KR20180055068A - 스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기 - Google Patents

스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기 Download PDF

Info

Publication number
KR20180055068A
KR20180055068A KR1020160152423A KR20160152423A KR20180055068A KR 20180055068 A KR20180055068 A KR 20180055068A KR 1020160152423 A KR1020160152423 A KR 1020160152423A KR 20160152423 A KR20160152423 A KR 20160152423A KR 20180055068 A KR20180055068 A KR 20180055068A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
smart shoe
smart
data
motion
Prior art date
Application number
KR1020160152423A
Other languages
English (en)
Inventor
김재동
조택일
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020160152423A priority Critical patent/KR20180055068A/ko
Priority to US15/812,987 priority patent/US10660395B2/en
Publication of KR20180055068A publication Critical patent/KR20180055068A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • A43B3/0005—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1118—Determining activity level
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C22/00—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
    • G01C22/006—Pedometers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G06Q50/22—Social work
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H80/00—ICT specially adapted for facilitating communication between medical practitioners or patients, e.g. for collaborative diagnosis, therapy or health monitoring
    • H04M1/7253—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/0031—Footwear characterised by the shape or the use provided with a pocket, e.g. for keys or a card
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B5/00—Footwear for sporting purposes
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00—Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/50—Receiving or transmitting feedback, e.g. replies, status updates, acknowledgements, from the controlled devices
    • G08C2201/51—Remote controlling of devices based on replies, status thereof
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00—Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/90—Additional features
    • G08C2201/93—Remote control using other portable devices, e.g. mobile phone, PDA, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/72—Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
    • H04M1/724—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
    • H04M1/72403—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality
    • H04M1/72409—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality by interfacing with external accessories
    • H04M1/72412—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality by interfacing with external accessories using two-way short-range wireless interfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/80—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/82—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device where the sensing device takes the initiative of sending data
    • H04Q2209/823—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device where the sensing device takes the initiative of sending data where the data is sent when the measured values exceed a threshold, e.g. sending an alarm
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2213/00—Indexing scheme relating to selecting arrangements in general and for multiplex systems
    • H04Q2213/13175—Graphical user interface [GUI], WWW interface, visual indication

Abstract

본 명세서에서는, 본 발명에 따른 스마트 단말 서비스 시스템과 데이터를 처리하는 스마트 단말기를 개시하였다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 단말기와 상기 스마트 단말기와 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 신발을 포함한 스마트 단말 서비스 시스템은, 상기 스마트 단말기와 신호를 주고받는 통신부, 제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터를 센싱하는 센서부, 상기 센서부에서 센싱되는 데이터를 저장하는 메모리, 및 상기 센서부에 포함된 제1 센서를 통해 센싱되는 제1 움직임 데이터에 기초하여 제2 센서의 턴-온/턴-오프를 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱하도록 제어하고, 상기 제1 센서를 통해 센싱된 제1 움직임 데이터와 제2 센서를 통해 센싱된 제2 움직임 데이터를 구분하여 상기 스마트 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한 스마트 신발, 및 상기 스마트 신발로부터 전송된 제1 움직임 데이터와 제2 움직임 데이터에 기초하여 사용자 인터페이스를 구성하여 출력하는 스마트 단말기를 포함한다.

Description

스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기{SMART TERMINAL SERVICE SYSTEM AND SMART TERMINAL PROCESSING DATA}
본 발명은 스마트 단말 서비스 시스템과 데이터를 처리하는 스마트 단말기에 관한 것이다.
이동 단말기(mobile terminal)는 종래 단순 통신 기능에 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player)로 구현되고 있다. 이러한 이동 단말기의 대표적인 예로 스마트폰(smart phone)을 들 수 있는데, 그 외 사용자 등에 착용 가능한 형태 예컨대, 웨어러블 디바이스(wearable device)로도 확장 내지 발전되고 있다. 여기서, 상기 웨어러블 디바이스는 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display) 등과 같은 장치부터, 사용자가 착용하는 의류(clothes), 신발(shoes) 등의 제품까지 포함한다.
한편, 이동 단말기는 종래 고정 단말기(stationary terminal)와 함께 또는 개별적으로 주변의 다양한 사물들(things)과 데이터 커뮤니케이션(data communication)을 통하여 IoT(Internet of Things) 구현에도 앞장서고 있다.
최근 유저의 운동량을 측정하는 스마트 워치나 스마트 신발 등 다양한 디바이스들이 시장에 소개되고 있다. 이를 통해 상기 디바이스들은 통상 하루 단위의 유저의 총 운동량을 측정하여 유저에게 알려주고 있다. 다만, 유저는 예컨대, 하루 동안 운동량 측정의 근거가 되는 다양한 움직임을 함에도 불구하고 종래 디바이스들은 이를 측정하지 못하거나 동일한 움직임으로 간주하는 경우가 많다. 예를 들어, 상기 다양한 움직임으로 평지를 걷는 경우와 계단을 오르내리는 경우가 있을 수 있는데, 종래 디바이스들은 이를 구분하여 인식하지 못하거나 동일한 움직임으로 인식하는 것이 일반적이다. 따라서, 종래 디바이스들을 통한 운동량 계산 등은 오류가 존재한다. 이는 결국, 실제 유저가 느끼는 운동량과 상기 디바이스들을 통해 측정된 운동량 간의 괴리감을 주는 경우가 많아 디바이스에 대한 신뢰도에 영향을 주는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것이다.
본 발명은, 스마트 신발을 착용한 유저의 움직임에 대한 움직임 데이터를 정확하게 산출하는 것을 일 과제로 한다.
본 발명은, 특히 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임을 평지 움직임과 구분하여 인식하고 이를 통한 상기 유저의 운동량을 정확히 산출하는 것을 다른 과제로 한다.
본 발명은, 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 정확하게 검출하여 운동량을 산출하고 상기 검출된 움직임 데이터와 산출된 운동량에 기초하여 모션 가이드 데이터를 제공하여 상기 유저의 만족도를 개선하고 스마트 신발의 신뢰도를 높이는 것을 또 다른 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서는, 본 발명에 따른 스마트 단말 서비스 시스템과 데이터를 처리하는 스마트 단말기를 개시한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발의 일 예는, 외부 디바이스와 신호를 주고받는 통신부; 제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터를 센싱하는 센서부; 상기 센서부에서 센싱되는 데이터를 저장하는 메모리; 및 상기 센서부에 포함된 제1 센서를 통해 센싱되는 제1 움직임 데이터에 기초하여 제2 센서의 턴-온/턴-오프를 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 단말기와 상기 스마트 단말기와 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 신발을 포함한 스마트 단말 서비스 시스템은, 상기 스마트 단말기와 신호를 주고받는 통신부, 제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터를 센싱하는 센서부, 상기 센서부에서 센싱되는 데이터를 저장하는 메모리, 및 상기 센서부에 포함된 제1 센서를 통해 센싱되는 제1 움직임 데이터에 기초하여 제2 센서의 턴-온/턴-오프를 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱하도록 제어하고, 상기 제1 센서를 통해 센싱된 제1 움직임 데이터와 제2 센서를 통해 센싱된 제2 움직임 데이터를 구분하여 상기 스마트 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한 스마트 신발; 및 상기 스마트 신발로부터 전송된 제1 움직임 데이터와 제2 움직임 데이터에 기초하여 사용자 인터페이스를 구성하여 출력하는 스마트 단말기를 포함한다.
본 발명에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신발을 착용한 유저의 움직임에 대한 움직임 데이터를 정확하게 산출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임을 평지 움직임과 구분하여 인식하고 이를 통한 상기 유저의 운동량을 정확히 산출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 정확하게 검출하여 운동량을 산출하고 상기 검출된 움직임 데이터와 산출된 운동량에 기초하여 모션 가이드 데이터를 제공하여 상기 유저의 만족도를 개선하고 스마트 신발의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발을 포함한 스마트 단말 서비스 시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)을 설명하기 위한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비된 스마트 신발(110)의 y-z 평면 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비된 스마트 신발 착용자(400)의 보행과 그에 따라 발생하는 신호에 대한 대응을 시계열적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200) 동작 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 또는 회로 구성을 도시한 도면,
도 7은 도 6의 회로 구성을 포함한 스마트 신발 센서 모듈(200) 외관의 일 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 개별 구성도를 도시한 도면,
도 9는 도 7의 A-A’ 방향 단면도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발(100)의 모션 센서(243)에 의해 측정된 온 신호의 시간과 압력 센서(246)에 의해 측정된 온 신호의 시간 편차를 설명하기 위해 도시한 도면,
도 11과 12는, 각각, 본 발명의 일 실시 예에 따라 압력 센서(246)를 통한 스마트 신발 온 신호 시간 측정값을 모션 센서(243)를 통한 스마트 신발 온 신호 시간으로 보정하는 알고리즘 및 순서도,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 시스템에서의 추적 알고리즘을 위한 구성 블록도를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 추적 데이터 그래프를 도시한 도면,
도 15와 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 신발 추적 데이터 그래프를 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서비스 시나리오의 일 예에 대한 UX 도면,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 시스템에서 추적 알고리즘을 이용한 데이터 처리 방법에 관한 순서도
도 19와 20은 본 발명에 따라 스마트 신발과 이동 단말기 사이에 페어링 과정을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 21과 22는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발과 복수의 이동 단말기를 자동 페어링하는 과정을 설명하는 시퀀스 다이어그램(sequence diagram)을 도시한 도면,
도 23은 본 발명과 관련하여 계단 움직임 센싱을 위한 센서들 또는 센서 조합을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 24는 본 발명에 따른 계단 움직임 센싱을 설명함에 있어, 구분되는 움직임을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 25는 본 발명과 관련하여, 평지 움직임에 대하여 스마트 신발의 가속도 센서를 통해 센싱된 센싱 값들의 패턴 그래프를 도시한 도면,
도 26은 본 밞에 따른 계단 움직임에 대하여 스마트 신발의 가속도 센서를 통해 센싱된 센싱 값들의 패턴 그래프를 도시한 도면,
도 27은 전술한 도 25와 26에서 가속도 센서의 x축과 z축 센싱 데이터만을 추출한 도면,
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계단 움직임 인식 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도,
도 29는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 계단 움직임 인식 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발의 센서를 통해 센싱된 데이터에 기초하여 유저의 움직임 보정 방법에 관한 도면,
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발들에 구현된 가속도 센서, 자이로 센서 및 압력 센서를 통한 센싱 데이터의 비교를 설명하기 위해 도시한 도면,
도 32는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 단말기에서 스마트 신발 데이터에 기초하여 제공하는 사용자 인터페이스의 일 예를 도시한 도면,
도 33은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계단 움직임에서의 충격량 또는 운동량을 설명하기 위해 도시한 도면, 그리고
도 34는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 계단 움직임 센싱 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예(들)을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명할 때, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이동 단말기(mobile terminal)는 통신 기능에 컨텐츠의 생산 및 소비 기능을 수행하는 스마트폰(smart phone)에서 다양한 사물들(things)과 서로 연동하여 다양한 기능 수행하는 형태로까지 확장되고 있다. 이러한 이동 단말기의 예로 사용자 등이 착용 가능한 물건 즉, 웨어러블 디바이스(wearable device)도 포함되는데, 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display), EMD(eye mounted display) 등과 같은 장치와 사용자가 착용하는 의류(clothes), 신발(shoes) 등의 제품까지 상기 웨어러블 디바이스에 포함될 수 있다.
이하 본 명세서에서는 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여 특히, 웨어러블 디바이스 중 신발, 이른바 스마트 신발(smart shoes)을 예로 하여 설명한다. 상기 스마트 신발은 착용자의 움직임(activity or movement)에 대한 정보를 분석하여 스마트폰, 스마트 워치와 같은 이동 단말기를 통해, 또는 자체적으로 사용자에게 상기 분석 결과와 그에 관련된 추천 정보 등 다양한 정보와 그에 대한 피드백(feedback)을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 스마트 신발은 스마트 신발을 착용한 유저의 움직임(movement)에 대한 정보 예컨대, 활동 시간, 활동 거리, 활동 궤적 등을 센싱(sensing), 추적(tracing), 분석(analyzing), 기록(recording), 추천(proposal) 기능 등을 수행할 수 있다. 이러한 착용자의 움직임에 대한 정보는 다양한 센서들을 이용하여 센싱되는데, 그 예로 압력 센서(pressure sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), GPS(Global Positioning System), 자이로 센서(gyro sensor), 지자기 센서(magnetic sensor), 기압 센서(barometer sensor) 등 중 어느 하나 또는 적어도 둘 이상의 조합이 포함될 수 있다. 여기서, 상기 센서들은 주로 스마트 신발의 인솔(insole) 또는 미드솔(midsole) 등에 포함되나, 일부 센서는 이동 단말기 등 상기 스마트 신발과 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 디바이스에 포함될 수도 있다. 이하 본 명세서에서 편의상 단지 센서라고 명시하는 경우에는 주로 압력 센서 또는/및 가속도 센서를 의미한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발의 일 예는, 외부 디바이스와 신호를 주고받는 통신부, 제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터를 센싱하는 센서부, 상기 센서부에서 센싱되는 데이터를 저장하는 메모리, 및 상기 센서부에 포함된 제1 센서를 통해 센싱되는 제1 움직임 데이터에 기초하여 제2 센서의 턴-온/턴-오프를 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 단말기와 상기 스마트 단말기와 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 신발을 포함한 스마트 단말 서비스 시스템은, 상기 스마트 단말기와 신호를 주고받는 통신부, 제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터를 센싱하는 센서부, 상기 센서부에서 센싱되는 데이터를 저장하는 메모리, 및 상기 센서부에 포함된 제1 센서를 통해 센싱되는 제1 움직임 데이터에 기초하여 제2 센서의 턴-온/턴-오프를 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱하도록 제어하고, 상기 제1 센서를 통해 센싱된 제1 움직임 데이터와 제2 센서를 통해 센싱된 제2 움직임 데이터를 구분하여 상기 스마트 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한 스마트 신발, 및 상기 스마트 신발로부터 전송된 제1 움직임 데이터와 제2 움직임 데이터에 기초하여 사용자 인터페이스를 구성하여 출력하는 스마트 단말기를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발을 포함한 스마트 단말 서비스 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 스마트 단말 서비스 시스템은, 스마트 신발(110), 서버(150), 하나 또는 그 이상의 이동 단말기들을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 서버(150)는 시스템에 따라 필수적인 것은 아닐 수도 있다.
스마트 신발(110)은 왼발을 위한 신발 한 짝(이하 ‘왼쪽(L) 스마트 신발’)과 오른발을 위한 신발 한 짝(이하 ‘오른쪽(R) 스마트 신발’)을 포함한 켤레로 구현된다. 이때, 본 발명과 관련된 스마트 신발용 센서 모듈(sensor module)은 상기 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여, 상기 스마트 신발용 센서 모듈이 상기 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발 모두에 포함된 경우를 예로 하여 설명한다.
이러한 스마트 신발(110)은 유저 즉, 상기 스마트 신발 착용자의 움직임 정보를 센싱하고, 센싱된 유저의 움직임 정보를 하나 또는 그 이상의 이동 단말기들과 직접 또는 서버(150)를 거쳐 간접적으로 전송한다. 여기서, 상기 하나 또는 그 이상의 이동 단말기들에는, 스마트폰(120), 스마트 워치(130) 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 스마트 신발(110)은 디지털 TV(140), 디지털 사이니지(digital signage)(미도시) 등으로도 상기 움직임 정보를 전송할 수 있다. 다만, 상기 스마트 신발(110)은 상술한 단말기들이나 도시된 디바이스 이외에 다양한 디바이스와도 데이터 커뮤니케이션을 할 수 있음은 자명하다.
한편, 상기 스마트 신발(110)은 근거리에 위치한 단말기들과는 근거리 통신 프로토콜을 이용하여 주로 직접 데이터 커뮤니케이션을 수행하나, 원거리에 위치한 단말기들과는 서버(150)를 이용하여 해당 단말기들과 데이터 커뮤니케이션을 수행할 수 있다. 또는, 전술한 바와 달리, 거리에 무관하게 상기 스마트 신발(110)은 클라우드(Cloud)와 같은 서버(150)상에 유저의 움직임 정보를 주기 또는 비주기로 업로드하고, 단말기를 통해 원하는 시점에 원하는 장소에서 언제든지 편리하게 다운로드하여 이용할 수도 있다.
그 밖에, 스마트 신발(110)은 적어도 둘 이상의 단말기들과 동시에 또는 순차로 데이터 커뮤니케이션을 수행할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)을 설명하기 위한 블록도이다.
