KR20190016753A - Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking - Google Patents

Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking Download PDF

Info

Publication number
KR20190016753A
KR20190016753A KR1020170101095A KR20170101095A KR20190016753A KR 20190016753 A KR20190016753 A KR 20190016753A KR 1020170101095 A KR1020170101095 A KR 1020170101095A KR 20170101095 A KR20170101095 A KR 20170101095A KR 20190016753 A KR20190016753 A KR 20190016753A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
time
vertical acceleration
unbalance
foot
acceleration
Prior art date
Application number
KR1020170101095A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102039381B1 (en
Inventor
정창근
정주호
Original Assignee
주식회사 비플렉스
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 주식회사 비플렉스 filed Critical 주식회사 비플렉스
Priority to KR1020170101095A priority Critical patent/KR102039381B1/en
Publication of KR20190016753A publication Critical patent/KR20190016753A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102039381B1 publication Critical patent/KR102039381B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/112Gait analysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1123Discriminating type of movement, e.g. walking or running
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/746Alarms related to a physiological condition, e.g. details of setting alarm thresholds or avoiding false alarms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0219Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches

Abstract

The present invention relates to a method and a device for evaluating a left and right imbalance while running and walking, wherein an objective of the present invention is to provide the method and the device for evaluating the left and right imbalance while running and walking which can easily, effectively, and quantitatively evaluate the left and right imbalance generated while running and walking, by using portable equipment which can be easily worn by a regular person for exercise.

Description

주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법 및 장치 {Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for evaluating imbalance in running and walking,

본 발명은 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행 및 보행 시 양쪽 발 간의 불균형 비교를 통해 좌우 불균형을 평가하는 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for evaluating left and right unbalance during running and walking, and more particularly, to a method and apparatus for evaluating a left and right unbalance by comparing an unbalance between both feet during running and walking.

일반적으로 현대인의 일상생활에서의 운동량은 적절한 신체 건강을 유지하기에 상당히 부족하다는 점이 꾸준히 지적되어 왔으며, 이에 따라 효과적으로 건강을 촉진할 수 있도록 하는 체계적인 운동 방법에 대한 관심도가 유례없이 높아지고 있다. 이러한 요구에 부합하는 운동 방법 중 하나로서, 누구나 쉽게 할 수 있는 보행 또는 주행 운동이 있다.In general, it has been pointed out that the daily exercise of modern people is insufficient to maintain adequate physical health, and accordingly there is an unprecedented interest in a systematic exercise method that can effectively promote health. As one of the exercise methods meeting these demands, there is a walking or running exercise that anyone can easily do.

한편 사람의 신체는 대부분 생활습관이나 타고난 상태 등에 의하여 좌우 균형이 완전하게 맞지 않는 경우가 많다. 손의 사용에 있어서도 오른손잡이/왼손잡이/양손잡이로 나뉘는 것과 마찬가지로, 발의 사용에 있어서도 오른발잡이/왼발잡이 등 주로 사용하는 발이 사람마다 상이하다는 것이 잘 알려져 있다. 어느 한쪽 발을 주로 사용할 경우, 주로 사용하는 쪽의 발, 다리 근육 등이 좀더 강화되기도 하지만, 관절이 더욱 상하는 등의 문제가 누적되기도 한다. 주행 및 보행 시 좌우 불균형이란 이처럼 신체적인 불균형 등의 문제로 인하여 걸음에서의 좌우 양쪽 발 간의 균형이 어그러지는 정도를 말한다. 이처럼 주행 및 보행 시 좌우 양쪽 발 간의 불균형 은, 운동을 할수록 건강 증진의 선영향보다는 부상 누적의 악영향을 초래할 수 있는 문제가 있다. 예를 들어 오른발잡이로서 무의식적으로 오른발을 좀더 강하게 딛는 보행 습관이 있는 사람의 경우, 계단을 오르내리거나 조깅 등을 할 때에도 오른발을 계속 더 강하게 딛음으로써 충격이 누적되어 오른쪽 무릎 관절이 더욱 빨리 상하는 등의 문제가 발생하는 것이다.On the other hand, most of the human body is not completely balanced by lifestyle or natural condition. It is well known that the use of the hand is different for each person, such as right-handed / left-handed, as well as the right-handed / left-handed / When one of the feet is used mainly, the feet and leg muscles mainly used are strengthened more, but the problems such as joints are also sometimes accumulated. The lateral imbalance during running and walking refers to the degree of balance between the left and right feet on the foot due to the physical unbalance. In this way, the imbalance between the left and right feet during running and walking has a problem that the more the exercise, the worse the injury accumulation than the linear effect of health promotion. For example, in the case of a right-footed person who has a walking habit of unconsciously treading his / her right foot more strongly, even when climbing or jogging the stairs, A problem occurs.

전문적인 운동선수 트레이닝 센터 등과 같은 곳의 경우 좌우 불균형의 정도를 측정하는 특수 장비가 구비되는 경우도 있겠으나, 실제로 이러한 곳에서조차 왼쪽/오른쪽 근력을 측정하여 좌우 불균형도를 측정하는 정도에 불과한 경우가 많다. 즉 전문가 집단에서조차도 걸음마다의 좌우 불균형을 정량적으로 측정하여 진단하는 수준까지의 장비가 갖추어지지 않은 경우가 많으며, 더욱이 일반인의 경우에는 이러한 문제를 정확하게 측정하는 것이 거의 불가능하다.In some cases, such as a professional athlete training center, special equipment may be provided to measure the degree of imbalance between the left and right, but even in such a case, the left and right muscular strength is measured only to measure the left and right imbalance many. In other words, even in the expert group, it is often not possible to equip them with a level of diagnostic accuracy by quantitatively measuring left and right imbalances of each step. Moreover, in the case of the general public, it is almost impossible to accurately measure such a problem.

이러한 좌우 불균형 문제를 얼마간 해소하기 위한 기술로서, 한국특허공개 제2008-0026235호("근접분리된 좌우 런닝벨트를 가진 듀얼벨트 런닝머신 및 이의 제어방법", 2008.03.25)와 같은 기술이 개시된 바 있다. 그러나 상기 선행문헌에 의한 런닝머신은, 양쪽 발에 걸리는 체중을 미리 계량하여 '신체균형지수'를 산출한 후 이를 바탕으로 좌우 런닝벨트의 속도를 따로 제어하는 정도에 그치는 것으로, 상술한 바와 같이 좌우 불균형 정도를 정량화하여 측정하는 것은 여전히 불가능하다.As a technique for solving this lateral imbalance problem, a technique such as Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0026235 ("Dual Belt Running Machine Having Close-Isolated Separate Left and Right Running Belts and Its Controlling Method ", Mar. 25, 2008) have. However, the treadmill according to the prior art is limited only to the control of the speed of the left and right running belts based on the 'body balance index' calculated in advance by measuring the weight of the feet on both feet, It is still impossible to quantify and measure the degree of imbalance.

1. 한국특허공개 제2008-0026235호("근접분리된 좌우 런닝벨트를 가진 듀얼벨트 런닝머신 및 이의 제어방법", 2008.03.25)1. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0026235 ("Dual belt running machine with close separated left and right running belts and control method thereof ", Mar. 25, 2008)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 일반인도 용이하게 착용하고 운동할 수 있는 휴대용 장비를 사용하여 주행 및 보행 시 발생되는 좌우 불균형을 용이하고 효과적으로 정량화하여 평가하는, 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법 및 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a portable device that can easily be worn and exercised, And an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for evaluating imbalance in lateral and lateral directions during running and walking.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법은, 가속도 센서(111)를 포함하여 이루어지며 사용자의 팔을 제외한 상체에 착용되는 적어도 하나의 센서 신호 수집부(110)를 이용한 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법에 있어서, 상기 센서 신호 수집부(110)에서 측정된 상하 방향 가속도(az)를 수집하는 데이터 수집 단계; 상하 방향 가속도(az) 그래프의 패턴으로부터 보행인지 또는 주행인지를 판단하는 운동 종류 판단 단계; 상하 방향 가속도(az)를 기반으로 산출되는 적어도 하나의 좌우 불균형 판단지표를 도출하는 판단지표 도출 단계; 좌측 또는 우측 발 중 선택되는 어느 하나의 발이 지면에 착지하는 순간부터 다른 하나의 발이 지면에 착지하는 순간까지를 1걸음이라 할 때, 1걸음에 1주기씩의 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도(az) 데이터에 대하여 적어도 2주기 이상의 데이터를 사용하여, 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도가 미리 결정된 기준보다 큰지 판단함으로써 좌우 불균형 정도를 평가하는 좌우 불균형 판단 단계; 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도 중 적어도 하나가 각각 미리 결정된 기준보다 클 경우, 사용자에게 부상 위험성을 경보하는 부상 위험성 경보 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for evaluating a left and right imbalance in running and walking, comprising: an acceleration sensor (111); at least one sensor signal collecting unit (A z ) measured by the sensor signal collecting unit (110), the method comprising the steps of: A motion type judgment step of judging whether the vehicle is walking or running from the pattern of the vertical acceleration (a z ) graph; A step of deriving a judgment index for deriving at least one right / left unbalance judgment index calculated on the basis of the vertical acceleration (a z ); A vertical acceleration from a moment when one of the selected feet on the left or right foot landing on the ground to a moment when the other foot lands on the ground is defined as a periodic signal of one cycle per one step a right and left unbalance judging step of judging whether the degree of fluctuation of the left and right unbalance judging index is larger than a predetermined criterion by using at least two or more cycles of data for the data a z , An injury risk warning step of warning the user of a risk of injury when at least one of the degrees of variation of the left and right unbalance determination indices is greater than a predetermined reference, respectively; . ≪ / RTI >

이 때 상기 좌우 불균형 판단 단계는, 적어도 1개의 연속된 2걸음에 대하여, 좌측 발에서 산출된 상기 좌우 불균형 판단지표 및 우측 발에서 산출된 상기 좌우 불균형 판단지표를 비교하여 산출된 변동 정도가 미리 결정된 기준보다 큰지 판단함으로써 좌우 불균형 정도를 평가하도록 이루어질 수 있다.Wherein the right and left unbalance determination step compares the left and right unbalance determination indices calculated on the left foot and the right and left unbalance condition indices calculated on the left foot for at least one consecutive two steps, The degree of lateral imbalance can be evaluated.

또한 상기 좌우 불균형 판단 단계는, 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도를 판단함에 있어, 상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차를 사용하도록 이루어질 수 있다. 이 때 상기 좌우 불균형 판단 단계는, 상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차가 복수 개일 경우, 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도를 판단함에 있어, 미리 결정된 가중치 및 상기 가중치에 해당하는 상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차의 곱들의 합을 사용하도록 이루어질 수 있다.The right / left unbalance determination step may be configured to use the relative standard deviation of the left / right unbalance determination index in determining the degree of variation of the left / right unbalance determination index. In this case, in the case where the relative standard deviation of the left and right unbalance determination indices is plural, the right and left unbalance determination step may include a step of determining a degree of variation of the left and right unbalance determination indices by using the predetermined weight and the right and left unbalance determination indices The relative standard deviation of the relative standard deviation.

또한 상기 좌우 불균형 판단지표는, 운동 종류가 주행일 경우, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도(az) 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된, 상하 방향 가속도(az)의 최대값, 스탠스 시간 동안의 충격량, 스탠스 시간, 플라이트 시간, 평균 수직 부하율, 최대 수직 부하율 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.Further, the left and right unbalance determination indexes may be set to a maximum value of the vertical acceleration (a z ) calculated by using the data for one period with respect to the vertical acceleration (a z ) data appearing as a periodic signal when the exercise type is running Value, an impact amount during the stance time, a stance time, a flight time, an average vertical load rate, and a maximum vertical load rate.

이 때 상기 좌우 불균형 판단지표는, 상하 방향 가속도(az)의 최대값일 수 있다.In this case, the left and right unbalance determination index may be a maximum value of the vertical acceleration (a z ).

또는 상기 좌우 불균형 판단지표는, 발이 지면에 착지하는 순간부터 발이 지면에서 떨어지는 순간까지를 스탠스 시간이라 할 때, 스탠스 시간 동안의 충격량으로서, 하기의 식을 사용하여 산출될 수 있다.Alternatively, the right and left unbalance determination indexes can be calculated by using the following equations as the amount of impact during the stance time, from the moment when the foot landed on the ground to the moment when the foot falls off the ground, as stance time.

Figure pat00001
Figure pat00001

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, m : 사용자 질량)(Where a z : vertical acceleration, m: user mass)

또는 상기 좌우 불균형 판단지표는, 발이 지면에 착지하는 순간부터 발이 지면에서 떨어지는 순간까지를 스탠스 시간이라 할 때, 스탠스 시간일 수 있다.Alternatively, the left and right imbalance determination index may be a stance time when the time from when the foot landed on the ground to the moment when the foot falls off the ground is a stance time.

