 이에 따라, 모바일 디바이스(10)는 모바일 앱을 통해 운동 측정데이터를 이용해 칼로리 소모량을 연산하여, 운동 횟수 데이터와 함께 화면에 실시간으로 출력할 수 있다.
한편, 본 발명에서 헬스 큐브(20)와 모바일 디바이스(10) 사이의 데이터 통신 방식으로 현재 기술로 가장 널리 사용되는 블루투스를 명세서 전반에서 기재하여 설명하나, 이는 설명의 간결함과 이해의 편의를 위한 것으로 블루투스 기능은 지그비, UWB, Binary CDMA 등 근거리 무선 통신 기능으로 변경되어 적용될 수 있다.
네트워크(30)는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 네트워크(30)가 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 네트워크(30)는 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 네트워크(30)는 적어도 하나 이상의 사용자의 모바일 디바이스(10), 헬스 관리 서버(40), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
도 2는 도 1의 헬스 큐브(20)와 헬스 큐브를 부착한 밴드의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1의 헬스 큐브(20)가 부착되는 다양한 운동기기를 나타내는 도면으로, 프로토타입(prototype)의 헬스 큐브(20)가 제작된 뒤, 부착된 상태를 나타낸다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 헬스 큐브(20)의 구성을 중심으로 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템에 대해서 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
먼저, 도 2를 참조하여 헬스 큐브(20)의 구성에 대해서 살펴보면, 헬스 큐브(20)는 오픈 소스를 지향하는 마이크로 컨트롤러(micro controller)를 내장한 기기 제어용 기판(오픈소스 하드웨어)에 해당하는 '아두이노 보드(Arduino board)(21)', 아두이노 보드(21)에 전원을 공급받거나 아두이노 보드(21)에 의해 전원을 제공받은 뒤 부품 장치(이하, 부품 모듈)로 제공하도록 하는 '배터리(24)'를 기본 구성요소로 포함하며, 부품 모듈인 추가 구성요소로 '3축 가속도 센서(22)' 및 '블루투스 모듈(23)'을 탈착 형으로 구비한다.
이에 따라 헬스 큐브(20) 내부에 주로 형성되는 부품 모듈을 아두이노 보드(21)의 입출력(I/O) 슬롯을 통해 교체 또는 추가함으로써, 교체 또는 추가된 부품 모듈과 매칭되는 다양한 기능을 헬스 큐브(20)가 수행할 수 있다.
한편, 헬스 큐브(20)의 외관을 살펴보면, 헬스 큐브(20)는 플랫한(flat) 소형 성냥갑 크기의 큐브(직육면체) 모양으로 제작되어 도 2a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 사용자의 몸 중 팔목, 발목, 허리 등에 부착 가능한 밴드로 부착하여 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 이기종 운동 기구 플랫폼에 적용하기 위해 도 3a와 같이 아령 등과 같은 각종 운동 기구에 장착될 수 있다.
본 발명에서 아두이노 보드(21)는 사용자 운동시 미리 설정된 운동 별로 설정되어 변화하는 3축의 변화량을 3축 가속도 센서(22)를 통해 측정된 데이터를 통해 분석한다.
예를 들어, 턱걸이 운동을 하기 위해 허리에 헬스 큐브(20)를 부착하고 운동을 하면, 거의 z축 값만 변화함을 알 수 있다. 이러한 특징에 착안하여 본 발명에서는 헬스 큐브(20)에서 실행되는 알고리즘을 x축, y축, z축, xy축, xz축, yz축, xyz축의 7가지와 위치 변화량의 대소 크기에 따른 유형을 통해 총 14가지 알고리즘으로 구분하여 제공한다.
하기의 [표 1]은 이 중 아두이노 보드(21)에 의해 실행되는 대표적인 운동에 대하여 적용되는 알고리즘을 정리한 것이다.
알고리즘 사진 운동명 헬스 큐브(20) 부착위치 위치 변화량
z축 알고리즘
Figure pat00001
 벤치 프레스 팔목 대
xz축 알고리즘
Figure pat00002
 레그 사이즈 발목 대
z축 알고리즘
Figure pat00003

 턱걸이 허리 소
한편, 하기의 [표 2] 및 [표 3]은 운동 종류별로 적용되는 알고리즘, 헬스 큐브(20)의 부착 위치, 헬스 큐브(20)에 의해 운동 횟수로 인정시의 위치 변화량 강도를 나타내는 것으로 상술한 14가지의 알고리즘이 아닌 21가지의 알고리즘으로 구분되어 제공될 수 있음을 알 수 있다.