여기서, 도 2는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 구성으로 설명하나, 이는 이동 단말기의 구성으로 볼 수도 있다. 이때, 일부 구성은 도시된 바와 상이할 수도 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 무선 통신부(210), 입력부(220), 센서부(240), 출력부(250), 인터페이스부(260), 메모리(270), 제어부(280), 전원 공급부(290) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들은 스마트 신발 센서 모듈(200)을 구현을 위해 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 스마트 신발 센서 모듈(200)은 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(210)는, 스마트 신발 센서 모듈(200)과 무선 통신 시스템 사이, 스마트 신발 센서 모듈(200)과 다른 이동 단말기 사이, 또는 스마트 신발 센서 모듈(200)과 외부 서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(210)는, 스마트 신발 센서 모듈(200)을 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(210)는 근거리 통신 모듈(211), 위치정보 모듈(212) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈(211)은 블루투스(Bluetooth) 방식을 통해 스마트 신발 모듈(200)과 연결되어 데이터를 송/수신 할 수 있다.
위치정보 모듈(212)은 스마트 신발 모듈(200)의 위치정보를 측정 또는 전송하는 역할을 수행하는 것으로서, 후술할 모션 센서(243)와 중복되는 개념을 포함할 수 있다.
입력부(220)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(221, 예를 들어, 터치 키(touch key), 푸시 키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(220)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어 명령으로 처리될 수 있다. 입력부(220)는 스마트 신발 모듈(200)의 기능을 활성화 또는 비활성화시키는 온 또는 오프의 기능을 입력받는 역할을 수행할 수도 있으며, 생산 비용 절감 또는 경량화를 위해 필요에 따라 생략될 수도 있다.
센서부(240)는 스마트 신발 모듈(200) 내 정보, 스마트 신발 모듈(200)을 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(240)는 근접 센서(241, proximity sensor), 조도 센서(242, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(244, acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(245, gyroscope sensor, 이하 '자이로 센서'), 모션 센서(243, motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문 인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 스마트 신발 모듈은(200), 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
특히, 본 발명에서 언급하는 가속도 센서(244)와 자이로 센서(345)는 모션 센서(243)에 포함될 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에 실장된 모션 센서(243)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 움직임을 직접적으로 센싱하는 구성을 의미할 수 있다. 모션 센서(243)는 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 포함할 수 있다. 필요에 따라, 가속도 센서(244) 및 자이로 센서(245) 중 어느 하나만을 구비할 수도 있다.
모션 센서(243)를 통해 스마트 신발 센서 모듈(200)의 2차원 또는 3차원 상의 위치 및 시간에 대한 위치 변화와 같은 움직임을 센싱할 수 있다.
제어부(280)는 모션 센서(243)에 필요한 전류를 전원 공급부(290)가 공급하도록 제어할 수 있다. 제어부(280)는 연산 처리 장치(CPU: Central Processing Unit)와 같은 MCU(Micro Controller Unit) 물리적 구성을 포함할 수 있다.
모션 센서(243)와 제어부(280)는 스마트 신발 센서 모듈(200)에 포함되어 구비될 수도 있고, 또는 별도의 구성으로 스마트 신발(110)에 실장될 수도 있다.
압력 센서(246)는 스마트 신발 센서 모듈(200)에 실장되어 압력을 센싱한다. 압력 센서(246)는 기능상 모션 센서(243)에 포함되는 개념이 될 수 있으나, 본 발명에서는 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 포함하여 모션 센서(243)라 하고, 압력 센서(246)는 모션 센서(243)와 독립적인 구성으로 구분하여 서술하도록 한다.
출력부(250)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(251), 음향 출력부(252), 햅팁 모듈(253), 광 출력부(254) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인터페이스부(260)는 스마트 신발 센서 모듈(200)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(260)는, 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스마트 신발 센서 모듈(200)에서는, 상기 인터페이스부(260)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절한 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(270)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(270)는 스마트 신발 센서 모듈(200)에서 구동되는 제어부의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.
제어부(280)는 애플리케이션과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 스마트 신발 센서 모듈(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(280)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(270)에 저장된 데이터, 명령어들을 사용함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
전원 공급부(290)는 제어부(280)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 스마트 신발 센서 모듈(200)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부(290)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 동작, 제어, 또는 제어 방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 동작, 제어, 또는 제어 방법은 상기 메모리(270)에 저장된 적어도 하나의 데이터, 명령어를 통하여 스마트 신발 센서 모듈(200) 상에서 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비된 스마트 신발(110)의 y-z 평면 단면도이다.
스마트 신발(110)의 밑창 프레임(310)은 착용자의 발바닥이 닿는 직/간접적 영역을 의미한다. 다시 말해, 스마트 신발 센서 모듈(200)에 있어서, 착용자의 발과 바닥 사이에 구비되는 영역의 프레임을 의미할 수 있다. 밑창 프레임(310)은 착용자의 발바닥이 직접적으로 닿는 인솔(311, insole), 스마트 신발 모듈(200)의 최하단에 구비되어 외부, 즉 지면과 직접적으로 닿는 아웃솔(313, outsole) 및 인솔(311)과 아웃솔(313)의 사이에 구비되어 일정 부피를 형성하는 미드솔(312, midsole)로 구성될 수 있다.
인솔(311)은 흔히 말하는 깔창이 될 수도 있으나, 필요에 따라 인솔(311)과 미드솔(312)의 구분없이 일체형으로 구성될 수도 있고, 별개의 부재이나 접착제 등에 의해 결합 형태로 구비될 수도 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 밑창 프레임(310) 상에 구비될 수 있다. 스마트 신발 센서 모듈(200)은 착용자의 보행 또는 주행에 의해 가해지는 압력에 따라 이를 신호화 또는 데이터화 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비된 스마트 신발 착용자(400)의 보행과 그에 따라 발생하는 신호에 대한 대응을 시계열적으로 도시한 도면이다.
착용자(400)가 스마트 신발(110)을 신고 바닥을 디딜 때 스마트 신발 센서 모듈(200)에 온(on)(‘1’) 신호가, 스마트 신발(200)을 신고 바닥과 떨어지는 경우 스마트 신발 센서 모듈(200)에 의한 오프(off) 신호(‘0’)가 발생할 수 있다.
도 4의 ② 내지 ④의 상태에 특정 이상의 압력 값이 작용하여 스마트 신발 센서 모듈(200)에 값 '1', 즉 온 신호가 발생하고, 나머지 ① 및 ⑤-⑦의 경우에는 특정 미만의 압력 값이 작용하여 스마트 신발 센서 모듈(200)에 값 '0', 즉 오프 신호가 발생할 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에서 발생되는 온 신호는, 미리 정한 임계 압력 값에 의해 발생할 수 있다.
상기 미리 정한 임계 압력 값은 스마트 신발 센서 모듈(200)의 물질 강성, 탄성, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 크기 또는 도전 부재와 제1 회로부 간의 간격 등에 따라서 정해질 수 있다.
예를 들어, 상기 미리 정한 임계 압력 값을 더 크게 하는 경우 온 신호가 발생할 수 있는 압력 임계치는 더욱 높아지므로 ② 또는 ③의 경우에만 스마트 신발 모듈(200)에 값 '1', 즉 온 신호가 발생하고, 나머지 ① 및 ④-⑦의 경우에는 스마트 신발 모듈(200)에 값 '0', 즉 오프 신호가 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 결과를 통해 착용자의 한 걸음의 시작과 끝을 판단할 수 있으며, 걸음이 반복되는 경우 각 걸음의 주기를 파악할 수 있다.
도 4를 참조하면, ②를 걸음의 시작으로 해석하여, ⑦을 지나 ①이 되는 지점을 한 걸음의 끝으로 해석할 수 있다.
또한, 이러한 ②에서 ①로의 변화가 반복되는 경우, 한 주기를 한 걸음으로 파악하여 복수의 걸음을 해석할 수 있다.
모션 센서(243, 도 2 참조) 중 가속도 센서(244, 도 2 참조) 및/또는 자이로 센서(245, 도 2 참조)만으로 걸음의 단위를 해석하면, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 속력 값이 ‘0’인 지점을 해석한 경우에는 여러 변수, 즉 노이즈에 의해 오차가 생길 수 있다. 그러나 본 발명에서는 스마트 신발 센서 모듈(200) 내 압력 센서를 이용한 온/오프 신호를 통해 상기 노이즈를 제거하여 정확한 걸음 단위를 구분할 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 발바닥에서 밑창 프레임(310, 도 3 참조)을 향하는 방향, 즉 하단 방향에 대한 압력 작용 여부에 따라 동작할 수 있다. 다만, 반드시 하단 방향일 것을 요구하는 것은 아니며, 필요에 따라 하단 방향에 대해 일정 각도로 어긋난 방향에 대한 압력을 기준으로 동작할 수도 있으며, 복수 개의 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비되는 경우에는 여러 방향에 대해 동작할 수도 있다.
이러한 압력의 방향은 착용자의 일반적인 걸음 및 힘 작용에 근거할 수도 있으며, 또는 개인마다 다른 착용자의 걸음 및 힘 작용에 근거하여 달라질 수도 있다.
상기 미리 정한 임계 압력 값이라고 함은 착용자의 키(height), 몸무게(weight), 발 사이즈(foot size), 성별(sex), 나이(age) 등 신체적, 습관적인 요인에 따라 다르게 적용될 수도 있다. 다만, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온/오프 여부는 재료와 구조 등에 종속될 수 있으므로 상기 재료, 구조 등이 결정된 스마트 신발 센서 모듈(200)은 정해진 임계 압력 값을 가질 수 있다. 다만, 도시되진 않았으나, 이러한 임계 압력 값은 착용자에 대한 센싱 데이터 정확도, 노이즈 등을 고려하여 임의로 변경할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200) 동작 순서도이다.
제어부(280)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 또는 오프 신호에 기초하여 모션 센서(243)의 전류 공급 및 제어를 수행할 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에 오프 신호가 일정 시간 이상 계속해서 발생하는 경우, 유저가 스마트 신발(110)을 착용하지 않았거나, 착용했더라도 움직이지 않는 것으로 해석될 수 있다. 또는, 유저가 스마트 신발(110)을 착용하였다고 하더라도 상기 미리 정한 임계 압력 이상을 발생시키는 움직임을 하지 않았다고 해석할 수 있다. 예컨대, 유저가 스마트 신발(110)을 착용하고 의자에 앉아서 바닥에 닿거나 닿지 않더라도 가볍게 움직임 경우가 이에 해당할 수 있다.
따라서, 제어부(280)는 모션 센서(243)를 비활성화하여 스마트 신발 센서 모듈(200)에 소모되는 전력을 최소화는 시스템 슬립 모드(sleep mode)를 수행할 수 있다(S501).
시스템 슬립 모드 중 스마트 신발 센서 모듈(200)에 온 신호가 발생하는 경우, 유저가 스마트 신발(110)을 착용하여 활동을 하는 것으로 해석될 수 있다(S502).
따라서, 시스템 슬립 모드 중에 발생한 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 신호는 제어부(280)를 활성화 시킬 수 있다(S503). 제어부(280)가 이미 활성화된 상태이면, 본 단계가 생략될 수도 있다.
제어부(280)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 슬립 모드를 해제하고 시스템을 구동시킬 수 있다(S504). 여기서, 시스템의 구동이라 함은 스마트 신발 센서 모듈(200)에 구비된 각종 전자 부품, 회로, 센서 등이 턴-온 됨을 의미할 수 있다.
제어부(280)는 실시간으로 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 및 오프 신호의 발생 시간 간격(interval)과 기 설정된 시간 간격을 비교한다(S505).
스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 및 오프 신호의 발생 시간 간격이 기설정된 시간 간격 이내이면 즉, 온 값인 ‘1’이 소정 시간 이내에 수신되는 경우 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 구동을 유지할 수 있다(S506).
반면, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 및 오프 신호의 발생 시간 간격이 기설정된 시간 간격을 초과하는 경우 즉, 오프 값인 ‘0’이 소정 시간 이상 계속되면, 제어부(280)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 전체를 비활성화, 즉 시스템 구동을 시스템 슬립 모드로 전환 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(280)는 모션 센서(243)에 대한 전류 차단, 비활성화 등을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 또는 회로 구성을 도시한 도면이다.
스마트 신발 센서 모듈(200)의 핵심 구성 중 하나로 본 발명에 따른 압력 도전 부재(630)는 제1 회로부(651)와 연계되어 작동할 수 있다. 제1 회로부(651)는 기판(650)상에 실장되어 적어도 일 영역이 기판(650)상에 노출될 수 있다.
여기서, 편의상 도 6은 도전 부재(630)와 제1 회로부(651)의 결합 전 상태를 도시한 것으로, 상기 도전 부재(630)는 다른 부재에 의해 기판(650)과 이격되어 고정되거나 접촉하여 고정될 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에 임계 값 미만의 압력이 작용하면, 도전 부재(630)는 제1 회로부(651)와 전기적으로 분리된다.
압력 도전 부재(630)에 의해 제1 회로부(651)가 연결되기 전까지 제1 회로부(651)는 개회로(open circuit), 즉, 전기적으로 오픈 상태를 유지할 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에 임계 값 이상의 압력이 작용하면, 도전 부재(630)는 제1 회로부(651)의 접촉 단자(6511)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이격된 두 개의 접촉 단자(6511)는 도전 부재(630)에 의해 전기적으로 연결되어 제1 회로부(651)가 폐회로(closed circuit)가 되도록 할 수 있다. 제1 회로부(651)가 폐회로를 구성하면 전기적인 신호가 발생할 수 있다.
제어부(280, 도 2 참조)는 제1 회로부(651)에 발생된 전기적인 신호를 전술한 도 5의 온/오프(on/off) 신호로 인식할 수 있으며, 상기 인식된 온/오프 신호에 기초하여 다양한 동작을 제어할 수 있다.
상기 전기적인 신호에 따라 제어부(280, 도 2 참조)에서 이를 온/오프 신호를 인식하므로 이를 별도의 독립된 과정으로 해석할 수 있으나, 동일한 하나의 회로에서 수행되는 하나의 동작으로 해석할 수도 있다.
한편, 일 실시 예로, 도 6에서는 압력 도전 부재(630)와 제1 회로부(651)의 전기적인 연결과 연결 해제와 관련된 접촉 단자(6511)를 두 개로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 접촉 단자(6511)는 적어도 하나 이상이면 족하다. 또한, 도시되진 않았으나, 상기 접촉 단자(6511)를 이용한 접촉 방식을 대신하여 비접촉 방식으로 상호 간에 전기적인 연결 및 연결 해제를 구현할 수도 있다.
도 7은 도 6의 회로 구성을 포함한 스마트 신발 센서 모듈(200) 외관의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7a는 스마트 신발 센서 모듈(200) 외관의 정면 사시도이고, 도 7b는 스마트 신발 센서 모듈(200) 외관의 후면 사시도이다.
스마트 신발 센서 모듈(200) 외관을 형성하는 하우징(760)은 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)를 포함할 수 있다. 또는, 상기 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)는 유니 바디(uni-body) 형태로 형성될 수도 있으나, 본 발명에서는 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)가 별도의 바디로 형성되어 결합하는 경우를 예로 한다.
또한, 본 명세서에서는 편의상 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762) 두 개의 케이스로 스마트 신발 센서 모듈(200)을 결합하는 구조를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라 세 개 이상의 케이스들의 결합으로 상기 스마트 신발 센서 모듈(200)이 형성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 개별 구성도를 도시한 도면이다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 압력 센서(246, 도 2 참조)의 기능을 수행하는 부품을 실장하는 구조적 단위를 의미할 수 있으며, 물리적으로는 하우징(760) 내에 실장된 구성 전체를 포함할 수 있다.
하우징(760)은 기판(650) 등의 부품을 실장할 수 있다. 하우징(760) 전면에 구비된 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)의 결합으로 구성될 수 있다.
전원 공급부(290)는 하우징(760) 내에 실장되어 제어부(280) 등에 전력을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 전원 공급부(290)의 원활한 교체를 위해 하부 케이스(762)에 결합되는 배터리 커버(774)를 포함할 수 있다. 배터리 커버(774)와 하부 케이스(762) 사이의 틈을 방수 링(775)이 막아 방수에 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 9는 도 7의 A-A’ 방향 단면도이다.
상부 케이스(761)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 상부 외관을 형성하고 제1 방향으로 작용하는 임계 값 이상의 압력에 의해 탄성 거동할 수 있다. 제1 방향은 특히, 착용자의 발에서 지면 방향을 의미할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 방향은 상부 케이스(761)에서 하부 케이스(762) 방향을 의미할 수 있다.
