KR20190048351A - Smart health care system for checking exercise - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a smart health care system for checking an exercise amount and, more specifically, to a smart health care system for checking an exercise amount, which is capable of directly measuring muscle mass through various sensors installed inside a shoe during a walking process, generating the same as data, calculating measured data to analyze body fat, calculating an exercise amount to inform a user of the calculated exercise amount, and synthesizing data to inform the user of a change amount in body fat according to an exercise amount. The smart health care system for checking an exercise amount comprises: a shoe for sensing walking information of a user and capable of wireless communications; and a terminal for calculating a sensing signal provided in the shoe and informing a user of the walking information through an application. The shoe comprises: an EMG sensor installed inside an insole and recognizing a bio-signal generated in muscle of a sole of a user; a pressure sensor installed inside the insole and sensing the degree of pressure and distribution of pressure applied through the sole of the user; an acceleration sensor installed inside the insole and measuring a moving speed of the shoe; and a gyro sensor for measuring a slope. In addition, the terminal comprises: an exercise amount measurement unit for calculating an exercise amount through the pressure sensor, the acceleration sensor and the gyro sensor of the shoe; a muscle mass measurement unit for measuring muscle mass and informing the same through a signal of the EMG sensor; and a body fat measurement unit for calculating the muscle mass measured in the muscle mass measurement unit and the weight of the user measured through the pressure sensor, and informing the user of a body fat ratio.

Description

운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템{Smart health care system for checking exercise}[0001] Smart health care system for checking exercise amount [0002]

본 발명은 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템에 관한 것으로, 보행과정에서 신발 내부에 설치된 각종 센서를 통해 직접적으로 근육량을 측정하여 데이터화하고 측정된 데이터를 연산하여 체지방을 분석하고, 운동량을 연산하여 사용자에게 알려주고, 데이터를 종합하여 운동량에 따른 체지방 변화량까지 사용자에게 알려줄 수 있는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart health care system for checking the amount of exercise, in which a muscle mass is directly measured through various sensors installed in a shoe during a walking process, data is calculated, the measured data is analyzed to analyze body fat, And a smart health care system for collecting data and informing a user of body fat change amount according to the exercise amount.

근래에 들어 비만 인구가 늘어남에 따라, 각종 매체에서는 걷기와 같은 생활운동을 권장하고 있다. 걷기운동에 따른 효과는 단순히 다이어트의 기능뿐만 아니라 혈액순환, 심장기능 강화, 면역력 증가, 근력상승, 혈압조절, 각종 질병 예방, 스트레스 해소 등의 다양한 효과를 얻을 수 있다.In recent years, the obesity population has been increasing, and various media are encouraging lifestyle activities such as walking. The effect of walking exercise can be various effects such as blood circulation, heart function enhancement, immunity enhancement, muscle strength increase, blood pressure control, various diseases prevention, stress relief as well as the function of diet.

그러나 과도한 걷기운동은 신체의 부상을 유발할 수 있기 때문에, 개개인에 맞게 적절한 운동량을 선택하는 것이 바람직하다. 일반적으로 걷기운동에 따른 운동량 체크는 타이머로 운동시간을 체크하거나, 만보기와 같은 기기로 걸음의 횟수를 측정하는 형태로 이루어지고 있다.However, since excessive walking exercise can cause physical injury, it is desirable to select an appropriate amount of exercise for each individual. In general, the exercise amount check according to the walking exercise is performed by checking the exercise time with a timer or measuring the number of times of walking with a device such as a pedometer.

이러한 운동량 체크는 자기의 신체변화를 전혀 고려하고 있지 않기 때문에, 적절한 운동량 체크라 할 수 없고 체계적인 운동관리가 어려운 문제점이 있다. Such a check of the momentum does not consider the change of the body of the self at all, therefore it is not a proper exercise amount check, and it is difficult to systematically manage the exercise.

관련 선행기술로서, 등록특허 제10-1156848호(신발에 내장된 운동량 확인 및 위치 추적 장치)에는 신발에 내장되어 있으며 압력이 가해지면 압력의 양에 따라 가변적인 전압을 출력하는 압력 센서와, 신발에 내장되어 있으며 위치 알림 제어 신호가 입력되면 위치를 알려주는 위치 알림 수단과, 상기 압력 센서에서 입력되는 압력값의 변화에 따른 걸음수를 계산하여 휴대 단말로 전송하여 표시하도록 하고, 상기 휴대 단말에서 위치 확인 요청이 있는 경우에 상기 위치 알림 수단에 위치 알림 제어 신호를 출력하는 통신칩셋; 및 압력 변화에 따른 충전전압을 발생하여 구비된 배터리를 충전하여 상기 알림 수단과 통신칩셋에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 기술이 개시되어 있다. As a related art, Patent No. 10-1156848 (an exercise amount confirmation and position tracking device incorporated in a shoe) includes a pressure sensor built in a shoe and outputting a variable voltage according to an amount of pressure when a pressure is applied, A position notifying means for informing a position when a position notification control signal is input, and a controller for calculating the number of steps according to a change in the pressure value input from the pressure sensor and transmitting the calculated number of steps to the portable terminal for display, A communication chipset for outputting a location notification control signal to the location notification means when there is a location confirmation request; And a power supply unit for generating a charging voltage according to a pressure change to charge the battery and supplying power to the communication unit and the communication means.