운동 명 알고리즘 부착 위치 위치 변화량
싯 업 xyz축 알고리즘 팔 목 하
벤치 프레스 xy축 알고리즘 팔 목 상
딥 스 z축 알고리즘 허리 중
푸쉬 업 z축 알고리즘 허리 하
턱 걸이 z축 알고리즘 허리 중
운동 명 알고리즘 부착 위치 위치 변화량
레그레이즈 xz축 알고리즘 발목 상
런지 z축 알고리즘 허리 하
사이드 레그레이즈 xz축 알고리즘 발목 상
시티드 니업 x축 알고리즘 발목 하
사이드 밴드 z축 알고리즘 팔목 하
또한, 아두이노 보드(21)는 사용자가 밴드나 운동 기구에 헬스 큐브(20)를 부착한 후, 사용자의 모바일 디바이스(10)에서의 모바일 앱을 통한 연결 요청이나 도시되진 않았지만 헬스 큐브(20)에 구비된 전원 버튼으로의 신호 입력에 따라, 헬스 큐브(20)와 모바일 디바이스(10) 사이의 블루투스 통신 방식을 통해 BLE(Bluetooth Low Energy) 타입의 블루투스 페어링을 수행한다. 여기서 모바일 디바이스(10)에서의 헬스 큐브(20)와의 블루투스 통신 방식을 이용한 페어링 과정은 모바일 앱에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이후, 모바일 앱에서 사용자가 축별 알고리즘 운동 중 하고자 하는 하나의 운동을 선택한 후 운동을 하게 되면, 아두이노 보드(21)는 블루투스 통신을 통해 모바일 디바이스(10)로부터 선택 운동 정보, 즉 모바일 디바이스(10)에서 사용자에 의해 선택된 운동 종류 정보를 수신하여 운동 종류 정보와 매칭되는 축별 알고리즘에 따른 운동 횟수 카운트 기반의 운동 측정데이터를 생성하기 위해 3축 가속도 센서(22)로부터 측정값을 수신한 뒤, 측정값을 이용해 생성된 운동 측정데이터를 다시 모바일 디바이스(10)의 모바일 앱으로 전달한다.
한편, 모바일 디바이스(10)는 사용자에 의한 모바일 앱을 실행한 상태에서 만약 운동을 선택하지 않고 헬스 큐브(20)를 부착 후 운동을 하게 되면, 팝업 창과 함께 진동/음성 알림을 출력함으로써, 사용자가 다수의 축별 알고리즘 운동 종류 중 하나의 운동 종류를 선택하도록 유도한 뒤, 선택된 운동 종류에 의한 운동 측정데이터가 헬스 큐브(20)의 아두이노 보드(21)에 의해 상술한 방식과 동일한 방식으로 측정되도록 할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 1의 모바일 단말(10)의 모바일 앱에 의해 구현되는 유저 인터페이스(User Interface: 이하, "UI") 화면을 나타내는 도면이다.
보다 구체적으로, 도 4a는 도 1의 모바일 단말(10)의 모바일 앱에 의해 구현되는 헬스 큐브(20)로부터 운동 측정데이터 수신의 경우에 구현되는 '메인 유저인터페이스 화면'을 나타내며, 도 4b는 모바일 앱에 의해 연산된 통계를 표시한 '통계 표시 UI 화면'을 나타내며, 도 4c는 헬스 관리 서버(40)에 의해 제 1 사용자 내지 제 n 사용자(n은 2 이상의 자연수)에 대한 미리 설정된 기간별 운동 횟수, 칼로리 소모량이 데이터베이스에 수집된 뒤, 구축된 데이터베이스를 통해 순위로 정렬하여 모바일 앱으로 제공된 '순위표 UI 화면'을 나타내는 도면이며, 도 5는 '운동 선택 UI 화면'을 나타내는 도면이다.
그리고 도 6은 도 1의 모바일 단말(10)의 모바일 앱에 의해 실제 구현되는 UI 화면의 프로토타입을 나타내는 참조도면이다.
이하에서는, 도 4 내지 도 6을 참조하여 모바일 디바이스(10)에 의해 수행되는 기능을 살펴보도록 한다.
이를 위해 먼저 상술한 바와 같이 실내에서 자주 하는 운동을 토대로 각 축별 알고리즘과 위치 변화량을 토대로 3축 가속도 센서(22)에 의한 측정을 위한 알고리즘을 수행한 뒤, 측정된 데이터를 블루투스 통신 방식을 통해 모바일 디바이스(10)에서 실행되는 모바일 앱이 전달받아야 한다.