상부 케이스(761)는 착용자의 발바닥에서 도전 부재(630)로 압력이 잘 전달될 수 있도록 얇은 평면 형상으로 형성될 수 있고, 상기 도전 부재(630)와 직접적으로 맞닿아 구비될 수 있다. 상부 케이스(761)의 외측 면은 볼록하게 형성되어 착용자의 발 또는 착용자의 발에서 압력이 전달된 깔창으로부터의 압력이 상부 케이스(761)에 잘 전달되도록 할 수 있다. 상부 케이스(761)는 필요에 따라 탄성을 갖는 물질을 포함하여 도전 부재(630)에 압력을 잘 전달할 수 있도록 할 수 있다. 일 예로, 상부 케이스(761)는 실리콘(Silicone) 소재로 형성될 수 있다.
하부 케이스(762)는 상부 케이스(761)의 하단에 결합하여 스마트 신발 센서 모듈(200)의 하단 외관을 형성할 수 있다.
제1 회로부(651)는 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)가 형성하는 하우징(760)에 실장되어 구비될 수 있으며, 특히 하부 케이스(762)에 고정될 수 있다.
제1 회로부(651)의 일부는 기판(650)상의 일면으로부터 노출되어 후술할 도전 부재(630)와 접촉 등이 될 수 있다.
제1 회로부(651)는 필름 및 금속 전극의 결합 형태로 구현 또는 필름 및 전도성 폴리머의 형태로 구현될 수도 있다. 또는, 필름 및 CNT의 형태 내지 필름 및 그래핀(Graphene)의 형태로 구현될 수도 있다.
또는, 제1 회로부(651)는 사출물과 MID(Mold Interconnect Devices)의 형태로 구비될 수도 있다.
기판(650)은 제1 회로부(651)를 실장할 수 있다. 기판(650)은 모션 센서(243)를 구동하기 위한 제2 회로부를 실장할 수도 있다. 기판(650)은 제어부(280, 도 2 참조)를 실장할 수도 있다. 하지만, 반드시 모션 센서(243), 제2 회로부 또는 제어부(280)를 스마트 신발 센서 모듈(200)에 구비하여야 하는 것은 아니며 필요 또는 시스템에 따라 스마트 신발(110)은 독립적으로 분리된 별도의 모션 센서(243), 제2 회로부 또는 제어부(280, 도 2 참조)를 포함할 수도 있다.
도전 부재(630)는 제1 회로부(651)에 전기 신호를 발생시키도록 할 수 있다.
도전 부재(630)는 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)가 형성하는 하우징(760)에 실장될 수 있으며 특히. 상부 케이스(761)의 내측에 구비될 수 있다.
도전 부재(630)는 상부 케이스의 내측(7611)에 제1 회로부(651)와 제1 갭을 형성하도록 구비되고, 상부 케이스(761)에 제1 방향으로 작용하는 임계 값 이상의 압력에 의해 탄성 거동하여 제1 회로부(651)와 접촉하고, 신호를 발생시킬 수 있다.
즉, 도전 부재(630)는 제1 회로부(651)에 접촉하여 상부 케이스(761)에 작용한 임계 값 이상의 압력의 여부에 따라 압력 센서(246, 도 2 참조) 기능을 수행할 수 있다. 임계 값 이상의 압력이 스마트 신발 센서 모듈(200)에 작용하는 경우 제1 회로부(651)에 전기적 신호가 발생할 수 있다.
도전 부재(630)는 제1 회로부(651)에 접촉 시 제1 회로부(651)를 전기적으로 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 도전 부재(630)는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 도전 부재(630)는 도전성 실리콘(Silicone), 금속 개스킷(Gasket), 금속 판재 또는 금속 증착, 전도성 폴리머(Conductive Polymer), CNT, 그래핀(Graphene) 등으로 구현될 수 있다.
또는, 제1 회로부(651)는, 사출물과 MID(Mold Interconnect Device)의 결합으로 구성될 수도 있다.
설명의 편의상, 스마트 신발 센서 모듈(200)에 아무런 압력이 작용하지 않은 상태를 제1 상태로 명명하고, 스마트 신발 센서 모듈(200)에 임계 값 이상의 압력이 작용한 상태를 제2 상태로 명명하도록 한다.
제1 상태에서 도전 부재와 제1 회로부(651)는 제1 갭(G1)을 형성할 수 있다. 제1 갭(G1)은 0mm 초과의 특정 값이 될 수 있다.
제1 상태에서 제1 갭(G1)이 유지되고, 제2 상태에서 상부 케이스(761)의 탄성 거동에 의해 도전 부재(630)와 제1 회로부(651)는 접촉될 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)의 형성 시에 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)의 제조 공차, 제1 회로부(651)를 구비한 기판(650)과 도전 부재(630)의 제조 공차 및 결합 공차, 도전 부재(630)의 상부 케이스(761)와의 결합 공차, 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762) 간의 결합 공차 등으로 인해 제1 갭(G1)이 달라질 수 있다.
제1 갭(G1)이 일정한 값을 갖지 않는 경우, 신호 발생의 임계 압력 값이 달라져 정확한 온 신호와 오프 신호의 경계가 형성될 수 없다.
온 신호와 오프 신호의 구분에 오차(offset)가 발생하여 걸음이 발생하였음에도 이를 인식하지 못하거나, 걸음이 발생하지 않았음에도 이를 발생한 것으로 인식하는 경우, 착용자의 걸음 패턴 분석에 오차가 발생하고 누적 오차가 발생하면 전혀 다른 결과를 가져오는 등 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 제1 상태에서 제1 갭(G1)을 유지 즉, 도전 부재(230)와 제1 회로부(651)가 접촉하여 온 신호를 발생시키지 않도록 신뢰도를 가질 필요가 있다.
상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)는, 결합 홀과 결합 돌기의 쌍(pair)으로 결합될 수 있다.
결합 홀과 결합 돌기는 끼워 맞춤 방식으로 고정될 수 있으며, 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)가 의도치 않게 열리는 경우를 방지할 수 있다.
결합 홀은 상부 케이스(761) 또는 하부 케이스(762) 중 일 측에 구비될 수 있고, 결합 돌기는 나머지 일 측에 구비될 수 있다.
결합 홀과 결합 돌기는 각 측면끼리 접하여 끼워 맞춤 효과를 발휘할 수 있다.
결합 홀과 결합 돌기는 결합 방향인 종 방향에 대해 제2 갭(G2)을 형성할 수 있다. 제2 갭(G2)은 결합 홀과 결합 돌기 간에 발생하는 공차로 인해 제1 갭(G1)의 폭이 달라지는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
유사한 방식으로, 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762) 결합의 외측 경계는 제3 갭(G3)을 형성할 수 있다.
지지 리브는 상부 케이스(761)의 내측에서 아래 방향으로 돌출되어 제1 회로부(651)를 포함하는 기판(650)을 지지할 수 있다. 제1 회로부(651)가 하부 케이스(762)에 실장되는 경우, 유격으로 인해 제1 갭(G1)에 발생하는 공차를 최소화하기 위해, 제1 회로부(651)를 포함하는 기판(650)이 유동하지 않도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
후크부는 하부 케이스(762)의 내측에 돌출 구비되어 제1 회로부(651)를 포함하는 기판(650)을 고정할 수 있다.
도전 부재(730)는 상부 케이스(761)의 내측면(7611)에 결합될 수 있다. 결합 방식은 접착테이프를 통하거나, 또는 상부 케이스(761)의 형성과 동시 또는 이시에 이중 사출 방식으로 결합할 수도 있다.
도전 부재(730)가 상부 케이스(761)의 내측면(7611)에 결합되는 경우, 상기 결합의 신뢰도를 향상시키기 위해 상기 도전 부재(730)는 상기 상부 케이스(761)의 함몰 영역에 구비될 수 있다. 상기 함몰 영역은 도전 부재(630)와 상부 케이스의 내측면(7611)의 접촉 면적을 증가시킬 수 있고, 도전 부재(630)의 두께가 소정 두께 이상이 되도록 공간을 확보해주는 역할을 수행할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발(100)의 모션 센서(243)에 의해 측정된 온 신호의 시간과 압력 센서(246)에 의해 측정된 온 신호의 시간 편차를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
모션 센서(243)는, 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 통해 스마트 신발(100)의 3차원 공간 상의 위치를 실시간으로 파악할 수 있다.
이를 통해 제어부(280)는 스마트 신발(200)이 지면에 지지하고 있는 온 신호 상태, 즉 ‘1’ 값 상태인지, 아니면 지면에서 떨어진 오프 신호 상태, 즉 ‘0’ 값 상태인지를 확인 분석할 수 있다.
한편, 압력 센서(246)는, 신호 발생 임계 압력 값 이상 여부에 따라 지면 지지로 추정되는 온 신호 상태, 또는 지면으로부터 떨어졌을 것으로 추정되는 오프 신호 상태로 분석할 수 있다.
다만, 압력 센서(246)를 통해 온 신호 또는 오프 신호를 판단하는 경우, 상술한 스마트 신발 모듈(200)의 제조 공차 또는 결합 공차에 의해 오차가 발생할 수 있다.
따라서, 압력 센서(246)를 통해 측정 및 분석한 온 신호 또는 오프 신호의 상태는, 모션 센서(243)를 통해 측정 및 분석한 온 신호 또는 오프 신호 상태로 보정(correct)할 필요가 있다. 그 반대도 가능하다.
도 11과 12는, 각각, 본 발명의 일 실시 예에 따라 압력 센서(246)를 통한 스마트 신발 온 신호 시간 측정값을 모션 센서(243)를 통한 스마트 신발 온 신호 시간으로 보정하는 알고리즘 및 순서도이다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 좌측(L) 스마트 신발과 우측(R) 스마트 신발에 각각 구비되어 착용자의 걸음 패턴 등을 분석할 수 있다.
좌측(L) 스마트 신발에 구비된 스마트 신발 센서 모듈(200)을 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈, 우측(R) 스마트 신발에 구비된 스마트 신발 센서 모듈(200)을 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈로 정의할 수 있고, 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈과 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈이 유기적으로 측정 및 분석되는 단위를 스마트 신발 센서 모듈 시스템으로 정의한다.
즉, 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈 및 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈 중 어느 한쪽의 측정값 또는 분석 값은 다른 한쪽의 스마트 신발 센서 모듈로 전송될 수 있고, 또는 별도의 단말기가 각 스마트 신발 센서 모듈의 측정값 및 분석 값을 전송받아 보정을 수행할 수도 있다.
전자에서, 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈 및 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈을 스마트 신발 센서 모듈 시스템으로 볼 수 있고, 후자에서, 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈, 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈 및 별도의 단말기를 스마트 신발 센서 모듈 시스템으로 볼 수도 있다.
전술한 도 10의 압력 센서(246)와 모션 센서(243) 간의 오차는 좌측 스마트 신발과 우측 스마트 신발의 온 신호 시간의 문제로 확장될 수 있다.
좌측(L) 스마트 신발과 우측(R) 스마트 신발은 착용자의 걸음 패턴에 따라 지면에 지지하는 시간, 즉, 임계 값 이상의 압력이 가해지는 시간 또는 그 비율이 서로 다를 수 있다. 따라서, 이러한 편차는 착용자의 걸음 패턴 분석 시 부정확한 결과를 도출할 우려가 있다. 따라서 이러한 밸런스 차이의 보정이 필요할 수 있다.
전술한 좌/우측(L/R) 스마트 신발 센서 모듈(200) 각각의 제조 공차로 인한 원인뿐만 아니라 착용자의 좌/우측 무게 불균형에 의한 편차 등의 복합적인 요인으로 인해 좌/우측(L/R) 스마트 신발 센서 모듈(200)이 지면에 지지하는 시간의 분석에 대한 좌/우측 편차가 발생할 수 있다.
따라서, 압력 센서(246)에 의해 측정된 좌/측(L/R) 스마트 신발의 지면 지지 시간 편차를 보정할 필요가 있다.
보정은 좌/측(L/R) 스마트 신발 각각에 구비된 모션 센서(243)의 지면 지지 시간 분석을 통해 구현할 수 있다.
모션 센서(243)는, 전술한 바와 같이, 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 통해 좌/우측(L/R) 스마트 신발(110)의 3차원 공간상의 위치를 실시간으로 측정할 수 있다.
제어부(280)는 이를 근거로 모션 센서(243)는 실제로 스마트 신발(110)이 지면에 지지한 시점 및 종점을 분석할 수 있다.
모션 센서(243)를 통해 분석한 좌/우측(L/R) 스마트 신발(110) 각각의 지면 지지 시간의 비율을 기준(Reference)으로 압력 센서(246)를 통해 파악한 좌/우측 스마트 신발(110)의 온 신호 시간 비율 편차를 보정(Calibration) 할 수 있다.
예를 들어, 스마트 신발(110)을 최초로 사용하는 경우, 자동으로 보정 알고리즘을 가동할 수 있다(S1201).
제어부(280)는 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 포함한 모션 센서(243)가 측정한 좌/우측(L/R) 스마트 신발(110)의 3차원 움직임을 통해 지면 지지 시간 비율을 분석할 수 있고(S1202), 압력 센서(246)가 측정한 좌/우측 스마트 신발(110)에 임계 압력 값 이상 작용한 시간 비율을 분석할 수 있다(S1203).
상기 측정 또는 분석 단계는 동시 또는 이시로 이루어 질 수 있다.
예를 들어, 모션 센서(243)를 통해 측정 및 분석된 지면 지지 시간 비율이 0.8:1.2이고, 압력 센서(246)를 통해 측정 및 분석된 신호 발생 임계 압력 값 이상이 작용한 시간의 비율이 0.9:1.1이라고 하자.
이 경우, 제어부(280)는 향후 좌측(L) 스마트 신발의 압력 센서(246)가 측정한 값에 0.8/0.9를 곱하고, 우측(R) 스마트 신발의 압력 센서(246)가 측정한 값에 1.2/1.1을 곱하는 보정 알고리즘을 적용할 수 있다(S1204, S1206).
다만, 전력 소모를 최소화하기 위해, 제어부(280)는 압력 센서(246)의 초기 보정 단계에서만 모션 센서(243)를 구동하고 별도의 필요가 없는 이상 모션 센서(243)의 구동을 비활성화 할 수 있다.
즉, 보정을 수행할 때, 제어부(280)는 비활성화 중인 모션 센서(243)를 일시적으로 활성화 시킬 수 있다.
제어부(280)의 보정은 착용자가 설정한 주기로 행해질 수도 있으며, 또는 기설정된 주기로 자동적으로 행해질 수도 있다(S1205).
상술한 도 1 내지 12에서는 주로 본 발명에 따른 스마트 신발 시스템에 대하여 기술하였다. 이하에서는 PDR 알고리즘(Pedestrian Dead Reckoning (PDR) algorithm)에 전술한 압력 센서의 센싱 데이터에 기초한 스마트 신발 추적 알고리즘에 대하여 상세하게 설명한다.
이하에서는 특히, 스마트 신발 추적 알고리즘에 기반하여 동작되는 스마트 신발 시스템에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
여기서, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘은, 스마트 신발 착용자의 움직임(예를 들어, 매 걸음 또는 스텝(step))을 놓치지 않고 정확하게 센싱하기 위하여, PDR 알고리즘에 압력 센서의 센싱 데이터를 참조할 수 있다. 이러한 스마트 신발 추적 알고리즘을 이용하면, 스마트 신발 착용자의 걸음 궤적, 걸음 방향, 보폭(stride), 보고(height) 등에 대한 움직임 데이터를 더욱 손쉽고 정확하게 계산할 수 있다. 더불어, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘을 이용하면, 전술한 압력 스위치 또는 압력 센서 회로 또는 모듈과 연동하여, 종래 스마트 신발 시스템에 비하여 소모 전력을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 효율도 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 신발은, 전술한 바와 같이, 유저가 스마트 신발을 착용한 상태에서의 움직인 시간(time), 속도(velocity), 거리 또는 위치(distance or position), 방향(orientation), 궤적(trace or path), 고도(attitude), 보폭(stride) 등 움직임 데이터를 추적, 센싱, 기록 등을 수행할 수 있다. 이때, 스마트 신발 착용자의 매 걸음을 놓치지 않고 정확하게 추적, 센싱 등을 수행하는 것이 매우 중요하다.