상기 선행기술은 단순히 압력센서의 신호횟수에 따라 걸음걸이의 횟수를 계산하여 사용자에게 보내주는 역할만 담당할 뿐, 운동과정에서 사용자의 근육량이나 체지방 변화량을 제대로 측정할 수 없어서 운동관리가 효율적으로 이루어질 수 없는 문제점이 있다.The prior art simply calculates the number of gaitings according to the number of signals of the pressure sensor and sends the calculated number of gaits to the user and can not properly measure the user's muscle mass or body fat change during the exercise process, There is no problem.

또 다른 선행기술로서, 공개특허 10-2017-0098022호(헬스케어 시스템에서 운동량 측정의 정확도를 높이기 위한 장치 및 방법)에는 사용자의 걸음을 측정하기 위해 감지 센서가 내부에 구성되어 무선통신을 통해 스마트폰으로 지정된 구간마다 최대값 데이터를 전송하는 신발; 신발로부터 수신된 걸음 데이터를 이용해 걸음 수와 스마트폰 탑재된 위치 추적 모듈을 이용한 이동 거리 측정값을 이용하여 운동량과 이동 거리를 이용한 운동량의 평균값을 계산하는 스마트폰;을 포함하는 기술이 개시되어 있다.As another prior art, in the patent document 10-2017-0098022 (apparatus and method for increasing the accuracy of the momentum measurement in the health care system), a sensing sensor is built in to measure the user's step, A shoe that transmits maximum value data for each interval designated by the phone; And a smartphone for calculating an average value of a momentum using the amount of movement and the moving distance using the number of steps and the moving distance measurement value using the position tracking module mounted on the smartphone using the step data received from the shoe .

상기 선행기술은 압력센서를 통해 걸음걸이 횟수를 측정하고 스마트폰의 GPS를 이용한 좌표값으로 운동량을 계산하는 기술로서, 사용자의 신체상태를 전혀 파악할 수 없을 뿐만 아니라 체지방 변화량을 측정할 수 없어 체계적인 운동관리가 어려운 문제점이 있다.The prior art described above is a technique for measuring the number of walking hits through a pressure sensor and calculating the amount of exercise at a coordinate value using the GPS of a smartphone. In addition to not being able to grasp the user's physical condition at all, There is a problem that management is difficult.

아울러 종래의 스마트 신발을 이용한 운동량 측정시스템은 로그인을 통한 사용자 인증을 일일이 거쳐야 하기 때문에 사용자로 하여금 번거로운 불편함이 있었다.In addition, the conventional exercise system using the smart shoe has to be user-authenticated through log-in, which inconveniences the user.

등록특허 제10-1156848호Patent No. 10-1156848 공개특허 10-2017-0098022호Patent Document No. 10-2017-0098022

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 단순히 걸음걸이의 횟수뿐만 아니라 사용자의 보폭, 보폭속도, 이동거리와 같은 운동량을 측정하고, 발바닥의 근육량을 직접 측정하여 사용자의 체지방 변화까지 연산하여 알려줌으로써 체계적인 운동관리가 이루어질 수 있는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to measure the momentum such as a user's pace, stride rate, and moving distance, not only the number of times of gait, The present invention provides a smart health care system for checking the amount of exercise that can be systematically managed.

또한 본 발명은 사용자 보행정보를 통해 사용자 인증이 가능하도록 구성하여 종래의 사용자 인증에 따른 번거로움을 해소고자 하는 또 다른 목적을 있다.Further, the present invention has another object to solve the hassle of conventional user authentication by configuring the user to be able to authenticate the user through the user walking information.

본 발명은 사용자의 보행정보를 감지하고 무선통신이 가능한 신발과, 상기 신발에서 제공된 감지신호를 연산하여 보행정보를 어플리케이션을 통해 사용자에게 알려주는 단말기;로 이루어지는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템에 있어서, 상기 신발;은 인솔 내부에 설치되어 사용자 발바닥의 근육에서 발생하는 생체신호를 인식하는 EMG센서와, 인솔 내부에 설치되어 사용자 발바닥을 통해 가해지는 압력정도와 압력분포를 감지하는 압력센서와, 인솔 내부에 설치되어 신발의 이동속도를 측정하는 가속도센서; 및 기울기를 측정하는 자이로센서;로 구성되고, 상기 단말기;는 신발의 압력센서와 가속도센서 및 자이로센서를 통해 운동량을 연산하는 운동량 측정부와, EMG센서의 신호를 통해 근육량을 측정하여 알려주는 근육량 측정부와, 상기 근육량 측정부에서 측정된 근육량과 압력센서를 통해 측정된 사용자의 몸무게를 연산하여 체지방 비율을 알려주는 체지방 측정부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a smart health care system for checking the amount of exercise comprising a shoe capable of sensing walking information of a user and capable of wireless communication, and a terminal for informing a user through walking through the application of the sensing signal provided by the shoe An EMG sensor installed in the insole for recognizing a biological signal generated in the muscles of the user's sole, a pressure sensor installed in the insole and sensing a degree of pressure and a pressure distribution applied through the user's sole, An acceleration sensor installed inside the shoe to measure the moving speed of the shoe; And a gyro sensor for measuring a tilt, wherein the terminal comprises: a momentum measuring unit for calculating a momentum through a pressure sensor, an acceleration sensor and a gyro sensor of a shoe; and a gyro sensor for measuring a muscle mass through a signal of an EMG sensor And a body fat measurement unit for measuring the amount of muscle measured by the muscle mass measuring unit and the body weight of the user measured through the pressure sensor to inform the body fat ratio.