본 발명의 일 실시예로, 모바일 디바이스(10)의 모바일 앱에서는 선택된 운동 정보와 매칭되는 운동 측정데이터를 헬스 큐브(20)로부터 수신한 뒤, 사용자가 하루 동안 소모한 칼로리량을 제공하기 위해, 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수를 기존에 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수에 추가하여 일일 칼로리량으로 변환한 뒤, '변환된 칼로리량'이나 변환된 칼로리량이 적용된 운동 종류 정보를 포함하는 '사용자에 의해 등록한 운동 종류 리스트 정보', 그리고 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수를 기존에 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수에 추가한 '운동별 횟수 정보' 중 적어도 하나 이상의 정보를 도 4a와 같은 방식으로 제공할 수 있다.
즉, 전체적인 과정상에서 모바일 앱에서는 리스트 중 하나의 운동에 대한 사용자의 선택 입력 신호에 따라, 헬스 큐브(20)에서 측정되어 전달된 운동 측정데이터를 이용해 칼로리 소모량을 연산하고, 미리 설정된 기간별(일, 월, 년 등) 칼로리 소모량, 그리고 상기 미리 설정된 기간별 운동 횟수를 실시간으로 화면으로 제공한 뒤, 화면으로 표시된 운동 정보, 연산된 칼로리 정보, 운동 횟수(운동 측정데이터) 정보를 네트워크(30)를 통해 헬스 관리 서버(40)로 전송하여 저장되도록 한다.
추가 기능으로, 사용자는 선택된 운동이 끝난 이후 UI 화면 중 통계 버튼(도 4의 L1)에 대한 선택 뒤, 도시되진 않았지만 기간(주, 월, 연 등)에 대한 선택을 추가로 수행시, 도 4b의 통계 그래프와 같이 모바일 앱으로부터 기간별 평균 칼로리 소모량을 제공받을 수 있다.
또한 모바일 앱을 사용하는 사용자는 헬스 관리 서버(40)의 데이터베이스에 저장된 회원 데이터에 대한 접근을 통해 모바일 디바이스(10)의 저장부 또는 사용자 식별 카드(USIM 카드)에 연락처에 저장된 지인 중 모바일 앱을 사용하는 적어도 하나 이상의 지인의 목록을 제공받아 출력할 수 있을 뿐만 아니라, 목록으로 제공된 지인들의 하루 칼로리 소모량 또한 도 4c와 같은 지인 목록 및 칼로리 소모량 정보를 확인할 수 있다. 즉, 모바일 앱 사용자는 친구 메뉴(L2)를 통해 연락처에 등록된 사람 중 모바일 앱을 사용하는 사용자의 하루 칼로리 소모량을 비교한 정보를 제공함으로써, 경쟁심리를 유발할 수 있게 한다.
본 발명의 다른 실시예로 모바일 앱을 사용하는 사용자는 헬스 관리 서버(40)의 데이터베이스에 저장된 회원 데이터를 토대로 운동 정보별 운동량에 해당하는 운동 횟수, 칼로리 소모량에 관한 데이터를 수신하여 출력하기 위해 네트워크(30)를 통해 헬스 관리 서버(40)로 로그인을 수행함으로써, 도 4a와 같이 현재까지의 하루 칼로리 소모량과 등록된 각 운동별 횟수를 헬스 관리 서버(40)로부터 메인 UI 화면을 통해 제공받을 수 있다. 이후, 모바일 앱은 운동 종류 리스트 중 하나에 대한 운동 종류에 대한 선택 신호를 모바일 디바이스(10)의 입출력부에 해당하는 터치스크린을 통해 수신시 헬스 큐브(20)로 운동량 측정이 연동되어 수행되도록 하기 위한 메시지를 전송할 수 있다.
마지막으로, 도 5를 참조하면, 모바일 앱 사용자는 설정 메뉴(L3)에 대한 선택을 통해 사용자에 의해 등록한 운동 종류 리스트에서 운동 종류를 삭제를 수행하거나 운동 종류의 새로운 등록이 수행될 수 있다.
한편, 헬스 관리 서버(40)에 대한 기능을 좀 더 살펴보면, 헬스 관리 서버(40)는 각 사용자의 모바일 앱에서 받은 회원 정보, 운동 종류, 칼로리 소모량, 운동 횟수(운동 측정데이터) 정보를 수신하여 각 회원(사용자)의 운동 종류별로 운동 종류, 칼로리 소모량, 운동 횟수(운동 측정데이터) 정보를 분류하여 저장한다.