본 발명과 관련하여, 스마트 신발 착용자의 움직임 데이터를 센싱함에 있어서, 가속도 센서, 자이로 센서 등 모션 센서(또는 PDR 센서나 관성 센서로도 명명됨)만을 통해 착용자의 움직임 데이터를 측정하면, 모션 센서가 항시 측정 가능한 상태를 유지하여야 한다. 다만, 이러한 모션 센서의 활성화는 계속적인 배터리 소모를 유발하게 된다. 또한, 모션 센서를 통해 움직임 데이터 센싱 시에, 모션 센서에 발생하는 노이즈로 인해 착용자의 걸음을 정확하게 구분하지 못하는 경우 예컨대, 한 걸음을 놓치는 등 오차 발생 우려 가능성이 있으며, 이러한 오차가 누적되면 상기 센싱을 통해 획득하는 착용자의 움직임 데이터에 오류가 발생하고 신뢰하기 어렵게 된다. 이를 해소하기 위해, 본 발명에서는 상기 모션 센서에 전술한 압력 스위치 또는 압력 센서를 더 채용하였으며, 이에 대해서는 전술한 내용을 원용하고, 여기서 중복되는 설명은 생략한다.
이하, 스마트 신발 추적 알고리즘, 그를 통한 움직임 데이터 센싱, 그리고 그를 위한 스마트 신발 시스템에 대해 상세하게 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 시스템에서의 추적 알고리즘을 위한 구성 블록도를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 스마트 신발 추적 알고리즘은 스마트 신발 추적 데이터 처리부(1300) 또는 추적 데이터 처리부(1300)(편의상, 이하에서는 ‘추적 데이터 처리부’)로 명명되는 구성에 의해 처리될 수 있다. 다만, 상기 구성의 명칭에 한정되는 것은 아니며 그 기능 내지 역할을 참고하여 권리 범위를 판단하여야 할 것이다. 상기 추적 데이터 처리부(1300)는, 회로나 모듈과 같은 하드웨어(hardware) 또는 전술한 스마트 신발 시스템의 일 구성에 임베디드된 소프트웨어(embedded software)로 구현될 수 있다. 다만, 도 13 내지 본 명세서에서 기술하는 추적 데이터 처리부(1300)는, 반드시 스마트 신발의 일 구성일 필요는 없으며, 상기 스마트 신발의 센서들의 센싱 데이터를 수신하여 처리 가능한 이동 단말기 등 다른 디바이스(서버도 포함)에 일 구성으로 설계될 수도 있다.
관련하여, 추적 데이터 처리부(1300)는, 스마트 신발에 마운트된(mounted) 센서 모듈을 통하여 상기 스마트 신발 착용자의 이동 속도(Velocity (3D)), 이동 방향(Attitude (3D))을 추정하여 이동 거리(Position (3D))를 누적 계산할 수 있다.
추적 데이터 처리부(1300)는, 처리부(1320)와 필터부(1350)를 이용하여 스마트 신발에 마운트된 센서 모듈의 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용자에 대한 추적 데이터를 처리할 수 있다. 이는 종래 관성 항법 시스템과 관련된 PDR 알고리즘과 관련된 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 종래 PDR 알고리즘에 대한 설명을 원용하고, 여기서 상기 PDR 알고리즘에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이러한 처리부(1320)와 필터부(1350)를 통한 추적 데이터 처리 과정을 먼저 설명하면 다음과 같다.
처리부(1320)는 제1 처리부(1322)와 제2 처리부(1324)를 포함한다.
제1 처리부(1322)는 제1 센서(1312)에서 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 처리하여 제1 적분기로 출력한다. 여기서, 상기 제1 센서(1312)는 예를 들어, 가속도 센서(accelerator sensor)를 포함한다. 특히, 제1 처리부(1322)는 상기 제1 센서(1312)로부터 센싱된 데이터에서 그래비티(gravity)를 감산(subtract)한다.
제2 처리부(1324)는 제2 센서(1314)에서 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 처리한다. 이렇게 처리된 데이터는 상기 제1 처리부(1322)와 믹서로 출력된다. 여기서, 상기 제2 센서(1314)는 예를 들어, 자이로 센서(gyro sensor)를 포함한다. 상기 이동 방향 데이터는 요(yaw) 데이터, 피치(pitch) 데이터, 롤(roll) 데이터 등을 포함할 수 있다. 상기 제2 처리부(1324)는 상기 제2 센서(1314)로부터 센싱된 데이터에 기초하여 스마트 신발의 인솔(insole)의 이동 방향(A)을 계산(calculate)한다.
상기에서, 제1 적분기의 출력 데이터는 그 자체로 이동 속도 데이터(V)일 수 있고, 상기 제2 처리부(1324)에서 처리된 데이터는 그 자체로 스마트 신발 착용자의 이동 방향 데이터(A)일 수도 있다.
상기에서, 상기 제1 적분기의 출력 데이터에서 이동 속도 데이터(v1)를 제외한 데이터 즉, 이동 거리 데이터(p0)는 다시 제2 적분기로 입력되어 누적된다. 상기 이동 속도 데이터(v1), 상기 제2 적분기의 출력 데이터 즉, 이동 거리 데이터(p1) 그리고 상기 제2 처리부(1324)의 이동 방향 데이터(a1)는 필터부(1350)로 입력된다. 상기 필터부(1350)는 예를 들어, 전술한 PDR 알고리즘에서 주로 사용하는 칼만 필터를 이용하여 입력되는 이동 속도 데이터(v1), 이동 거리 데이터(p1), 및 이동 방향 데이터(a1)를 필터링한다. 상기 입력된 이동 속도 데이터(v1), 이동 거리 데이터(p1), 및 이동 방향 데이터(a1)는, 상기 필터부(1350)에서 필터링되어 이동 속도 데이터(v2), 이동 거리 데이터(p2), 및 이동 방향 데이터(a2)가 출력된다. 이렇게 출력된 이동 속도 데이터(v2), 이동 거리 데이터(p2), 및 이동 방향 데이터(a2)는 믹서부(1360)로 출력된다.
믹서부(1360)는 이동 거리에 관한 제1 믹서, 이동 속도에 관한 제2 믹서 그리고 이동 방향에 관한 제3 믹서를 포함한다.
제1 믹서는 상기 제2 적분기의 출력인 이동 거리 데이터(p1)와 상기 필터부(1350)의 출력인 이동 거리 데이터(p2)를 믹싱하여 최종 이동 거리 데이터(P)를 산출한다.
제2 믹서는 상기 제1 적분기로부터 추출된 이동 속도 데이터(v1)와 상기 필터부(1350)의 출력인 이동 속도 데이터(v2)를 믹싱하여 최종 이동 속도 데이터(V)를 산출한다.
제3 믹서는 상기 제2 처리부(1324)의 출력인 이동 방향 데이터(a1)와 상기 필터부(1350)의 출력인 이동 방향 데이터(a2)를 믹싱하여 최종 이동 방향 데이터(A)를 산출한다.
상술한 도 13의 처리부(1320)와 필터부(1350)를 이용하여 추적 데이터 처리부(1300)에서 스마트 신발에 마운트된 센서 모듈의 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용자에 대한 추적 데이터를 처리하면, 도 14와 같은 그래프와 같은 센싱 데이터를 얻을 수 있다.
다만, 도 14를 참조하면, 제1 센서(1312)와 제2 센서(1314)에서 센싱된 데이터에만 기초하면, 노이즈 영역(1410)에 의해 스마트 신발 착용자의 매 걸음을 정확하게 검출하지 못할 수도 있다. 왜냐하면, 상기 노이즈의 영향에 따라 착용자의 매걸음에 대한 제로 벨로시티(zero velocity)를 정확하게 측정하기 어려워 이전 걸음과 다음 걸음을 구분하는 것이 모호하여 한 걸음을 검출하지 못하고 놓칠 수 있기 때문이다. 이는 예컨대, 스마트 신발 착용자가 단지 걷거나 정적인 상태에서는 큰 문제가 되지 않을 수도 있으나, 이동 속도가 올라가거나 보폭이 좁은 등의 경우에는 전체 데이터에 영향을 주어 오류의 원인이 될 줄 수 있다. 또한, 상기 노이즈는 매 걸음에서 발생 가능하여, 자칫 전체 데이터에 큰 오류를 불러 일으킬 수도 있다. 따라서, 상기와 같이 노이즈 영역에 따른 오류는 센싱된 추적 데이터의 신뢰도에 영향을 줄 수 있어 문제 여지가 있다. 한편, 본 명세서에서 노이즈 영역(1410)이라 함은 그 명칭과 달리 반드시 노이즈가 발생한 영역만을 의미하는 것은 아닐 수 있으며 본 발명과 관련하여 데이터 센싱 과정에서 오류 발생 우려가 있는 지점 내지 영역을 의미할 수도 있다.
상술한 노이즈에 따른 오류를 최소화 또는 제거하기 위해, 본 발명에서는 전술한 압력 센서의 센싱 데이터를 더 참조한다.
도 13을 참조하면, 추적 데이터 처리부(1300)는 검출부(1330)와 제4 믹서(1340)를 더 포함한다.
검출부(1330)는 제3 센서(1316)로부터 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 처리하여 제4 믹서(1340)로 출력한다. 여기서, 상기 제3 센서(1316)는 전술한 본 발명에 따른 압력 센서일 수 있다. 따라서, 여기서, 압력 센서에 대한 상세한 설명은 전술한 내용을 원용하고 생략한다. 압력 센서에서 센싱되는 데이터는 예컨대, 스마트 신발 착용자의 걸음마다 생성될 수 있다. 이는 예를 들어, 도 15 또는 16과 같은 그래프일 수 있다.
검출부(1330)는 제3 센서(1316)에서 센싱되어 입력되는 데이터로부터 제로 벨로시티를 검출한다. 이는 상기 제3 센서(1316)가 착용자의 매걸음에 따른 압력 스위치로 동작함에 따라 센싱되는 도 14와 같은 그래프 데이터로부터 쉽게 검출할 수 있다.
검출부(1330)에서 검출된 제로 벨로시터 데이터(z1)는 제4 믹서(1340)에서 상기 제1 적분기로부터 추출된 이동 속도 데이터(v1)와 믹싱되고, 이렇게 믹싱된 데이터는 전술한 필터부(1350)의 입력(v1)과는 다른 입력(v1’)가 된다. 이후 전술한 바와 같이, 필터부(1350)에서 필터링 후에 이동 거리(P), 이동 속도(V), 및 이동 방향(A) 데이터가 산출된다.
이를 도 14와 15를 참조하여 설명하면, 도 14에서는 전술한 바와 같이 노이즈 영역(1410)이 존재한다. 다만, 도 15를 참조하면, 상기 검출부(1330)와 제4 믹서(1340)를 거쳐 필터링된 데이터(1510)는 도 14와 같은 노이즈를 상쇄하여 제로 벨로시티가 최소화되도록 함으로써, 매 걸음을 명확하게 인식하고 처리할 수 있도록 한다. 따라서, 전술한 도 14에 의할 경우 발생 가능한 특정 걸음 등에 대해 놓칠 수 있는 부분을 보상하게 되어, 정확한 데이터 산출이 가능하다.
따라서, 도 16에 따르면, 스마트 신발 착용자의 움직임 데이터 즉, x, y, z 축의 움직임에 대하여 제로 벨로시티가 최소화되어 매걸음을 정확하게 산출할 수 있으므로, 이에 기초하여 PDR 기법 등을 포함한 본 발명에 따르면 발각도 데이터 내지 발 각도 보정 데이터를 손쉽고 정확하게 산출할 수 있게 되어, 도 16에 도시된 바와 같이, 착용자의 이동 궤적, 이동 속도, 이동 방향, 보폭, 보고 등을 정확하게 쉽게 산출할 수 있게 된다. 이는 PDR 센서 또는 관성 센서만으로는 한걸음 한걸음의 제로 벨로시티를 정확하게 획득하지 못해 누적되는 오차로 인하여 보정이 필요한 경우에 비하여 훨씬 시스템의 효율성을 높일 수 있으며 전력 소모도 절감할 수 있다. 또한, PDR 센서 데이터만을 이용하는 경우에는 와이-파이나 블루투스 등에 기초하여 무선 위치 측위 보정이 필요하나, 압력 센서 데이터까지 이용하면 이러한 무선 위치 측위 기법을 사용하지 않고도 더욱 정확한 데이터 센싱이 가능하다.
또한, 보폭이나 보고와 관련하여, 종래에는 산행이나 건물 계단 등을 이용하는 경우에는 고도를 기압 센서 등을 활용하였으나, 이 경우 주변 기압이 날씨 변화, 바람 등에 따라 갑자기 변동되거나 계단을 이용하는 경우 창문이나 문이 열리고 닫힌 등 다른 요인에 의하여 기압 변화가 심하고 정확한 데이터 센싱이 불가능하였으며, 센싱된 데이터의 신뢰도도 낮은 문제가 있었다. 이에 반해, 본원발명에서는 간단한 압력 센서(압력 스위치)의 센싱 데이터에 기초하여 제로 벨로시티를 최소화함으로써 기압 센서나 기타 구성이 없이도 손쉽고 정확한 데이터 산출이 가능하다.
이러한 본 발명에 따른 추적 데이터 처리 알고리즘은, 착용자의 운동 정보 추적 및 관리 서비스에 이용되어 착용자의 칼로리 소비량, 체중 변화 등을 측정할 수 있고, 바이크 라이딩, 걷기, 뛰기 등도 자동으로 인식하여 그에 따른 네비게이션 내지 스케줄링 서비스도 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 추적 데이터 처리 알고리즘에 따르면, 착용자(군인 등)의 걷기 자세 추적 및 관리 서비스, 마트, 도서관, 공공기관 등의 인도어 네비게이션 서비스(indoor navigation service), 야외 자전거, 걷기 네비게이션 정확도 보정 서비스, 걷는 구역의 추적 히스토리 관리, 보폭, 보고 등을 이용한 운동량 측정 및 관리 서비스, GPS나 와이-파이 사용 불가 지역에서의 착용자 추적 관리 서비스 등 다양한 서비스가 가능해 진다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서비스 시나리오의 일 예에 대한 UX 도면이다.
도 17a는 10m의 이동 거리를 평균 속도로 걷는 경우이고, 도 17b는 상기 도 17a에서 추적 데이터 처리부를 통해 획득되는 데이터의 UX이다. 도 17a에서 이동 거리 10m에 대하여 추적 데이터 처리부를 통해 획득된 데이터는 도 17b를 참조하면, 10.072m임을 알 수 있다.
도 17c는 10m의 이동 거리를 경보와 같이 빠른 속도로 걷는 경우이고, 도 17d는 상기 도 17c에서 추적 데이터 처리부를 통해 획득되는 데이터의 UX이다. 도 17c에서 이동 거리 10m에 대하여 추적 데이터 처리부를 통해 획득된 데이터는 도 17d를 참조하면, 10.066m임을 알 수 있다.
더불어, 도 17e는 일정 시간 동안 추적 데이터 처리부를 통해 누적하여 획득된 보폭, 속도, 총거리 데이터에 대한 UX이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 시스템에서 추적 알고리즘을 이용한 데이터 처리 방법에 관한 순서도이다.
본 발명에 따르면, 스마트 신발 시스템의 추적 데이터 처리부는, 하나 또는 그 이상의 제1 센서들로부터 센싱 데이터를 수신하고(S1802), 제2 센서의 동작에 기초하여 센싱된 데이터를 수신하여 제로 벨로시티 데이터를 검출한다(S1804). 여기서, 제1 센서들은 예컨대, 전술한 도 13의 제1 센서(가속도 센서), 제2 센서(자이로 센서)를 포함한다. 또한, 여기서, 상기 제2 센서는 전술한 도 13의 제3 센서(압력 센서)를 포함한다.
추적 데이터 처리부는, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터의 스텝 노이즈(step noise)를 제거한다(S1806). 상기 스텝 노이즈라 함은 도 14에 도시된 노이즈(1410)를 의미하고, 상기 스텝 노이즈가 제거한다고 함은 도 15와 같이 처리함을 나타낸다.
추적 데이터 처리부는, 상기 스텝 노이즈가 제거된 센싱 데이터를 필터링 한다(S1808).
추적 데이터 처리부는, 상기 필터링된 센싱 데이터와 미리 정의된 임계치에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득한다(S1810). 여기서, 미리 정의된 임계치라 함은 필터부에서의 필터링에 따른 데이터 규준화에 따른 값을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 데이터를 규준화하면 데이터 관리 등에 도움이 될 수 있다.
도 19와 20은 본 발명에 따라 스마트 신발과 이동 단말기 사이에 페어링 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
전술한 실시 예들에 기초하여, 스마트 신발(1910)에서 움직임 데이터를 센싱하고, 이동 단말기(1920)는 이렇게 스마트 신발(1910)에서 센싱된 데이터로부터 유의미한 데이터를 획득할 수 있다. 이때, 상기와 같이 스마트 신발(1910)과 이동 단말기(1920) 사이에 데이터 커뮤니케이션을 원활하게 수행하기 위해서는 먼저 상호 간에 데이터 커뮤니케이션을 위한 페어링 과정이 선행되어야 한다.