또는 상기 좌우 불균형 판단지표는, 발이 지면에서 떨어지는 순간부터 발이 지면에 착지하는 순간까지를 플라이트 시간이라 할 때, 플라이트 시간일 수 있다.Alternatively, the left / right unbalance determination index may be a flight time when the time from the moment the foot falls off the ground to the moment when the feet land on the ground is defined as the flight time.

또는 상기 좌우 불균형 판단지표는, 충격 시간 동안의 평균 수직 부하율로서,Or said left and right unbalance determination index is an average vertical load rate during an impact time,

충격 시간 동안의 평균 수직 부하율은 사용자 질량 및 충격 시간 동안의 평균 기울기의 곱으로서 산출되며, 충격 시간 동안의 평균 기울기 값은 하기의 식을 사용하여 산출될 수 있다.The average vertical load rate during the impact time is calculated as the product of the average slope during the user mass and the impact time, and the average slope value during the impact time can be calculated using the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, mean : 평균값 산출 함수, i : 인덱스 번호, ti : i번째 시간, ti-1 : i-1번째 시간, tc : 충격 시작 시간, tm : 충격 끝 시간)(Here, a z: vertical acceleration, mean: the average value calculating function, i: index number, t i: i-th time, t i-1: i- 1 th time, t c: Start impact time, t m: Impact end time)

또는 상기 좌우 불균형 판단지표는, 충격 시간 동안의 최대 수직 부하율로서,Or said left and right unbalance determination index is a maximum vertical load rate during an impact time,

충격 시간 동안의 최대 수직 부하율은 사용자 질량 및 충격 시간 동안의 최대 기울기의 곱으로서 산출되며, 충격 시간 동안의 최대 기울기 값은 하기의 식을 사용하여 산출될 수 있다.The maximum vertical load rate during the impact time is calculated as the product of the user's mass and the maximum slope during the impact time, and the maximum slope value during the impact time can be calculated using the following equation.

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, max : 최대값 산출 함수, i : 인덱스 번호, ti : i번째 시간, ti-1 : i-1번째 시간, tc : 충격 시작 시간, tm : 충격 끝 시간)(Here, a z: vertical acceleration, max: calculating a maximum value function, i: index number, t i: i-th time, t i-1: i- 1 th time, t c: Start impact time, t m : Impact end time)

또는 상기 좌우 불균형 판단지표는, 운동 종류가 보행일 경우, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도(az) 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된, 1걸음 시간 길이, 상하 방향 가속도(az)의 최소값 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.Alternatively, the left / right unbalance determination index may be calculated by using the data for one cycle with respect to the vertical acceleration (a z ) data appearing as a periodic signal when the type of exercise is gait, the one-step time length and the vertical acceleration a < z >).

이 때 상기 좌우 불균형 판단지표는, 1걸음 시간 길이일 수 있다.In this case, the left and right unbalance determination index may be one step time length.

또는 상기 좌우 불균형 판단지표는, 상하 방향 가속도(az)의 최소값일 수 있다.Alternatively, the lateral imbalance determination index may be a minimum value of the vertical acceleration (a z ).

또한 상기 좌우 불균형 평가 방법은, 상기 판단지표 도출 단계 이전에, 상하 방향 가속도(az)를 미리 결정된 밴드 패스 필터를 통과시켜 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 단계; 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the lateral imbalance evaluation method may further include: a noise elimination step of removing noise by passing the vertical acceleration (a z ) through a predetermined bandpass filter before deriving the judgment index; As shown in FIG.

또한 본 발명의 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 장치(100)는, 가속도 센서(111)를 포함하여 이루어지며 사용자의 팔을 제외한 상체에 착용되는 적어도 하나의 센서 신호 수집부(110); 상기 센서 신호 수집부(110)로부터 신호를 전달받아, 상하 방향 가속도(az)를 기반으로 산출되는 적어도 하나의 좌우 불균형 판단지표를 도출하고, 상기 좌우 불균형 판단지표를 사용하여 경보 발생 여부를 판단 및 제어하는 제어부(120); 상기 제어부(120)로부터 경보 발생 제어 신호를 받아 사용자에게 부상 위험성을 경보하는 경보부(130); 를 포함하여 이루어질 수 있다.Also, the apparatus 100 for evaluating a left and right imbalance in running and walking according to the present invention includes at least one sensor signal collecting unit 110 including an acceleration sensor 111 and worn on an upper body except a user's arm; (A z ), which is calculated based on the vertical acceleration (a z ), and determines whether or not an alarm has been generated using the left and right unbalance determination indexes And a control unit (120) for controlling the control unit. An alarm unit 130 receiving an alarm generation control signal from the control unit 120 and alerting the user of the risk of injury; . ≪ / RTI >

이 때 상기 제어부(120)는, 운동 종류가 주행일 경우, 상기 좌우 불균형 판단지표로서, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도(az) 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된, 상하 방향 가속도(az)의 최대값, 스탠스 시간 동안의 충격량, 스탠스 시간, 플라이트 시간, 평균 수직 부하율, 최대 수직 부하율 중 선택되는 적어도 하나를 도출하도록 이루어질 수 있다. 또는 상기 제어부는, 운동 종류가 보행일 경우, 상기 좌우 불균형 판단지표로서, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된, 1걸음 시간 길이, 상하 방향 가속도의 최소값 중 선택되는 적어도 하나를 도출하도록 이루어질 수 있다.At this time, when the type of exercise is the driving type, the control unit 120 calculates, as the left and right unbalance determination index, the up and down acceleration (a z ) data, which is represented by a periodic signal, The maximum value of the direction acceleration (a z ), the amount of impact during the stance time, the stance time, the flight time, the average vertical load rate, and the maximum vertical load rate. Alternatively, when the type of exercise is a gait, the control unit may calculate, as the left / right unbalance determination index, the one-step time length and the vertical acceleration calculated by using the data for one period with respect to the vertical acceleration data, And at least one selected from among the minimum values.

또한 상기 경보부(130)는, 음향, 도해, 영상을 포함하는 사용자가 인식 가능한 정보로서 경보 신호를 출력하도록 이루어질 수 있다.Also, the alarm unit 130 may be configured to output an alarm signal as user-recognizable information including sound, a picture, and an image.

또한 상기 좌우 불균형 평가 장치(100)는, 부상 위험성 경보 발생 시점 및 해당 시점에서의 좌우 불균형 판단지표 값을 포함하는 부상 위험성 데이터를 외부의 데이터베이스(140)에 전송하여 누적적으로 저장하도록 이루어질 수 있다.Also, the left and right unbalance evaluating apparatus 100 may be configured to transmit injury risk data including the time of occurrence of the injury risk alarm and the left and right unbalance determination index values at the time point to the external database 140 for cumulatively storing .

본 발명에 의하면, 간편하게 휴대가 가능하며 또한 머리, 허리 등과 같은 신체에 용이하게 착용할 수 있는 장비를 사용하여, 일반인이 스스로 주행 및 보행 시 좌우 불균형을 매우 용이하게 측정할 수 있다는 큰 효과가 있다. 특히 현대와 같이 대다수의 일반인들이 건강을 위한 운동을 하면서 자가 진단이 필요한 상황에서, 전문 관리 기관 등을 이용하지 않아도 스스로 이러한 주행 및 보행 시 좌우 불균형을 측정할 수 있다는 점에서, 일반인의 건강 증진에 있어 비약적인 편의성 및 경제성 향상 효과가 있다.According to the present invention, there is a great effect that it is possible to easily measure the imbalance of the left and right when the person himself / herself is walking or walking by using a device which can be easily carried and which can be easily worn on the body such as the head and waist . Especially in the situation where the majority of ordinary people exercise for health and self diagnosis is needed as in the modern times, it is possible to measure the imbalance between right and left when the person himself or herself does not use the professional management institution. And it has a remarkable improvement in convenience and economical efficiency.

또한 장치 구성적인 측면에서, 본 발명에 의하면 가속도 센서와 같이 사용자의 동적 물리량을 측정하는 센서만을 이용할 수 있다는 큰 장점이 있다. 즉 기존에는 사용자의 발에 의해 눌림으로써 보행을 인지하는 압력 센서를 이용함으로써 장치 내구도 및 수명 저하 문제, 사용자 신체 치수에 따른 별도 장치 생산 및 사용 문제 등의 여러 문제들이 있었다. 그러나 본 발명의 경우 이러한 문제의 원인인 압력 센서를 발 부분에 배치한다는 기술 구성 자체가 완전히 배제되기 때문에, 상술한 바와 같은 여러 문제들이 원천적으로 제거되는 것이다. 물론 이로부터 사용자 편의성 향상, 사용자 또는 생산자 각각에서의 경제성 향상 등과 같은 효과 또한 얻을 수 있음은 당연하다.Also, in terms of device configuration, according to the present invention, there is a great merit that only a sensor for measuring a dynamic physical quantity of a user like an acceleration sensor can be used. In other words, there have been various problems such as a problem of device durability and life span degradation by using a pressure sensor that recognizes walking by pressing by a user's foot, and problems of production and use of separate devices according to user's body dimensions. However, in the case of the present invention, since the technique of disposing the pressure sensor, which is the cause of such a problem, in the foot portion is completely excluded, various problems as described above are eliminated. Of course, it is natural that such advantages as the improvement of user convenience and the economical improvement of each user or producer can be obtained.

도 1은 본 발명의 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 장치의 실시예.
도 2는 본 발명의 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법의 흐름도.
도 4는 주행 및 보행 시 상하 방향 가속도 그래프.
도 5는 주행 시 상하 방향 가속도 그래프.
도 6은 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 최대값을 표시한 도면.
도 7은 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 스탠스 시간 동안의 충격량을 표시한 도면.
도 8은 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 스탠스 시간 및 플라이트 시간을 표시한 도면.
도 9는 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 기울기를 표시한 도면.
도 10은 보행 시 상하 방향 가속도 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an embodiment of a lateral imbalance evaluation apparatus during traveling and walking according to the present invention. Fig.
2 is a schematic view of a lateral unbalance evaluating apparatus for running and walking according to the present invention;
3 is a flow chart of a lateral imbalance evaluation method during traveling and walking according to the present invention.
FIG. 4 is a graph of acceleration in the vertical direction during traveling and walking; FIG.
5 is a graph showing acceleration in the vertical direction at the time of traveling.
6 is a graph showing a maximum value in a vertical acceleration graph when driving.
Fig. 7 is a graph showing the amount of impact during the stance time in the vertical acceleration graph when traveling. Fig.
8 is a graph showing a stance time and a flight time in a vertical acceleration graph at the time of traveling.
9 is a graph showing a slope in a vertical acceleration graph when driving.
Fig. 10 is a vertical graph of acceleration during walking; Fig.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법 및 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method and an apparatus for evaluating right and left unbalance during running and walking according to the present invention having the above-described configuration will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

좌우 불균형 평가 장치Right and left unbalance evaluation device

도 1은 본 발명의 좌우 불균형 평가 장치의 실시예를, 도 2는 본 발명의 좌우 불균형 평가 장치의 개략도를 각각 도시하고 있다. 먼저 도 1, 2를 통해 본 발명의 좌우 불균형 평가 장치의 구성을 간략히 설명하고, 이후 이러한 좌우 불균형 평가 장치를 이용한 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법 및 장치에 대하여 보다 상세히 설명한다.Fig. 1 shows an embodiment of a left and right unbalance evaluating apparatus according to the present invention, and Fig. 2 shows a schematic diagram of a left and right unbalance evaluating apparatus according to the present invention. First, the configuration of the left and right unbalance evaluating apparatus of the present invention will be briefly described with reference to Figs. 1 and 2. Hereinafter, a method and an apparatus for evaluating right and left unbalance during running and walking using the left and right unbalance evaluating apparatus will be described in detail.

본 발명의 좌우 불균형 평가 장치(100)를 간략히 설명하자면 주행 및 보행 시 보행의 균일한 정도를 평가하여, 보행이 불균일해짐에 따라 발생할 수 있는 부상 위험성을 사용자에게 알려주는 장치이다. 보다 구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 주행 및 보행 시, 생활습관이나 타고난 상태 등에 의하여 좌우 균형이 완전하게 맞지 않음으로써 좌우 양쪽 발 간의 불균형이 발생할 수 있다(좌우 불균형 문제).To describe the left and right unbalance evaluating apparatus 100 of the present invention briefly, it is a device for evaluating a uniform degree of walking in running and walking, and notifying the user of the risk of injury that may occur as the walking becomes uneven. More specifically, it is as follows. When running and walking, lifestyle and natural condition, due to the left and right balance is not completely matched, imbalance can occur between the left and right feet (right and left unbalance problem).

