KR20180117376A - 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법 및 시스템 - Google Patents

헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법 및 시스템이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 시스템은 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정하는 측정부, 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 분석부, 걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송하는 통신부 및 전원 관리를 위해 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 복수의 압력 센서의 ON/OFF를 제어하는 전원부를 포함한다.

Description

헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법 및 시스템{Method and System of Collecting and analyzing gait for healthcare and smart life-logger}
본 발명은 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법 및 시스템에 관한 것이다.
스마트폰의 대중화에 힘입어 스마트 시계, 의료 장치, 운동 밴드 같은 웨어러블 기기가 이슈가 되고 있다. 높은 휴대성으로 사용자의 라이프 스타일에 항시적으로 대응할 수 있는 스마트폰을 분산형 허브로 하여 작동하는 웨어러블 기기 시장은 이미 국가 핵심 전략 사업 분야로도 각광받는 추세이다. 또한, 모바일 헬스케어는 무선 통신과 스마트 기기의 확산 및 바이오 센서 기술의 발달과 더불어 ICT 융합이 활발해지면서 주목 받고 있는 분야이다.
웨어러블 기기는 근거리 네트워크를 통해 유무선 네트워크허브와 연결되어 과거에는 수집하지 못했던 사용자의 음성 및 위치정보, 운동정보 등과 같은 범주의 숨겨진 데이터들을 연결해주는 기회를 제공한다. 현재 국내 모바일 헬스케어는 대부분 개인의 건강관리에 초점이 맞추어져 있다. 또한, 신체부위 중 발에 관련된 웨어러블 기기 제품으로는 압력센서를 이용한 양말이나 깔창형 제품과 발목 밴드형 제품이 일부 개발되고 있으나 개인 사용자를 위한 서비스 모델이 없어 아직 상용화되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스마트 센서를 포함한 깔창 및 모바일 소프트웨어를 효율적으로 결합하여 일상생활에서 사용자의 헬스케어 및 라이프 스타일 로그 기능이 결합된 걸음걸이 분석 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 시스템은 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정하는 측정부, 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 분석부, 걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송하는 통신부 및 전원 관리를 위해 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 복수의 압력 센서의 ON/OFF를 제어하는 전원부를 포함한다.
가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서는 신발 깔창의 표면 또는 내부에 설치되고, 신발 깔창의 표면 또는 내부 중 사용자의 걸음걸이에 따른 압력 변화가 가장 크게 나타나는 위치에 설치되며, 가속도 센서는 PCB에 집적되어 설치된다.
분석부는 걸음 수를 측정하기 위해 압력 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 지면에서 떨어지는 순간 및 지면에 닿는 순간을 판단하고, 가속도 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 스윙을 멈추는 순간을 판단한다.
분석부는 안짱 걸음, 팔자 걸음을 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 압력 분포의 크기들을 비교하여 판단한다.
분석부는 바른 걸음걸이를 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 발이 지면에 닿는 순간부터 지면에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포의 순서를 비교하여 판단한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법은 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정하는 단계, 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계, 걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송하는 단계 및 전원 관리를 위해 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 복수의 압력 센서의 ON/OFF를 제어하는 단계를 포함한다.
걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계는 깔창 내에 포함된 프로세서에 의해 수행되거나 또는 사용자 단말로 전송되어 어플리케이션에 의해 수행된다.
걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계는 걸음 수를 측정하기 위해 압력 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 지면에서 떨어지는 순간 및 지면에 닿는 순간을 판단하고, 가속도 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 스윙을 멈추는 순간을 판단한다.
걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계는 안짱 걸음, 팔자 걸음을 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 압력 분포의 크기들을 비교하여 판단한다.
걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계는 바른 걸음걸이를 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 발이 지면에 닿는 순간부터 지면에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포의 순서를 비교하여 판단한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 스마트 센서를 포함한 깔창 및 모바일 소프트웨어를 효율적으로 결합하여 일상생활에서 사용자의 헬스케어 및 라이프 스타일 로그 기능이 결합된 걸음걸이 분석 방법 및 시스템을 제안한다. 걸음걸이 분석을 위하여 걸음을 걷는 동안 압력 센서에 압력이 전달되는 순서를 검출하여 걸음걸이 유형을 판단할 수 있고, 압력 센서의 측정 값 분석은 깔창에 내장된 프로세서에서 수행되거나 또는 사용자 휴대 단말에 전달되어 분석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발의 위치 및 걸음걸이 분석 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 측정 데이터를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 센서의 측정 데이터를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발이 지면에 닿는 순간부터 지면에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포의 순서를 나타내는 도면이다.
본 발명은 헬스케어 및 라이프로거에 요구되는 다양한 정보를 효율적으로 수집하고 분석하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 압력 및 가속도, 자이로, 지자계 센서와 제어 및 신호처리 모듈(다시 말해, 분석부), 무선 통신 모듈(다시 말해, 통신부)을 통합하여 신발에 탈부착 가능하고, 센서에서 측정된 데이터를 분석하여 사용자의 자세 및 걸음걸이 정보를 추출하고, 추출된 정보를 기반으로 사용자의 헬스케어 정보 및 걸음걸이를 분석하여 사용자에게 제공한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발의 위치 및 걸음걸이 분석 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
제안하는 사용자 발(110)의 위치 및 걸음걸이 분석 시스템의 하드웨어 구성은 도 1과 같이 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서들(121, 122, ..., 126) 및 가속도 센서가 내장된 PCB(130)가 신발 깔창에 포함된다. 예를 들어, 복수의 압력 센서들(121, 122, ..., 126)은 안짱 걸음과 팔자 걸음, 바른 걸음걸이 판단을 위하여 6부분에 배치하였다. 압력 센서1(121) 및 압력 센서2(122)는 지골(111)에 배치될 수 있고, 압력 센서3(123) 및 압력 센서4(124)는 중족골(112)에 배치될 수 있고, 압력 센서5(125) 및 압력 센서6(126)는 종골(113)에 배치될 수 있다. 또한, PCB(130)는 가속도 센서를 내장하여 발의 가속도 측정이 가능하다. 표 1은 분석하고자 하는 항목에 따른 사용되는 압력센서를 나타낸 것이다.
<표 1>
Figure pat00001
이와 같이, 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정할 수 있다. 측정된 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단할 수 있고, 걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송할 수 있다. 제안하는 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법 및 시스템에 대하여 아래에서 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
제안하는 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 시스템은 측정부(211), 분석부(212), 통신부(213) 및 전원부(214)를 포함한다.
본 실시예에 따른 걸음걸이 분석 시스템(200)은 프로세서(210), 버스(220), 네트워크 인터페이스(230), 메모리(240) 및 데이터베이스(250)를 포함할 수 있다. 메모리(240)는 운영체제(241) 및 걸음걸이 분석 루틴(242)을 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 측정부(211), 분석부(212), 통신부(213) 및 전원부(214)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서 걸음걸이 분석 시스템(200)은 도 2의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 걸음걸이 분석 시스템(200)은 디스플레이나 트랜시버(transceiver)와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다.
메모리(240)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(240)에는 운영체제(241)와 걸음걸이 분석 루틴(242)을 위한 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism, 미도시)을 이용하여 메모리(240)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 네트워크 인터페이스(230)를 통해 메모리(240)에 로딩될 수도 있다.
버스(220)는 걸음걸이 분석 시스템(200)의 구성요소들간의 통신 및 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 버스(220)는 고속 시리얼 버스(high-speed serial bus), 병렬 버스(parallel bus), SAN(Storage Area Network) 및/또는 다른 적절한 통신 기술을 이용하여 구성될 수 있다.
네트워크 인터페이스(230)는 걸음걸이 분석 시스템(200)을 컴퓨터 네트워크에 연결하기 위한 컴퓨터 하드웨어 구성요소일 수 있다. 네트워크 인터페이스(230)는 걸음걸이 분석 시스템(200)을 무선 또는 유선 커넥션을 통해 컴퓨터 네트워크에 연결시킬 수 있다.