편의상, 본 명세서에서는 상기 데이터 커뮤니케이션은 블루투스 통신 프로토콜에 기반하여 이루어진다고 가정한다. 따라서, 상기 데이터 커뮤니케이션을 위한 페어링 역시 상기 블루투스 통신 프로토콜에서 정의하는 바에 따라 이루어진다. 다만, 여기서, 상기 통신 프로토콜은 상술한 바와 같이, 블루투스 통신 프로토콜을 예로 하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 와이-파이, LTE, 지그비(Zigbee) 등 현재 데이터 커뮤니케이션을 위하여 정의되고 있는 모든 통신 프로토콜 내지 향후 정의될 통신 프로토콜도 포함할 수 있다.
한편, 상기 통신 프로토콜은 상기 데이터 커뮤니케이션 과정에서 반드시 하나만 이용되는 것이 아니라 데이터양, 데이터 속성 등 다양한 기준에 따라 상황에 따라 복수 개의 통신 프로토콜들이 이용될 수도 있다. 예컨대, 긴급 메시지(EAS: Emergency Alert Message)와 같이 긴급한 데이터 처리나 해당 데이터 처리를 위해 미리 정의된 통신 프로토콜이 존재하는 경우에는, 그에 따를 수도 있다. 그 밖에, 통신 환경 등에 따라 데이터 커뮤니케이션이 원활하지 않으면, 다른 통신 프로토콜도 이용할 수 있다.
도 19a를 참조하면, 스마트 신발을 구성하는 왼쪽(L) 스마트 신발에 제1 스마트 신발 센서 모듈(1912)이 장착되고, 오른쪽(R) 스마트 신발에 제2 스마트 신발 센서 모듈(1914)이 장착된다. 상기 제1 스마트 신발 센서 모듈(1912)과 제2 스마트 신발 센서 모듈(1914)은 각각 데이터 커뮤니케이션을 위한 통신 프로토콜에 따라 고유의 식별 데이터를 가질 수 있다. 예컨대, 도 19a를 참조하면, 제1 스마트 신발 센서 모듈(1912)은, 데이터 커뮤니케이션을 위하여 ‘SHV-EKJ2KPS’라는 고유 식별 데이터를 가진다. 그리고 제2 스마트 신발 센서 모듈(1914)은, 데이터 커뮤니케이션을 위하여 ‘PK-A14TS62’라는 고유 식별 데이터를 가진다.
이러한 고유 식별 데이터는 예컨대, 미리 정의된 통신 프로토콜 예컨대, 블루투스라면, 해당 통신 프로토콜에서 약속된 또는 정의하는 방식에 따라 고유 식별 데이터가 제조 시에 부여될 수 있다. 이러한 고유 식별 데이터는 특정 통신 프로토콜용으로 부여되더라도 다른 통신 프로토콜 이용 시에 그대로 이용할 수 있으며, 제조 시에 처음부터 범용 목적으로 고유 식별 데이터가 부여될 수도 있다. 또는 이는 향후 유저 등에 의해 데이터 커뮤니케이션이나 통신 프로토콜에서 정의된 방식을 해치지 않는 범위 내에서 유저의 식별 편의를 위해 임의 변경 가능할 수도 있다.
이동 단말기(1920)는 스마트 신발(1910과의 데이터 커뮤니케이션을 위하여 예컨대, 블루투스 통신을 활성화 내지 턴-온 하면, 연결 가능한 블루투스 통신 리스트(1925)를 도 19b와 같이 이동 단말기의 화면상에 제공할 수 있다.
따라서, 유저는 이동 단말기(1920) 상에 제공되는 리스트로부터 원하는 디바이스를 선택하여, 페어링을 수행할 수 있다. 다만, 이때 만약 선택된 디바이스에 패스워드 등이 설정되어 있는 경우에는 적절한 UX 제공과 함께 패스워드 입력을 통해 페어링 과정을 완료할 수 있다. 또한, 페어링이 완료되면, 유저는 페어링이 제대로 이루어졌는지 식별하기 어렵기 때문에, 시스템에 따라 이동 단말기의 화면상에 스마트 신발 모양의 UX를 제공하여 페어링 과정을 보여주거나 페어링 된 스마트 신발에서 진동 등의 피드백을 주어 상기 페어링의 결과를 쉽게 인식하도록 할 수 있다.
도 19와 달리, 도 20에서는 리스트가 아니라 도 19b와 같은 별도의 리스트 제공이 아니라 스마트 신발 착용자의 소정 행위에 따른 결과에 기초하여 자동 페어링을 수행할 수도 있다. 이는 예컨대, 유저가 이동 단말기를 터치 등 입력이 불가능, 불편 또는 리스트 상에 너무 많은 디바이스 리스트가 제공되는 경우에 선택의 어려움 등 다양한 상황에서 보다 직관적이고 편리하게 페어링을 수행하는데 도움을 줄 수 있다.
도 20a와 같이, 이동 단말기(1920)는 예컨대, UX 상에 가이드에 따라 스마트 신발을 착용하고 연결하기를 누르거나 선택하면, 페어링을 위한 추가 동작을 도 20b와 20c와 같이 요구한다. 도 20a에서 이동 단말기에서 스마트 신발과 페어링 요청이 선택되면, 도 20b에서 센서와 애플리케이션이 잘 작동되는지 확인 등을 위해 왼발을 3번 구르도록 요청한다. 스마트 신발 착용자가 이동 단말기의 요청에 따른 동작을 수행하면, 왼쪽(L) 스마트 신발 센서 모듈과 이동 단말기는 자동으로 등록 및 페어링 된다. 이후, 도 20b와 같이, 도 20c에서 오른쪽(R) 스마트 신발 센서 모듈에 대해서도 요청된 동작을 수행하면, 이동 단말기는 자동으로 등록 및 페어링을 수행한다. 도 20b와 20c는 양쪽 스마트 신발 센서 모듈들을 모두 등록 및 페어링하기 위한 것으로 그 선후는 임의적이며 중요하지 않다. 한편, 만약 스마트 신발에 센서 모듈이 어느 한쪽에만 장착된 경우에는 도 20b 또는 20c 중 어느 하나만 수행하면 족하다.
도 20은 예컨대, 이동 단말기에서 스마트 신발에 장착된 센서 모듈들의 자동 등록, 페어링뿐만 아니라 원활한 데이터 커뮤니케이션이 이루어지는지에 대한 사전 확인 기능까지 수행한다. 또한, 유저는 도 20과 같은 동작들을 수행하지 않는 경우에는 데이터 센싱이 제대로 이루어지는지 판단하기 어렵기 때문에 이러한 과정을 통하여 더욱 정확한 데이터 센싱을 위한 보정 작업도 수행할 수 있다. 예컨대, 도 20b나 20c를 통해, 걸음을 인식하는 압력의 세기 내지 정도를 유저는 직관적으로 인식할 수 있으며, 센서 모듈의 오동작이나 에러 유무를 자체적으로 판단할 수 있다. 이를 통해 유저는 경우에 따라 센서 모듈의 센싱 민감도 등을 보정할 수도 있다. 다시 말해, 스마트 신발의 센서 모듈은 대부분 평균적인 데이터에 기반하여 미리 설정된 센싱 민감도, 임계 압력 기준을 가질 수 있다.
그러나 그러한 기준에 의하더라도 해당 유저가 느끼는 데이터 센싱의 정도는 상이할 수 있는바, 도 20b나 20c와 같은 과정을 통하여 이를 쉽게 보정도 할 수 있다. 예컨대, 유저가 상술한 바와 같이, 페어링을 위해 도 20b나 20c와 같은 과정을 수행하였다고 하자. 그 과정에서 스마트 신발 착용자가 느끼는 바와 다르게 센싱된다고 느끼는 경우, 임계 압력 보정을 요청하고, 이를 도 20b나 20c에 제공된 UX와 유사한 형태로 제공하여 유저가 원하는 바와 같이, 임계 압력 등을 조정하는 것이다. 이 경우, 도 20b나 20c에 의해 조정된 또는 보정된 임계 압력은 이동 단말기에서 스마트 신발로 전송되고, 상기 스마트 신발의 제어부에서 이에 기초하여 적절히 센서 모듈을 제어하거나 센서 모듈에 의해 센싱된 데이터를 재분류 또는 변형 처리할 수 있다.
한편, 도 20에서는 스마트 신발 착용자에게 발 구르기와 같은 동작을 통하여 페어링 등을 수행하였으나 그 발구르기 횟수나 발구르기 자체에 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 스마트 신발 착용자가 쉽게 할 수 있는 다양한 동작을 통해 수행될 수 있다. 한편, 상기에서 발구르기 외에 다양한 동작 즉, 페어링 등을 위한 리스트를 제공하고 유저가 선택한 동작에 따라 페어링 과정이 수행되도록 할 수 있다. 이 경우, 이렇게 유저가 선택한 동작은 추후 애플리케이션 실행 시나 해당 유저의 식별 등을 위해 이용될 수도 있다. 또는, 이동 단말기는 스마트 신발과의 페어링 요청을 한 이후에 정해진 패턴이 아닌 스마트 신발로 계속하여 신호가 수신되면, 이를 자동으로 페어링할 수도 있다. 한편, 이동 단말기는 페어링 요청 시에 가장 신호 세기가 큰 디바이스 즉, 스마트 신발을 자동으로 페어링할 수도 있다.
한편, 본 발명과 관련하여, 이동 단말기는 스마트 신발의 센서 특히, 자이로 센서가 3축인 경우에는 정해진 제스쳐 입력을 통하여, 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발을 구분할 수 있으며, 9축 센서(가속도 센서 3축, 자이로 센서 3축, 지자기 센서 3축)인 경우에는 별도로 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발을 구분할 필요 없이 각 센서 모듈로부터 수신되는 데이터를 비교하여 자동으로 구분할 수 있다.
더불어, 이동 단말기에서 스마트 신발 애플리케이션을 기본 애플리케이션으로 등록하는 등 소정 경우에, 이동 단말기는 스마트 신발 착용자의 소정 동작 등에 기초하여 이동 단말기의 잠금(lock), 잠금 해제(release), 특정 기능 수행, 특정 애플리케이션 실행, 실행된 애플리케이션의 제어 등을 다양하게 수행할 수도 있다.
그 밖에, 이동 단말기 상에서 스마트 신발과 관련된 요청, 선택, 기능 수행 등은 상기 이동 단말기의 터치뿐만 아니라 음성, 제스처, 아이-트랙킹 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있고, 상기 방식들 중 복수 개의 조합으로 이루어질 수도 있다.
다만, 도 20은 도 19와 함께 수행될 수도 있다. 예컨대, 도 19를 통해 페어링 후에 실제 데이터 커뮤니케이션 시작 또는 종료를 도 20을 통해 수행하거나 그 반대일 수도 있다.
한편, 도 19와 20을 참조하면, 이동 단말기(1920)는 최초 스마트 신발(1910)과 최초 페어링을 한 경우나 스마트 신발용 애플리케이션을 통하여 페어링을 수행하는 경우에는, 기저장된 페어링 데이터에 기초하여 자동 페어링을 수행할 수도 있다. 다만, 이때, 이동 단말기(1920)에서 스마트 신발용 애플리케이션을 이용하는 경우에는, 최초 페어링 시에는 도 19b와 같은 스마트 신발 센서 모듈들의 고유 식별 데이터에 기초한 리스트를 제공하되, 상술한 바와 달리, 스마트 신발이 아닌 이동 단말기 등의 블루투스 고유 식별 데이터는 상기 리스트로부터 필터링하여 선택 편의를 제공할 수도 있다. 또한, 상술한 자동 페어링은 유저의 별도 추가 동작이나 입력이 없더라도 설정에 의해 또는 유저의 기이용 패턴을 고려하여 센싱 데이터 획득, 추적 알고리즘 이용 다양한 움직임 데이터 계산, 그에 따른 스마트 신발 데이터 등을 획득, 계산, 관련 UX 제공 등을 자동으로 수행할 수도 있다.
도 21과 22는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발과 복수의 이동 단말기를 자동 페어링하는 과정을 설명하는 시퀀스 다이어그램(sequence diagram)을 도시한 도면이다.
예를 들어, 도 21은 이동 단말기와 3축 센서가 장착된 스마트 신발 사이의 제스처를 통한 페어링 과정을 도시한 것이고, 도 22는 이동 단말기와 9축 센서가 장착된 스마트 신발 사이의 제스처를 통한 페어링 과정을 도시한 것이다.
먼저, 도 21을 참조하여, 이동 단말기(2110)와 제1 스마트 신발(2120) 및 제2 스마트 신발(2130) 사이의 제스처를 통한 페어링 과정을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 상기 제1 스마트 신발(2120)은 예컨대, 3축 기반의 스마트 신발 센서 모듈을 포함한 왼쪽(L) 스마트 신발을 나타내고, 상기 제2 스마트 신발(2130)은 예컨대, 3축 기반의 스마트 신발 센서 모듈을 포함한 오른쪽(R) 스마트 신발을 나타낼 수 있다.
이동 단말기(2110)는 먼저, 제1 스마트 신발(2120)로 페어링 시작 요청 신호를 전송한다(S2102). 이때, 상기 제1 스마트 신발(2120)은 상기 이동 단말기(2110)의 페어링 시작 요청 신호를 센서부로 전송하여 활성화한다. 그리고 상기 제1 스마트 신발(2120)은 상기 이동 단말기(2110)의 페어링 시작 요청 신호에 대응하여 페어링 시작 응답 신호를 리턴(return) 한다(S2104). 통상적으로, 상기 리턴되는 제1 스마트 신발(2120)의 페어링 시작 응답 신호에는 상기 페어링 시작 요청에 동의하는 응답이 포함된다.
이동 단말기(2120)는 다음으로, 제2 스마트 신발(2130)로 페어링 시작 요청 신호를 전송한다(S2106). 이때, 상기 제2 스마트 신발(2130)은 상기 이동 단말기(2110)의 페어링 시작 요청 신호를 센서부로 전송하여 활성화한다. 그리고 상기 제2 스마트 신발(2130)은 상기 이동 단말기(2110)의 페어링 시작 요청 신호에 대응하여 페어링 시작 응답 신호를 리턴한다(S2108).
상기 S2102 단계 내지 S2104 단계 또는 상기 S2106 단계 내지 S2108 단계는, 해당 신발에 스마트 신발 센서 모듈이 장착된 경우에 수행되는 과정이다. 따라서, 양쪽 스마트 신발 모두에 센서 모듈이 장착된 경우에는, 상기 S2102 단계 내지 S2108 단계를 모두 수행하면 되나, 어느 한쪽 스마트 신발에만 센서 모듈이 장착된 경우에는 상기 S2102 단계 내지 S2104 단계 또는 상기 S2106 단계 내지 S2108 단계 중 소정 단계만 수행할 수 있다. 또한, 상기 S2102 단계 내지 S2104 단계 또는 상기 S2106 단계 내지 S2108 단계는 그 순서가 도시된 바와 다를 수도 있다.
상술한 S2102 단계 내지 S2108 단계는 예컨대, 페어링을 위한 연결 단계로 페어링 초기 단계로 볼 수 있다.
이와 같이, 페어링 초기 단계를 수행하고 나면, 이동 단말기(2110)는 도 19 또는 20과 같은 UX를 제공하여, 스마트 신발과 페어링을 시도한다.
구체적으로, 이동 단말기(2110)는 먼저, 제1 스마트 신발(2120)과 인증 절차를 수행한다. 이러한 인증은 도 20을 참조하면, 스마트 신발 착용자가 상기 제1 스마트 신발에 해당하는 쪽의 스마트 신발을 정해진 횟수만큼 발 구르기를 통해 이루어진다. 이때, 이동 단말기(2110)는 상기 제1 스마트 신발(2120)의 발 구르기 횟수를 카운트하고(S2110), 정해진 카운트 횟수에 도달하면, 해당 스마트 신발을 인증한다. 이때, 상기 과정은 인증 성공시까지 계속하여 루프(loop) 형태로 반복 수행될 수 있다.
한편, 상기 인증 과정에서 예컨대, 인증이 소정 횟수 이상 실패하거나 소정 시간 내에 인증에 성공하지 못하면, 반복 수행되는 인증 과정 자체를 리셋하여 다시 페어링 초기화 단계로 돌아가거나 이동 단말기(2110) 상에서 페어링을 위해 실행된 애플리케이션의 실행을 종료할 수도 있다.