이러한 좌우 불균형 문제는 결과적으로 자세의 불량함을 가중시키고, 나아가 발목, 무릎, 허리 등에 무리를 초래하여 이것이 부상으로 이어질 위험이 있다는 문제가 잘 알려져 있다. 그러나 종래에는 운동선수 전문 양성기관에서조차 실시간으로 좌우 불균형을 측정하고 평가하는 것이 어려워, 이러한 좌우 불균형에 따라 얼마나 부상 위험성이 발생하는지 알 수 있는 정확한 지표가 없었던 실정이다. 본 발명에서는, 이러한 좌우 불균형을 판단지표로서 정량화하여 평가하고, 이를 이용하여 부상 위험성이 어느 수준 이상으로 올라가면 사용자에게 경보로서 위험 정도를 알려 주도록 한다. 이를 통해 사용자는 부상이 발생하기 전에 적절히 보행 또는 주행을 멈추거나, 자세를 교정하거나, 운동화를 교체하거나, 보행 또는 주행 코스를 변경하는 등과 같은 대처를 할 수 있게 되어, 궁극적으로 주행 및 보행 시 발생하는 부상 위험성을 크게 저감할 수 있게 된다.It is well known that such a problem of imbalance of the left and right imbalance increases the badness of the posture and furthermore causes an irregularity on the ankle, the knee, and the back, leading to the injury. However, in the past, it has been difficult to measure and evaluate the imbalance of the left and right in real time even in the athlete training institute, and there is no accurate index to know how much the risk of injury occurs due to this imbalance. In the present invention, such lateral imbalance is quantified and evaluated as a judgment index, and if the level of injury is raised above a certain level, the user is informed of the degree of danger as an alarm. This allows the user to take appropriate measures such as stopping the running or walking properly, correcting the posture, replacing the running shoes, changing the walking or running course before the injury occurs, and ultimately, It is possible to greatly reduce the risk of injury.

이러한 본 발명의 좌우 불균형 평가 장치(100)는, 도 1, 2에 도시된 바와 같이 센서 신호 수집부(110), 제어부(120), 경보부(130)를 포함하여 이루어진다. 더불어, 상기 좌우 불균형 평가 장치(100)는 데이터베이스(140)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The left and right unbalance evaluating apparatus 100 of the present invention includes a sensor signal collecting unit 110, a control unit 120, and an alarm unit 130, as shown in FIGS. In addition, the left and right imbalance evaluation apparatus 100 may further include a database 140. [

상기 센서 신호 수집부(110)는, 기본적으로 가속도 센서(111)를 포함하여 이루어지며 사용자의 팔을 제외한 상체에 착용된다. 상기 센서 신호 수집부(110)는 단일 개여도 무방하고 또는 복수 개여도 무방하다. 도 1에는 상기 센서 신호 수집부(110)가 2개로 형성되어 사용자의 머리 및 허리 각각에 착용되는 예시를 도시하고 있으며, 이 경우 사용자의 머리측에 착용되는 센서 신호 수집부를 머리측 센서 신호 수집부(110H), 사용자의 허리측에 착용되는 센서 신호 수집부를 허리측 센서 신호 수집부(110W)로 구분할 수 있다. 착용 상태의 구체적인 예시로서, 도 1의 개략도에 나타나는 바와 같이, 머리측에 착용되는 머리측 센서 신호 수집부(110H)는 이어폰과 같이 귀에 꽂는 형태로 이루어지고, 허리측에 착용되는 허리측 센서 신호 수집부(110W)는 벨트에 꽂는 형태로 이루어질 수 있다. 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 머리측 센서 신호 수집부(110H)가 헤어밴드 형태, 안경 형태, 별도의 모자에 꽂아 부착하는 형태, 헬멧 형태 등 다양하게 변경 실시될 수 있음은 당연하다. 또한 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 센서 신호 수집부(110)는 사용자의 팔을 제외한 상체 어디에든 착용될 수 있는데, 예를 들어 가슴 부위에 착용되도록 할 경우 의복의 가슴주머니에 수용되거나 꽂아 부착하는 형태, 별도의 조끼나 하네스 등을 이용하여 착용하는 형태 등과 같은 다양한 변경 실시가 가능하다.The sensor signal collecting unit 110 basically includes the acceleration sensor 111 and is worn on the upper body excluding the user's arm. The sensor signal collecting unit 110 may be single or plural. 1 shows an example in which the sensor signal collecting unit 110 is formed in two and is worn on each of the user's head and waist. In this case, the sensor signal collecting unit worn on the user's head is connected to the head- (110H), and a sensor signal collecting unit worn on the user's waist side can be divided into a waist side sensor signal collecting unit 110W. As shown in the schematic diagram of FIG. 1, the head-side sensor signal collecting unit 110H, which is worn on the head side, is configured to be plugged into the ear like an earphone, and a waist- The collecting unit 110W may be configured to be attached to a belt. However, the present invention is not limited thereto. For example, the head-side sensor signal collecting unit 110H may be modified in various forms such as a hair band type, a glasses type, Of course. Also, although not shown in the drawing, the sensor signal collecting unit 110 may be worn anywhere on the upper body except the user's arm. For example, when the sensor signal collecting unit 110 is worn on the chest, , A form to be worn using a separate vest or harness, or the like.

상기 센서 신호 수집부(110)에는 상술한 바와 같이 기본적으로 상기 가속도 센서(111)가 포함된다. 상기 가속도 센서(111)는 자이로스코프를 내장하는 형태 등과 같이 일반적으로 3축 방향의 가속도를 측정하는 데 사용되는 센서들 중 적절한 것을 선택하여 채용할 수 있다. 한편 상기 센서 신호 수집부(110)에, 상기 가속도 센서(111)에서 수집된 가속도 데이터 신호를 사용하여 계산을 수행하고 제어하는 등의 역할을 하는 상기 제어부(120)가 직접 구비되도록 할 수도 있다. 또는 상기 제어부(120)는 기존에 사용되는 스마트폰에 앱 형태로 구현되게 할 수 있는 등 다양한 변경 실시가 가능하다. 즉 이처럼 상기 제어부(120)가 상기 센서 신호 수집부(110)와 별도의 장치로 구현되게 될 경우, 상기 가속도 센서(111)에서 수집됩 가속도 데이터 신호가 상기 제어부(120)로 원활하게 전달될 수 있도록, 상기 센서 신호 수집부(110)는 통신부(112)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 신호 전달은 와이어링을 통한 유선 통신에 의하여 이루어질 수도 있고, 블루투스, 와이파이, NFC 등과 같은 무선 통신에 의하여 이루어질 수 있는 등, 필요되는 조건이나 요구되는 성능에 따라 적절한 형태를 선택하여 채용할 수 있다.The sensor signal collecting unit 110 basically includes the acceleration sensor 111 as described above. The acceleration sensor 111 may be selected from among sensors used for measuring accelerations in three axial directions, such as a shape having a built-in gyroscope. Meanwhile, the controller 120 may be directly provided to the sensor signal collecting unit 110 to perform calculation and control using the acceleration data signal collected by the acceleration sensor 111. [ Alternatively, the controller 120 may be implemented in an application form in a smartphone used in the past, and may be modified in various ways. That is, when the control unit 120 is implemented as a separate device from the sensor signal collecting unit 110, the acceleration data signal collected by the acceleration sensor 111 can be smoothly transmitted to the controller 120 The sensor signal collecting unit 110 may further include a communication unit 112. Such signal transmission may be performed by wire communication through wiring, wireless communication such as Bluetooth, Wi-Fi, NFC, or the like, and may be appropriately selected depending on the required conditions and required performance .

이후 본 발명의 좌우 불균형 평가 방법의 설명에서 보다 상세히 설명되겠지만, 본 발명에서는 좌우 불균형을 평가함에 있어서 상하 방향 가속도를 사용한다. 종래에 주행과 관련하여 사용자의 운동 상태를 측정하는 대부분의 장치들은, 직접적으로 발로 눌러지는 부분인 신발, 발판 등에 구비되는 압력 센서를 사용하였으며, 이에 따라 센서의 손상이 빨리 일어나 장치 내구도 및 수명이 짧아지는 문제가 있었다. 물론 이는 사용 중 장치 손상으로 인한 보행 인식 및 분석 정확성의 저하, 잦은 장치 교체로 인한 편의성 및 경제성 저하 등의 문제를 유발시킨다. 더불어 이러한 장치가 신발에 구비되는 경우 사용자의 발 크기에 따라 사용자마다 각각 별도의 장치가 필요하게 되어, 사용자의 편의성 및 경제성 저하가 가중되며, 생산자에게는 크기별 별도 생산을 해야만 하여 역시 경제적 부담을 발생시키는 등의 문제가 있었다.Hereinafter, in the present invention, vertical acceleration is used in evaluating the lateral imbalance, as will be described in detail later in the description of the lateral imbalance evaluation method of the present invention. Conventionally, most of the devices for measuring the user's motion state in relation to driving use a pressure sensor provided in shoes, footsteps, etc., which are pressed directly on foot, resulting in rapid damage of the sensor, There was a shortening problem. Of course, this causes problems such as poor pedestrian recognition and analysis accuracy due to device damage during use, and convenience and economy due to frequent device replacement. In addition, when such a device is provided in the shoe, a separate device is required for each user according to the size of the user's foot, thereby decreasing the convenience and economical efficiency of the user. In addition, And the like.

그러나 본 발명에서는 보행 또는 주행과 관련된 운동을 인식함에 있어서 발로 눌리는 압력을 사용한다는 개념을 완전히 탈피하여, 도 1에 도시된 바와 같이 사용자의 팔을 제외한 상체에서 측정되는 가속도를 사용한다. 이처럼 본 발명은 종래기술과는 측정 위치가 전혀 상이하고(종래기술 : 발 / 본 발명: 팔을 제외한 상체), 측정 물리량도 전혀 상이하다(종래기술 : 압력 / 본 발명 : 가속도와 같은 동적 물리량). 이 때 앞서 종래기술에서 지적된 여러 문제점들의 근본적인 원인은 '압력 센서를 발 부분에 배치한다'는 기술 구성에서 오는 것인바, 본 발명에 의하면 그 구성만으로서 상술한 바와 같은 여러 문제들이 원천적으로 제거될 수 있게 된다.However, in the present invention, the concept of using the kick-down pressure in recognizing the motion related to the walking or running is completely eliminated and the acceleration measured in the upper body excluding the user's arm is used as shown in FIG. As described above, the present invention is completely different from the conventional art in the measurement position (prior art: foot / present invention: upper body except for the arm) and measurement physical quantity is completely different (prior art: pressure / invention: dynamic physical quantity such as acceleration) . At this time, the root cause of the various problems pointed out in the prior art comes from the technical arrangement that 'the pressure sensor is disposed at the foot part', and according to the present invention, the above- .

또한 본 발명에서는 좌우 불균형의 정량화를 위해 상하 방향 가속도를 사용한다. 일반적으로 주행이 이루어질 때, 상대적으로 머리에서의 좌우 움직임과 사용자 신체의 질량 중심의 좌우 움직임이 보다 유사하게 나타나고, 또한 상대적으로 허리에서의 전후 움직임과 사용자 신체의 질량 중심의 전후 움직임이 보다 유사하게 나타난다. 더불어 상하 움직임은 머리에서 허리까지를 포함한 상체 및 질량 중심 모두에서 유사하게 나타난다. 다만 상체 중에서 팔 부분은, 질량 중심의 움직임 외에도 전후 방향으로 흔들리는 별도의 움직임을 하기 때문에 팔은 제외된다. 이러한 점을 고려할 때, 상하 방향의 가속도는 팔을 제외한 상체 중 어디에서 측정하도록 하여도 무방하다. 부연하자면, 상하 방향의 가속도는 팔을 제외한 상체 어디에서 측정하여도 상당히 정확하게 잘 나타나므로, 머리측이나 허리측 둘 중 하나에서 측정된 값을 선택적으로 사용하여도 되고, 또는 양측에서 측정된 값들의 평균값을 사용하여도 되는 등 적절하게 선택할 수 있다.In the present invention, the vertical acceleration is used to quantify the lateral imbalance. In general, when the vehicle is running, the left and right movements in the head relatively and the left and right movements in the center of the mass of the user are more similar, and the back and forth movements in the waist and the back and forth movements in the center of mass of the user body are more similar appear. In addition, the up and down movements are similar in both upper body and mass center including head to waist. In addition, the arms are excluded from the upper body because the arm moves separately in the fore and aft direction in addition to the motion of the center of mass. Considering this point, the acceleration in the up-and-down direction may be measured at any of the upper bodies except the arms. In other words, the acceleration in the up-and-down direction appears fairly accurately even when measured on the upper body except for the arm, so that the measured values may be selectively used on either the head side or the waist side, The average value may be used.