또한 상기 신발은 인솔 상단면에 EMG센서가 전체적으로 설치되어 사용자의 발바닥에 직접 접촉하는 제1센서층과, 상기 제1센서층의 하부에 마련되고 압력센서가 전체적으로 설치되어 사용자 발바닥의 압력에 따라 간접적으로 눌려지는 제2센서층;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the shoe may include a first sensor layer disposed entirely on the upper surface of the insole and contacting the soles of the user, and a pressure sensor provided below the first sensor layer, And a second sensor layer which is pressed by the second sensor layer.

또한 상기 신발은 GPS센서가 더 포함되어 단말기의 운동량 측정부 연산값을 보정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.The shoe may further include a GPS sensor to correct the calculated value of the momentum measuring unit of the terminal.

또한 상기 단말기는 양발의 좌,우 보폭에 따른 비대칭 정도와, 양발의 기울기 각도에 따른 불균형을 종합적으로 분석하여 사용자의 건강상태를 진단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the terminal may diagnose a user's health condition by comprehensively analyzing the degree of asymmetry according to the left and right stride of the feet and the unbalance according to the angle of inclination of the feet.

또한 상기 단말기는 기존에 저장되어 있던 각 사용자의 보행정보 DB와 보행과정에서 감지되는 사용자의 보행정보를 비교하여 일정 확률이상일 경우 해당 사용자로 인식하는 사용자 인증부;를 더 포함하되, 상기 사용자 인증부;는 사용자의 보폭 및 보폭속도를 통해 사용자를 매칭하는 보폭패턴 매칭부와, 정지상태의 사용자 발바닥 압력분포와 보행과정에서 압력분포의 변화패턴을 통해 사용자를 매칭하는 압력패턴 매칭부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.The terminal further includes a user authentication unit for comparing the walking information DB of each user stored in advance with the walking information of the user detected in the walking process, and recognizing the user as a corresponding user when the walking information is greater than a certain probability, And a pressure pattern matching unit for matching a user through a change pattern of a pressure distribution in a walking process of a user in a stationary state, .

또한 상기 사용자 인증부;는 정지상태 및 보행과정에서 발의 각도를 통해 사용자를 매칭하는 자세패턴 매칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The user authentication unit may further include an attitude pattern matching unit for matching a user through a foot angle in a stop state and a walking process.

또한 상기 사용자 인증부;는 딥러닝 프로그램을 더 포함하고 상기 딥러닝 프로그램은 사용자의 보폭패턴 및 압력패턴으로부터 사용자 고유의 패턴을 지속적으로 학습하는 것을 특징으로 한다.The user authentication unit may further include a deep learning program, wherein the deep learning program continuously learns a user's own pattern from a user's pace pattern and pressure pattern.

또한 상기 단말기;는 부종에 의한 발바닥 압력 면적변화, 발바닥 부위별 압력분포 변화를 감지하고, 운동시간 및 운동강도를 종합적으로 분석하여 발바닥 피로도를 연산하여 사용자에게 알려주는 피로감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the terminal may further include a fatigue sensing unit that senses a change in pressure area of the sole of the foot by the edema and a change in the pressure distribution of the foot area, and comprehensively analyzes the exercise time and the exercise intensity to calculate the sole fatigue to inform the user .

본 발명은 신발에 설치된 EMG센서를 통해 발바닥의 근육량을 측정할 수 있고, 압력센서, 가속도센서, 자이로센서를 통해 보폭, 보폭속도, 이동거리와 같은 운동량을 정밀하게 측정하여 사용자에게 알려주고, 측정된 사용자의 체중과 근육량을 체지방을 연산하여 단말기를 통해 알려줌으로써 효율적이고 체계적인 운동관리가 이루어질 수 있는 효과가 있다.The present invention can measure the amount of muscles of the sole through an EMG sensor installed in a shoe, precisely measure a momentum such as a stride, a stride rate and a moving distance through a pressure sensor, an acceleration sensor, and a gyro sensor, The body weight and the muscle mass of the user are calculated and the body fat is informed through the terminal, thereby achieving an efficient and systematic exercise management.

또한 사용자 보행정보를 통해 사용자 인증이 자동으로 이루어질 수 있도록 구성하여 종래 기술에서 지적된 사용자 인증에 따른 번거로움을 해소할 수 있는 효과가 있다.Further, the user authentication can be automatically performed through the user walking information, thereby eliminating the hassle associated with the user authentication pointed out in the related art.