이후, 헬스 관리 서버(40)는 한 명의 사용자와 사용자 본인을 기준으로 지인을 먼저 분류한 뒤, 각 사용자의 모바일 디바이스(10)로 네트워크(30)를 통해 지인 정보를 먼저 전송하고, 지인에 대한 통계 요청이 모바일 디바이스(10)로부터 반환한다. 이에 따라, 헬스 관리 서버(40)는 통계 요청된 지인에 대해서 저장된 칼로리 소모량 정보를 네트워크(30)를 통해 통계 요청한 모바일 디바이스(10)로 전송함으로써, 모바일 앱에 의해 UI 화면으로 구현되도록 한다.
여기서, 헬스 관리 서버(40)는 No-SQL인 몽고 DB를 사용하여 ERD 관계 그래프는 존재하지 않고 사용자의 데이터를 Json 형태로 저장하여 각 요구별 Api를 활용하여 알맞은 데이터를 사용하게 된다. 데이터 People의 형태에서는 _id, _pw을 통해 사용자를 판별하고, telephone 데이터를 활용하여 사용자 지인 데이터를 가져오는데 사용한다. exercise_value를 활용하여 운동의 개수를 유동적으로 받아들이고 exercise_value로 운동의 이름과 횟수, 알고리즘 등의 데이터를 저장함으로써, 효율적인 DB 관리를 수행한다.
한편, 본 발명에서 DB라 함은, 각각의 데이터베이스에 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다. DB는 적어도 하나의 테이블로 구현될 수도 있으며, 데이터베이스에 저장된 정보를 검색, 저장, 및 관리하기 위한 별도의 DBMS(Database Management System)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 링크드 리스트(linked-list), 트리(Tree), 관계형 데이터베이스의 형태 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 데이터베이스에 대응되는 정보를 저장할 수 있는 모든 데이터 저장매체 및 데이터 구조를 포함한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스 큐브(20)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 헬스 큐브(20)에 있어서, 부품 모듈로 체중계 모듈(20a)이 아두이노 보드(21) 입출력(I/O) 슬롯을 통해 추가되는 구성을 갖는다.
이에 따라, 실내에서 운동할 수 있는 운동 기구에 부착된 헬스 큐브(20)를 통해 사용자가 운동하는 운동 종류와 운동 횟수 등을 측정한 뒤, 측정된 운동 종류와 운동 횟수에 따른 소모한 칼로리나 통계표 등을 모바일 디바이스(10)의 모바일 앱을 통해 확인할 수 있다. 이 경우, 헬스 큐브(20)는 체중계 모듈(20a)을 헬스 큐브(20)의 아두이노 보드(21)와 연동하여 체중계 모듈(20a)에 의해 측정한 날짜별로 사용자 체중 데이터를 모바일 디바이스(10)로 전송하여 모바일 앱에 의해 모바일 디바이스(10) 상에서 출력 및 저장하도록 함으로써, 저장된 체중 데이터를 통해 체중 증감량을 확인할 수 있다. 이 경우 모바일 디바이스(10)의 모바일 앱은 체중 증감량 정보를 네트워크(30)를 통해 헬스 관리 서버(40)로 전송함으로써, 헬스 관리 서버(40)에 의해 연락처에 있는 지인 중 모바일 앱이 설치된 인원 간 체중 증감량을 비교한 데이터를 반환받아, 반환받은 체중 증감량 비교 데이터를 UI 화면으로 출력할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 헬스 큐브(20)는 신체에 부착되거나 종류를 달리하는 운동 기구 중 하나에 부착된다(S11). 즉, 헬스 큐브(20)는 내부의 아두이노 보드(21)를 이용하여 자가 운동량 측정을 위한 운동 측정데이터를 생성하기 위해 손목, 발목, 허리 밴드 등 사용자의 신체 또는 운동 기구에 부착되는 것이다. 그리고 종류를 달리하는 운동 기구는 [표 1] 내지 [표 3]의 운동 명을 수행하게 하는 다양한 종류의 운동 기구일 수 있다.
단계(S11) 이후, 헬스 큐브(20)와 모바일 디바이스(10)는 상호 간에 BLE 블루투스 페어링을 수행한다(S12). 즉, 단계(S12)에서 헬스 큐브(20)와 모바일 디바이스(10) 사이 BLE(Bluetooth Low Energy) 타입의 블루투스 페어링을 수행하며, 모바일 디바이스(10)에서의 헬스 큐브(20)와의 블루투스 통신 방식을 이용한 페어링 과정은 모바일 앱에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
단계(S13) 이후, 헬스 큐브(20)는 모바일 디바이스(10)로부터 운동 종류 정보를 수신한다(S13). 즉, 모바일 디바이스(10)의 모바일 앱을 실행하는 사용자가 단계(S11)에서 신체 또는 운동 기구에 부착된 헬스 큐브(20)를 이용한 운동 종류를 선택하는데, 선택된 운동 종류 정보는 모바일 앱에 의해 모바일 디바이스(10)로부터 헬스 큐브(20)로 단계(S12)에서의 BLE 페어링에 따라 블루투스 방식으로 전송되는 것이다.