상기 제어부(120)는, 상기 센서 신호 수집부(110)로부터 신호를 전달받아, 상하 방향 가속도(az)를 기반으로 산출되는 적어도 하나의 좌우 불균형 판단지표를 도출하고, 상기 좌우 불균형 판단지표를 사용하여 경보 발생 여부를 판단 및 제어하는 역할을 한다. 좀더 구체적으로는, 상기 제어부(120)는 운동 종류가 주행일 경우, 상기 좌우 불균형 판단지표로서, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터(az)에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된, 상하 방향 가속도(az)의 최대값, 스탠스 시간 동안의 충격량, 스탠스 시간, 플라이트 시간, 평균 수직 부하율, 최대 수직 부하율 중 선택되는 적어도 하나를 도출하여, 이를 통해 좌우 불균형을 정량화 및 평가하고 부상 위험성 정도를 판별하게 된다. 또는 상기 제어부(120)는 운동 종류가 보행일 경우, 운동 종류가 보행일 경우, 상기 좌우 불균형 판단지표로서, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된, 1걸음 시간 길이, 상하 방향 가속도의 최소값 중 선택되는 적어도 하나를 도출한다. 상기 제어부(120)에서 수행하는 좌우 불균형 판단지표 도출 등에 대해서는 이후 본 발명의 좌우 불균형 평가 방법을 설명하면서 보다 상세히 설명한다.The control unit 120 receives the signal from the sensor signal collecting unit 110 and derives at least one right and left unbalance judgment index calculated on the basis of the vertical acceleration a z , To determine whether an alarm has occurred or not. More specifically, when the type of exercise is the driving type, the controller 120 calculates the vertical acceleration data (a z ), which is a periodic signal, using the data for one period as the left and right unbalance determination index , The maximum value of the vertical acceleration (a z ), the amount of impact during the stance time, the stance time, the flight time, the average vertical load rate, and the maximum vertical load rate, thereby quantifying and evaluating the lateral imbalance, The degree of danger is determined. Alternatively, when the type of exercise is a gait, the control unit 120 may use the data for one cycle with respect to the vertical acceleration data, which is a periodic signal, as the left and right unbalance determination index, One step time length, and the minimum value of the vertical acceleration. The left and right unbalance evaluation method performed by the controller 120 will be described in more detail while explaining the left and right unbalance evaluation method of the present invention.

상기 제어부(120)의 실제 구현 형태는 필요나 목적에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 즉 구체적인 예를 들자면, 상기 제어부(120)는, 다양한 계산을 수행할 수 있는 집적 회로 형태로 이루어져 상기 센서 신호 수집부(110)와 일체로서 하나의 기판 상에 형성될 수도 있고, 별도의 전용 장치(즉 좌우 불균형 평가 용도로만 만들어진 독립적인 장치)나 별도의 컴퓨터 등과 같은 형태로 이루어질 수도 있으며, 또는 앞서 설명한 바와 같이 기존에 사용되고 있는 스마트폰에 앱 형태로 구현될 수도 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 상기 제어부(120)가 상기 센서 신호 수집부(110)와 일체로 형성되어 있을 경우에는 상기 가속도 센서(111)로부터 직접 신호를 전달받도록 이루어질 수 있다. 한편 상기 제어부(120)가 별도의 장치나 스마트폰 앱 형태로 이루어지는 등과 같이 상기 센서 신호 수집부(110)와 독립적으로 형성되어 있을 경우에는 상기 가속도 센서(111)로부터 유선 또는 무선 통신에 의하여 신호를 전달받도록 이루어질 수 있다.The actual implementation of the controller 120 may be variously configured according to needs or purposes. For example, the controller 120 may be formed on an integrated circuit with the sensor signal collecting unit 110 on a single substrate, or may be formed as a separate dedicated device (I.e., an independent device made only for evaluation of the left and right unbalance), a separate computer, or the like, or may be implemented as an app on a smart phone that has been used as described above. As described above, when the control unit 120 is formed integrally with the sensor signal collecting unit 110, the signal may be received directly from the acceleration sensor 111. If the control unit 120 is formed separately from the sensor signal collecting unit 110, for example, in the form of a separate device or a smartphone application, the acceleration sensor 111 may receive a signal from the acceleration sensor 111 by wire or wireless communication. To be delivered.

상기 경보부(130)는, 상기 제어부로부터 경보 발생 제어 신호를 받아 사용자에게 부상 위험성을 경보하는 역할을 한다. 상기 제어부(120)에서는 상하 방향 가속도(az)를 기반으로 산출되는 적어도 하나의 좌우 불균형 판단지표를 도출하고 이를 사용하여 경보 발생 여부를 판단하는데, 부상 위험성이 미리 결정된 기준 이상이라고 판단되면 상기 경보부(130)에서 경보를 발생시키도록 제어함으로써 사용자에게 위험을 알리게 된다.The alarm unit 130 receives an alarm generation control signal from the control unit and alerts the user of the risk of injury. The control unit 120 derives at least one left and right unbalance determination index calculated based on the vertical acceleration a z and determines whether or not an alarm is generated. If it is determined that the injury risk is greater than a predetermined reference, The control unit 130 controls the control unit 130 to generate an alarm, thereby informing the user of the danger.

상기 경보부(130)는 음향, 도해, 영상을 포함하는 사용자가 인식 가능한 정보로서 경보 신호를 출력한다. 예를 들자면, 상기 경보부(130)가 음향을 출력하는 스피커 형태로 이루어질 경우 부상 위험성이 기준 이상이면 경고음이 울리게 할 수 있다. 또는 본 발명의 장치가 구글 글래스와 같은 증강현실 안경에 적용될 경우, 상기 경보부(130)는 증강현실 안경 상에 빨간색 경고용 도형 또는 이러한 도형이 깜빡거리는 영상을 출력한다거나, "좌우 불균형이 ??% 이상입니다" / "부상 위험성이 ??%입니다" 등과 같은 메시지를 출력하도록 이루어질 수도 있다. 또는 상기 경보부(130)가 열전소자로 구현되며 사용자의 피부에 직간접적으로 접촉된 형태로 이루어져, 부상 위험성이 기준 이상이면 차가워지거나 또는 뜨거워짐으로써 사용자에게 경보할 수도 있다. 다른 예시로서 사용자가 시각 장애인일 경우를 위해 상기 경보부(130)가 변경 가능한 점자 형태로서 촉각에 의해 인식되는 형태로 이루어질 수도 있다. 이와 같이 상기 경보부는, 사용자가 인식 가능한 정보로서 경보 신호를 출력할 수 있기만 하다면 그 어떠한 형태로 이루어져도 무방하다.The alarm unit 130 outputs an alarm signal as user-recognizable information including sound, a picture, and an image. For example, when the alarm unit 130 is configured as a speaker for outputting sound, a warning sound may be generated when the risk of injury is higher than a reference level. Alternatively, when the apparatus of the present invention is applied to augmented reality glasses such as Google Glass, the alert unit 130 outputs a red warning graphic image or an image in which such graphic characters flicker on the augmented reality glasses, / RTI > < RTI ID = 0.0 > " Or the alarm unit 130 is implemented as a thermoelectric element and is in direct or indirect contact with the user's skin. If the risk of injury is higher than the criterion, the alarm unit 130 may be cold or hot, thereby alerting the user. As another example, the alarm unit 130 may be configured to be recognized as a changeable braille type by a tactile sense for the case where the user is a blind person. As such, the alarm unit may be configured in any form as long as it can output an alarm signal as information recognizable by a user.

더불어 상기 좌우 불균형 평가 장치(100)는, 부상 위험성 경보 발생 시점 및 해당 시점에서의 좌우 불균형 판단지표 값을 포함하는 부상 위험성 데이터를 외부의 데이터베이스(140)에 전송하여 누적적으로 저장하도록 이루어질 수 있다. 이러한 보행 또는 주행 운동 분석을 필요로 하는 사용자는, 건강 촉진을 위해 매일 산책 또는 조깅을 수행하는 일반인이나, 또는 신체 능력 향상을 위해 훈련하는 전문가 등이 있을 수 있으며, 이러한 운동 분석 데이터가 누적되어 시간적인 변화를 볼 수 있도록 이루어지는 것이 당연히 바람직하다. 뿐만 아니라, 이처럼 운동 분석 데이터가 대량으로 누적 저장되면, 이러한 데이터가 빅데이터로서 활용되어 각종 통계나 분석에 사용될 수도 있는 등, 다양한 활용이 가능하다.In addition, the left and right unbalance evaluating apparatus 100 may be configured to transmit the flood risk data including the time of occurrence of the flood risk alarm and the left and right unbalance determination index values at the time point to the external database 140 so as to accumulatively store the flood risk data . A user who needs such a walking or running motion analysis may be a general person who performs daily walking or jogging to promote health or an expert who is trained to improve physical ability. It is preferable that the change is made so as to be able to see the change. In addition, when a large amount of accumulated motion analysis data is accumulated, such data can be utilized as various types of statistical data or analysis, and thus can be used in various ways.

좌우 불균형 평가 방법Right and left unbalance evaluation method

도 3은 본 발명의 좌우 불균형 평가 방법의 흐름도로서, 도 3을 통해 본 발명의 좌우 불균형 평가 방법을 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 좌우 불균형 평가 방법은, 상술한 바와 같이 가속도 센서(111)를 포함하여 이루어지며 사용자의 팔을 제외한 상체에 착용되는 적어도 하나의 센서 신호 수집부(110)를 이용하여 측정된 상하 방향 가속도(az)를 사용하여 좌우 불균형 판단지표를 도출하여 부상 위험성을 정량화한다. 이를 위하여 본 발명의 좌우 불균형 평가 방법은, 데이터 수집 단계, 운동 종류 판단 단계, 판단지표 도출 단계, 좌우 불균형 판단 단계, 부상 위험성 경보 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 더불어 좌우 불균형 판단지표 도출의 정확성을 높이기 위하여 노이즈 제거 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 도 3에 나타난 각 단계에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Fig. 3 is a flowchart of a lateral imbalance evaluation method according to the present invention. The lateral imbalance evaluation method of the present invention will be described in more detail with reference to Fig. The left and right unbalance evaluating method of the present invention includes the acceleration sensor 111 as described above. The vertical acceleration measured by using at least one sensor signal collecting unit 110, which is worn on the upper body excluding the user's arm, (a z ) is used to quantify the risk of injury by deriving left and right unbalance judgment indices. To this end, the left and right unbalance evaluation method of the present invention may include a data collection step, an exercise type determination step, a judgment index derivation step, a right and left unbalance determination step, and an injury risk warning step. In addition, a noise removal step may be further included to increase the accuracy of the derivation of the left and right unbalance judgment indices. Each step shown in FIG. 3 will be described in more detail as follows.

상기 데이터 수집 단계에서는, 상기 센서 신호 수집부(110)에서 측정된 상하 방향 가속도(az)를 수집한다. 수집된 상하 방향 가속도(az)는 그대로 사용될 수도 있으나, 미리 결정된 밴드 패스 필터를 통과시켜 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 단계를 거치도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 이 때 상기 밴드 패스 필터는, 예를 들어 일반적인 사람의 보행 또는 주행 주파수에 해당하는 0.1 ~ 5 Hz로 형성될 수 있으나, 물론 이 범위는 적절하게 변경 결정될 수 있다.In the data collecting step, the vertical acceleration a z measured by the sensor signal collecting unit 110 is collected. Although the collected vertical acceleration (a z ) may be used as it is, it is more preferable to pass through a predetermined band-pass filter to carry out a noise removing step of removing noise. At this time, the band-pass filter may be formed at a frequency of 0.1 to 5 Hz corresponding to, for example, a walking or running frequency of a general person. However, the range may be appropriately changed.