데이터베이스(250)는 걸음걸이 분석을 위해 필요한 모든 정보를 저장 및 유지하는 역할을 할 수 있다. 도 2에서는 걸음걸이 분석 시스템(200)의 내부에 데이터베이스(250)를 구축하여 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 시스템 구현 방식이나 환경 등에 따라 생략될 수 있고 혹은 전체 또는 일부의 데이터베이스가 별개의 다른 시스템 상에 구축된 외부 데이터베이스로서 존재하는 것 또한 가능하다.
프로세서(210)는 기본적인 산술, 로직 및 걸음걸이 분석 시스템(200)의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(240) 또는 네트워크 인터페이스(230)에 의해, 그리고 버스(220)를 통해 프로세서(210)로 제공될 수 있다. 프로세서(210)는 측정부(211), 분석부(212), 통신부(213) 및 전원부(214)를 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로그램 코드는 메모리(240)와 같은 기록 장치에 저장될 수 있다.
측정부(211), 분석부(212), 통신부(213) 및 전원부(214)는 도 3의 단계들(310~340)을 수행하기 위해 구성될 수 있다.
걸음걸이 분석 시스템(200)은 측정부(211), 분석부(212), 통신부(213) 및 전원부(214)를 포함할 수 있다.
측정부(211)는 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정한다.
가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서는 신발 깔창의 표면 또는 내부에 설치되고, 이때 신발 깔창의 표면 또는 내부 중 사용자의 걸음걸이에 따른 압력 변화가 가장 크게 나타나는 위치에 설치될 수 있다. 또한, 가속도 센서는 PCB에 집적되어 설치될 수 있다.
분석부(212)는 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단한다.
분석부(212)는 걸음 수를 측정하기 위해 압력 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 지면에서 떨어지는 순간 및 지면에 닿는 순간을 판단한다. 그리고, 가속도 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 스윙을 멈추는 순간을 판단한다. 예를 들어, 두 개의 임계값 PTHR1, PTHR2를 설정하여 압력 센서로부터 측정한 데이터(P)와 비교하여 걸음 수를 측정할 수 있다.
또한, 안짱 걸음, 팔자 걸음을 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 압력 분포의 크기들을 비교하여 판단한다. 예를 들어, 도 1에 보여진 압력 센서 2(122)의 측정 데이터(P2)와 압력 센서 3(123)의 측정 데이터(P3)의 비를 이용하여 안짱 걸음, 팔자 걸음을 판단할 수 있다.
또한, 바른 걸음걸이를 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 발이 지면에 닿는 순간부터 지면에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포의 순서를 비교하여 판단한다. 예를 들어, 압력 센서의 측정 데이터를 시간의 흐름에 따라 살펴볼 때, 도 1에 보여진 압력 센서 5(125)의 측정 데이터(P5)와 압력 센서 6(126)의 측정 데이터(P6)의 피크값과 압력 센서 3(123)의 측정 데이터(P3)와 압력 센서 2(122)의 측정 데이터(P2)의 피크값이 이동하는 형태를 비교하여 판단할 수 있다.
이와 같이, 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형의 판단은 깔창 내에 포함된 프로세서, 다시 말해 분석부(212)에 의해 수행될 수도 있지만, 사용자 단말로 전송되어 어플리케이션에 의해 수행될 수도 있다. 도 4 내지 도 6을 참조하여, 걸음걸이 유형을 판단하는 과정을 더욱 상세히 설명한다.
통신부(213)는 걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송한다. 또한, 통신부(213)는 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단할 때, 깔창 내에 포함된 프로세서에 의해 판단을 수행하거나 또는 사용자 단말로 전송되어 어플리케이션에 의해 수행하도록 걸음걸이 측정 정보를 전송할 수도 있다.
전원부(214)는 전원 관리를 위해 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 복수의 압력 센서의 ON/OFF를 제어한다. 다시 말해, 효율적인 전원 관리를 위해 사용자 휴대 단말에서 압력 센서의 ON/OFF를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제안하는 헬스케어 및 스마트라이프로거를 위한 걸음걸이 분석 방법은 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정하는 단계(310), 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계(320), 걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송하는 단계(330) 및 전원 관리를 위해 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 복수의 압력 센서의 ON/OFF를 제어하는 단계(340)를 포함한다.