이동 단말기(2110)의 제1 스마트 신발(2120)에 대한 인증 과정은 제2 스마트 신발(2130)에 대해서도 동일하게 이루어진다(S2112).
상술한 S2110 단계와 S2112 단계를 통해 양쪽 스마트 신발에 대한 페어링 인증 과정이 완료되면, 이동 단말기(2110)는 각 스마트 신발(2120,2130)로 페어링 중단 요청 신호를 전송하고(S2114, S2118), 해당 각 스마트 신발(2120,2130)로부터 페어링 중단 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신한다(S2116,S2120).
상술한 과정을 통하여, 페어링 과정은 완료되고 이동 단말기(2110)와 스마트 신발(2120,2130) 간에 데이터 커뮤니케이션을 수행한다.
한편, 도 21에 도시된 과정은 반드시 도시된 순서에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기에서 S2106 단계 내지 S2108 단계는, S2110 단계 또는 S2114 단계 이후에 수행될 수 있다.
다음으로, 도 22를 참조하여, 이동 단말기(2110)와 제1 스마트 신발(2120) 및 제2 스마트 신발(2130) 사이의 제스처를 통한 페어링 과정을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 상기 제1 스마트 신발(2120)은 예컨대, 9축 기반의 스마트 신발 센서 모듈을 포함한 왼쪽(L) 스마트 신발을 나타내고, 상기 제2 스마트 신발(2130)은 예컨대, 9축 기반의 스마트 신발 센서 모듈을 포함한 오른쪽(R) 스마트 신발을 나타낼 수 있다.
도 22 역시 이동 단말기(2110)와 스마트 신발(2120,2130) 사이의 페어링 초기 단계는 동일한바, 도 21에서 설명한 내용을 원용하고 중복 설명하지 않는다. 다만, 도 21에서 페어링 초기 단계에 3축 센서 기반으로 활성화되는 센서에 비하여 도 22에서는 페어링 초기 단계에 9축 센서 기반으로 활성화되는 센서가 더 많을 수 있다.
한편, 도 22에서는 상기 페어링 초기 단계 이후 즉, 페어링 인증 과정이 상기 도 21과는 상이하다. 예컨대, 도 21에서는 이동 단말기(2110)에서 인증 UX를 제공하고, 그에 따라 스마트 신발의 제스처 입력을 수신함에 비하여, 도 22에서는 상이한 방식을 이용한다. 다시 말해, 이동 단말기(2110)는 먼저, 제1 스마트 신발(2120)이나 제2 스마트 신발(2130) 중 적어도 하나를 검색(detect)한다(S2210).
이동 단말기(2110)는 검색된 스마트 신발을 인증한다. 이때, 상기 제1 스마트 신발(2120)과 제2 스마트 신발(2130) 모두 검색되었다고 가정한다. 상기 이동 단말기는 먼저, 제1 스마트 신발(2120)의 트레이스(traces)를 계산(S2212)하고, 제2 스마트 신발(2130)에 대하여 동일하게 트레이스를 계산(S2214)한다. 그리고 이동 단말기(2110)는 검색된 제1 스마트 신발(2120)과 제2 스마트 신발(2130)에 대하여 계산된 트레이스를 비교(S2216)한다. 여기서, 이동 단말기(2110)는 예컨대, 인증을 위하여 상기 이동 단말기(2110)(또는 서버 등)에 미리 저장된 각 스마트 신발의 트레이스 계산 값과 상기 S2212 단계와 S2214 단계를 통해 계산한 각 스마트 신발의 트레이스 계산 값을 비교할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 비교 관련하여, 각 스마트 신발을 인식 내지 인증할 수 있는 다양한 대상을 이용할 수도 있다.
이동 단말기(2110)는 상기 S2216 단계의 비교 결과, 스마트 신발 중 적어도 하나에 대하여 인증에 실패한 경우에는 전술한 인증 과정을 해당 스마트 신발 또는 모든 스마트 신발에 대하여 재수행할 수 있다. 다시 말해, 상기 인증 과정은 루프 구조로 반복 수행될 수 있다. 한편, 이러한 반복은 소정 횟수 동안만 수행하고, 최종적으로 인증에 실패한 스마트 신발 또는 전체 스마트 신발에 대하여 페어링 과정 전체를 리셋하여 재수행하도록 할 수도 있다.
이동 단말기(2110)는 상기 S2216 단계의 비교 결과, 각 스마트 신발이 인증되었으면, 다음 절차로 넘어간다. 도 22를 참조하면, 이동 단말기(2110)는 제1 스마트 신발(2120)로 'LEFT' 요청 할당 신호를 전송(S2218)하고, 상기 제1 스마트 신발(2120)은 'LEFT and Stop' 응당 할당 신호를 리턴(S2220) 한다. 상기 제1 스마트 신발에 대한 요청-응답 과정은 제2 스마트 신발에 대해서도 동일하게 이루어진다(S2222,S2224).
상술한 과정을 통하여, 이동 단말기(2110)와 9축 센서가 장착된 스마트 신발(2120,2130) 사의 페어링 과정을 완료될 수 있으며, 상기 페어링 완료 이후 데이터 커뮤니케이션이 이루어질 수 있다.
상술한 도 21과 22의 각각 3축 센서가 장착된 스마트 신발과 9축 센서가 장착된 스마트 신발과 이동 단말기 사이의 페어링 과정은 일 실시 예일 뿐, 반드시 도시된 시퀀스에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 21과 22에 도시된 페어링 각 시퀀스 반드시 필수적인 시퀀스는 아닐 수 있으며, 적어도 하나의 시퀀스가 생략되거나 스킵될 수도 있고, 반대로 시스템이나 상황에 따라 적어도 하나의 시퀀스가 추가될 수도 있다.
도 21에 도시된 과정들 중에서 제1 스마트 신발(2120)과 제2 스마트 신발(2130)에 대한 과정은 반대로 수행될 수 있다. 예컨대, 도 21에서는 제1 스마트 신발(2120)이 제2 스마트 신발(2130)에 비하여 먼저 이동 단말기와 액세스(access)하나, 반대일 수도 있다. 이는 도 22 역시 마찬가지다.
한편, 본 명세서에서는 비록 양쪽 스마트 신발 모두에 센서 모듈이 장착된 경우에 대해 가정하고 설명하고 있으나, 그렇다 하더라도 도 21과 22에서 도시된 바와 같이, 양쪽 스마트 신발 각각에 대해 모두 페어링 초기화, 페어링 인증 등을 수행하여야만 하는 것은 아니다. 예컨대, 어느 한쪽의 스마트 신발에 대하여 페어링 과정이 완료되면, 나머지 신발은 자동으로 인증 등의 과정 없이 마치 세트 또는 쌍으로 자동 페어링될 수도 있다. 이는 추후 데이터 커뮤니케이션 과정에서 오류나 문제가 있는 경우에 새롭게 인증받거나 재인증을 통해 해소하면 족하다.
이하에서는 특히, 스마트 신발을 착용한 유저의 움직임에 대한 움직임 데이터를 정확하게 산출 예컨대, 상기 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임을 평지 움직임과 구분하여 인식하고 이를 통한 상기 유저의 운동량을 정확히 산출하는 방법에 대하여 상세하게 기술한다. 이와 같이, 본 발명에 따라 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 정확하게 검출하여 운동량을 산출하고 상기 검출된 움직임 데이터와 산출된 운동량에 기초하여 모션 가이드 데이터를 제공하여 상기 유저의 만족도를 개선하고 스마트 신발의 신뢰도를 높일 수 있다.
최근 유저의 운동량을 측정하는 스마트 워치나 스마트 신발 등 다양한 디바이스들이 시장에 소개되고 있다. 이를 통해 상기 디바이스들은 통상 하루 단위의 유저의 총 운동량을 측정하여 유저에게 알려주고 있다. 다만, 유저는 예컨대, 하루 동안 운동량 측정의 근거가 되는 다양한 움직임에도 불구하고 종래 디바이스들은 이를 측정하지 못하거나 동일한 움직임으로 간주하는 경우가 많다. 예를 들어, 상기 다양한 움직임으로 평지를 걷는 경우와 계단을 오르내리는 경우가 있을 수 있는데, 종래 디바이스들은 이를 구분하여 인식하지 못하거나 동일한 움직임으로 인식하는 것이 일반적이다. 통상 평지 움직임과 달리 계단 움직임은 i) 단기간 산소 소모를 최대한 늘려 폐활량을 늘리고, ii) 계단 오르는 동작이 허리를 바로 세우게 하여 척추를 펴는 근육을 단련할 수 있으며, iii) 우리 몸 근육의 약 30%를 차지하는 허벅지 앞쪽 근육(예컨대, 대퇴사두근) 강화에 효과적이고, iv) 양다리 교대 운동 효과로 신체 균형감을 높여 낙상과 골절 등의 예방 효과가 있으며, v) 일주일에 20층 이상 계단을 오른 사람은 심근경색증으로 사망 위험이 약 20% 감소하며, vi) 지속적인 계단 운동은 조깅처럼 평상시 심박수를 떨어뜨려 심폐 기능을 향상할 수 있고, vii) 근육량 증가, 기본 신진대사량 상승, 체지방 효과, 뱃살 줄이기 효과가 있고, viii) 무릎 주변 근육 단련으로 무릎 연골 부담 감소, 퇴행성 관절염 예방 효과 등이 있다. 따라서, 계단 움직임은 상술한 의학적 효과와 함께 일상 어디서나 가능하며, 짧은 시간에 하체 근육 단련 가능, 평지 걷기에 비하여 칼로리 소모량이 많아 다이어트에 유리하며 숨이 차는 정도로 심혈관 질환 발생 위험도 예상할 수 있는 효과 등이 있다. 그러므로 평지와 다른 계단 움직임에 대한 정확한 인식 등이 필요하다. 그러나 종래 디바이스들에 따를 경우에는 이를 정확하게 구분하지 못하기 때문에, 운동량 계산 등은 오류가 존재한다. 이는 결국, 실제 유저가 느끼는 운동량과 상기 디바이스들을 통해 측정된 운동량 간의 괴리감을 주는 경우가 많아 디바이스에 대한 신뢰도에 영향을 주는 문제점이 있었다.
스마트 신발을 착용한 유저는 소정 시간 단위 내에서도 다양한 움직임을 할 수 있다. 통상적으로, 종래 스마트 신발에서는 평지에 관한 것으로, 경사가 있거나 계단을 오르내리더라도 평지와 동일하게 인식하고, 그에 기초하여 운동량을 계산하기 때문에 유저가 느끼는 운동 강도나 운동량과는 다른 데이터를 제공할 수 있다. 이것이 스마트 신발에 대한 유저의 신뢰도를 떨어뜨리는 한 요인이다.
따라서, 본 발명에서는 스마트 신발을 착용한 유저의 계단 움직임을 정확하게 인식하고, 그에 따른 운동량을 계산하여 상기 유저에게 정확한 데이터를 제공하고자 한다. 한편, 이러한 계단 움직임은 계단 이외의 평지 등에 대한 데이터와 조합하여 소정 시간 단위의 유저의 움직임에 대하여 종래와 다르게 입체적이고 정확한 데이터 제공이 가능해 진다. 한편, 본 발명에 따르면, 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임 데이터로부터 상기 계단 움직임 보정 데이터를 제공할 수 있으며, 상기 계단 움직임 데이터의 분석 결과 데이터와 보정 데이터 등을 유저에게 피드백할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 스마트 신발 착용 유저의 평지 외 계단 움직임 센싱에 관하여 상세하게 설명하되, 관련하여 스마트 신발의 구성, 데이터 커뮤니케이션 등과 관련된 내용은 전술한 도 1 내지 22 중 적어도 하나에 개시되거나 관련 설명(들)을 참고하거나 조합 가능함은 미리 밝혀둔다.
도 23은 본 발명과 관련하여 계단 움직임 센싱을 위한 센서들 또는 센서 조합을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 스마트 신발에는 압력 센서가 구비되어 있다. 다만, 상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서가 예컨대, 상기 스마트 신발의 특정 위치에만 구비된 경우에는 평지와 달리 계단 움직임을 정확히 인식하기 어려울 수도 있다.
통상 계단의 높이, 폭 등을 기준으로 유저는 스마트 신발 인솔, 미드솔의 전체가 아니라 일부만을 계단과 접촉하게 된다. 예컨대, 스마트 신발을 바닥 중심부를 기준으로 발가락이 위치한 전면부와 반대(뒷꿈치)의 후면부로 구분한다면, 대부분의 유저는 주로 상기 전면부만으로 계단 바닥을 디디는 것이 일반적이다. 따라서, 이와 같은 경우, 본 발명에 따른 압력 센서가 예컨대, 후면부에만 구비되었다면, 상기 압력 센서의 특성상 계단 바닥과의 접촉에 따른 압력 센싱이 어려워 상기 계단 움직임을 정확하게 인식하기 어려울 수도 있다. 물론, 상기 본 발명에 따른 압력 센서가 상기 전면부에 위치하면, 상기 계단 움직임을 정확하게 인식할 수 있다.
이하에서는, 상기 압력 센서 외 또는 상기 압력 센서와 함께 적어도 하나의 다른 센서를 통하여 스마트 신발 착용 유저의 움직임을 인식하는 것에 관해 기술한다. 여기서, 상기 다른 센서로 예를 들면, 도 23a에 도시된 바와 같이, 기압계 센서, 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서 등이 포함될 수 있다.
도 23a를 참고하면, 기압계 센서가 구비된 스마트 단말기를 손에 든 유저가 압력 센서, 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서, 기압계 센서 중 적어도 하나가 구비된 스마트 신발을 신고 계단을 움직이고 있다.
상술한 센서들은 다양한 형태로 조합되어 본 발명과 관련된 계단 움직임 인식 센서로서 이용될 수 있다. 다만, 도 23b와 같이, 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서의 조합을 통하여 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임을 인식하는 방법은 연산량이 복잡하고 전력 소모가 큰 문제 등이 있다. 따라서, 스마트 신발의 니즈 등에 맞게 최대한 저전력을 고려하여, 이하에서는 본 발명에 따라 가속도 센서를 이용한 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임 센싱에 관하여 설명한다. 이때, 상기 가속도 센서 외에 전술한 본 발명에 따른 압력 센서도 이용될 수 있다.
도 24는 본 발명에 따른 계단 움직임 센싱을 설명함에 있어, 구분되는 움직임을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 24에서는 본 발명에 따른 계단 움직임 센싱과 관련하여, 그에 대비되는 평지 움직임과 경사진 길에 대한 오르막/내리막 움직임을 구분하는 것에 관해 설명한다.
도 24에서는 예컨대, 스마트 신발에 구비된 가속도 센서(2410)에 기초하여, 평지 움직임, 경사로 움직임 및 계단 움직임을 구분하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임과 평지 움직임은, 가속도 센서의 x축과 z축을 통해 구분할 수 있다. 다시 말해, 상기 계단 움직임과 평지 움직임은, 스마트 신발 착용 유저의 보폭(x축)과 매걸음에서의 스마트 신발의 수직 상승 정도(z축)를 통해 구분이 된다. 예를 들어, 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임은 평지 움직임에 비하여, 보폭(x축)은 통상 작거나 같은 것이 일반적이고, 수직(z축) 상승 정도는 더 큰 것이 일반적이다. 따라서, 상기 스마트 신발의 가속도 센서의 x축과 z축의 센싱 값을 통하여 평지 움직임과 계단 움직임을 구분 가능하다. 이때, 필요한 경우, 미리 평지 움직임과 계단 움직임에 대한 기준 또는 참고 데이터가 있다면 더욱 쉽게 구분할 수 있다.
또한, 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임과 경사로 움직임은, 가속도 센서의 x축, y축 및 z축 중 적어도 둘 이상을 통해 구분할 수 있다. 다시 말해, 상기 계단 움직임과 경사로 움직임은, 스마트 신발 착용 유저의 보폭(x축) 시점의 센서 포지션으로 구분할 수 있다.
상기 계단 움직임과 경사로 움직임의 구분과 관련하여 예를 들어, 경사로의 경사 각도도 고려하면, 각 움직임에서 스마트 신발에 구비된 가속도 센서의 x축, y축 및 z축 중 적어도 하나 이상의 구분되는 패턴 값을 가질 수 있다. 예컨대, 경사로의 경사 각도가 평지와 계단의 각도 사이라면, 계단 움직임에서 센싱되는 가속도 센서의 센싱 값들은 경사로의 움직임에서 센싱되는 가속도 센서의 센싱 값들에 비하여 x축, y축과 z축 중 적어도 하나는 다른 패턴 값을 가질 수 있다. 통상 이 경우, z축 값에서 차이가 나고, 경사로에서는 y축의 값이 계단 움직임에 비하여 고정 또는 일정한 패턴이 안 나올 수 있다. 이를 통해 경사로와 계단 움직임을 서로 구분할 수 있다. 한편, 계단과 경사로의 경사 각도가 유사 또는 동일한 경우도 역시, 전술한 바와 같이 각 경우에 가속도 센서를 통해 센싱되는 값 중 특히, x축, y축과 z축 중 적어도 하나 이상의 센싱 값들은 다른 패턴을 보일 것이다.