상기 운동 종류 판단 단계에서는, 상하 방향 가속도(az) 그래프의 패턴으로부터 보행인지 또는 주행인지를 판단한다. 보행과 주행을 구분짓는 특징 중 하나는, 보행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면에 닿아 있는 반면, 주행의 경우 한 발 또는 양 발이 항상 지면으로부터 떠 있다는 것이다. 도 4는 보행 및 주행 시 시간에 대한 상하 방향 가속도 그래프 예시를 도시하고 있다. 도 4(A)에 도시된 보행 시 그래프의 경우 양 발이 모두 지면에 딛어지는 순간 피크가 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 도 4(B)에 도시된 주행 시 그래프의 경우 양 발이 모두 지면으로부터 떠 있는 순간 상하 방향 가속도(az)가 최소값이 되는 상수값 구간이 존재함을 확인할 수 있다. 이처럼 보행 및 주행 시 각각의 경우 상하 방향 가속도(az) 그래프의 패턴이 서로 다르게 나타나는 것을 이용하여, 현재 이루어지고 있는 사용자의 운동이 보행인지 또는 주행인지를 판단할 수 있게 되는 것이다.In the motion type determination step, it is determined whether the vehicle is walking or running from the pattern of the vertical acceleration (a z ) graph. One of the distinguishing features of walking and running is that in the case of walking, one foot or both feet always touch the ground, while in the case of driving, one foot or both feet always float away from the ground. FIG. 4 shows an example of a vertical acceleration graph with respect to time during walking and running. In the case of the graph at the time of walking shown in FIG. 4 (A), it can be seen that an instantaneous peak occurs when both feet are placed on the ground. In the case of the graph at the time of running shown in FIG. 4 (B) It can be confirmed that there is a constant value interval in which the instantaneous vertical acceleration (a z ) is the minimum value. In this way, it is possible to judge whether the motion of the current user is a walking or running by using the fact that the patterns of the graph of the vertical acceleration (a z ) are different from each other in the case of walking and running.

상기 판단지표 도출 단계에서는, 상하 방향 가속도(az)를 기반으로 산출되는 적어도 하나의 좌우 불균형 판단지표를 도출하게 된다. 이 때 상기 좌우 불균형 판단지표는, 운동 종류가 주행일 경우, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된, 상하 방향 가속도의 최대값, 스탠스 시간 동안의 충격량, 스탠스 시간, 플라이트 시간, 평균 수직 부하율, 최대 수직 부하율 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또는 상기 좌우 불균형 판단지표는, 운동 종류가 보행일 경우, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된, 1걸음 시간 길이, 상하 방향 가속도의 최소값 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 각각의 판단지표에 대해서는 이후 보다 상세히 설명한다.In the determination indicator derivation step, at least one right and left unbalance determination index calculated based on the vertical acceleration (a z ) is derived. At this time, the left and right unbalance determination indexes are calculated based on the maximum value of the vertical acceleration calculated by using the data for one cycle with respect to the vertical acceleration data appearing as a periodic signal when the exercise type is running, , A stance time, a flight time, an average vertical load rate, and a maximum vertical load rate. Alternatively, the left and right unbalance determination indexes may be selected from among the minimum values of the one-step time length and the vertical acceleration calculated by using the data for one cycle with respect to the vertical acceleration data appearing as a periodic signal when the type of exercise is gait At least one. Each judgment index will be described in detail later.

상기 좌우 불균형 판단 단계에서는, 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도가 미리 결정된 기준보다 큰지 판단한다. 좌우 불균형은 단일 걸음의 데이터만 가지고는 평가할 수 없고, 여러 걸음의 데이터를 사용하여 평가하여야만 한다. 본 발명에서는, 좌측 또는 우측 발 중 선택되는 어느 하나의 발이 지면에 착지하는 순간부터 다른 하나의 발이 지면에 착지하는 순간까지를 1걸음이라고 정의한다. 이 때 상하 방향 가속도(az) 데이터는 당연히 1걸음에 1주기씩의 주기적인 신호로 나타나게 된다. 앞서 설명하였듯이, 좌우 양측 발의 불균형 정도를 평가하는 것이 좌우 불균형 평가이다. 사람이 걸을 때는 반드시 좌 - 우 - 좌 - 우 - … 의 순서로 걷게 되므로, 좌우 불균형 평가를 위해서는 반드시 연속된 2걸음(좌 - 우 또는 우 - 좌)의 데이터가 필요하다.In the lateral imbalance determination step, it is determined whether the degree of variation of the left and right imbalance determination index is larger than a predetermined reference. Left and right imbalances can not be evaluated only with single step data, but must be evaluated using multiple step data. In the present invention, it is defined as a step from the moment when any one of the left foot or the right foot lands on the ground to the moment when the other foot lands on the ground. At this time, the vertical acceleration (a z ) data is naturally represented as a periodic signal of one cycle per one cycle. As described above, evaluating the degree of imbalance between the left and right feet is a left-right unbalance evaluation. When a person walks, it must be left-right-left-right ... , The data of two consecutive steps (left-right or right-left) are necessarily required for the right / left unbalance evaluation.

이에 따라 본 발명의 상기 좌우 불균형 판단 단계에서는, 1걸음에 1주기씩의 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 적어도 2주기 이상의 데이터를 사용하여, 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도가 미리 결정된 기준보다 큰지 판단함으로써 좌우 불균형 정도 정도를 평가하게 된다. 보다 구체적으로는, 적어도 1개의 연속된 2걸음에 대하여, 좌측 발에서 산출된 상기 좌우 불균형 판단지표 및 우측 발에서 산출된 상기 좌우 불균형 판단지표를 비교하여 산출된 변동 정도가 미리 결정된 기준보다 큰지 판단함으로써 좌우 불균형 정도를 평가한다.Accordingly, in the left and right unbalance determination step of the present invention, at least two or more cycles of data are used for the vertical acceleration data appearing as a periodic signal of one cycle per one step, and the degree of variation of the left and right unbalance determination indices is predetermined The degree of the left / right unbalance is evaluated. More specifically, it is determined whether or not the degree of fluctuation calculated by comparing the right and left unbalance judgment indices calculated on the left foot and the right and left imbalance judgment indices calculated on the right foot with respect to at least one continuous two steps is greater than a predetermined reference Thereby evaluating the degree of imbalance between right and left.

이와 같이 여러 다른 걸음들에서 산출된 상기 좌우 불균형 판단지표에 대하여, 그 변동 정도가 미리 결정된 기준보다 큰지를 판단함으로써 좌우 불균형 정도를 평가하게 된다. 보다 구체적으로는, 상기 좌우 불균형 판단 단계는, 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도를 판단함에 있어, 상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차를 사용한다. 예시적으로 설명하자면, 어떤 사람이 지속적으로 달리고 있을 때, 상하 방향 가속도(az) 데이터를 이용해서 101번째 걸음(좌측 발), 102번째 걸음(우측 발), 103번째 걸음(좌측 발)에서 각각 상기 좌우 불균형 판단지표를 산출한다. 좌우 불균형 평가를 위해, 101번째 걸음(좌측 발)에서의 판단지표 값과 102번째 걸음(우측 발)에서의 판단지표 값을 비교한다. 이 때 상대표준편차가 예를 들어 5% 이상이 되면, [좌우 불균형 정도가 불량하다]라고 판단할 수 있다. 상기 좌우 불균형 판단 단계에서, 상기 좌우 불균형 판단지표가 미리 결정된 기준보다 작으면 경보를 발생하지 않고 다시 데이터 수집 단계로 되돌아가게 된다.As described above, it is judged whether the degree of variation of the left and right imbalance determination indexes calculated from the different steps is greater than a predetermined reference, thereby evaluating the right / left imbalance degree. More specifically, the right / left unbalance determination step uses the relative standard deviation of the left / right unbalance determination index in determining the degree of variation of the left / right unbalance determination index. Illustratively, when a person is continuously running, the 101st step (left foot), 102th step (right foot), 103th step (left foot) is performed using the vertical acceleration (a z ) And calculates the left and right unbalance judgment indices, respectively. In order to evaluate the left and right unbalance, the judgment index value at the 101st step (left foot) is compared with the judgment index value at the 102nd step (right foot). At this time, if the relative standard deviation becomes, for example, 5% or more, it can be judged that the degree of left-right imbalance is poor. In the right / left unbalance determination step, if the left / right unbalance determination index is smaller than the predetermined reference, the alarm is not generated and the data collection step is returned to the data collection step.

이 때 상기 좌우 불균형 판단지표가 상술한 바와 같이 복수 개가 될 수 있는데, 여러 판단지표들 중 어느 하나만 기준 이상일 때 경보를 발생시킬 수도 있고, 모두 기준 이상일 때 경보를 발생시킬 수도 있고, 또는 적절하게 우선순위를 두어 단계적으로 경보를 발생시킬 수도 있다. 또는 상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차가 복수 개일 경우, 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도를 판단함에 있어, 미리 결정된 가중치 및 상기 가중치에 해당하는 상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차의 곱들의 합을 사용할 수도 있다. 즉 구체적으로 예를 들자면, 좌우 불균형 판단지표로서 제1지표, 제2지표, 제3지표 3개를 사용한다고 하고, 이 때 각각의 가중치가 제1가중치, 제2가중치, 제3가중치일 경우, 최종적으로 좌우 불균형 판단지표는 다음과 같은 식을 통해 구할 수 있다.In this case, the left and right unbalance determination indexes may be plural as described above. An alarm may be generated when only one of the plurality of determination indices is greater than or equal to the reference value, an alarm may be generated when all of the plurality of determination indices are greater than or equal to the reference, It is also possible to generate an alarm step by step. Or the sum of the products of the relative standard deviation of the left and right imbalance determination indices corresponding to the predetermined weight and the weight in determining the degree of variation of the right and left unbalance determination indices when the relative standard deviation of the left and right unbalance determination indices is plural, May be used. Specifically, for example, if the first indicator, the second indicator, and the third indicator are used as the left and right imbalance determination indices, and the respective weights are the first weight, the second weight, and the third weight, Finally, the left and right imbalance determination index can be obtained by the following equation.

좌우 불균형 판단지표 = 제1가중치*제1지표 + 제2가중치*제2지표 + 제3가중치*제3지표Left and right unbalance indicator index = first weight * first indicator + second weight * second indicator + third weight * third indicator

(이 때, 제1가중치 + 제2가중치 + 제3가중치 = 1)(At this time, the first weight + the second weight + the third weight = 1)

위의 예시에서 더욱 구체적인 예를 들자면, 운동 상태가 주행일 때 제1지표는 상하 방향 가속도의 최대값, 제2지표는 스탠스 시간 동안의 충격량, 제3지표는 스탠스 시간으로 결정할 수 있다. 물론 이는 예시적인 것으로, 제1, 2, 3지표로서 앞서 예시한 여러 판단지표들 중 적절한 것이 변경 선택될 수 있음은 당연하다. 또한 상기 식 역시 예시적인 것으로서, 위의 식에서는 3개의 지표를 사용하는 것으로 기재되었으나, 2개의 지표를 사용하거나, 5개의 지표를 사용하는 등 사용자의 목적이나 필요에 따라 적절한 개수의 지표가 선택되어 사용될 수 있음 역시 당연하다.In a more specific example of the above example, when the motion state is running, the first index may be determined as the maximum value of the vertical acceleration, the second index may be determined as the amount of impact during the stance time, and the third index may be determined as the stance time. Of course, this is an illustrative example, and it is of course possible that the appropriate one of the various judging indicators exemplified above as the first, second and third indicators can be changed and selected. Also, the above equations are also illustrative. In the above equation, three indices are used. However, a proper number of indices are selected according to the user's purpose or need, such as using two indices or using five indices It is also natural that it can be used.

상기 부상 위험성 경보 단계에서는, 상기 좌우 불균형 판단지표 중 적어도 하나가 각각 미리 결정된 기준보다 클 경우, 사용자에게 부상 위험성을 경보한다. 부상 위험성의 경보 형태는 앞서 설명한 바와 같이 음향, 도해, 영상 등 다양한 형태가 될 수 있으며, 사용자는 이처럼 경보를 받음으로써 능동적으로 부상 위험성을 줄이기 위한 대처(운동 종료, 자세 교정, 신발 교체, 코스 변경 등)를 함으로써 궁극적으로 부상 위험성을 크게 저감할 수 있다.In the injury risk warning step, when at least one of the left and right unbalance determination indices is greater than a predetermined reference, the user is warned of the risk of injury. As described above, the warning type of injury risk can be various forms such as sound, illustration, and image, and the user can take actions to reduce the risk of injury by actively receiving such an alert (end of exercise, correction of posture, Etc.) can greatly reduce the risk of injury.

이하에서는 본 발명에서 사용되는 좌우 불균형 판단지표의 여러 예시와 각각을 도출하는 과정을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, various examples of the left and right unbalance determination indices used in the present invention and the process of deriving the respective indicators will be described in more detail.

앞서 보인 도 4, 즉 보행 및 주행 시 시간에 대한 상하 방향 가속도 그래프를 다시 참조하여, 보행과 주행을 구분하는 원리에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 4에 도시된 바와 같이 상하 방향 가속도(az)는 시간에 대하여 주기적인 형태로 나타난다(보행 또는 주행 자체가 주기적인 운동이므로 이는 당연한 것이다).Referring back to FIG. 4, which is a graph of vertical acceleration versus time during walking and driving, the principle of distinguishing between walking and running will be described in more detail as follows. As shown in Fig. 4, the vertical acceleration (a z ) appears periodically with respect to time (it is natural that the walking or running itself is a periodic exercise).