단계(310)에서, 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정한다.
가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서는 신발 깔창의 표면 또는 내부에 설치되고, 이때 신발 깔창의 표면 또는 내부 중 사용자의 걸음걸이에 따른 압력 변화가 가장 크게 나타나는 위치에 설치될 수 있다. 또한, 가속도 센서는 PCB에 집적되어 설치될 수 있다.
단계(320)에서, 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단한다.
걸음 수를 측정하기 위해 압력 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 지면에서 떨어지는 순간 및 지면에 닿는 순간을 판단한다. 그리고, 가속도 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 스윙을 멈추는 순간을 판단한다. 예를 들어, 두 개의 임계값 PTHR1, PTHR2를 설정하여 압력 센서로부터 측정한 데이터(P)와 비교하여 걸음 수를 측정할 수 있다.
또한, 안짱 걸음, 팔자 걸음을 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 압력 분포의 크기들을 비교하여 판단한다. 예를 들어, 도 1에 보여진 압력 센서 2(122)의 측정 데이터(P2)와 압력 센서 3(123)의 측정 데이터(P3)의 비를 이용하여 안짱 걸음, 팔자 걸음을 판단할 수 있다.
또한, 바른 걸음걸이를 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 발이 지면에 닿는 순간부터 지면에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포의 순서를 비교하여 판단한다. 예를 들어, 압력 센서의 측정 데이터를 시간의 흐름에 따라 살펴볼 때, 도 1에 보여진 압력 센서 5(125)의 측정 데이터(P5)와 압력 센서 6(126)의 측정 데이터(P6)의 피크값과 압력 센서 3(123)의 측정 데이터(P3)와 압력 센서 2(122)의 측정 데이터(P2)의 피크값이 이동하는 형태를 비교하여 판단할 수 있다.
이와 같이, 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형의 판단은 깔창 내에 포함된 프로세서, 다시 말해 도 2에 보여진 분석부(212)에 의해 수행될 수도 있지만, 사용자 단말로 전송되어 어플리케이션에 의해 수행될 수도 있다. 도 4 내지 도 6을 참조하여, 걸음걸이 유형을 판단하는 과정을 더욱 상세히 설명한다.
단계(330)에서, 걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송한다. 또한, 걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단할 때, 깔창 내에 포함된 프로세서에 의해 판단을 수행하거나 또는 사용자 단말로 전송되어 어플리케이션에 의해 수행하도록 걸음걸이 측정 정보를 전송할 수도 있다.
단계(340)에서, 전원 관리를 위해 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 복수의 압력 센서의 ON/OFF를 제어한다. 다시 말해, 효율적인 전원 관리를 위해 사용자 휴대 단말에서 압력 센서의 ON/OFF를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 측정 데이터를 나타내는 도면이다.
걸음 수 측정에는 압력 센서와 가속도 센서를 모두 이용할 수 있다. 압력 센서의 경우, 발이 지면에서 떨어지는 순간과 지면에 닿는 순간을 판단하기 위한 두 개의 임계값을 각각 PTHR1, PTHR2로 설정하고, 압력 센서로부터 측정한 데이터(P)와 두 개의 임계값 PTHR1, PTHR2을 각각 비교하여 사용자의 걸음 수를 측정할 수 있다. 이 때, PTHR1 < PTHR2이라고 가정한다.
P가 PTHR2보다 클 경우, 사용자의 발은 지면에 닿아있는 상태로 판단한다. 이러한 상태에서 P가 PTHR1보다 작아지게 되면 발이 지면에서 떨어졌다고 판단한다. 이후, 발이 지면에 닿은 후 떨어지는 과정을 한 걸음으로 판단하고 걸음 수로 카운팅한다. 도 4는 압력 센서의 측정 데이터에서 발이 지면에 닿아있는 경우를 1로, 발이 지면에서 떨어진 경우를 0으로 변환한 결과이다.
다시 말해, 압력 센서(Pressure6)의 측정 데이터에서 발이 지면에 닿아있는 경우를 판단하기 위한 임계값 PTHR2는 도 4에서 350에 해당하고, 이를 1로 변환하여 걸음걸이(Step pulse)를 나타낸다. 반면에, 압력 센서(Pressure6)의 측정 데이터에서 발이 지면에서 떨어진 경우를 판단하기 위한 임계값 PTHR1는 도 4에서 0에 해당하고, 이를 0로 변환하여 걸음걸이(Step pulse)를 나타낸다. 걸음걸이(Step pulse)의 값이 1에서 0으로 변할 때 한 결음으로 판단한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 센서의 측정 데이터를 나타내는 도면이다.
가속도 센서의 경우, 발이 스윙을 멈추는 순간을 알기 위한 두 개의 임계값을 각각 ATHR1, ATHR2로 설정하고, 가속도 센서로부터 측정한 데이터(A)와 두 개의 임계값 ATHR1, ATHR2을 각각 비교하여 사용자의 걸을 수를 측정할 수 있다. 이 때, ATHR1 > ATHR2이고 ATHR1는 0의 값을, ATHR2는 음수의 형태를 갖는다고 가정한다. A가 ATHR2보다 작아지게 되면 발의 스윙이 멈추고 지면에 닿는 순간이라고 판단한다. 그리고 발이 스윙을 멈추는 순간을 한 걸음으로 판단하고 걸음 수로 카운팅한다. 도 5는 가속도 센서의 측정 데이터에서 발이 스윙을 멈추는 경우를 1로, 나머지 경우를 0으로 변환한 결과이다.
다시 말해, 가속도 센서의 측정 데이터에서 발이 지면에 닿아있는 경우를 판단하기 위한 임계값 ATHR2는 도 5에서 -5000에 해당하고, 이를 1로 변환하여 걸음걸이(Step pulse)를 나타낸다. 반면에, 가속도 센서의 측정 데이터에서 발이 지면에서 떨어진 경우를 판단하기 위한 임계값 ATHR1는 도 5에서 0에 해당하고, 이를 0로 변환하여 걸음걸이(Step pulse)를 나타낸다. 걸음걸이(Step pulse)의 값이 1에서 0으로 변할 때 한 걸음으로 판단한다.
이와 같이, 도 4에 나타낸 압력 센서의 측정 데이터와 도 5에 나타낸 가속도 센서의 측정 데이터를 동시에 사용하면 걸음 수를 더욱 정확히 측정할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 압력 센서2(122)와 압력 센서3(123)을 이용하여 안짱 걸음과 팔자 걸음을 추정할 수 있다. 정상 걸음일 때 압력 센서2(122)의 측정 데이터(P2)와 압력 센서3(123)의 측정 데이터(P3)의 비를 Vp,standard라 하면 Vp,standard는 P3/P2로 계산할 수 있고, 이것은 안짱 걸음과 정상 걸음의 경계값 L과 팔자 걸음과 정상 걸음의 경계값 R의 범위 안에 있다. 다시 말해, 측정한 P2 와 P3의 비 Vp를 계산하여 정상 자세일 때의 P2와 P3의 비 Vp,standard와 비교하여 Vp > L 이면 안짱 걸음으로 판단하고, Vp < R 이면 팔자 걸음으로 판단한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발이 지면에 닿는 순간부터 지면에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포의 순서를 나타내는 도면이다.
바른 걸음걸이는 시간(640)에 따라 발이 지면(650)에 닿는 순간부터 지면(650)에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포 순서를 이용하여 판단한다. 정상적인 걸음인 경우, 뒤꿈치(611)부터 시작하여 발의 바깥쪽(612), 안쪽(613) 순으로 발의 압력이 집중된다.
다시 말해, 압력 센서의 측정 데이터를 시간의 흐름에 따라 살펴볼 때, 발꿈치 착지 시(610) 도 1에 보여진 압력 센서5(125)의 측정 데이터(P5)와 압력 센서6(126)의 측정 데이터(P6)에서 먼저 피크값이 나타난다. 이후, 앞으로 뻗은 발의 바닥이 땅에 닿을 때(620) 압력 센서3(123)의 측정 데이터(P3)의 피크값이 나타나고, 다음으로 무게중심이 이동(앞으로)하여 땅을 찰 때(630) 압력 센서2(122)의 측정 데이터(P2)의 순서로 피크값이 이동하는 형태를 나타내면 바른 걸음으로 걷고 있다고 판단할 수 있다.
만약, P5와 P6에서 피크값이 나타난 후 P3이 아닌 P2에서 피크값이 나타나면 잘못된 걸음을 걷고 있다고 판단한다. 바른 걸음 시 발과 지면 사이의 상태에 따른 발의 압력 분포는 도 6과 같다.
이와 같이, 스마트 센서를 포함한 깔창 및 모바일 소프트웨어를 효율적으로 결합하여 일상생활에서 사용자의 헬스케어 및 라이프 스타일 로그 기능을 결합하여 걸음걸이를 분석할 수 있다. 걸음걸이 분석을 위하여 걸음을 걷는 동안 압력 센서에 압력이 전달되는 순서를 검출하여 걸음걸이 유형을 판단할 수 있고, 압력 센서의 측정 값 분석은 깔창에 내장된 프로세서에서 수행되거나 또는 사용자 휴대 단말에 전달되어 분석될 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정하는 측정부;
    걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 분석부; 및
    걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송하는 통신부
    를 포함하는 걸음걸이 분석 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서는 신발 깔창의 표면 또는 내부에 설치되고, 신발 깔창의 표면 또는 내부 중 사용자의 걸음걸이에 따른 압력 변화가 가장 크게 나타나는 위치에 설치되며, 가속도 센서는 PCB에 집적되어 설치되는
    걸음걸이 분석 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    분석부는,
    걸음 수를 측정하기 위해 압력 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 지면에서 떨어지는 순간 및 지면에 닿는 순간을 판단하고,
    가속도 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 스윙을 멈추는 순간을 판단하는
    걸음걸이 분석 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    분석부는,
    안짱 걸음, 팔자 걸음을 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 압력 분포의 크기들을 비교하여 판단하는
    걸음걸이 분석 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    분석부는,
    바른 걸음걸이를 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 발이 지면에 닿는 순간부터 지면에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포의 순서를 비교하여 판단하는
    걸음걸이 분석 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    전원 관리를 위해 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 복수의 압력 센서의 ON/OFF를 제어하는 전원부
    를 더 포함하는 걸음걸이 분석 시스템.
  7. 신발 깔창에 내장된 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 걸음 수, 압력 분포의 크기 및 순서를 포함하는 걸음걸이 측정 정보를 측정하는 단계;
    걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계; 및
    걸음걸이 측정 정보 및 걸음걸이 유형의 판단 결과를 사용자 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 걸음걸이 분석 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계는,
    깔창 내에 포함된 프로세서에 의해 수행되거나 또는 사용자 단말로 전송되어 어플리케이션에 의해 수행되는
    걸음걸이 분석 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계는,
    걸음 수를 측정하기 위해 압력 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 지면에서 떨어지는 순간 및 지면에 닿는 순간을 판단하고,
    가속도 센서로부터 측정된 데이터를 미리 정해진 임계값과 비교하여 발이 스윙을 멈추는 순간을 판단하는
    걸음걸이 분석 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계는,
    안짱 걸음, 팔자 걸음을 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 압력 분포의 크기들을 비교하여 판단하는
    걸음걸이 분석 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    걸음걸이 측정 정보를 이용하여 걸음 수, 안짱 걸음, 팔자 걸음 및 바른 걸음걸이를 포함하는 걸음걸이 유형을 판단하는 단계는,
    바른 걸음걸이를 판단하기 위해 서로 다른 위치에 배치된 복수의 압력 센서를 통해 측정되는 발이 지면에 닿는 순간부터 지면에서 떨어지는 순간까지 발에 가해지는 압력 분포의 순서를 비교하여 판단하는
    걸음걸이 분석 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    전원 관리를 위해 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 가속도 센서, 자이로, 지자계 센서 및 복수의 압력 센서의 ON/OFF를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 걸음걸이 분석 방법.
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