도 1은 본 발명의 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템을 나타낸 구성도
도 2는 본 발명의 신발 구조를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 신발에 사용되는 인솔의 구조를 나타낸 분해 사시도
도 4는 본 발명에서 사용자 인증부의 세부구성을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 GPS센서 및 피로감지부가 더 포함된 실시예를 나타낸 구성도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a smart healthcare system for checking momentum of the present invention
Fig. 2 is a sectional view showing the shoe structure of the present invention
Fig. 3 is an exploded perspective view showing the structure of the insole used in the shoe of the present invention
4 is a diagram showing the detailed configuration of the user authentication unit in the present invention;
5 is a configuration diagram showing an embodiment including the GPS sensor and fatigue sensing part of the present invention

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명은 사용자의 보행정보를 감지하고 무선통신이 가능한 신발(100)과, 상기 신발(100)에서 제공된 감지신호를 연산하여 보행정보를 어플리케이션을 통해 사용자에게 알려주는 단말기(200);로 이루어지는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a shoe (100) capable of sensing walking information of a user and capable of wireless communication, a terminal (200) for calculating a sensing signal provided from the shoe (100) Smart health care system for checking.

즉, 본 발명의 시스템을 구성하는 신발(100);은 도 1 내지 3에 도시한 바와 같이 인솔(101) 내부에 설치되어 사용자 발바닥의 근육에서 발생하는 생체신호를 인식하는 EMG센서(110)와, 인솔(101) 내부에 설치되어 사용자 발바닥을 통해 가해지는 압력정도와 압력분포를 감지하는 압력센서(120)와, 인솔(101) 내부에 설치되어 신발(100)의 이동속도를 측정하는 가속도센서(130); 및 기울기를 측정하는 자이로센서(140);로 구성되고,1 to 3, the shoe 100 constituting the system of the present invention includes an EMG sensor 110 installed in the insole 101 for recognizing a living body signal generated in the muscles of the user's sole, A pressure sensor 120 installed in the insole 101 to sense a degree of pressure and a pressure distribution applied through the user's sole and an acceleration sensor installed in the insole 101 to measure the moving speed of the shoe 100, (130); And a gyro sensor 140 for measuring a tilt,

그리고 본 발명의 시스템을 구성하는 단말기(200);는 신발(100)의 압력센서(120)와 가속도센서(130) 및 자이로센서(140)를 통해 운동량을 연산하는 운동량 측정부(210)와, EMG센서(110)의 신호를 통해 근육량을 측정하여 알려주는 근육량 측정부(220)와, 상기 근육량 측정부(220)에서 측정된 근육량과 압력센서(120)를 통해 측정된 사용자의 몸무게를 연산하여 체지방 비율을 알려주는 체지방 측정부(230);로 구성되는 것을 특징으로 한다.The terminal 200 constituting the system of the present invention includes a momentum measuring unit 210 for calculating a momentum through the pressure sensor 120 of the shoe 100, the acceleration sensor 130 and the gyro sensor 140, A muscle mass measuring unit 220 for measuring and informing the amount of muscle mass through a signal of the EMG sensor 110, a mass of the user measured through the muscle mass measuring unit 220 and a weight of the user measured through the pressure sensor 120 And a body fat measurement unit 230 for informing the body fat percentage.

본 발명의 신발(100);은 인솔(101) 내부에 EMG센서(110), 압력센서(120), 가속도센서(130), 자이로센서(140)가 설치되어 사용자의 보행정보뿐만 아니라 생체정보까지 파악할 수 있다. 그리고 신발(100)에는 단말기(200)와 무선 연결이 이루어질 수 있도록 통신모듈(미도시)과 배터리(미도시)가 더 설치될 수 있음은 물론이다. The shoe 100 of the present invention includes an EMG sensor 110, a pressure sensor 120, an acceleration sensor 130, and a gyro sensor 140 installed in the insole 101 to detect not only walking information of a user but also biometric information . In addition, a communication module (not shown) and a battery (not shown) may be installed in the shoe 100 so that the shoe 100 can be wirelessly connected to the terminal 200.

상기 EMG센서(110)는 근전도(Electromyography : EMG)를 측정하기 위한 센서로서, 발바닥의 근육이 존재하는 부근 전체에 전반적으로 설치되어 발바닥 근육에서 발생하는 생체신호를 감지하여 발바닥의 부위별 근육량을 파악할 수 있는 구성이다. 여기서 상기 EMG센서(110)는 바늘전극을 근육에 직접 삽입하여 측정하는 방식보다 피부 표면에 전극이 접촉되어 측정하는 방식이 더 바람직하다.The EMG sensor 110 is a sensor for measuring electromyography (EMG). The sensor is installed on the whole of the vicinity of the muscle of the sole so as to sense a living body signal generated in the sole muscle, . Here, the EMG sensor 110 is more preferably a method in which electrodes are contacted to the skin surface rather than a method of directly measuring the needle electrode by inserting the needle electrode into the muscle.