먼저 보행 운동을 풀어서 묘사하자면 다음과 같다. 먼저 한 쪽 발의 발뒤꿈치가 지면을 디디는 순간에 다른 쪽 발의 발끝도 지면에서 미처 떨어지지 않은 상태, 즉 양발이 지지되어 있는 상태로 시작한다. 이 상태에서, 한 쪽 발로만 지면을 지지하면서 다른 쪽 발이 지면으로부터 떨어지고, 이 다른 쪽 발이 허공을 저으면서 전방으로 진행하면서 사람의 몸체도 전방으로 이동하게 된다. 그리고 이 다른 쪽 발의 발뒤꿈치가 지면을 디디는 순간에 한 쪽 발의 발끝이 지면에서 미처 떨어지지 않은 상태, 즉 양발이 지지되어 있는 상태가 다시 이루어지면서 한 걸음의 보행이 이루어진다. 이 과정에서, 한 발로만 지지된 채 사람의 몸체가 전방으로 이동하고 있는 순간에는 사람의 머리가 상하 방향으로 크게 흔들리지 않는 반면(상하 방향 가속도(az)에서 로컬 미니멈이 형성됨), 발을 디디는 순간에 상하 방향으로 가장 크게 흔들리게 된다(상하 방향 가속도(az)에서 피크값이 형성됨).First, let 's describe the walking movement as follows. First, at the moment when the heel of one foot touches the ground, the toe of the other foot starts with the state where the foot is not dropped from the ground. In this state, the one foot supports the ground surface while the other foot comes off the ground, and the other foot moves forward as the foot sweeps through the air, and the human body also moves forward. And at the moment when the heel of this other foot touches the ground, the foot of one foot does not fall off from the ground, that is, the condition that the feet are supported is restored, and one step is performed. In this process, when the human body is moved forward while being supported only by one foot, the head of the person is not largely shaken up and down (a local minimum is formed at the vertical acceleration (a z )), (The peak value is formed at the vertical acceleration (a z )).

즉 보행 운동은, 양발이 모두 지면을 딛고 있는 상태인 구간, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 구간으로 나뉠 수 있으며, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 중에 상하 방향으로의 흔들림이 가장 적다. 이러한 운동의 양상이 도 4(A)에 잘 나타나 있으며 이러한 예시에 나타나 있는 바와 같이, 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 로컬 미니멈을 중간지지시점으로 정의한다. 또한 사용자의 운동이 보행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 피크값이 형성되는 구간을 양발지지구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정한다.In other words, the walking movement can be divided into a section in which both feet are in a state of standing on the ground, and a section in which one foot is in a state of standing on the ground, and the fluctuation in the upward and downward directions is least when one foot is on the ground. 4 (A). As shown in this example, when the user's motion is a gait, the local minimum is defined as the intermediate support point in the vertical acceleration (a z ) measured in the time domain do. Also, if the user's gait is a gait, the period in which the peak value is formed in the up-down acceleration (a z ) measured in the time domain is determined as the biped support period, and the remaining period is determined as the support period.

다음으로 주행 운동을 풀어서 묘사하자면 다음과 같다. 먼저 전방으로 나와 있는 한 쪽 발이 지면을 박차는 순간(이 순간 다른 쪽 발은 허공에 떠 있음)으로 시작한다. 이 상태에서, 한 쪽 발이 지면을 박차서 떠오르면서 양 발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 채로 사람의 몸체가 전방으로 이동하며, 이와 함께 양 발이 허공을 저으면서 전후가 바뀌어 다른 쪽 발이 전방으로 나오게 된다. 전방으로 나온 다른 쪽 발이 지면에 닿음과 동시에 지면을 박차는 순간이 다시 이루어지면서 한 걸음의 주행이 이루어진다. 이 과정에서, 한 발로 지면을 박차는 순간에는 사람의 머리가 상하 방향으로 가장 크게 흔들리는 반면(상하 방향 가속도(az)에서 로컬 맥시멈이 형성됨), 공중에 뜬 채 나아가고 있는 상태에서는 상하 방향으로 거의 흔들리지 않게 된다(상하 방향 가속도(az)에서 상수값이 형성됨).Next, let 's describe the driving movement as follows. First, one foot from the front begins with the moment when the floor spurs (the other foot is floating in the air). In this state, as one foot rises from the ground, the human body moves forward while both feet float in the air, and both feet swing through the air, and the other foot comes forward. The other side of the foot comes into contact with the ground, and at the same time the moment of spurting the ground is done again, and a stepping motion is made. In this process, the human head is swung most vertically at the moment when the ground is sprung from one foot (the local maxima are formed at the vertical acceleration (a z )), while in the state of floating in the air, (A constant value is formed at the vertical acceleration (a z )).

즉 주행 운동은, 양발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 구간, 한 발만 지면을 딛고 있는 상태인 구간으로 나뉠 수 있으며, 양발이 모두 허공에 떠 있는 상태인 중에 상하 방향으로의 흔들림이 가장 적다. 이러한 운동의 양상이 도 4(B)에 잘 나타나 있으며 이러한 예시에 나타나 있는 바와 같이, 사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 로컬 맥시멈을 중간지지시점으로 정의한다. 또한 사용자의 운동이 주행일 경우 시간 영역에서 측정된 상하 방향 가속도(az)에서 상수값으로 나타나는 구간을 공중부유구간으로 결정하며 나머지 구간을 한발지지구간으로 결정한다. 여기에서 공중부유구간에서 나타나는 상수값은 가속도계가 중력 외에 다른 외력이 작용하지 않을 때의 신호 레벨 수준의 기설정된 값으로서, 대략 0에 가까운 값으로 적절히 결정될 수 있다. 즉 상기 상수값은 현재 스탠스를 판별할 수 있게 해 주는 기준값인 바 이러한 의미에서 스탠스 판별 상수(stance phase constant)라고 불릴 수 있으며, 요약하자면 주행 시에 상하 방향 가속도가 스탠스 판별 상수보다 작으면 공중부유구간, 크면 한발지지구간으로 판별하게 된다.In other words, the running exercise can be divided into a section in which both feet float in the air, and a section in which one foot is standing on the ground, and the fluctuation in the up and down directions is least when both feet are floating in the air. 4 (B). As shown in this example, when the user's motion is running, the local maximum is defined as the intermediate support point in the vertical acceleration (a z ) measured in the time domain. do. Also, if the user's motion is traveling, the section that appears as a constant value in the vertical acceleration (a z ) measured in the time domain is determined as a floating section, and the remaining section is determined as a pair of support sections. Here, the constant value appearing in the air floating period is a predetermined value of the signal level level when the accelerometer has no external force other than gravity, and can be appropriately determined to be a value close to approximately zero. In other words, the constant value is a reference value that makes it possible to determine the current stance. In this sense, it can be called a stance phase constant. In summary, when the up-down acceleration is smaller than the stance determination constant during running, And if it is large, it is discriminated as a pair of support sections.

이러한 주행 운동에서, 어느 한쪽 발이 지면에 닿아 있는 시간을 스탠스(stance) 시간이라고 하고, 양쪽 발이 모두 공중에 떠 있는 시간을 플라이트(flight) 시간이라고 한다. 스탠스 시간 동안에는 상하 방향 가속도(az) 값이 0 이상의 다양한 값을 가지는 한편, 플라이트 시간 동안에는 상하 방향 가속도(az) 값이 0에 가까운 거의 상수값을 가지게 된다. 또한, 발이 지면을 박차는 순간 관절에 가장 많은 충격이 가해지게 되며, 이러한 충격은 상하 방향 가속도 그래프에서 첫 번째 피크(peak) 형태로 나타나게 되는데, 이 동안의 시간을 충격 시간이라고 한다.In such a driving exercise, a time when one foot touches the ground is called a stance time, and a time when both feet float in the air is called a flight time. During the stance time, the vertical acceleration (a z ) value has various values of 0 or more, while the vertical acceleration (a z ) value is almost constant near zero during the flight time. In addition, the most impact is applied to the joint at the moment when the foot is sprung to the ground, and this impact appears as the first peak in the vertical acceleration graph. The time during this time is called impact time.

주행 시 좌우 불균형 평가Evaluation of lateral imbalance during driving

본 발명에서는, 상기 좌우 불균형 판단지표로서, 운동 종류가 주행일 경우, 각 걸음들에서의 상하 방향 가속도(az)의 최대값, 스탠스 시간 동안의 충격량, 스탠스 시간, 플라이트 시간, 평균 수직 부하율, 최대 수직 부하율 중 적어도 하나를 선택하여 사용한다. 도 5는 주행 시 상하 방향 가속도 그래프의 예시이며, 이하에서 각 지표에 대하여 보다 상세히 설명한다.In the present invention, as the right and left unbalance determination index, when the type of exercise is the running, the maximum value of the vertical acceleration (a z ) in each step, the amount of impact during the stance time, the stance time, the flight time, And the maximum vertical load factor is selected and used. 5 is an example of a vertical acceleration graph at the time of traveling, and each index will be described in more detail below.

도 6은 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 최대값을 표시한 도면이다. 상기 좌우 불균형 판단지표를 상하 방향 가속도의 최대값으로 선택할 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 각 주기에서의 상하 방향 가속도(az)의 최대값들을 획득하고, 이들을 비교함으로써 좌우 불균형을 평가할 수 있다.6 is a graph showing a maximum value in a vertical acceleration graph at the time of traveling. When the right and left unbalance determination indexes are selected as the maximum values of the vertical acceleration, the left and right unbalances can be evaluated by obtaining the maximum values of the vertical acceleration (a z ) in each cycle as shown in FIG. 6 and comparing them .

도 7은 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 스탠스 시간 동안의 충격량을 표시한 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이 스탠스 시간은 어느 한쪽 발이 지면에 닿아 있는 시간으로, 즉 발이 지면에 착지하는 순간부터 발이 지면에서 떨어지는 순간까지를 스탠스 시간이라 할 수 있다. 도 7과 같은 시간 및 상하 방향 가속도 그래프에서, 충격량은 하기와 같은 식을 사용하여 산출될 수 있다.7 is a graph showing the amount of impact during the stance time on the up-down acceleration graph at the time of traveling. As described above, the stance time is a time during which one foot touches the ground, that is, from the moment when the foot lands on the ground to the moment when the feet fall from the ground. In the time and vertical acceleration graphs shown in FIG. 7, the amount of impact can be calculated using the following equation.

Figure pat00006
Figure pat00006

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, m : 사용자 질량)(Where a z : vertical acceleration, m: user mass)

상기 좌우 불균형 판단지표를 스탠스 시간 동안의 충격량으로 선택할 경우, 적분 범위를 스탠스 시간의 처음/끝으로 설정하여 각 주기에서의 스탠스 시간 동안의 충격량을 산출할 수 있다. (도 7 상에서 짙은 색으로 표시된 면적 부분의 값이 바로 스탠스 시간 동안의 충격량 값이다.)When the left and right unbalance determination index is selected as the amount of impact during the stance time, the integration range can be set as the start / end of the stance time, and the amount of impact during the stance time in each cycle can be calculated. (The value of the area portion indicated by a dark color in FIG. 7 is the value of the impact amount during the stance time).

도 8은 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 스탠스 시간 및 플라이트 시간을 표시한 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이 스탠스 시간은 어느 한쪽 발이 지면에 닿아 있는 시간으로, 즉 발이 지면에 착지하는 순간부터 발이 지면에서 떨어지는 순간까지를 스탠스 시간이라 할 수 있다. 또한 플라이트 시간은 양쪽 발이 모두 공중에 떠 있는 시간으로, 즉 발이 지면에서 떨어지는 순간부터 발이 지면에 착지하는 순간까지를 플라이트 시간이라 할 수 있다. 스탠스 시간 동안에는 상하 방향 가속도(az) 값이 0 이상의 다양한 값을 가지는 한편, 플라이트 시간 동안에는 상하 방향 가속도(az) 값이 0에 가까운 거의 상수값을 가지게 되며, 도 8에는 이러한 스탠스 시간 및 플라이트 시간이 잘 나타나 있다.8 is a graph showing the stance time and the flight time in the vertical acceleration graph at the time of traveling. As described above, the stance time is a time during which one foot touches the ground, that is, from the moment when the foot lands on the ground to the moment when the feet fall from the ground. Also, the flight time is the time during which both feet float in the air, that is, from the moment the foot falls from the ground to the moment when the foot lands on the ground. During the stance time, the vertical acceleration (a z ) value has various values of 0 or more, while the vertical acceleration (a z ) value has an almost constant value close to zero during the flight time, and such stance time and flight Time is good.