단계(S13) 이후, 헬스 큐브(20)의 아누이드 보드(21)는 단계(S13)에서 수신된 운종 종류 정보와 매칭되는 미리 설정된 축별 알고리즘을 추출한다(S14). 여기서 운동 종류 정보와 매칭되는 축별 알고리즘은 x축, y축, z축, xy축, xz축, yz축, xyz축의 7가지와 위치 변화량의 대소 크기에 따른 유형을 통해 구분될 수 있다.
단계(S14) 이후, 아누이드 보드(21)는 축별 알고리즘에 따른 부품 모듈로 연결된 3축 가속도 센서(22) 감지에 의한 운동 횟수 카운트 기반의 운동 측정데이터를 생성한다(S15).
단계(S15) 이후, 아누이드 보드(21)는 단계(S15)에서 생성된 운동 측정데이터를 블루투스 통신 방식을 통해 모바일 디바이스(10)로 전송한다(S16).
단계(S16) 이후, 모바일 디바이스(10)의 모바일 앱은 단계(S16)에 따라 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수를 기존에 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수에 추가하여 일일 '칼로리량'으로 변환한 뒤, '변환된 칼로리량'이나 변환된 칼로리량이 적용된 운동 종류 정보를 포함하는 '사용자에 의해 등록한 운동 리스트 정보'를 모바일 디바이스(10)의 입출력부인 터치스크린으로 출력한다(S17).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 모바일 디바이스
20 : 헬스 큐브
20a : 체중계 모듈
21 : 아두이노 보드(Arduino board)
22 : 3축 가속도 센서
23 : 블루투스 모듈
24 : 배터리
30 : 네트워크
40 : 헬스 관리 서버

Claims (5)

  1. 헬스 큐브와 BLE 블루투스 페어링을 수행하는 모바일 디바이스; 및
    신체에 부착되거나 종류를 달리하는 운동 기구 중 하나에 부착되는 헬스 큐브; 를 포함하며,
    상기 헬스 큐브는, 상기 모바일 디바이스로부터 운동 종류 정보를 수신하여, 수신된 운동 종류 정보와 매칭되는 미리 설정된 축별 알고리즘을 추출한 뒤, 추출된 축별 알고리즘에 따라 가속도 센서의 감지에 의한 운동 횟수 카운트 기반의 운동 측정데이터를 생성하여 생성된 운동 측정데이터를 상기 모바일 디바이스로 제공하는 아두이노 보드; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 축별 알고리즘은,
    x축, y축, z축, xy축, xz축, yz축 및 xyz축의 7가지와 위치 변화량의 크기에 따른 유형을 통해 구분되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 시스템.
  3. 헬스 큐브가 신체에 부착되거나 종류를 달리하는 운동 기구 중 하나에 부착되는 제 1 단계;
    상기 헬스 큐브와 모바일 디바이스는 상호 간에 BLE 블루투스 페어링을 수행하는 제 2 단계;
    상기 헬스 큐브가 상기 모바일 디바이스로부터 블루투스 통신 방식으로 운동 종류 정보를 수신하는 제 3 단계;
    상기 헬스 큐브의 아누이드 보드가 수신된 운종 종류 정보와 매칭되는 미리 설정된 축별 알고리즘을 추출하는 제 4 단계;
    상기 아누이드 보드가 추출된 축별 알고리즘에 따른 부품 모듈로 연결된 가속도 센서의 감지에 의한 운동 횟수 카운트 기반의 운동 측정데이터를 생성하는 제 5 단계; 및
    상기 아누이드 보드가 운동 측정데이터를 블루투스 통신 방식을 통해 상기 모바일 디바이스로 전송하는 제 6 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 6 단계 이후,
    상기 모바일 디바이스의 모바일 앱이 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수를 기존에 수신된 운동 측정데이터의 운동 횟수에 추가하여 일일 '칼로리량'으로 변환한 뒤, '변환된 칼로리량'이나 변환된 칼로리량이 적용된 운동 종류 정보를 포함하는 '사용자에 의해 등록한 운동 리스트 정보'를 출력하는 제 7 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제 4 단계의 축별 알고리즘은,
    x축, y축, z축, xy축, xz축, yz축 및 xyz축의 7가지와 위치 변화량의 크기에 따른 유형을 통해 구분되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 이기종 운동 기구 플랫폼을 활용한 자가 운동량 측정 방법.
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