상술한 계단 움직임과 평지 또는 경사로 움직임의 구분은, 스마트 신발에 구비된 압력 센서를 더 이용하여 더욱 쉽게 구분할 수 있다. 여기서, 만약 상기 압력 센서가 스마트 신발의 후면부에 위치한다고 하자. 이 경우, 상기 가속도 센서 값과 함께 압력 센서의 센싱 값이 소정 값 이하라면 계단 움직임과 평지 걸음 또는 경사로 움직임을 구분할 수 있다.
상술한 각 움직임의 구분에 대하여, 후술하는 센싱 그래프를 통해 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 이하에서는 편의상 계단 움직임과 평지 움직임에 대한 내용을 일 예로 하여 설명한다. 또한, 상기 움직임들과 관련하여 스마트 신발의 가속도 센서와 자이로 센서의 센싱 데이터를 참고한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 25는 본 발명과 관련하여, 평지 움직임에 대하여 스마트 신발의 가속도 센서를 통해 센싱된 센싱 값들의 패턴 그래프를 도시한 도면이고, 도 26은 본 발명에 따른 계단 움직임에 대하여 스마트 신발의 가속도 센서를 통해 센싱된 센싱 값들의 패턴 그래프를 도시한 도면이다.
도 25는 평지 움직임에 대한 스마트 신발의 가속도 센서 3축(x축, y축 및 z축)과 자이로 센서 3축(x축, y축, 및 z축) 즉, 6축 센서를 통해 센싱된 센싱 데이터의 플롯(plot)이다.
도 26은 계단 움직임에 대한 스마트 신발의 가속도 센서 3축(x축, y축 및 z축)과 자이로 센서 3축(x축, y축, 및 z축) 즉, 6축 센서를 통해 센싱된 센싱 데이터의 플롯이다.
본 발명과 관련하여, 스마트 신발을 이용하여 평지 움직임과 계단 움직임의 구분을 도 25와 26을 참조하면, 가속도 센서와 자이로 센서 중 적어도 하나를 이용하면 구분할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 두 센서 중 어느 하나의 센서의 3축 중 적어도 하나의 축의 센싱 데이터만으로 구분할 수도 있다. 다른 예로, 스마트 신발을 이용하여 평지 움직임과 계단 움직임은 예를 들어, 도 25와 26의 6축 센서를 순차로 이용하여 구분할 수도 있다. 예컨대, 도 25와 26의 가장 상단의 가속도 센서의 x축 데이터를 각각 비교함으로써, 평지 움직임과 계단 움직임을 구분할 수 있다. 이때, 만약 상기 가속도 센서의 x축 데이터만으로 상기 평지 움직임과 계단 움직임을 구분하기 어렵다고 판단된 경우에는, 다음으로 가속도 센서의 y축 센싱 데이터를 각각 더 비교하여 평지 움직임과 계단 움직임을 구분할 수 있다. 상기와 같은 방식으로 6축 센서의 각 센싱 데이터를 순차로 추가하여 평지 움직임과 계단 움직임을 구분할 수 있다. 한편, 상기에서 가속도 센서와 자이로 센서의 선택, 선택된 센서의 어떤 축 센싱 데이터 이용 등 그 순서 등에 대해서는 시스템에 따라 정해진 방식을 이용하면 된다. 다만, 본 발명과 관련하여, 가속도 센서를 먼저 이용하고, x축 또는 z축 센서를 먼저 이용하면 더욱 빠르고 편리하게 계단 움직임과 평지 움직임을 구분할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 상술한 바와 같이, 가속도 센서의 x축 센싱 데이터만으로 평지 움직임과 계단 움직임을 구분하기 어렵다고 판단된 경우에는, 다음으로 전술한 가속도 센서의 y축 센싱 데이터를 이용하는 것이 아니라 자이로 센서의 어느 축 센싱 데이터를 우선적으로 이용할 수 있다. 다시 말해, 제1 센서의 제1 축 센싱 데이터로 상술한 계단 움직임과 평지 움직임의 구분이 어려운 경우에는 다음으로 제2 센서의 제1 축 센싱 데이터를 더 고려할 수 있다. 이와 같이, 각 센서의 소정 축 센싱 데이터를 번갈아 가면서 이용하여 계단 움직임과 평지 움직임 구분에 이용할 수 있다.
그 밖에, 스마트 신발에 포함된 센서 시스템 등이 전력 레벨이 소정 레벨 이하이거나 미리 정한 바에 따라 저전력 구현을 위해서는 가속도 센서, 자이로 센서, 압력 센서 등 중 적어도 하나만을 이용할 수도 있다. 편의상 본 명세서에서는 가속도 센서만을 이용하는 경우를 일 예로 든다.
관련하여, 도 25와 26을 상호 대비하면, 각 가속도의 각 축 센싱 데이터는 그래프 형태만으로도 평지 움직임과 계단 움직임이 구분됨을 알 수 있다.
도 27은 전술한 도 25와 26에서 가속도 센서의 x축과 z축 센싱 데이터만을 추출한 도면으로 이를 통해 전술한 바와 같이, 평지 움직임과 계단 움직임 구분에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 27a는 평지 움직임에 대한 가속도 센서의 x축과 z축 센싱 데이터 그래프이고, 도 27b는 이와 대비되는 계단 움직임에 대한 가속도 센서의 x축과 z축 센싱 데이터 그래프를 도시한 것이다. 상기 도 27a는 도 25의 데이터 그래프와 동일할 수 있으며, 도 27b는 도 26의 데이터 그래프와 동일할 수 있다.
먼저, 보폭과 관련하여 가속도 센서 x축 데이터를 비교하면, 도 27a의 가속도 센서 값에 비하여, 도 27b의 가속도 센서 값이 더 작은 값을 가진 것을 알 수 있다. 다시 말해, 도 27a의 평지 움직임에서의 가속도 x축 값 즉, 보폭은 도 27b의 계단 움직임에서의 가속도 x축 값 즉, 보폭에 비하여 더 넓은 것을 알 수 있다. 즉, 평지 움직임에서의 보폭이 계단 움직임에서의 보폭보다 넓다는 것이다.
다음으로, 가속도 센서 z축 데이터를 비교하면, 도 27a의 평지 움직임에 대한 가속도 센서 z축 값에 비하여, 도 27b의 계단 움직임에 대한 가속도 센서 z축 값은 계단 움직임 즉, 계단을 오르거나 내려가는 동작에 따라 상기 평지 움직임과는 구분되는 특징(도 27b의 동그라미 마킹 부분들)이 있다. 다시 말해, 가속도 센서 z축 값은 스마트 신발 착용 유저의 수직 방향의 운동에 관한 것으로 이는 통상적인 평지 움직임에 비하여 계단 움직임에서 구분되는 특징을 가진다는 것을 의미한다.
도 27을 참조하면, 본 발명에서는 스마트 신발에 구비된 가속도 센서의 x축 또는/및 z축 센싱 데이터를 통하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 평지 움직임과 계단 움직임을 구분할 수 있고, 이를 페어링된 외부 디바이스 등으로 전달하여, 관련된 사용자 인터페이스를 제공하도록 할 수 있다. 따라서, 계단 움직임에서의 가속도 센서의 z축 센싱 데이터의 특징들을 추출하여 머신 러닝(machine learning)을 이용하여 상기 계단 움직임을 인식할 수 있거나 상기 가속도 센서의 x축 최대치(peak)를 이용해도 인식 가능하다. 이는 전술한 바와 같이, 계단 움직임은 평지 걸음과 수평 방향(x축)과 수직 방향(z축)의 움직임이 다름에 기초하는 것이다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계단 움직임 인식 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이고, 도 29는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 계단 움직임 인식 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이다.
여기서, 도 28은 스마트 신발 내 가속도 센서가 인솔에 구현된 경우이고, 도 29는 상기 가속도 센서가 미드솔에 구현된 경우이다.
전술한 바와 같이, 상기에서 계단 움직임을 인식하기 위하여 가속도 센서를 이용하는 것을 예로 하여 설명하였다. 다만, 평지에서는 전술한 바와 같이, 가속도 센서보다는 전술한 압력 센서를 이용할 수 있다. 한편, 스마트 신발 착용 유저는 스마트 신발을 착용하는 중에 항상 평지 움직임만을 수행하거나 계단 움직임만을 수행하는 것이 아니다. 소정 시점에서는 평지 움직임만을 또 소정 시점에서는 계단 움직임만을 수행할 수 있다. 그러나 이와 같은 상황을 가정하여 다시 말해 계단 움직임을 고려하여 항상 가속도 센서를 턴-온 상태로 두면 스마트 신발의 이슈 중 하나인 저전력 구현에 불리할 수 있다. 따라서, 이하에서는 계단 움직임을 인식하여 가속도 센서를 이용하는 것에 대해 기술한다. 이하에서는 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여, 도 28과 29의 시작 시 즉, 평지 움직임이 있고 이후 계단 움직임을 진행 예정으로 가정한다.
도 28을 참조하면, 스마트 신발에 구비된 압력 센서는 턴-온 돼 있고, 반면 가속도 센서는 턴-오프 상태이다. 여기서, 전술한 바와 같이, 평지 움직임에서 압력 센서는 유저의 걸음 패턴 등에 대한 데이터를 수신하여 이를 분석한다. 스마트 신발은 상기 압력 센서를 통해 수신되는 압력 센싱 데이터의 패턴 분석 결과 만약 변화가 있는지 판단한다(S2802).
스마트 신발은 상기 압력 센서 센싱 데이터의 패턴 분석 결과 변화가 없으면, 현재 상태를 계속하여 유지한다. 반면, 상기 패턴 분석 결과 변화가 있는 경우에는 계단 움직임을 인식하기 위하여 가속도 센서를 턴-온 시킨다(S2804).
그리고 스마트 신발은 상기 턴-온 된 가속도 센서를 통하여 가속도 센서 센싱 데이터를 수신하여 이를 분석한다(S2806).
상기 S2806 단계 분석 결과, 만약 스마트 신발 착용 유저가 계단 움직임을 하는 것으로 판단되면, 계속하여 가속도 센서를 턴-온되도록 유지 제어하고 상기 가속도 센서를 통해 센싱되는 값을 통해 유저의 계단 움직임 데이터를 수신 및 분석한다. 다만, 상기 판단 결과 계단 움직임을 하는 것이 아닌 것으로 판단되거나 상기 분석 결과 계단 움직임 데이터와 다른 패턴이 발견되면 즉, 변화가 있으면, 상기 턴-온되었던 가속도 센서를 턴-오프되도록 제어할 수 있다. 이때, 상기에서 압력 센서는 계속하여 턴-온될 수도 있고, 가속도 센서가 턴-오프된 경우에만 턴-온되어 활성화될 수도 있다.
다음으로, 도 29를 참조하면, 스마트 신발에 구비된 압력 센서는 턴-온 돼 있고, 반면 가속도 센서는 턴-오프 상태이다. 여기서, 전술한 바와 같이, 평지 움직임에서 압력 센서는 유저의 걸음 패턴 등에 대한 데이터를 수신하여 이를 분석한다. 스마트 신발은 상기 압력 센서를 통해 수신되는 압력 센싱 데이터가 만약 미리 정한 시간(예를 들어, 2초 등) 동안 입력되지 않는지 판단한다(S2902).
스마트 신발은 상기 압력 센서 센싱 데이터가 미리 정한 시간 이상 지속적으로 수신되지 않으면, 계단 움직임 여부를 확인하기 위하여 가속도 센서를 턴-온 시킨다(S2904).
이때, 상기 턴-온된 가속도 센서의 센싱 값 수신 여부를 통하여 유저가 움직임이 있는지 아니면 스마트 신발을 벗었는지(shoe off)를 판단한다. 다시 말해, 상기 턴-온 된 가속도 센서의 센싱 값이 미리 정한 임계치 미만이거나 없으면, 스마트 신발은 유저가 상기 신발을 벗은 경우로 판단하여 가속도 센서를 다시 턴-오프되도록 제어할 수 있다(S2906).
그러나 상기에서 스마트 신발은 상기 턴-온된 가속도 센서를 통하여 가속도 센서 센싱 데이터가 수신되는 경우에는, 이를 수신하여 분석한다(S2908).
상기 S2908 단계 분석 결과, 만약 스마트 신발 착용 유저가 계단 움직임을 하는 것으로 판단되면, 계속하여 가속도 센서를 턴-온되도록 유지 제어하고 상기 가속도 센서를 통해 센싱되는 값을 통해 유저의 계단 움직임 데이터를 수신 및 분석한다. 다만, 상기 판단 결과 계단 움직임을 하는 것이 아닌 것으로 판단되거나 상기 분석 결과 계단 움직임 데이터와 다른 패턴이 발견되면 즉, 변화가 있으면, 상기 턴-온되었던 가속도 센서를 턴-오프되도록 제어할 수 있다. 이때, 상기에서 압력 센서는 계속하여 턴-온 될 수도 있고, 가속도 센서가 턴-오프된 경우에만 턴-온되어 활성화될 수도 있다.
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발의 센서를 통해 센싱된 데이터에 기초하여 유저의 움직임 보정 방법에 관한 도면이다.
본 발명에 따른 유저의 계단 움직임 보정 방법과 관련하여, 통상 계단의 움직임에 대한 올바른 자세는 무릎과 허리에 무리가 가지 않으면서 허벅지 근력 운동을 최대화시킬 수 있는 자세이다. 따라서, 본 발명에서는 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임 센싱 데이터로부터 분석된 유저의 계단 움직임을 올바른 자세로 계단 움직임을 하는지 인식 가능하도록 하고 관련하여 바른 자세로 운동할 수 있도록 유도하도록 사용자 인터페이스를 구성하여 제공할 수 있다.
도 30은 본 발명과 관련하여 전술한 압력 센서에 관한 것으로 스마트 신발의 인솔에 예컨대, 압력 센서가 전체적으로 골고루 분포된 경우를 예로 하여 설명한다.
계단 움직임과 관련하여, 도 30a는 올바른 움직임 자세를 그리고 도 30b는 권장하지 않는 움직임 자세를 도시한 것이다. 다시 말해, 도 30a를 참조하면, 스마트 신발 전체에 골고루 분포된 압력 센서들 중 상술한 전면부에 해당하는 센서들이 골고루 활성화된 것을 알 수 있다. 이에 반해, 도 30b는 상기 전면부의 압력 센서들 중 일부만 또는 인솔의 압력 센서들 전부가 활성화된 것을 알 수 있다. 후자를 예로 하면, 유저는 발의 일부 즉, 발가락만으로 또는 발바닥 전체로 계단을 밟은 것을 알 수 있는데, 이는 권장하지 않는다. 왜냐하면, 소정 기울기를 가지는 계단에서 움직임으로 운동적인 측면도 도움이 되지 않고 환경적으로 위험 가능성이 상대적으로 도 30a에 비해 높기 때문이다.
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발들에 구현된 가속도 센서, 자이로 센서 및 압력 센서를 통한 센싱 데이터의 비교를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 31a는 도 30b와 같이 압력 센서에 기초할 때, 권장하지 않는 계단 움직임 자세의 하나로 스마트 신발 인솔의 전면부 중 일부의 센서들만 활성화된 경우의 가속도 센서와 자이로 센서의 센싱 데이터 그래프이다. 반면, 도 31b는 도 30a와 같이 압력 센서에 기초할 때, 올바른 계단 움직임 자세에 해당하는 스마트 신발의 가속도 센서와 자이로 센서의 센싱 데이터 그래프이다. 양자를 비교 설명하면, 다음과 같다.
도 31a를 참조하면, 소정 지점(도면 내 동그라미 마킹 부분)에서의 스탠스에서 가속도 센서와 자이로 센서의 센싱 데이터가 불규칙적인 것을 알 수 있다. 이는 활성화된 압력 센서를 기초할 때, 유저가 발의 일부(예를 들어, 발가락)만으로 계단을 디디기 때문으로 볼 수 있다. 즉, 유저가 하나의 계단을 한쪽 발(L)의 발가락만으로 디딘 상태에서 다음 계단을 상기 발(L)의 발가락만으로 지지한 상태에서 다른 쪽 발(R)을 디디기에는 상기와 같은 불규칙 상태 가능성이 상대적으로 높다는 것을 알 수 있다. 왜냐하면, 충분히 지지해주지 못하기 때문이다.
반면, 도 31b를 참조하면, 스탠스에서 가속도 센서와 자이로 센서의 센싱 데이터는 변화없이 일정 즉, 규칙적인 것을 알 수 있는. 이는 이전 걸음에서 충분한 지지가 이루어지기 때문에 다음 계단으로 이동함에서 상기 충분한 지지로 인해 규칙적인 움직임을 할 수 있기 때문이다. 이것이 바로 계단에서의 올바른 움직임으로 권장되는 움직임이 된다. 이는 운동적인 측면과 함께 유저의 안전까지 고려한 것이다.
전술한 바와 같이, 도 30 및 31의 데이터를 계속하여 센싱하면, 유저에 대한 충분한 계단 움직임 데이터가 수집되고 이를 분석하여 유저의 계단 움직임에 대한 분석 결과 데이터를 피드백할 수 있게 된다. 이렇게 피드백되는 분석 결과 데이터에는 계단 움직임으로 인한 운동량 데이터뿐만 아니라 유저의 계단 움직임에 대한 보정 데이터도 포함될 수 있다.
도 32는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 단말기에서 스마트 신발 데이터에 기초하여 제공하는 사용자 인터페이스의 일 예를 도시한 도면이다.
편의상 도 32에서는 이동 단말기와 같은 스마트 단말기상의 스마트 신발 애플리케이션에 대한 사용자 인터페이스를 통해 스마트 신발을 통해 센싱된 유저의 움직임 데이터를 제공하는 것을 예로 하여 설명하나, 상기 사용자 인터페이스의 내용이 음성 등의 형태의 제공될 수도 있다.
도 32a는 이동 단말기와 같은 스마트 단말기에서 스마트 신발 애플리케이션이 실행된 화면 즉, 스마트 신발 애플리케이션의 사용자 인터페이스 화면을 도시한 것이다.
한편, 도 32b는 본 발명과 관련하여 특히, 계단 움직임에 대한 사용자 인터페이스의 일 예를 도시한 것으로, 올바른 계단 운동 비율에 대한 데이터를 포함한다.
도 33은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계단 움직임에서의 충격량 또는 운동량을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명과 관련하여, 계단 움직임에 대하여 운동량은 평지 움직임과는 다르게 계산된다. 한편, 계단 움직임도, 도 33a와 같이 보통 걸음으로 계단을 오르내리는 경우와, 도 33b와 같이 힘찬 걸음으로 계단을 오르내리는 경우는 구분할 필요가 있다.
일반적으로, 스마트 신발을 착용한 유저는 총 운동량만을 고려할 뿐, 그에 따른 반작용을 고려하지 못할 수도 있다. 예를 들어, 도 33a와 같이, 계단을 보통 걸음으로 오르내리는 경우와 도 33b와 같이, 힘찬 걸음으로 오르내리는 경우에는 동일한 계단 움직임이라고 하더라도 다른 데이터 그래프를 가진다.
여기서, 본 발명에서는, 계단 움직임으로 판단된 경우라고 하더라도, 도 33a와 33b와 같은 경우에 가속도 센서의 z축의 가변량을 참고하여 관련 충격량 데이터를 산출할 수 있다. 예컨대, z축의 가변량이 미리 정한 임계치를 초과하는 경우에는 이는 유저의 몸 특히, 무릎에 가해지는 충격이 크거나 누적시 문제의 여지가 생길 수 있으므로 그에 관한 노티를 할 수 있다. 또한, 상기 가속도 센서의 z축의 가변량, 충격량 그리고 칼로리(calorie)에 관한 상관관계와 가중치 등을 부여하여 동일한 계단 움직임에서도 도 33a에서의 운동량과 도 33b의 운동량이 서로 다르게 산출될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 단지 가속도 센서, 압력 센서, 자이로 센서 등 스마트 신발에 구현된 센서들을 통해 센싱된 데이터 값들만으로 계단 움직임을 인식, 충격량 검출, 운동량 계산 등을 설명하였으나, 비록 도시하진 않았지만 상기에서 스마트 신발 착용 유저에 대한 데이터를 고려하여 개인별로 그러한 값들이 적절히 조정될 수 있다. 예를 들어, 상기 유저의 성별, 나이, 몸무게, 특이사항 등이 상술한 센싱 데이터에 반영될 수 있다.
도 34는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 계단 움직임 센싱 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 34는 예컨대, 기압 센서를 이용하여 계단 인식 및 속도 보정 데이터 제공에 관한 것이다. 여기서, 도 34의 경우에는 편의상 스마트 신발의 인솔에 상기 기압 센서가 구현된 경우를 예로 하여 설명하나, 상기 기압 센서는 상기 스마트 신발이 아니라 스마트 디바이스 등에 구현되어 이용될 수도 있다.
도 34a는 스마트 신발 착용 유저가 평지 움직임을 하는 경우에 상기 스마트 신발에 구현된 기압 센서의 센싱 데이터 그래프의 일 예이고, 도 34b는 계단 움직임 경우에 상기 기압 센서의 센싱 데이터 그래프의 일 예이다.
도시된 바와 같이, 도 34a의 평지 움직임에서의 기압 센서를 통한 센싱 데이터 그래프와 도 34b의 계단 움직임에서의 기압 센서를 통한 센싱 데이터 그래프는 구분되는 데이터 패턴을 가지는바, 이를 통해 계단 움직임과 평지 움직임을 구분할 수 있다. 한편, 기압 센서는 주변의 다른 팩터의 영향에 민감한바, 신뢰도가 낮을 수 있는바, 다른 센서의 활성화를 위한 팩터로 이용하거나 전술한 다른 센서의 데이터에 참조하거나 조합하여 본 발명에 이용할 수도 있다.
그 밖에, 도 34b의 데이터 센싱 패턴으로부터 계단 운동 속도 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 인도어 맵(indoor map)의 건물 층간 높이와 기압 센서의 변화량, 인솔 시간 정보를 결합함으로써 상기 계단 운동 속도 정보의 제공이 가능하다. 한편, 상기 기압 센서가 스마트 신발이 아니라 스마트 디바이스에 탑재되어 있는 경우에는 이를 이용할 수 있다. 그 밖에, 상기 기압 센서를 이용하면, 전술한 바와 같이, 매계단 걸음을 인식보다는 층간 구분에 이용할 수 있다. 따라서, 기압 센서를 통한 센싱 데이터로부터 러프(rough)하게 계단 운동을 진행한 대략적인 층의 개수를 사용자에게 알려 줄 수도 있고, 층당 소비 칼로리량 등의 정보 제공도 가능할 수 있다. 또한, 스마트 신발에 포함된 기압 센서는 발의 눌리는 압력을 통하여 노이즈가 조금 포함되더라도 무빙 평균(moving average)를 적용하여 튀는 부분을 필터링함으로써 데이터의 신뢰도를 높일 수 있다.
이상 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들, 각각 또는 그 조합에 따르면, 스마트 신발을 착용한 유저의 움직임에 대한 움직임 데이터를 정확하게 산출할 수 있고, 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임을 평지 움직임과 구분하여 인식하고 이를 통한 상기 유저의 운동량을 정확히 산출할 수 있으며, 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 정확하게 검출하여 운동량을 산출하고 상기 검출된 움직임 데이터와 산출된 운동량에 기초하여 모션 가이드 데이터를 제공하여 상기 유저의 만족도를 개선하고 스마트 신발의 신뢰도를 높일 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
240: 센서부 243: 모션 센서
244: 가속도 센서 245: 자이로 센서
246: 압력 센서 270: 메모리
280: 제어부 290: 전원공급부
310: 밑창 프레임 311: 인솔
312: 미드솔 313: 아웃솔
630: 도전 부재 650: 메인 기판
651: 제1 회로부 6511: 접촉 단자

Claims (10)

  1. 스마트 신발에 있어서,
    외부 디바이스와 신호를 주고받는 통신부;
    제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터를 센싱하는 센서부;
    상기 센서부에서 센싱되는 데이터를 저장하는 메모리; 및
    상기 센서부에 포함된 제1 센서를 통해 센싱되는 제1 움직임 데이터에 기초하여 제2 센서의 턴-온/턴-오프를 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱하도록 제어하는 제어부를 포함하는 스마트 신발.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 움직임 데이터는 상기 스마트 신발 착용 유저의 평지 움직임 또는 경사로 움직임을 포함하고,
    상기 제2 움직임 데이터는 상기 스마트 신발 착용 유저의 계단 움직임을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 센서는 압력 센서를 포함하고,
    상기 제2 센서는 가속도 센서, 자이로 센서, 압력 센서 및 기압 센서 중 어느 하나 또는 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터 센싱 시에는, 상기 제2 센서가 턴-오프되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터의 미리 정한 임계치 이상의 변화가 있는 경우에는, 상기 제2 센서가 턴-온되도록 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱 시작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터의 미리 정한 시간 동안 수신되지 않는 경우에는, 상기 제2 센서가 턴-온되도록 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱 시작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 센서가 턴-온된 이후 소정 시간 동안 센싱되는 데이터가 없는 경우에는 상기 스마트 신발이 슈-오프된 것으로 판단하고, 상기 턴-온되었던 제2 센서를 턴-오프시키는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 센서의 x축, y축 및 z축 중 어느 하나의 축 또는 그 조합 축들의 센싱 데이터를 통하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 상기 제1 움직임 데이터와 구분하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 센서의 x축, y축 및 z축 중 어느 하나의 축 또는 그 조합 축들의 센싱 데이터를 통하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터 보정 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.
  10. 스마트 단말기와 상기 스마트 단말기와 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 신발을 포함한 스마트 단말 서비스 시스템에 있어서,
    상기 스마트 단말기와 신호를 주고받는 통신부,
    제1 센서를 통해 상기 스마트 신발 착용 유저의 제1 움직임 데이터를 센싱하는 센서부,
    상기 센서부에서 센싱되는 데이터를 저장하는 메모리, 및
    상기 센서부에 포함된 제1 센서를 통해 센싱되는 제1 움직임 데이터에 기초하여 제2 센서의 턴-온/턴-오프를 제어하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 제2 움직임 데이터를 센싱하도록 제어하고, 상기 제1 센서를 통해 센싱된 제1 움직임 데이터와 제2 센서를 통해 센싱된 제2 움직임 데이터를 구분하여 상기 스마트 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한 스마트 신발; 및
    상기 스마트 신발로부터 전송된 제1 움직임 데이터와 제2 움직임 데이터에 기초하여 사용자 인터페이스를 구성하여 출력하는 스마트 단말기를 포함한 스마트 단말 서비스 시스템.
KR1020160152423A 2016-11-16 2016-11-16 스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기 KR20180055068A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160152423A KR20180055068A (ko) 2016-11-16 2016-11-16 스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기
US15/812,987 US10660395B2 (en) 2016-11-16 2017-11-14 Smart terminal service system and smart terminal processing data

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160152423A KR20180055068A (ko) 2016-11-16 2016-11-16 스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180055068A true KR20180055068A (ko) 2018-05-25

Family

ID=62106247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160152423A KR20180055068A (ko) 2016-11-16 2016-11-16 스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10660395B2 (ko)
KR (1) KR20180055068A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200031797A (ko) 2018-09-17 2020-03-25 디파인드 주식회사 발 사이즈 측정 장치 및 제어 방법
KR102108978B1 (ko) * 2020-03-09 2020-05-12 아성글로벌(주) 멀티기능을 갖는 스마트 웨어러블 디바이스 및 이를 이용한 안전 모니터링 시스템
KR20220048177A (ko) * 2020-10-12 2022-04-19 범명윤 Vr 게임용 신발 모듈
KR102502775B1 (ko) 2022-07-12 2023-02-23 지피에스코리아(주) 스마트신발
KR102561284B1 (ko) * 2023-03-17 2023-07-28 주식회사 제이와이코리아 센서 기반 생체 정보 분석 및 헬스케어 솔루션 제공과 관련된 스마트 신발, 시스템 및 이의 제어 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2945792C (en) * 2014-04-14 2021-02-23 Flyclip Llc Lace adjuster assembly including feedback assembly for use in visualizing and measuring athletic performance
US20180343964A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 Under Armour, Inc. Techniques for Step Tracking
US10945484B1 (en) * 2017-06-28 2021-03-16 Apple Inc. Haptic output devices
TW201938058A (zh) * 2018-03-19 2019-10-01 沅聖科技股份有限公司 智慧鞋模組
CN109683526A (zh) * 2018-12-26 2019-04-26 杭州领乘信息技术有限公司 低功耗智能鞋子的控制系统及其控制方法
CN110557456A (zh) * 2019-09-12 2019-12-10 福建省万物智联科技有限公司 一种智能鞋系统
KR102190172B1 (ko) * 2019-10-22 2020-12-11 솔티드 주식회사 인솔, 사용자 단말 및 이들의 페어링 방법
CN111528853B (zh) * 2020-05-08 2023-07-07 广州市懒洋洋慢运动用品有限公司 一种动态足底压力检测方法及系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8280682B2 (en) * 2000-12-15 2012-10-02 Tvipr, Llc Device for monitoring movement of shipped goods
KR100702613B1 (ko) * 2006-05-30 2007-04-03 주식회사 아이손 콘트롤러를 장착한 인공지능신발과 운동량측정방법
US7873849B2 (en) * 2009-09-02 2011-01-18 Apple Inc. Motion sensor data processing using various power management modes
KR102192060B1 (ko) * 2014-01-02 2020-12-16 한국전자통신연구원 스마트 신발 및 스마트 신발의 센서 정보 제공 방법, 스마트 디바이스 및 스마트 디바이스의 가이드 프로그램 제공 방법
CN105980008B (zh) * 2014-02-24 2019-04-12 索尼公司 用于智能可穿戴设备的身体位置优化和生物信号反馈
US20180049671A1 (en) * 2016-08-18 2018-02-22 Timothy W. Markison Wireless in-shoe physical activity monitoring dongle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200031797A (ko) 2018-09-17 2020-03-25 디파인드 주식회사 발 사이즈 측정 장치 및 제어 방법
KR102108978B1 (ko) * 2020-03-09 2020-05-12 아성글로벌(주) 멀티기능을 갖는 스마트 웨어러블 디바이스 및 이를 이용한 안전 모니터링 시스템
KR20220048177A (ko) * 2020-10-12 2022-04-19 범명윤 Vr 게임용 신발 모듈
KR102502775B1 (ko) 2022-07-12 2023-02-23 지피에스코리아(주) 스마트신발
KR102561284B1 (ko) * 2023-03-17 2023-07-28 주식회사 제이와이코리아 센서 기반 생체 정보 분석 및 헬스케어 솔루션 제공과 관련된 스마트 신발, 시스템 및 이의 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20180132560A1 (en) 2018-05-17
US10660395B2 (en) 2020-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180055068A (ko) 스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기
US10051425B2 (en) Smart terminal service system and smart terminal processing data
US20200046263A1 (en) System and method for characterizing biomechanical activity
US20210196151A1 (en) Miniaturized electronic unit for integration in any sole
US11382536B2 (en) User identification by biometric monitoring device
KR20170119199A (ko) 스마트 신발 시스템 및 스마트 신발 데이터를 처리하는 이동 단말기
US20170095692A1 (en) System and method for run tracking with a wearable activity monitor
KR102110305B1 (ko) 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템
US20220240814A1 (en) Method and system for determining a value of an advanced biomechanical gait parameter
US20180360157A1 (en) Smart shoe and method for processing data therefor
US10893719B2 (en) Smart shoe module
KR20200019051A (ko) 가속도 및 자이로 센서를 이용한 보행패턴 측정장치
US20220408872A1 (en) Insole with embedded sensing system
US20190335843A1 (en) Multi-modal sensor fusion platform
KR102423495B1 (ko) 스마트 신발 모듈
US11568727B2 (en) Wearable device and method of operating the same
CN114096193A (zh) 用于运动分析的系统和方法
KR20170082035A (ko) 스마트 신발
US20220047185A1 (en) Mode control method and device using movement pattern characteristics of user
US20240090796A1 (en) Foot Sensor and Analysis Device
KR102475626B1 (ko) 스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기
KR20170090160A (ko) 스마트 신발 및 그 데이터 처리 방법
Hegde Development and validation of an insole based wearable system for gait and activity monitoring
KR20210040668A (ko) 가속도 및 자이로 센서를 이용한 보행패턴 측정장치
KR20170108268A (ko) 스마트 신발 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal