KR20200032364A - 운동 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

실시예는 운동관리 어플리케이션이 설치되어 있는 모니터링 모듈과 유선/무선 통신망을 통해 연동하여 운동 정보를 수신하고, 사용자의 운동에 대한 분석정보를 제공하는 제어 서버, 그리고 사용자의 신체에 부착되는 복수의 근전도 센서로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 감지 신호를 분석하여 근육의 활성도를 계산하고, 상기 모니터링 모듈에 제공하는 신호처리 모듈을 포함하는 근전도 센서를 이용하는 운동관리 시스템을 제공한다. 따라서, 실시예는 퍼스널 트레이닝의 비용적 부담을 줄이고, 혼자하는 운동의 단조로움을 개선할 수 있다. 또한, 한정된 운동 장소 외에 어디서든 운동을 할 수 있어 장소 및 시간의 제약이 없다. 그리고 근전도 센서에서 스마트폰으로 연동하여 자신의 운동량 및 근육의 사용 등을 시각화하여 제공함으로써 효율적으로 운동할 수 있다.

Description

운동 관리 방법 및 시스템{THE EXERCISE MANAGING METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 운동 관리 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 웨어러블 근전도 센서, 모션감지 센서 등을 이용한 운동 관리 방법 및 시스템에 관한 것이다.

근래 과학기술이 고도로 발달하면서 생활환경이 윤택해지고 편리해진 반면 신체활동과 운동 부족으로 인해 고혈압, 당뇨, 심혈관계 질환, 만성피로 등 만성적인 성인병이 문제되고 있다.

이에 따라 건강에 대한 관심이 높아지고 운동의 필요성에 대한 인식이 확산되면서 많은 사람들이 운동을 실행하거나 계획하고 있다.

그러나 자신에게 적합한 운동을 처방 받기 위해 병원이나 전문적인 헬스 센터를 방문하고, 퍼스널 트레이닝 등의 지도를 받기 위해서는 시간과 비용이 많이 소모되는 단점이 있었다.

한편, 정보통신 기술의 발달 및 스마트폰의 대중화에 따라 물리적인 시간과 공간의 제약을 받지 않고 다양한 정보를 송수신할 수 있는 환경이 조성되었다.

이에 퍼스널 트레이닝의 비용적 부담을 줄이고, 운동의 단조로움을 개선하여 보다 논리적이고 체계적인 운동 방법을 제안하기 위한 시도가 있었다.

한국공개특허 10-2014-0113125호에서는 휴대단말기에 개인맞춤형 운동관리 방법을 제공하는 기술이 개시되어 있다.

그러나 개인의 운동량과 효율을 측정하고, 객관적인 피드백을 제공할 수 없어 부상 및 운동 능력 저하 등의 부작용이 발생한다.

본 발명의 목적은 웨어러블 근전도 센서, 모션감지 센서 등을 이용한 운동 관리 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.

실시예는 운동관리 어플리케이션이 설치되어 있는 모니터링 모듈과 유선/무선 통신망을 통해 연동하여 운동 정보를 수신하고, 사용자의 운동에 대한 분석정보를 제공하는 제어 서버, 그리고 사용자의 신체에 부착되는 복수의 근전도 센서로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 감지 신호를 분석하여 근육의 활성도를 계산하고, 상기 모니터링 모듈에 제공하는 신호처리 모듈을 포함하는 근전도 센서를 이용하는 운동관리 시스템을 제공한다.

상기 신호처리 모듈은 상기 감지 신호를 분석하여 임계값 이상의 IMF(intrinsic mode function) 및 최대 변화율 부대역을 선택하는 신호분석부, 그리고 상기 IMF 및 최대 변화율 부대역으로부터 근육의 활성도를 계산하는 특징 추출부를 포함할 수 있다.

상기 근육의 활성도는 근수축 근긴장정도, 근육의 피로도 및 근수축 타이밍으로 계산될 수 있다.

상기 근수축 근긴장정도는 상기 IMF 및 상기 최대 변화율 부대역의 RMS로부터 연산되고, 상기 근육의 피로도는 메디안 주파수로부터 연산되고, 상기 근수축 타이밍은 복수의 상기 근전도 센서 사이의 상호상관함수로부터 연산될 수 있다.

한편, 실시예는 복수의 근전도 센서 및 모니터링 모듈의 운동관리 어플리케이션을 통해 운동 관리를 수행하는 방법에 있어서, 상기 모니터링 모듈로부터 유선/무선 통신망을 통해 연동하여 운동 정보를 수신하고, 상기 근전도 센서로부터 상기 근전도 센서의 부착 위치 정보를 수신하는 단계, 운동이 시작되면 상기 근전도 센서로부터 각각의 감지 신호를 수신하는 단계, 상기 감지 신호를 분석하여 근육의 활성도를 계산하고, 상기 모니터링 모듈에 제공하는 단계, 그리고 상기 운동 정보 및 상기 근육의 활성도를 분석하여 개선방안을 도출하고, 상기 개선방안을 상기 모니터링 모듈에 피드백하는 단계를 포함하는 근전도 센서를 이용한 운동관리 방법을 제공한다.

상기 근육의 활성도를 계산하는 단계는 상기 감지 신호를 분석하여 임계값 이상의 IMF(intrinsic mode function) 및 최대 변화율 부대역을 선택하는 단계, 상기 IMF 및 최대 변화율 부대역을 선택하는 단계, 그리고 상기 IMF 및 상기 최대 변화율 부대역의 RMS로부터 근수축 근긴장정도를 연산하고, 메디안 주파수로부터 근육의 피로도를 연산하고, 채널간 상호상관함수로부터 근수축 타이밍을 연산하여 근육의 활성도로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예는 퍼스널 트레이닝의 비용적 부담을 줄이고, 혼자하는 운동의 단조로움을 개선할 수 있다.

또한, 한정된 운동 장소 외에 어디서든 운동을 할 수 있어 장소 및 시간의 제약이 없다. 그리고 근전도 센서에서 스마트폰으로 연동하여 자신의 운동량 및 근육의 사용 등을 시각화하여 제공함으로써 효율적으로 운동할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서를 이용한 운동 관리 시스템을 포함하는 전체 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 전체 시스템을 도시화한 도면이다.
도 3은 근전도 센서의 상세 구성도이다.
도 4는 신호처리모듈의 상세 구성도이다.
도 5는 도 1의 전체 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 5의 신호처리모듈의 근육의 활성도 계산 과정을 나타내는 상세 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서를 이용한 운동 관리 시스템을 포함하는 전체 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 전체 시스템을 도시화한 도면이고, 도 3은 근전도 센서의 상세 구성도이며, 도 4는 신호처리모듈의 상세 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서를 이용한 운동 관리 시스템(500)(이하, '운동관리서버(500)'라 함)을 포함하는 전체 시스템은 모니터링 모듈(300), 운동관리서버(500), 근전도 센서(100) 및 복수의 운동 기구(도시하지 않음)를 포함한다.

모니터링 모듈(300)은 사용자가 운동관리서버(500)에 접속하여 운동관리서버(100)로부터 운동관리 어플리케이션을 다운로드 받아 설치할 수 있는 단말로서, 디스플레이 창을 포함하는 스마트폰, 노트북 또는 태블릿 피씨 등을 포함한다.

이러한 모니터링 모듈(300)은 유선 또는 무선 인터넷을 통해 운동관리서버(500)와 연동하며, 이때 무선 인터넷은 wifi, 블루투스 등일 수 있다.

모니터링 모듈(300)은 운동관리서버(500)에 대한 운동관리 어플리케이션을 설치하고, 상기 어플리케이션을 구동하여 운동관리서버(500)로 다양한 정보를 전송하고, 운동관리서버(500)로부터 다양한 정보를 수신할 수 있다.

근전도 센서(100)는 복수의 센서 모듈(110)을 포함하며, 각각의 센서 모듈(110)은 웨어러블 기기(Wearable Device)로 구현된다.

즉, 각각의 근전도 센서 모듈(110)은 밴드 타입 구조로 제작되어 사용자의 신체에 직접 부착할 수 있도록 형성된다.

이러한 근전도 센서 모듈(110)은 사용자의 운동 실시에 따른 움직임에 대한 근전도를 센싱하여 감지신호를 송신할 수 있다.

상기 근전도 센서 모듈(110)은 신호 처리 모듈(200)과의 무선 통신을 위한 통신부(115)가 구비됨으로써 사용자의 움직임에 따라 생성되는 감지신호를 상기 신호 처리 모듈(200)로 송신하도록 한다.

상기 근전도 센서(100)의 복수의 센서 모듈(110)은 사용자의 다양한 신체 부위에 부착되어 동시에 각각의 감지 신호를 송신할 수 있다.

즉, 도 2와 같이 사용자의 팔, 다리, 가슴 및 엉덩이 등에 자유롭게 부착할 수 있으며, 사용자가 운동 시에 타겟으로 하는 근육 위치에 부착하여 타겟 근육에 대한 운동 효과를 감지할 수 있다.

각각의 근전도 센서 모듈(110)은 고유의 일련번호를 가지며, 이러한 일련번호는 생성된 상기 감지신호와 함께 신호 처리 모듈(200)로 송신함으로써 상기 신호 처리 모듈(200)에서 각각의 센서 모듈(110)을 식별할 수 있도록 한다.

각각의 근전도 센서 모듈(110)은 도 3과 같은 상세 구성을 가질 수 있다.

도 3을 참고하면, 각각의 근전도 센서 모듈(110)은 센서부(111), A/D 컨버터(113), 통신부(115) 및 배터리(117)를 포함할 수 있다.

센서부(111)는 근전도 센서로서 근육 주위에 부착된 전극을 통해 검출된 근육의 활동에 동반된 생체신호를 감지하여 표면 근전도를 측정한다. 근전도 센서는 기준 전극과 측정 전극의 두 개의 전극을 인체에 부착하여 근육 주변에 흐르는 전압과 전류의 양, 그리고 주파수를 측정하게 된다.

이때 두 전극 사이에 형성되는 전위차가 센서의 증폭기를 통해 증폭되고, 필터에 의해 60Hz의 전원 잡음을 제거할 수 있다. 또한 저주파통과필터에 의해 고주파 성분의 잡음을 제거하여 근전도 신호를 감지한다.

A/D 컨버터(113)는 센서부(111)의 근전도 신호를 디지털화하여 출력하고, 통신부(115)는 유선 또는 무선 통신망을 통해 상기 디지털 신호를 신호처리 모듈로 송신하며, 이때 상기 통신부(115)는 각각의 근전도 센서 일련번호를 함께 송신한다.

또한, 상기 근전도 센서 모듈(110)은 각각 배터리(117)를 포함하며, 상기 배터리(117)는 충전식 배터리(117)일 수 있다.

한편, 운동관리서버(500)는 도 1과 같이 신호 처리 모듈(200) 및 제어 서버(400)를 포함할 수 있으며, 신호 처리 모듈(200)과 제어 서버(400)는 물리적으로 서로 분리되어 있을 수 있으나, 하나의 PC에서 기능적으로 분리될 수 있다.

신호 처리 모듈(200)은 유선 또는 무선 통신망을 통해 근전도 센서(100)로부터 다양한 감지 신호를 수신하고, 이를 신호처리 및 판독하여 유효한 특징값인 근육 활성도를 계산한다.

더욱 상세하게, 도 4를 참고하면, 신호 처리 모듈(200)은 동기화 및 필터링부(210), 신호분석부(220) 및 특징 추출부(230)를 포함할 수 있다.

동기화 및 필터링부(210)는 상기 각각의 근전도 센서 모듈(110)로부터 수신되는 복수의 감지 신호를 각 채널 별로 동기화하고 노이즈 필터링을 수행한다.

신호분석부(220)는 상기 감지 신호로부터 유효한 특징값을 얻어내는 제1 분석부(221) 및 제2 분석부(223)를 포함한다.

상기 제1 분석부(221)는 EMD(empirical mode decomposition)을 이용하여 필터링된 감지 신호를 여러 개의 IMF(intrinsic mode function)로 분해하고, 각 IMF별 스펙트럼 값을 구하여 배음 특성과 파워비로부터 임계값 이상의 IMFs값을 구할 수 있다.

제2 분석부(223)는 DWT(discrete wavelet transform)을 이용하여 필터링된 감지 신호를 복수의 부대역으로 분해하고, 각 대역의 평균, 분산, 왜도, 첨도를 구하여 프레임 별 각 부대역에서 구한 값의 변화율 중 가장 큰 변화율을 가지는 최대 변화율 부대역을 선택할 수 있다.

이와 같이, IMFs값 및 최대 변화율 부대역이 유효한 특징값으로 정의된다.

한편, 특징 추출부(230)는 선택된 유효한 특징값으로부터 근육의 활성도를 계산한다. 상세하게는, 선택된 IMFs와 선택된 부대역으로부터 RMS를 구하여 근수축 근긴장정도를 계산하고, 메디안 주파수(median frequency)로부터 근육의 피로도를 계산한다. 또한, 특징 추출부(230)는 채널간 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 근수축 타이밍을 분석한다.

이와 같이, 특징 추출부(230)는 근수축 근긴장정도, 피로도, 근수축 타이밍을 추출하여 근육의 활성도로 전송할 수 있다.

한편, 제어 서버(400)는 유선 또는 무선 통신망을 통해 사용자가 운동관리 서비스 가입자인지를 확인하고, 운동관리 서비스 가입자인 경우, 운동관리 서비스 가입자의 신체 정보 및 운동 정보를 수신하고, 이를 분석하여 맞춤형 운동 프로그램을 제안할 수 있으며, 현재 운동 방법에 대한 개선 방안을 제공할 수 있다.

또한, 아카이브 분석을 통해 다양한 가입자의 운동 정보를 누적하여 저장하고, 이를 시간별, 나이별, 성별, 지역별로 분석하여 사용자들이 선호하는 운동기기, 시간대별 운동 습관, 지역별 운동 트랜드, 개인별이 아닌 전체적 운동 시의 문제점 및 개선 방안을 도출한다.

이러한 신호 처리 모듈(200) 및 제어 서버(400)를 포함하는 운동관리서버(500)는 상기 모니터링 모듈(300)에 설치하여 이러한 운동 시의 개선방안 및 피드백을 표시할 수 있고, 각 근전도 센서 모듈(110)에 시작 정보 등을 송신할 수 운동관리 어플리케이션을 제공한다.

이러한 운동 관리 시스템(500)은 사용자가 모니터링 모듈(300), 일 예로 사용자의 스마트폰에 운동관리 어플리케이션을 설치하고, 상기 복수의 근전도 센서 모듈(110)을 운동하고자 하는 신체의 부분에 부착한 상태에서 동작을 수행한다.

본 발명에 따른 운동 관리 시스템(500)은 모션감지 센서(600)를 더 포함하여 상기 근전도 센서(100) 및 모션감지 센서(600)로 얻는 움직임 분석정보 및 근 활동 분석정보를 운동 궤적에 나란한 추가 궤적을 이용하여 그래픽적으로 표출하여서, 동일 좌표 공간에 운동 궤적과 함께 동시 표출한 화면을 통해 직관적으로 쉽게 인지할 수 있게 한다.

상기 모션감지 센서(600)는 신체에 착용하거나 또는 신체에 의해 움직이며 사용 중인 운동기구에 장착하여 신체의 운동에 의한 역학적 움직임을 검출한다. 신호 처리 모듈(200)은 검출된 역학적 움직임으로부터 운동 궤적을 획득하여 화면에 출력하는 3차원 공간 좌표 상에 3차원적으로 표출하는 한편, 운동 궤적과 나란한 근전도 궤적을 3차원적으로 추가 표출하되, 근전도 궤적 상의각 포인트는 마주하는 운동 궤적 상의 포인트에서의 근파워 크기를 형상 변화로 나타내게 하여서, 운동 궤적을 따라 변동하는 근파워를 근전도 궤적을 따라 변화하는 형상으로 알 수 있게 한다.

본 발명에 따른 운동 관리 시스템(500)은 운동 기구에 설치되어 운동데이터를 표시할 수 있는 스크린(700)을 더 포함한다. 근전도, 심박수와 같은 운동데이터를 센서로 파악 후 신체정보를 바탕으로 운동 시 운동기구를 자동설정하거나 휴식을 제안하는 등 사용자에게 적합한 운동프로그램을 제공하고 운동프로그램을 온라인상에 데이터 베이스화 하여 사용자가 어디서든 자신에게 적합한 운동부하와 운동프로그램을 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 운동 관리 시스템(500)은 사용자의 심리생리적 신호 데이터를 분석하여 현재 심리생리적 상태를 프로파일링하는 프로파일러 모듈(800)을 더 포함한다. 상기 모니터링 모듈(100)은 상기 사용자에게 부착된 복수의 센서로부터 수집된 심리생리적 신호 데이터를 지속적으로 모니터링하고, 상기 프로파일러 모듈(800)은 상기 심리생리적 신호 데이터를 분석하여 사용자의 현재 심리생리적 상태를 생성하고, 사용자의 현재 심리생리적 상태를, 학습할 작업의 숙련자 수행(expert performance)과 연계된 하나 이상의 목표 상태에 비교하며, 상기 하나 이상의 목표 상태에 대한 상기 사용자의 현재 심리적 상태의 차이를 기초로 제어 신호의 세트를 생성하도록 구성된다.

본 발명에 따른 운동 관리 시스템(500)은 근전도 센서 모듈(110)에 측각기(119)를 더 포함하여 운동 시 사용자의 근전도 및 척추 각도를 측정하여 적정 파라미터를 초과하는 경우에 사용자에게 경고할 수 있다.

예를 들어, 리프트 트레이닝 시 근전도 센서의 전극은 벨트를 마모시킬 때 사용자의 하배부에 인접하여 위치하도록 벨트에 고정된다. 또한 리프트 트레이닝 동안 들림 각을 측정하기 위한 전파 각도기을 갖추고, 만들어진 근력과 함께 하배부가 프로그램화된 리프팅 파라미터에 마이크로프로세서에서 비교되고 그리고 이러한 파라미터가 초과되면 사용자에게 경고한다.

본 발명에 따른 운동 관리 시스템(500)은 센서를 통하여 근전도, 심박수, 지형, 위치 및 혈액 내 젖산염 농도를 통해 사용자의 피로도를 계산하고, 피로지수를 사용자에게 알람하고, 임계치 도달시 사용자에게 휴식 및/또는 운동중지를 제안한다.

상기 근전도 센서(100)는 활동중인 근육의 전기 신호를 측정하고, 피드백을 주는 피드백 장치를 포함한다. 순간 운동 수준과 사람의 피로도는 근육에서 받은 전기 신호와 운동을 설명하는 다른 양 외에 측정하여 측정하거나 추정하여 결과를 측정함으로써 하나 또는 여러 개의 색인이 서로 다른 시간에 수행된 운동으로 계산되고 서로 다른 환경에서 서로 비교할 수 있다.

이하에서는 도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 운동관리 시스템의 동작을 설명한다.

도 5는 도 1의 전체 시스템의 동작을 나타내는 순서도이고, 도 6은 도 5의 신호처리모듈의 근육의 활성도 계산 과정을 나타내는 상세 순서도이다.

먼저, 사용자는 운동관리 어플리케이션을 설치한 모니터링 모듈(300), 일예로 스마트폰을 가지고 있는 상태에서 운동 동작을 선택하고, 사용할 운동기기가 있는 경우, 운동기기를 선택한다(S100). 별도의 기기가 필요하지 않는 경우, 운동기기 선택은 생략할 수 있다.

다음으로, 상기 사용자가 스마트폰의 상기 운동관리 어플리케이션을 구동하여 현재 운동 시간 및 운동하는 사용자의 생리상태를 기재한다(S110). 상기 생리상태는 성별, 키, 체중, 연령 및 복부비만도 등일 수 있으며, 이러한 생리상태 정보는 다양한 측정기구, 예를 들어 체중계, 줄자, 인바디 등을 통해 측정할 수 있다.

또한, 이러한 신체 정보는 유/무선 통신망을 통해 상기 운동 관리 서버(500)에 전송될 수 있다.

다음으로, 상기 운동 관리 서버(500)는 상기 근전도 센서(100)로부터 센서 모듈(110)의 각 센서부(111)의 부착 위치 정보를 요청하고, 해당 위치 정보를 수신한다(S120). 이때, 상기 위치 정보는 모니터링 모듈(300)에도 전송된다.

상기 모니터링 모듈(300)이 상기 위치 정보를 수신하면, 해당 기기를 초기화하고, 운동을 시작한다(S130).

이때, 모니터링 모듈(300)은 상기 어플리케이션을 통해 상기 운동 관리 서버(500)에 해당 운동 정보, 즉, 시간, 기기, 생리상태 등의 정보를 전송할 수 있다(S140).

운동이 시작되면, 상기 근전도 센서(100)는 감지 신호를 생성하여 운동 관리 서버(500)의 신호 처리 모듈(200)로 송신한다(S150).

다음으로, 상기 신호 처리 모듈(200)은 상기 감지 신호로부터 동작별 근육 활성도를 계산하여 모니터링 모듈(300)로 전송한다(S160).

이러한 근육 활성도를 계산하는 과정은 도 6과 같다.

상세하게는, 먼저, 감지 신호를 수신하고, 이러한 감지 신호를 EMD(empirical mode decomposition)을 이용하여 여러개의 IMF(intrinsic mode function)로 분해한다(S161)

다음으로, 해당 IMF 중 각 IMF별 스펙트럼 값을 구하여 배음 특성과 파워비로부터 임계값 이상인 경우 IMFs로 선택한다(S162).

한편, 상기 필터링된 감지 신호를 DWT(discrete wavelet transform)을 이용하여 여러개의 부대역으로 분해한다(S164). 다음으로, 각 대역의 평균, 분산, 왜도, 첨도를 구하여 프레임별 각 부대역에서 구한 값의 변화율 중 가장 큰 변화율을 가지는 최대 변화율 부대역을 선택한다(S165).

이때, IMFs값 및 최대 변화율 부대역을 유효한 특징값으로 정의하고, 유효한 특징값으로부터 근육의 활성도를 계산한다(S166). 상세하게는 선택된 IMFs와 선택된 부대역으로부터 RMS를 구하여 근수축 근긴장정도를 계산하고, 메디안 주파수로부터 근육의 피로도를 계산한다.

다음으로, 채널간, 즉, 각 센서 모듈(110) 사이의 상호상관함수(cross-correlation)를 이용하여 근수축 타이밍을 분석한다(S167).

이와 같이, 근수축 근긴장정도, 피로도, 근수축 타이밍을 추출하여 근육의 활성도로 모니터링 모듈(300)에 전송한다.

상기 모니터링 모듈(300)은 상기 근육의 활성도를 수신하고, 이를 표시한다(S170). 이때, 상기 운동 관리 어플리케이션을 통한 활성도는 신체 지도(body map)의 형태로 표시되어 사용자에게 쉽고 효과적으로 인지될 수 있도록 한다.

한편, 상기 운동 관리 서버(500)의 제어 서버(400)는 상기 신호처리모듈(200)로부터의 근육 활성도 및 운동 정보를 분석하여 상기 사용자의 운동 상태를 판단하고, 상기 운동 상태의 개선 방안을 도출하여 상기 모니터링 모듈(300)에 전송한다.

상기 모니터링 모듈(300)은 상기 어플리케이션을 통해 이를 수신하고, 운동 처방으로 표시하여 사용자에게 피드백하고 어플리케이션을 종료한다.

상기 제어 서버(400)는 운동 처방까지 포함하여 아카이브 분석함으로써 데이터베이스에 업데이트한다.

이와 같이, 웨어러블 근전도 센서를 이용하여 사용자의 운동 부위에 부착하고, 운동을 진행하면서 실시간으로 근육의 활성도를 판독하고 보여줌으로써 운동의 정확도 및 개선방안을 제공할 수 있어 효율적인 운동이 가능하다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

1. 운동관리 어플리케이션이 설치되어 있는 모니터링 모듈과 유선/무선 통신망을 통해 연동하여 운동 정보를 수신하고, 사용자의 운동에 대한 분석정보를 제공하는 제어 서버,
   사용자의 신체에 부착되는 복수의 근전도 센서로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 감지 신호를 분석하여 근육의 활성도를 계산하고, 상기 모니터링 모듈에 제공하는 신호처리 모듈, 그리고
   신체에 착용하거나 또는 신체에 의해 움직이며 사용 중인 운동기구에 장착하여 신체의 운동에 의한 역학적 움직임을 검출하는 모션감지 센서를 포함하는 운동관리 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 신호처리 모듈은
   상기 검출된 역학적 움직임으로부터 운동 궤적을 획득하여 화면에 출력하는 3차원 공간 좌표 상에 3차원적으로 표출하는 한편, 운동 궤적과 나란한 근전도 궤적을 3차원적으로 추가 표출하되, 근전도 궤적 상의각 포인트는 마주하는 운동 궤적 상의 포인트에서의 근파워 크기를 형상 변화로 나타내게 하여서, 운동 궤적을 따라 변동하는 근파워를 근전도 궤적을 따라 변화하는 형상을 제공하는 운동관리 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 운동관리 시스템은
   운동 기구에 설치되어 운동데이터를 표시할 수 있는 스크린을 더 포함하여,
   센서로부터 얻어지는 근전도, 심박수를 포함하는 신체정보를 바탕으로 운동 시 사용자에게 적합한 운동프로그램을 제공하는 운동관리 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 운동관리 시스템은
   사용자의 심리생리적 신호 데이터를 분석하여 현재 심리생리적 상태를 프로파일링하는 프로파일러 모듈을 더 포함하여,
   상기 모니터링 모듈은 상기 사용자에게 부착된 복수의 센서로부터 수집된 심리생리적 신호 데이터를 지속적으로 모니터링하고,
   상기 프로파일러 모듈은 상기 심리생리적 신호 데이터를 분석하여 사용자의 현재 심리생리적 상태를 생성하고, 사용자의 현재 심리생리적 상태를, 학습할 작업의 숙련자 수행(expert performance)과 연계된 하나 이상의 목표 상태에 비교하며, 상기 하나 이상의 목표 상태에 대한 상기 사용자의 현재 심리적 상태의 차이를 기초로 제어 신호의 세트를 생성하도록 구성된 운동관리 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 근전도 센서 모듈은 측각기를 더 포함하여,
   운동 시 사용자의 근전도 및 척추 각도를 측정하여 적정 파라미터를 초과하는 경우에 사용자에게 경고하는 운동관리 시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 운동 관리 시스템은 센서를 통하여 근전도, 심박수, 지형, 위치 및 혈액 내 젖산염 농도를 통해 사용자의 피로도를 계산하고, 피로지수를 사용자에게 알람하고, 임계치 도달시 사용자에게 휴식 및/또는 운동중지를 제안하는 운동관리 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 신호처리 모듈은
   상기 감지 신호를 분석하여 임계값 이상의 IMF(intrinsic mode function) 및 최대 변화율 부대역을 선택하는 신호분석부, 그리고
   상기 IMF 및 최대 변화율 부대역으로부터 근육의 활성도를 계산하는 특징 추출부를 포함하는 운동관리 시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 근육의 활성도는 근수축 근긴장정도, 근육의 피로도 및 근수축 타이밍으로 계산되는 운동관리 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 근수축 근긴장정도는 상기 IMF 및 상기 최대 변화율 부대역의 RMS로부터 연산되고, 상기 근육의 피로도는 메디안 주파수로부터 연산되고, 상기 근수축 타이밍은 복수의 상기 근전도 센서 사이의 상호상관함수로부터 연산되는 운동관리 시스템.
   
10. 복수의 근전도 센서 및 모니터링 모듈의 운동관리 어플리케이션을 통해 운동 관리를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 모니터링 모듈로부터 유선/무선 통신망을 통해 연동하여 운동 정보를 수신하고, 상기 근전도 센서로부터 상기 근전도 센서의 부착 위치 정보를 수신하는 단계,
    운동이 시작되면 상기 근전도 센서로부터 각각의 감지 신호를 수신하는 단계,
    상기 감지 신호를 분석하여 근육의 활성도를 계산하고, 상기 모니터링 모듈에 제공하는 단계, 그리고
    상기 운동 정보 및 상기 근육의 활성도를 분석하여 개선방안을 도출하고, 상기 개선방안을 상기 모니터링 모듈에 피드백하는 단계를 포함하는 운동관리 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 근육의 활성도를 계산하는 단계는
    상기 감지 신호를 분석하여 임계값 이상의 IMF(intrinsic mode function) 및 최대 변화율 부대역을 선택하는 단계,
    상기 IMF 및 최대 변화율 부대역을 선택하는 단계, 그리고
    상기 IMF 및 상기 최대 변화율 부대역의 RMS로부터 근수축 근긴장정도를 연산하고, 메디안 주파수로부터 근육의 피로도를 연산하고, 채널간 상호상관함수로부터 근수축 타이밍을 연산하여 근육의 활성도로 제공하는 단계를 포함하는 운동관리 방법.

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