상기 압력센서(120)는 인솔(101) 전체 면적에 적용될 수 있도록 가로세로 배열된 형태로 설치되어 사용자 발바닥을 통해 가해지는 압력정도와 압력분포를 감지하는 구성이다. 그리고 상기 압력센서(120)를 통해 사용자의 체중을 감지할 수 있고, 보행과정에서 압력센서(120)의 충격량을 통해 운동량을 연산하는데 사용된다.The pressure sensor 120 is disposed horizontally and vertically so as to be applicable to the entire area of the insole 101, and detects a degree of pressure and a pressure distribution applied through the user's sole. The user can sense the weight of the user through the pressure sensor 120 and calculate the amount of exercise through the amount of impact of the pressure sensor 120 during the walking process.

상기 가속도센서(130)와 자이로센서(140)는 각각 발의 3축(x,y,z) 움직임에 따른 가속도와 발의 3축(x,y,z) 기울기에 따른 각속도를 측정하는 센서로서, 압력센서(120)와 함께 운동량을 좀 더 구체적으로 연산하는 데 사용된다. 즉, 사용자의 보폭, 보폭속도, 이동거리 등을 연산하는 것이다. The acceleration sensor 130 and the gyro sensor 140 are sensors for measuring acceleration along three axes (x, y, z) of the foot and angular velocity along three axis (x, y, z) Together with the sensor 120, is used to more specifically calculate the momentum. That is, it calculates the stride, the stride rate, and the travel distance of the user.

이와 같이 이루어진 본 발명의 신발(100)은 도 2 내지 3에 도시한 바와 같이 인솔(101) 상단면에 EMG센서(110)가 발의 형상에 맞게 전체적으로 설치되어 사용자의 발바닥에 직접 접촉하는 제1센서층(102)과, 상기 제1센서층(102)의 하부에 마련되고 압력센서(120)가 전체적으로 설치되어 사용자 발바닥의 압력에 따라 간접적으로 눌려지는 제2센서층(103);으로 구성되는 것이 바람직하다. 이렇게 인솔(101) 자체에 센서층을 2개의 층으로 분할함으로써, 발바닥 전체의 근전도와 압력분포를 정확하게 측정할 수 있게 되는 것이다.2 to 3, the EMG sensor 110 is mounted on the upper surface of the insole 101 as a whole according to the shape of the foot, and is provided with a first sensor And a second sensor layer 103 provided below the first sensor layer 102 and entirely installed with the pressure sensor 120 and indirectly pressed according to the pressure of the user's sole desirable. By dividing the sensor layer into two layers on the insole 101 itself, it is possible to accurately measure the EMG and the pressure distribution of the entire sole.

또한 상기 제2센서층(103)의 하부에는 쿠션층(104)이 더 마련될 수 있다. 그리고 상기 가속도센서(130)와 자이로센서(140)는 설치위치에 따른 효과차이가 거의 존재하지 않기 때문에 본 발명에서 구체적인 설치위치를 한정하지 않도록 한다. Further, a cushion layer 104 may be further provided under the second sensor layer 103. In addition, since the acceleration sensor 130 and the gyro sensor 140 have almost no effect difference depending on the installation position, the specific installation position is not limited in the present invention.

아울러 상기 신발(100)은 GPS센서(150)가 더 포함되어 단말기(200)의 운동량 측정부(210) 연산값을 보정할 수 있도록 할 수 있다. 물론, 압력센서(120)와 가속도센서(130)만으로 보폭, 보폭속도, 이동거리 등을 연산할 수 있지만, 실제 이동거리를 기반으로 한 GPS센서(150)를 통해 보폭이나 보폭속도를 다시 보정하여 사용자에게 정확한 정보를 제공할 수 있게 된다.In addition, the shoe 100 may further include a GPS sensor 150 to correct the calculated value of the momentum measuring unit 210 of the terminal 200. Of course, the stride, the stride rate, and the travel distance can be calculated only by the pressure sensor 120 and the acceleration sensor 130. However, the stride or stride rate is corrected again by the GPS sensor 150 based on the actual travel distance It is possible to provide accurate information to the user.

본 발명의 단말기(200)는 신발(100)에 설치된 통신모듈(미도시)에 의해 블루투스나 와이파이와 같은 무선통신이 이루어지며, 단말기(200) 자체에 설치된 어플리케이션을 통해 신발(100)의 센서에서 감지된 신호를 연산하여 사용자에게 다양한 정보를 제공해주는 구성이다. 상기 단말기(200)는 크게 운동량 측정부(210), 근육량 측정부(220), 체지방 측정부(230);로 구성된다.The terminal 200 of the present invention performs wireless communication such as Bluetooth or WiFi by a communication module (not shown) installed in the shoe 100 and transmits the wireless communication to the sensor of the shoe 100 through an application installed in the terminal 200 And a variety of information is provided to the user by calculating the sensed signal. The terminal 200 includes a momentum measuring unit 210, a muscle mass measuring unit 220, and a body fat measuring unit 230.

상기 운동량 측정부(210)는 압력센서(120)와 가속도센서(130) 및 자이로센서(140)를 통해 운동량을 연산하는 구성으로, 압력센서(120)의 신호가 최대값이 될 때를 족답신호로 인식하고 족답신호의 시간차와 가속도센서(130)를 통해 발의 이동속도를 측정하면 보폭을 연산할 수 있게 되고, 보폭속도, 이동거리 등을 연산할 수 있게 된다. 또한 사용자의 체중을 기준으로 압력센서(120)의 충격량을 연산하게되면 보행과정에서 내딛는 힘의 크기를 연산할 수 있게 되어 운동량 체크가 되는 것이다.The momentum measuring unit 210 is configured to calculate the momentum through the pressure sensor 120, the acceleration sensor 130 and the gyro sensor 140. When the signal of the pressure sensor 120 reaches the maximum value, And the walking speed of the foot is measured through the acceleration sensor 130 and the time difference of the stepping signal, the stride width can be calculated, and the stride rate, the travel distance, and the like can be calculated. Also, when the amount of impact of the pressure sensor 120 is calculated on the basis of the weight of the user, the magnitude of the force during the walking process can be calculated, and the amount of exercise is checked.

그리고 상기 근육량 측정부(220)는 EMG센서(110)를 통해 발바닥의 근전도를 측정하여 근육량을 직접적으로 파악하는 구성이고, 상기 체지방 측정부(230)는 근육량 측정부(220)에서 측정된 근육량과 압력센서(120)를 통해 측정된 사용자의 몸무게를 연산하여 체지방 비율을 알아내는 것이다. 이와 같이 체지방 측정부(230)는 몸무게를 통해 체지방 비율을 연산할 수도 있지만 압력센서(120)의 발바닥 면적과 EMG센서(110)의 근육량을 대비하여 체지방 비율을 연산할 수도 있다.The body fat measurement unit 220 measures the EMG of the sole through the EMG sensor 110 and directly grasps the muscle mass. The body fat measurement unit 230 measures the muscle mass measured by the muscle mass measuring unit 220, The user's body weight measured through the pressure sensor 120 is calculated to determine the body fat ratio. In this way, the body fat measurement unit 230 may calculate the body fat ratio through the weight, but may calculate the body fat ratio by comparing the foot area of the pressure sensor 120 and the muscle mass of the EMG sensor 110.

이와 같이 측정된 사용자의 몸무게, 운동량, 근육량, 체지방 비율을 통해 운동량에 따른 몸무게와 체지방 변화까지 연산할 수 있다. 이러한 데이터를 종합하여 일별, 주별, 월별 통계를 단말기(200)를 통해 제공함으로써 변화량을 한눈에 파악할 수 있게 된다.The body weight, the amount of exercise, the amount of muscle, and the percentage of body fat measured by the user can calculate the change in body weight and body fat according to the exercise amount. By collecting such data and providing daily, weekly, and monthly statistics through the terminal 200, the amount of change can be grasped at a glance.

아울러, 본 발명의 단말기(200)는 사용자의 건강상태까지 진단할 수 있는데, 양발의 좌,우 보폭에 따른 비대칭 정도와, 자이로센서(140)를 통해 얻어진 양발의 기울기 각도에 따른 불균형을 종합적으로 분석하여 사용자에게 알려줄 수 있도록 한다.In addition, the terminal 200 according to the present invention can diagnose a user's health condition, and it can collectively analyze the asymmetry according to the left and right stride of the feet and the unbalance according to the tilt angle of the feet obtained through the gyro sensor 140 Analyze and inform the user.

그리고 본 발명의 단말기(200)는 사용자 인증부(300)를 통해 로그인 과정과 같은 별도의 사용자 인증 없이 기존에 저장되어 있던 각 사용자의 보행정보 DB와 보행과정에서 감지되는 사용자의 보행정보를 비교하여 일정 확률이상일 경우 해당 사용자로 인식하게 된다. 즉, 최초 사용시 사용자의 보행과정을 통해 얻어진 보행정보를 DB에 저장하여 기준정보가 될 수 있도록 하고, 이렇게 보행정보를 미리 입력한 사용자는 별도의 사용자 인증과정을 거치지 않고도 신발(100)을 신고 걷는 과정만으로 기준이 되는 DB의 보행정보와 매칭하여 사용자 인증이 자동으로 이루어지는 것이다.The terminal 200 of the present invention compares the user's walking information DB stored in the existing user with the walking information of the user detected during the walking process without performing a separate user authentication through the user authentication unit 300 If it is more than a certain probability, it is recognized as the corresponding user. That is, the walking information obtained through the walking process of the user at the time of first use can be stored in the DB so as to become the reference information, and the user who pre-inputted the walking information can walk the shoes 100 without going through a separate user authentication process The user authentication is automatically performed by matching the walking information of the DB as a reference only by the process.

상기 사용자 인증부(300);는 도 4에 도시한 바와 같이 사용자의 보폭 및 보폭속도를 통해 사용자를 매칭하는 보폭패턴 매칭부(310)와, 정지상태의 사용자 발바닥 압력분포와 보행과정에서 압력분포의 변화패턴을 통해 사용자를 매칭하는 압력패턴 매칭부(320);로 구성된다. As shown in FIG. 4, the user authentication unit 300 includes a stride pattern matching unit 310 for matching a user through a stride and a stride rate of a user, And a pressure pattern matching unit 320 that matches the user through a change pattern of the pressure pattern.

상기 보폭패턴 매칭부(310)는 보폭에 따른 사용자 인증으로서 보폭의 차이는 개인마다 다르기 때문에, 보폭 및 보폭속도를 통해 사용자를 구분할 수 있다. 그리고 상기 압력패턴 매칭부(320)는 걷지않은 정지상태에서 발바닥의 압력분포를 파악하고 보행과정에서 압력분포의 변화패턴 즉, 발바닥 중에서 먼저 닿는 위치와 시간별로 압력이 발바닥의 어느 부위로 옮겨가는지에 대한 압력분포의 변화패턴을 통해 사용자를 구분할 수 있게 되는 것이다.The user of the pace pattern matching unit 310 can identify the user through the pace and stride rate because the pace difference differs from user to user depending on the pace. Then, the pressure pattern matching unit 320 grasps the pressure distribution of the sole in the unstretched state, and detects the pressure pattern of the pressure distribution in the walking process, that is, It is possible to distinguish the users through the change pattern of the pressure distribution.

뿐만 아니라 상기 사용자 인증부(300)는 자세패턴 매칭부(330)를 더 포함할 수 있는데, 상기 자세패턴 매칭부(330)는 신발(100)의 자이로센서(140)를 통해 정지상태 및 보행과정에서 발의 각도를 통해 사용자 고유의 자세를 구분할 수 있게 된다.The user authentication unit 300 may further include an attitude pattern matching unit 330. The attitude pattern matching unit 330 may determine whether the user is in a stop state or a walking state through the gyro sensor 140 of the shoe 100, It is possible to distinguish the user's own posture through the angle of the foot.

한편, 사용자 인증부(300)는 딥러닝 프로그램을 구비하여, 사용자의 보행정보 DB를 계속 갱신할 수 있다. 상기 딥러닝 프로그램의 목적은 보폭패턴과 압력패턴으로부터 사용자 고유의 식별코드를 탐색하는 것으로서, 시간의 경과에 따라 지속적으로 학습된 사용자 보행 정보는 더욱 정확한 정보로 축적되는 것이다. 또, 예를 들어 사용자의 연령 변화 또는 질병이나 사고 등으로 보행정보가 달라지는 경우 딥러닝은 사용자 보행정보 DB를 변경할 수 있다.On the other hand, the user authentication unit 300 includes a deep learning program to continuously update the user's walking information DB. The purpose of the deep learning program is to search for a user's unique identification code from a stride pattern and a pressure pattern, and user walk information continuously learned as time passes is accumulated as more accurate information. Further, for example, when walking information changes due to a change in age of a user, a disease, an accident, or the like, the deep running can change the user walking information DB.

그리고 상기 단말기(200)는 피로감지부(240);가 더 포함될 경우, 신발(100)에 설치된 압력센서(120)를 통해 부종에 의한 발바닥 압력 면적변화, 발바닥 부위별 압력분포 변화를 감지하고, 운동시간 및 운동강도를 종합적으로 분석하여 발바닥 피로도를 연산하여 사용자에게 알려줌으로써 무리한 운동을 지속하지 않도록 경고가 이루어질 수 있다. When the terminal 200 further includes a pressure sensor 120, the terminal 200 senses changes in foot pressure area and foot pressure area by edema through the pressure sensor 120 installed in the shoe 100, Time, and exercise intensity of the sole, and notifies the user of the sole fatigue, so that warning can be made not to continue the excessive exercise.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

100 : 신발 101 : 인솔
102 : 제1센서층 103 : 제2센서층
104 : 쿠션층 110 : EMG센서
120 : 압력센서 130 : 가속도센서
140 : 자이로센서 150 : GPS센서
200 : 단말기 210 : 운동량 측정부
220 : 근육량 측정부 230 : 체지방 측정부
240 : 피로감지부 300 : 사용자 인증부
310 : 보폭패턴 매칭부 320 : 압력패턴 매칭부
330 : 자세패턴 매칭부100: Shoe 101: Insole
102: first sensor layer 103: second sensor layer
104: cushion layer 110: EMG sensor
120: pressure sensor 130: acceleration sensor
140: Gyro sensor 150: GPS sensor
200: terminal 210:
220: muscle mass measuring part 230: body fat measuring part
240: fatigue sensing unit 300: user authentication unit
310: stride pattern matching unit 320: pressure pattern matching unit
330: attitude pattern matching unit

Claims (8)

사용자의 보행정보를 감지하고 무선통신이 가능한 신발과,
상기 신발에서 제공된 감지신호를 연산하여 보행정보를 어플리케이션을 통해 사용자에게 알려주는 단말기;로 이루어지는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템에 있어서,
상기 신발;은
인솔 내부에 설치되어 사용자 발바닥의 근육에서 발생하는 생체신호를 인식하는 EMG센서와, 인솔 내부에 설치되어 사용자 발바닥을 통해 가해지는 압력정도와 압력분포를 감지하는 압력센서와, 인솔 내부에 설치되어 신발의 이동속도를 측정하는 가속도센서; 및 기울기를 측정하는 자이로센서;로 구성되고,
상기 단말기;는
신발의 압력센서와 가속도센서 및 자이로센서를 통해 운동량을 연산하는 운동량 측정부와, EMG센서의 신호를 통해 근육량을 측정하여 알려주는 근육량 측정부와, 상기 근육량 측정부에서 측정된 근육량과 압력센서를 통해 측정된 사용자의 몸무게를 연산하여 체지방 비율을 알려주는 체지방 측정부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템
A shoe capable of sensing walking information of a user and capable of wireless communication,
And a terminal for calculating the sensed signal provided by the shoe and informing the user of the walking information through an application, the smart health care system comprising:
The shoes
An EMG sensor installed inside the insole for recognizing the biological signals generated in the muscles of the user's sole, a pressure sensor installed inside the insole and sensing the pressure distribution and pressure distribution applied through the user's sole, An acceleration sensor for measuring a moving speed of the motor; And a gyro sensor for measuring a tilt,
The terminal
A muscle mass measuring unit for measuring and measuring the muscle mass through a signal of the EMG sensor, a muscle mass measuring unit for measuring the muscle mass and a pressure sensor measured by the muscle mass measuring unit, And a body fat measurement unit for calculating the body weight of the user measured through the measurement unit and informing the body fat ratio.
제 1항에 있어서,
상기 신발은 인솔 상단면에 EMG센서가 전체적으로 설치되어 사용자의 발바닥에 직접 접촉하는 제1센서층과, 상기 제1센서층의 하부에 마련되고 압력센서가 전체적으로 설치되어 사용자 발바닥의 압력에 따라 간접적으로 눌려지는 제2센서층;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템
The method according to claim 1,
The shoe includes a first sensor layer disposed entirely on the upper surface of the insole and contacting the soles of the user, and a second sensor layer provided below the first sensor layer. The pressure sensor is installed entirely and indirectly according to the pressure of the user's sole. And a second sensor layer that is pressed down. ≪ RTI ID = 0.0 >
제 1항에 있어서,
상기 신발은 GPS센서가 더 포함되어 단말기의 운동량 측정부 연산값을 보정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템
The method according to claim 1,
Wherein the shoe further includes a GPS sensor to compensate the calculated value of the momentum measuring unit of the mobile terminal. The smart health care system
제 1항에 있어서,
상기 단말기는 양발의 좌,우 보폭에 따른 비대칭 정도와, 양발의 기울기 각도에 따른 불균형을 종합적으로 분석하여 사용자의 건강상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템
The method according to claim 1,
Wherein the terminal diagnoses a user's health condition by comprehensively analyzing the degree of asymmetry according to the left and right stride of the feet and the imbalance according to the angle of inclination of the feet.
제 1항에 있어서,
상기 단말기는 기존에 저장되어 있던 각 사용자의 보행정보 DB와 보행과정에서 감지되는 사용자의 보행정보를 비교하여 일정 확률이상일 경우 해당 사용자로 인식하는 사용자 인증부;를 더 포함하되,
상기 사용자 인증부;는
사용자의 보폭 및 보폭속도를 통해 사용자를 매칭하는 보폭패턴 매칭부와,
정지상태의 사용자 발바닥 압력분포와 보행과정에서 압력분포의 변화패턴을 통해 사용자를 매칭하는 압력패턴 매칭부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템
The method according to claim 1,
The terminal may further include a user authentication unit for comparing the walking information DB of each user stored in advance with the walking information of the user detected in the walking process, and recognizing the user as a corresponding user when the probability is greater than a certain probability,
The user authentication unit
A stride pattern matching unit for matching a user with a user's stride and stride rate,
And a pressure pattern matching unit for matching a user through a variation pattern of a pressure distribution in a walking process of the user and a pressure distribution pattern of a user in a stationary state.
제 5항에 있어서,
상기 사용자 인증부;는
정지상태 및 보행과정에서 발의 각도를 통해 사용자를 매칭하는 자세패턴 매칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템
6. The method of claim 5,
The user authentication unit
And a posture pattern matching unit for matching a user through a foot angle in a stop state and a walking process.
제 5항에 있어서,
상기 사용자 인증부;는 딥러닝 프로그램을 더 포함하고 상기 딥러닝 프로그램은 사용자의 보폭패턴 및 압력패턴으로부터 사용자 고유의 패턴을 지속적으로 학습하는 것을 특징으로 하는 운동량 체크를 위한 스마트헬스케어 시스템
6. The method of claim 5,
Wherein the user authentication unit further includes a deep learning program, and the deep learning program continuously learns a user's own pattern from a user's pace pattern and pressure pattern.
제 1항에 있어서,
상기 단말기;는 부종에 의한 발바닥 압력 면적변화, 발바닥 부위별 압력분포 변화를 감지하고, 운동시간 및 운동강도를 종합적으로 분석하여 발바닥 피로도를 연산하여 사용자에게 알려주는 피로감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운동량 체크를 위한 스마트 헬스케어 시스템
The method according to claim 1,
The terminal may further include a fatigue sensing unit for sensing changes in the foot pressure area and the pressure distribution of the sole by edema and comprehensively analyzing the exercise time and the exercise intensity to calculate the sole fatigue to inform the user Smart healthcare system for checking exercise amount
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