이러한 스탠스 시간 또는 플라이트 시간이 균일하게 유지된다면 그 보행은 균일하게 이루어진다고 할 수 있다. 따라서 상기 좌우 불균형 판단지표로서 스탠스 시간을 선택하거나, 또는 상기 좌우 불균형 판단지표로서 플라이트 시간을 선택할 수 있다.If the stance time or flight time is maintained uniformly, the walking can be made uniform. Therefore, the stance time can be selected as the left / right unbalance determination index or the flight time can be selected as the left / right unbalance determination index.

도 9는 주행 시 상하 방향 가속도 그래프에 기울기를 표시한 도면으로서, 이를 통해 상하 방향 가속도(az)의 평균 기울기 및 최대 기울기를 도출하는 과정을 설명한다. 평균 기울기 및 최대 기울기는 각각 평균 수직 부하율(average vertical loading rate) 및 최대 수직 부하율(instantaneous vertical loading rate)을 산출하는 데 사용된다.FIG. 9 is a graph showing a slope in the vertical acceleration graph at the time of traveling, and a process of deriving the average slope and the maximum slope of the vertical acceleration a z will be described. The average slope and the maximum slope are used to calculate an average vertical loading rate and an instantaneous vertical loading rate, respectively.

먼저 상기 좌우 불균형 판단지표를 충격 시간 동안의 평균 수직 부하율 값으로 선택할 경우, 충격 시간 동안의 평균 수직 부하율은 사용자 질량 및 충격 시간 동안의 평균 기울기의 곱으로서 산출되며, 충격 시간 동안의 평균 기울기 값은 하기의 식을 사용하여 산출된다.First, when the left and right unbalance determination index is selected as the average vertical load rate value during the impact time, the average vertical load rate during the impact time is calculated as a product of the average slope during the user mass and the impact time, and the average slope value during the impact time Is calculated using the following equation.

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, mean : 평균값 산출 함수, i : 인덱스 번호, ti : i번째 시간, ti-1 : i-1번째 시간, tc : 충격 시작 시간, tm : 충격 끝 시간)(Here, a z: vertical acceleration, mean: the average value calculating function, i: index number, t i: i-th time, t i-1: i- 1 th time, t c: Start impact time, t m: Impact end time)

충격 시작 시간이란, 실제적으로는 발이 지면에 착지하는 순간을 의미한다. 이는 상하 방향 가속도(az)가 0 이하의 값에서 0 근처의 소정의 기준값(예 : 0.3 m/s2)을 상향 돌파하는 시점으로 결정할 수 있다. 여기에서 충격 시작 시간을 결정하는 기준값의 구체적인 값은, 상술한 예와 같이 0.5m/s2 이하의 값 중에서 적절하게 결정될 수 있다. 충격 끝 시간은 첫 번째 피크 값이 나타나는 시각으로, 그래프 상에서 직관적으로도 쉽게 확인할 수 있다. 인덱스 i는, 충격 시작 시간부터 충격 끝 시간까지의 시간을 n으로 나누어 디지타이즈화한 시간들의 인덱스로서, n은 필요에 따라 적절하게 결정하면 된다.The impact start time is actually the moment when the foot lands on the ground. This can be determined as a time point when the vertical acceleration (a z ) exceeds a predetermined reference value (for example, 0.3 m / s 2 ) near 0 at a value of 0 or less. Here, the specific value of the reference value for determining the impact start time can be appropriately determined from a value of 0.5 m / s 2 or less as in the above-described example. The impact end time is the time at which the first peak value appears and can be easily confirmed intuitively on the graph. The index i is an index of times digitized by dividing the time from the impact start time to the impact end time by n, and n may be appropriately determined as necessary.

평균 기울기 값은 바로 이렇게, 충격 시작 시간에서 충격 끝 시간까지를 n등분하였을 때 각각의 간격에서 구해진 n개의 기울기 값들의 평균값이다. 도 9은 어느 한 주기에서의 상하 방향 가속도(az) 그래프를 도시하고 있는데, 이러한 한 주기에서 상술한 바와 같은 평균 기울기 값을 구할 수 있다. 한편, 도 5에 보이는 바와 같이 주행 중에는 도 9와 같은 형태의 그래프가 계속 반복되며, 상술한 바와 같은 평균 기울기 값은 각 주기마다(즉 각 걸음마다) 구해질 수 있다.The average slope value is thus an average value of n slope values obtained at each interval when n equally divided from the impact start time to the impact end time. FIG. 9 shows a graph of a vertical acceleration (a z ) in one cycle. In this one cycle, the average slope value as described above can be obtained. On the other hand, as shown in FIG. 5, during running, the graph of FIG. 9 is continuously repeated, and the average slope value as described above can be obtained for each cycle (that is, for each step).

한편 상기 좌우 불균형 판단지표를 충격 시간 동안의 최대 수직 부하율 값으로 선택할 경우, 충격 시간 동안의 최대 수직 부하율은 사용자 질량 및 충격 시간 동안의 최대 기울기의 곱으로서 산출되며, 충격 시간 동안의 최대 기울기 값은 하기의 식을 사용하여 산출된다.On the other hand, when the left and right unbalance determination index is selected as the maximum vertical load factor value during the impact time, the maximum vertical load rate during the impact time is calculated as the product of the maximum slope during the user mass and the impact time, Is calculated using the following equation.

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
Figure pat00010

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, max : 평균값 산출 함수, i : 인덱스 번호, ti : i번째 시간, ti-1 : i-1번째 시간, tc : 충격 시작 시간, tm : 충격 끝 시간)(Here, a z: vertical acceleration, max: average value calculating function, i: index number, t i: i-th time, t i-1: i- 1 th time, t c: Start impact time, t m: Impact end time)

상기 최대 기울기는, 평균 기울기에 대한 설명에서 기술한 바와 같이 어떤 한 주기(한 걸음)에서의 충격 시작 시간~충격 끝 시간까지 사이에서 구해진 n개의 기울기 값들 중 최대값이다. 평균 기울기 값과 마찬가지로, 이러한 최대 기울기 값은 각 주기마다(즉 각 걸음마다) 구해질 수 있다.The maximum slope is the maximum value among the n slope values obtained from the impact start time to the impact end time in one cycle (one step) as described in the description of the average slope. As with the average slope value, this maximum slope value can be obtained for each period (i.e., every step).

보행 시 좌우 불균형 평가Evaluation of left and right unbalance during walking

본 발명에서는, 상기 좌우 불균형 판단지표로서, 운동 종류가 보행일 경우, 1걸음 시간 길이, 상하 방향 가속도(az)의 최소값 중 적어도 하나를 선택하여 사용한다. 도 10은 보행 시 상하 방향 가속도 그래프의 예시이며, 이하에서 각 지표에 대하여 보다 상세히 설명한다.In the present invention, at least one of the one-step time length and the minimum value of the vertical acceleration (a z ) is selected and used as the left and right unbalance determination index when the exercise type is a gait. 10 is an example of a vertical acceleration graph at the time of walking, and each index will be described in more detail below.

상기 좌우 불균형 판단지표를 1걸음 시간 길이로 선택할 경우, 도 10에 도시된 바와 같은 보행 시 상하 방향 가속도(az) 그래프에서 1주기의 시간 길이를 1걸음 시간 길이로 결정할 수 있다. 바람직하게는, 도 10에 표시되어 있는 바와 같이, 보행 시 상하 방향 가속도(az) 그래프에서 로컬 맥시멈 값들이 나타나는 시간들 간의 간격을 1걸음 시간 길이로 결정할 수 있다.When the right and left unbalance determination indexes are selected as the one-step time length, a time length of one cycle in the vertical acceleration (a z ) graph at the time of walking as shown in FIG. 10 can be determined as one step time length. Preferably, as shown in Fig. 10, the interval between the times at which the local maximum values appear in the vertical acceleration (a z ) graph at the time of walking can be determined as a one-step time length.

상기 좌우 불균형 판단지표를 상하 방향 가속도(az)의 최소값으로 선택할 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 각 주기에서의 상하 방향 가속도(az)의 최소값들을 획득하고, 이들을 비교함으로써 좌우 불균형을 평가할 수 있다. 이 때 보행 시에는 앞서 설명하였던 바와 같이 상하 방향 가속도(az)의 최소값 즉 로컬 미니멈 값이 나타나는 시점은 중간지지시점으로서, 물리적으로는 한 발로만 지지된 채 사람의 몸체가 전방으로 이동하고 있는 순간이다.When choosing the right and left unbalance determination indicator to the minimum value in the vertical direction acceleration (a z), obtaining the minimum value of the vertical acceleration (a z) in each cycle as shown in Figure 10, to evaluate the right and left unbalance by comparing them . At this time, as described above, the minimum value of the vertical acceleration (a z ), that is, the time at which the local minimum value appears, is the intermediate support point, and the body of the person is moving forward while physically supported by only one foot It is a moment.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

100: 좌우 불균형 평가 장치
110: 센서 신호 수집부
111: 가속도 센서 112: 통신부
110H: 머리측 센서 신호 수집부
111H: 머리측 가속도 센서 112H: 머리측 통신부
110W: 허리측 센서 신호 수집부
111W: 허리측 가속도 센서 112W: 허리측 통신부
120: 제어부 130: 경보부
140: 데이터베이스
100: right and left unbalance evaluation device
110: sensor signal collecting unit
111: acceleration sensor 112:
110H: head side sensor signal collecting part
111H: Head side acceleration sensor 112H: Head side communication part
110W: waist side sensor signal collecting part
111W: Waist side acceleration sensor 112W: Waist side communication part
120: control unit 130: alarm unit
140: Database

Claims (20)

가속도 센서를 포함하여 이루어지며 사용자의 팔을 제외한 상체에 착용되는 적어도 하나의 센서 신호 수집부를 이용한 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법에 있어서,
상기 센서 신호 수집부에서 측정된 상하 방향 가속도를 수집하는 데이터 수집 단계;
상하 방향 가속도 그래프의 패턴으로부터 보행인지 또는 주행인지를 판단하는 운동 종류 판단 단계;
상하 방향 가속도를 기반으로 산출되는 적어도 하나의 좌우 불균형 판단지표를 도출하는 판단지표 도출 단계;
좌측 또는 우측 발 중 선택되는 어느 하나의 발이 지면에 착지하는 순간부터 다른 하나의 발이 지면에 착지하는 순간까지를 1걸음이라 할 때,
1걸음에 1주기씩의 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 적어도 2주기 이상의 데이터를 사용하여, 상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도가 미리 결정된 기준보다 큰지 판단함으로써 좌우 불균형 정도를 평가하는 좌우 불균형 판단 단계;
상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도 중 적어도 하나가 각각 미리 결정된 기준보다 클 경우, 사용자에게 부상 위험성을 경보하는 부상 위험성 경보 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
1. A method for evaluating an imbalance in a running and walking imbalance using at least one sensor signal collecting unit including an acceleration sensor and worn on an upper body excluding a user's arm,
A data collecting step of collecting the vertical acceleration measured by the sensor signal collecting unit;
A motion type judgment step of judging whether the vehicle is walking or running from the pattern of the vertical acceleration graph;
A step of deriving a judgment index for deriving at least one right and left unbalance judgment index calculated on the basis of the vertical acceleration;
When one foot selected from the left or right foot is referred to as one step from the moment when the foot is landed on the ground to the moment when the other foot is landed on the ground,
A method of evaluating the degree of left and right unbalance by judging whether the degree of fluctuation of the left and right unbalance determination index is greater than a predetermined reference by using at least two or more cycles of data for vertical acceleration data appearing as a periodic signal of one cycle per one cycle, An imbalance determination step;
An injury risk warning step of warning the user of a risk of injury when at least one of the degrees of variation of the left and right unbalance determination indices is greater than a predetermined reference, respectively;
And a left / right unbalance evaluation method for a running and a walking.
제 1항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단 단계는,
적어도 1개의 연속된 2걸음에 대하여, 좌측 발에서 산출된 상기 좌우 불균형 판단지표 및 우측 발에서 산출된 상기 좌우 불균형 판단지표를 비교하여 산출된 변동 정도가 미리 결정된 기준보다 큰지 판단함으로써 좌우 불균형 정도를 평가하는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
2. The method of claim 1, wherein the right-
The left and right unbalance judgment index calculated on the left foot and the right and left unbalance judgment indexes calculated on the right foot are compared with the predetermined reference for at least one consecutive two steps, And evaluating the unbalance between the left and right sides during running and walking.
제 1항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단 단계는,
상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도를 판단함에 있어, 상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차를 사용하는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
2. The method of claim 1, wherein the right-
Wherein the relative standard deviation of the left and right unbalance determination indexes is used in determining the degree of variation of the left and right unbalance determination indexes.
제 3항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단 단계는,
상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차가 복수 개일 경우,
상기 좌우 불균형 판단지표의 변동 정도를 판단함에 있어, 미리 결정된 가중치 및 상기 가중치에 해당하는 상기 좌우 불균형 판단지표의 상대표준편차의 곱들의 합을 사용하는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
4. The method according to claim 3,
When the relative standard deviation of the left and right unbalance determination indices is plural,
Wherein the sum of the products of the predetermined standard weight and the relative standard deviation of the right and left unbalance determination indexes corresponding to the weight is used in determining the degree of variation of the left and right unbalance determination indexes .
제 1항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
운동 종류가 주행일 경우,
주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된,
상하 방향 가속도의 최대값, 스탠스 시간 동안의 충격량, 스탠스 시간, 플라이트 시간, 평균 수직 부하율, 최대 수직 부하율 중 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the left-
If the type of exercise is driving,
The acceleration data obtained by using the data for one cycle with respect to the vertical acceleration data appearing as a periodic signal,
A maximum value of the vertical acceleration, an impact amount during the stance time, a stance time, a flight time, an average vertical load rate, and a maximum vertical load rate.
제 5항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
상하 방향 가속도의 최대값인 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
6. The method according to claim 5, wherein the left-
And the vertical acceleration is a maximum value of the acceleration in the vertical direction.
제 5항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
발이 지면에 착지하는 순간부터 발이 지면에서 떨어지는 순간까지를 스탠스 시간이라 할 때,
스탠스 시간 동안의 충격량으로서, 하기의 식을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
Figure pat00011

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, m : 사용자 질량)
6. The method according to claim 5, wherein the left-
From the moment the foot lands on the ground to the moment the foot falls off the ground,
And the stiffness of the vehicle is calculated by using the following formula.
Figure pat00011

(Where a z : vertical acceleration, m: user mass)
제 5항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
발이 지면에 착지하는 순간부터 발이 지면에서 떨어지는 순간까지를 스탠스 시간이라 할 때,
스탠스 시간인 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
6. The method according to claim 5, wherein the left-
From the moment the foot lands on the ground to the moment the foot falls off the ground,
Stance time in the running and walking.
제 5항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
발이 지면에서 떨어지는 순간부터 발이 지면에 착지하는 순간까지를 플라이트 시간이라 할 때,
플라이트 시간인 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
6. The method according to claim 5, wherein the left-
From the moment the foot falls from the ground to the moment the foot lands on the ground,
Wherein the traveling time is a traveling time and a traveling time.
제 5항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
충격 시간 동안의 평균 수직 부하율로서,
충격 시간 동안의 평균 수직 부하율은 사용자 질량 및 충격 시간 동안의 평균 기울기의 곱으로서 산출되며,
충격 시간 동안의 평균 기울기 값은 하기의 식을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
Figure pat00012

Figure pat00013

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, mean : 평균값 산출 함수, i : 인덱스 번호, ti : i번째 시간, ti-1 : i-1번째 시간, tc : 충격 시작 시간, tm : 충격 끝 시간)
6. The method according to claim 5, wherein the left-
As the average vertical load rate during the impact time,
The average vertical load rate during the impact time is calculated as the product of the average slope during the user mass and the impact time,
Wherein the average slope value during the impact time is calculated using the following equation.
Figure pat00012

Figure pat00013

(Here, a z: vertical acceleration, mean: the average value calculating function, i: index number, t i: i-th time, t i-1: i- 1 th time, t c: Start impact time, t m: Impact end time)
제 5항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
충격 시간 동안의 최대 수직 부하율로서,
충격 시간 동안의 최대 수직 부하율은 사용자 질량 및 충격 시간 동안의 최대 기울기의 곱으로서 산출되며,
충격 시간 동안의 최대 기울기 값은 하기의 식을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
Figure pat00014

Figure pat00015

(여기에서, az : 상하 방향 가속도, max : 최대값 산출 함수, i : 인덱스 번호, ti : i번째 시간, ti-1 : i-1번째 시간, tc : 충격 시작 시간, tm : 충격 끝 시간)
6. The method according to claim 5, wherein the left-
As the maximum vertical load rate during impact time,
The maximum vertical load rate during the impact time is calculated as the product of the maximum slope during the user mass and the impact time,
Wherein the maximum inclination value during the impact time is calculated using the following equation.
Figure pat00014

Figure pat00015

(Here, a z: vertical acceleration, max: calculating a maximum value function, i: index number, t i: i-th time, t i-1: i- 1 th time, t c: Start impact time, t m : Impact end time)
제 1항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
운동 종류가 보행일 경우,
주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된,
1걸음 시간 길이, 상하 방향 가속도의 최소값 중 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the left-
If the type of exercise is walking,
The acceleration data obtained by using the data for one cycle with respect to the vertical acceleration data appearing as a periodic signal,
The one-step time length, and the minimum value of the up-and-down direction acceleration.
제 12항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
1걸음 시간 길이인 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
13. The method according to claim 12, wherein the left-
Wherein the distance between the left and right legs is one step time length.
제 12항에 있어서, 상기 좌우 불균형 판단지표는,
상하 방향 가속도의 최소값인 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
13. The method according to claim 12, wherein the left-
And the vertical acceleration is the minimum value of the vertical acceleration.
제 1항에 있어서, 상기 좌우 불균형 평가 방법은,
상기 판단지표 도출 단계 이전에,
상하 방향 가속도를 미리 결정된 밴드 패스 필터를 통과시켜 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 단계;
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 방법.
The method according to claim 1,
Before the determination indicator derivation step,
A noise removing step of passing the vertical acceleration through a predetermined bandpass filter to remove noise;
Wherein the vehicle is driven by a driver.
가속도 센서를 포함하여 이루어지며 사용자의 팔을 제외한 상체에 착용되는 적어도 하나의 센서 신호 수집부;
상기 센서 신호 수집부로부터 신호를 전달받아, 상하 방향 가속도를 기반으로 산출되는 적어도 하나의 좌우 불균형 판단지표를 도출하고, 상기 좌우 불균형 판단지표를 사용하여 경보 발생 여부를 판단 및 제어하는 제어부;
상기 제어부로부터 경보 발생 제어 신호를 받아 사용자에게 부상 위험성을 경보하는 경보부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 장치.
At least one sensor signal collecting unit including an acceleration sensor and being worn on an upper body excluding a user's arm;
A controller for receiving at least one signal from the sensor signal collecting unit to derive at least one left and right unbalance judgment index calculated on the basis of the vertical acceleration and determining whether an alarm is generated or not using the left and right unbalance judgment index;
An alarm unit receiving an alarm generation control signal from the control unit and alerting the user of the risk of injury;
And a left / right unbalance evaluating unit for determining whether or not the vehicle is running.
제 16항에 있어서, 상기 제어부는,
운동 종류가 주행일 경우,
상기 좌우 불균형 판단지표로서, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된,
상하 방향 가속도의 최대값, 스탠스 시간 동안의 충격량, 스탠스 시간, 플라이트 시간, 평균 수직 부하율, 최대 수직 부하율 중 선택되는 적어도 하나를 도출하는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 장치.
17. The apparatus of claim 16,
If the type of exercise is driving,
Wherein said right and left unbalance determination indexes are calculated by using data for one cycle with respect to vertical acceleration data appearing as a periodic signal,
Wherein at least one of a maximum value of the vertical acceleration, an impact amount during the stance time, a stance time, a flight time, an average vertical load rate, and a maximum vertical load rate is derived.
제 16항에 있어서, 상기 제어부는,
운동 종류가 보행일 경우,
상기 좌우 불균형 판단지표로서, 주기적인 신호로 나타나는 상하 방향 가속도 데이터에 대하여 1주기 동안의 데이터를 사용하여 산출된,
1걸음 시간 길이, 상하 방향 가속도의 최소값 중 선택되는 적어도 하나를 도출하는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 장치.
17. The apparatus of claim 16,
If the type of exercise is walking,
Wherein said right and left unbalance determination indexes are calculated by using data for one cycle with respect to vertical acceleration data appearing as a periodic signal,
The one step time length, and the minimum value of the up-down direction acceleration are derived.
제 16항에 있어서, 상기 경보부는,
음향, 도해, 영상을 포함하는 사용자가 인식 가능한 정보로서 경보 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 장치.
17. The apparatus of claim 16,
And outputs an alarm signal as user-recognizable information including sound, picture, and image.
제 16항에 있어서, 상기 좌우 불균형 평가 장치는,
부상 위험성 경보 발생 시점 및 해당 시점에서의 좌우 불균형 판단지표 값을 포함하는 부상 위험성 데이터를 외부의 데이터베이스에 전송하여 누적적으로 저장하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 시 좌우 불균형 평가 장치.
17. The apparatus as claimed in claim 16, wherein the left-
Wherein the injury risk data including the time of occurrence of the injury risk alert and the value of the left and right unbalance determination index at the time point is transmitted to an external database and stored cumulatively.
KR1020170101095A 2017-08-09 2017-08-09 Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking KR102039381B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170101095A KR102039381B1 (en) 2017-08-09 2017-08-09 Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170101095A KR102039381B1 (en) 2017-08-09 2017-08-09 Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190016753A true KR20190016753A (en) 2019-02-19
KR102039381B1 KR102039381B1 (en) 2019-11-01

Family

ID=65528701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170101095A KR102039381B1 (en) 2017-08-09 2017-08-09 Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102039381B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200129286A (en) * 2019-05-08 2020-11-18 주식회사 비플렉스 A method and apparatus for detecting walking factor with portion acceleration sensor
WO2020242005A1 (en) * 2019-05-24 2020-12-03 삼성전자 주식회사 Mode control method and device using movement pattern characteristics of user

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070250261A1 (en) * 2006-04-20 2007-10-25 Honeywell International Inc. Motion classification methods for personal navigation
KR20080026235A (en) 2006-09-20 2008-03-25 마기형 A dual treadmill with separated adjacent dual belts and its control process
JP2010005033A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Walking motion analyzer
KR20110093283A (en) * 2010-02-12 2011-08-18 삼성전자주식회사 Apparatus and method for analyzing of gait pattern

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070250261A1 (en) * 2006-04-20 2007-10-25 Honeywell International Inc. Motion classification methods for personal navigation
KR20080026235A (en) 2006-09-20 2008-03-25 마기형 A dual treadmill with separated adjacent dual belts and its control process
JP2010005033A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Walking motion analyzer
KR20110093283A (en) * 2010-02-12 2011-08-18 삼성전자주식회사 Apparatus and method for analyzing of gait pattern

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200129286A (en) * 2019-05-08 2020-11-18 주식회사 비플렉스 A method and apparatus for detecting walking factor with portion acceleration sensor
WO2020242005A1 (en) * 2019-05-24 2020-12-03 삼성전자 주식회사 Mode control method and device using movement pattern characteristics of user

Also Published As

Publication number Publication date
KR102039381B1 (en) 2019-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11654333B2 (en) Multi-mode acceleration-based athleticism measurement system
US11426630B1 (en) Stride change detection and correction
US11000733B2 (en) Exercise machine with analysis system
US20180133551A1 (en) System and method for personalized exercise training and coaching
US10959647B2 (en) System and method for sensing and responding to fatigue during a physical activity
CN109414608B (en) Motion recognition method and device
JP2019524287A (en) System and method for supporting exercise of subject
KR102043104B1 (en) Motion sensing method and apparatus
US11497966B2 (en) Automatic coaching system and method for coaching user's exercise
JP2020520774A (en) Artificial intelligence support for changing biomechanical load
US11016111B1 (en) Stride monitoring
KR101651429B1 (en) Fitness monitoring system
JP2019528105A (en) Motion recognition method and apparatus
JP6781798B2 (en) IVLR prediction method and injuries risk quantifier during driving using it
JP2012161402A (en) Exercise characteristics evaluation system and exercise characteristics evaluation method
KR102039381B1 (en) Method and apparatus for evaluating imbalance during running and walking
KR102020796B1 (en) Method and apparatus for evaluating stability during running and walking
US20170151463A1 (en) Method and apparatus for optimizing running performance of an individual
CN109224397B (en) System for measuring physical quality and using method thereof
EP2889853A1 (en) A method for optimizing running performance for an individual
CN109247930B (en) System comprising step tester and use method
JP6638860B2 (en) Information processing system, information processing apparatus, and information processing method
KR102081735B1 (en) Motion sensing method and apparatus
KR101553236B1 (en) The Classifying and Counting Algorithm for Real-time Walk/Run Exercise based on An Acceleration Sensor
KR101970674B1 (en) Method and apparatus for quantifying risk of gait injury

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant