KR20200048914A - Harmonic motion output device of a body joints and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동작 분석 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신체 관절의 조화운동 출력 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a motion analysis system, and more particularly, to a harmonic motion output device and method of the body joint.
일반적으로, 골프 스윙, 테니스 운동에서 각 관절의 움직임을 분석하기 위해서는 카메라와 모션 센서를 이용하여 궤적을 추적하곤 하였다. 이러한 방식은 팔이나 다리의 움직임을 포착하는 것이기 때문에 팔 다리 근육에 어느 정도의 힘이 작용하고 있는지를 알 수 없었다. 즉, 거시적인 동작 좌표만을 알 수 있을 뿐이어서 근육의 긴장도, 힘의 정도 등은 파악하기 어려웠다. 이로 인해, 운동 당사자는 움직임만을 충실히 따르기 위하여 연습하였고, 이에 필요한 힘의 조절은 스스로 체득하는 수 밖에 없었다. In general, in order to analyze the motion of each joint in a golf swing or tennis exercise, a trajectory was used using a camera and a motion sensor. Since this method captures the movement of the arm or leg, it is not known how much force is being applied to the muscles of the limb. In other words, it is difficult to grasp muscle tension, strength, etc., because only the macroscopic motion coordinates can be known. Due to this, the exercise party practiced to faithfully follow only the movement, and the force adjustment necessary for this was inevitable.
그 밖에, 인체공학적인 측면에서 팔과 팔꿈치 관절의 동작 및 힘에 관한 상관관계, 다리와 무릎관절과의 동작 및 힘의 상관관계 등을 정량적으로 파악할 수 있는 연구가 미비하여 관련된 응용분야(예 : 웨어러블 로봇 등)의 기술개발이 지연되는 문제점이 있었다. In addition, there are not enough studies to quantitatively grasp the relationship between arm and elbow joint motions and forces, and the relationship between leg and knee joints and forces, and related applications (eg: There was a problem that the technology development of wearable robots) was delayed.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 신체의 근육에서 조화운동에 따른 연신을 측정하여 출력함으로써 운동을 분석할 수 있도록 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and the problem to be solved of the present invention is to harmonize body joints to analyze movement by measuring and outputting elongation according to the harmonic movement from the muscles of the body. It is to provide a motion output device and a method.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly apparent to those skilled in the art from the following description. Will be understandable.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위해, 신체의 제 1 부분과 제 2 부분 및 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분을 연결하는 관절(20)에 적용하는 신체 관절의 조화운동 분석 장치에 있어서, 제 1 부분에 부착되는 제 1 착용부(100); 제 1 착용부(100)에 구비되어 상기 제 1 부분의 연신을 감지하는 제 1 센서(110); 제 2 부분에 부착되는 제 2 착용부(200); 제 2 착용부(200)에 구비되어 상기 제 2 부분의 연신을 감지하는 제 2 센서(210); 및 제 1 센서(110) 및 상기 제 2 센서(210)의 신호(321, 331)들에 기초하여 상기 제 1 부분, 상기 제 2 부분 및 상기 관절(20)의 조화 운동을 전기적 출력신호(370)로 출력하는 연산부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치가 제공된다. In order to achieve the above technical problem, in the apparatus for analyzing harmonic motion of body joints applied to a joint 20 connecting a first part and a second part of the body and the first part and the second part, the first A first wearing
또한, 제 1 센서(110)는 제 1 착용부(100)에 복수개가 균일하게 구비되는 스트레인 센서이고, 제 2 센서(210)는 제 2 착용부(200)에 복수개가 균일하게 구비되는 스트레인 센서이다. In addition, the
또한, 제 1 센서(110) 및 상기 제 2 센서(210)는 제 1 착용부(100) 및 제 2 착용부(200)상에 각각 프린팅된 전도성 필러로 형성될 수 있다. In addition, the
한편, 전도성 필러는 금 및 은 중 적어도 하나를 포함하며, 전도성 필러는 연신성 고분자 용액과 혼합되어 함께 프린팅될 수 있다. On the other hand, the conductive filler includes at least one of gold and silver, and the conductive filler can be mixed with a stretchable polymer solution and printed together.
그리고, 신체에 부착되는 제 3 착용부(310)를 더 포함하고, 그리고 연산부(300)는 제 3 착용부(310)상에 구비된다. Further, a third wearing
또한, 제 1 부분과 상기 제 2 부분은 팔뚝(10)과 팔(30)이거나 혹은 허벅지와 종아리이다. In addition, the first part and the second part are the
또한, 제 1 착용부(100)와 제 2 착용부(200)중 적어도 하나는 직물 또는 고분자 시트를 포함한다. In addition, at least one of the first wearing
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 또 다른 카테고리로써 전술한 출력 장치를 이용한 출력 방법으로서, 신체의 제 1 부분을 기준으로 관절(20)을 통해 제 2 부분을 상대적으로 움직임으로서 연산부(300)에 출력신호(370)가 나오는 확인하는 단계(S100); 제 1 부분을 기준으로 상기 관절(20)을 통해 상기 제 2 부분을 상대적으로 최대 범위로 움직임으로서 가용 범위를 획득하는 단계(S200); 가용 범위내에서 반복운동을 통해 제 1 착용부(100)의 제 1 센서(110)와 제 2 착용부(200)의 제 2 센서(210)를 교정하는 단계(S300); 및 제 1 부분과 상기 제 2 부분 및 상기 관절(20)을 반복적으로 움직일 때, 상기 연산부(300)가 상기 제 1 센서(110) 및 상기 제 2 센서(210)의 출력신호들에 기초하여 조화운동의 출력신호(370)를 출력하는 단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 방법이 제공된다. In order to achieve the object of the present invention as described above, as an output method using the above-described output device as another category, as the relative movement of the second part through the
또한, 교정단계(S300)는, 제 1 부분을 고정한 상태에서 상기 제 2 부분을 반복운동하면서 상기 제 2 센서(210)를 교정하는 단계(S320); 및 제 2 부분을 고정한 상태에서 상기 제 1 부분을 반복운동하면서 상기 제 1 센서(110)를 교정하는 단계(S340);를 순차적으로 또는 역순으로 실행할 수 있다. In addition, the calibration step (S300), the step of correcting the
또한, 제 1 센서(110)는 제 1 착용부(100)의 연신에 따라 연신하면서 저항이 변하는 스트레인 센서이고, 그리고 제 2 센서(210)는 제 2 착용부(200)의 연신에 따라 연신하면서 저항이 변하는 스트레인 센서이다. In addition, the
또한, 출력신호(370)의 출력단계(S400)에서, 반복적인 움직임은 골프, 테니스, 탁구, 요가, 필라테스, 헬스 운동중 하나의 움직임일 수 있다. In addition, in the output step S400 of the
본 발명의 일실시예에 따르면, 신체의 근육에서 조화운동에 따른 연신을 측정하여 출력함으로써 운동을 분석할 수 있다. 즉, 과학적이고 정량적인 데이터 획득이 가능하여 운동생리학 등의 스포츠 과학 분야, 웨어러블 로봇과 같은 응용분야에서 기초 설계에 사용할 수 있는 특징이 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to analyze movement by measuring and outputting elongation according to harmonized movement in muscles of the body. That is, since it is possible to acquire scientific and quantitative data, it has a feature that can be used for basic design in sports science fields such as exercise physiology and applications such as wearable robots.
또한, 골프, 탁구, 테니스 등과 같이 스윙 자세를 연습하는 종목에서 자세를 연습하기 위한 근육의 힘 조절 분석자료로 활용할 수 있는 장점이 있다. In addition, there is an advantage that can be used as an analysis data of muscle force for practicing posture in an event practicing swing posture such as golf, table tennis, tennis, and the like.
아울러, 요가, 필라테스, 헬스, 역도 등과 같이 정적으로 근육이 힘을 발휘하는 종목에서 정량적인 데이터를 획득할 수 있기 때문에 교육자료 또는 분석자료로 활용할 수 있다. In addition, quantitative data can be obtained from sports that statically exert strength, such as yoga, pilates, fitness, weightlifting, etc., so it can be used as educational or analytical data.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be able to.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신체 관절의 조화운동 출력 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 출력장치를 팔에 착용한 상태를 개략적으로 나타낸 사용상태도이다.
도 3은 도 1중 연산부(300)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 사용하는 스트레인 센서를 시간에 따라 연신하였을 때 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 조화운동 출력 장치를 20% 반복 연신하였을 때 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 신체 관절의 조화운동 출력 방법을 나타내는 흐름도이다. The following drawings attached in this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described below, and thus the present invention is described in such drawings. It is not limited to interpretation.
1 is a schematic configuration diagram of a harmonic motion output device of a body joint according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a state diagram schematically showing a state in which the output device shown in FIG. 1 is worn on an arm.
3 is a block diagram showing the configuration of the
4 is a graph showing a change in resistance when the strain sensor used in the present invention is stretched over time.
5 is a graph showing a change in resistance when the harmonic motion output device according to the present invention is repeatedly stretched 20%.
6 is a flowchart illustrating a method for outputting a harmonic motion of a body joint according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, since the description of the present invention is only an example for structural or functional description, the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the examples described in the text. That is, since the embodiments can be variously changed and have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing technical ideas. In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such an effect, and the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as "first" and "second" are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. When a component is said to be "connected" to another component, it should be understood that other components may exist in the middle, although they may be directly connected to the other component. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, that is, "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to" should be interpreted similarly.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions are to be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as "comprises" or "have" include the features, numbers, steps, actions, components, parts or components described. It is to be understood that a combination is intended to be present, and should not be understood as pre-excluding the existence or addition possibility of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, unless otherwise defined. The terms defined in the commonly used dictionary should be interpreted to be consistent with meanings in the context of related technologies, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.
실시예의Example 구성 Configuration
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신체 관절의 조화운동 출력 장치의 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 출력 장치는 크게 제 1 착용부(100), 제 2 착용부(200), 및 제 3 착용부(310)로 이루어진다. Hereinafter, the configuration of the preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic configuration diagram of a harmonic motion output device of a body joint according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the output device of the present invention is largely composed of a first wearing
제 1 착용부(100)는 신축성 있는 직물이나 고분자 시트로 제작되어 팔이나 다리 또는 관절 주위에 감거나(예 : 벨크로 테잎 형태) 끼울 수 있는(예 : 토시) 형상이다. The first wearing
제 1 센서(110)는 스트레인 센서로서 제 1 착용부(100) 상에 일체로 프린팅 또는 부착되어 제 1 착용부(100)와 함께 연신(늘어나거나 줄어듦)한다. 이를 위해, 제 1 센서(110)는 전도성 필러(예 : 금 마이크로 입자, 은 마이크로 입자, 은 나노입자 등)를 연신성 고무용액(예 : PDMS, ECOFLEX, DAI-EL G801 등)에 혼합하여 제 1 착용부(100)의 표면에 프린팅(예 : 잉크 프린터를 사용)함으로써 성형한다. 이로 인해, 제 1 센서(110)는 제 1 착용부(100)와 함께 연신하면서 저항값이 변하게 된다. 저항값의 변화는 연산부(300)에서 전압의 변화로 감지되어 파일링(Filing)이 가능해진다. The
구체적으로, 제 1 센서(110)는 "ㄷ"자 형상이고, 양단에 제 1 배선(130)이 연결되는 구성이다. 선택적으로, 제 1 센서(110)의 감도를 높이기 위하여 양단 사이를 지그재그로 반복 성형하여 경로의 길이를 길게 할 수 있다. 이러한 제 1 센서(110)는 제 1 착용부(100) 상에서 균일한 간격으로 복수개(예 : 2개 ~ 10개)가 구비된다. 그리고, 복수개의 제 1 센서(110)로부터 연결되는 각각의 제 1 배선(130)은 모두 연산부(300)와 연결된다. Specifically, the
제 2 착용부(200) 및 제 2 센서(210)는 각각 제 1 착용부(100) 및 제 1 센서(110)와 동일한 구성을 갖는다. The second wearing
제 3 착용부(310)는 제 1 착용부(100)와 제 2 착용부(200) 사이에 위치하며, 제 1, 2 착용부(100, 200)와 동일한 재질로 구성한다. 선택적으로, 제 3 착용부(310)는 제 1 착용부(100) 또는 제 2 착용부(200) 상에 일체로 구성할 수도 있다. The third wearing
연산부(300)는 제 3 착용부(310)상에 구비되며, 가요성 인쇄회로(FPCB), 인쇄회로기판(PCB), 기판상의 전자부품(예 : 마이컴, 메모리, 저항, 캐패시터 등), 입출력 포트, 전원(예 : 배터리), (유선 또는 무선) 통신부 등으로 구성된다. 연산부(300)의 구체적인 내부 구성은 도 3에서 설명하도록 한다. The
도 2는 도 1에 도시된 출력장치를 팔에 착용한 상태를 개략적으로 나타낸 사용상태도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 착용부(100)는 팔뚝(10)에 단단히 감겨지며 착용되고, 제 2 착용부(200)는 팔(30)에 단단히 감겨지며 착용된다. 그리고, 제 3 착용부(310)는 관절(20, 팔꿈치)에 위치하도록 한다. 한편, 선택적인 사용예로서, 필요에 따라서는 제 1 착용부(100)를 관절(20, 팔꿈치)에 감을 수도 있다. FIG. 2 is a state diagram schematically showing a state in which the output device shown in FIG. 1 is worn on an arm. As illustrated in FIG. 2, the first wearing
도 3은 도 1중 연산부(300)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 연산부(300)의 양측으로 제 1 입력부(320)와 제 2 입력부(330)가 구비된다. 이는 제 1 센서(110)와 제 2 센서(210)로 부터 전기적으로 각각 연결되는 제 1 배선(130) 및 제 2 배선(230)과 연결하기 위함이다. 3 is a block diagram showing the configuration of the
제 1 입력부(320)는 가요성 인쇄회로를 포함하여 움직이는 제 1 배선(130)과의 전기적 연결을 가능하게 하며, 풀 브릿지(Full Bridge) 회로 등을 포함하여 전압값으로 출력할 수도 있다. 제 1 입력부(320)의 내부에는 ADC(아날로그-디지털 변환기) 회로를 포함하여 아날로그로 입력되는 제 1 신호(321)를 디지털 신호로 변환한다. 제 2 입력부(330)는 제 1 입력부(320)와 대칭적으로 동일한 회로 구성을 갖는다. The
제 1 증폭부(322)는 제 1 입력부(320)와 제 1 필터(324) 사이에 구비되어 입력되는 제 1 신호(321)를 소정 레벨로 증폭한다. 제 1 필터(324)는 제 1 증폭부(322)와 제어부(350) 사이에 구비되어 증폭된 신호들중 불필요한 잡음(고주파 잡음)을 제거한다. 제 1 증폭부(322)와 제 1 필터(324)는 회로 구성에 따라 순서가 바뀔 수도 있다. 제 2 증폭부(332)는 제 1 증폭부(322)와 동일한 구성으로 대칭적으로 동일한 회로 연결을 갖는다. 제 2 필터(334)는 제 1 필터(324)와 동일한 구성으로 대칭적으로 동일한 회로 연결을 갖는다. The
제어부(350)는 제 1, 2 신호(321, 331)를 입력 받아 시간의 변화에 따른 저항값의 변화(또는 전압값의 변화)를 연속적으로 출력한다. 제어부(350)는 연속적으로 출력하는 신호를 저장하기 위하여 메모리를 구비한다. 이러한 제어부(350)는 CPU(중앙연산유닛) 또는 MICOM(마이컴) 등으로 구현할 수 있다. The
출력부(360)는 제어부(350)와 연결되어 제어부(350)에서 생성한 출력신호(370)를 포트나 유무선 통신(예 : 지그비, 와이파이, 적외선 통신, 블루투스, 3G, 무선 LAN 등)을 통해 외부로 전송한다. The
실시예의Example 동작 action
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 신체 관절의 조화운동 출력 방법을 나타내는 흐름도이다. 먼저 도 2와 같이 제 1 착용부(100)를 팔뚝(10)에 단단히 착용하고, 제 2 착용부(200)를 팔(30)에 단단히 착용하여 관절(20) 영역에 제 3 착용부(310)가 위치하도록 한다. Hereinafter, the operation of the preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 6 is a flowchart illustrating a method for outputting a harmonic motion of a body joint according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 2, the first wearing
그 다음, 팔뚝(10)을 고정한 상태에서 팔(30)을 수회 움직여서 연산부(300)에 출력신호(370)가 나오는지 여부를 확인한다(S100). 이러한 확인단계(S100)는 출력신호(370)를 미도시된 계측기(예 : 오실로스코프나 FFT)에 연결하여 디스플레이되는 파형의 변화를 통해 확인할 수 있다. Next, by moving the
그 다음, 팔뚝(10)을 고정한 상태에서 팔(30)을 최대로 구부린 상태와 최대로 펼친 상태 사이를 수회 움직인다. 이로써 팔(30)이 최대로 회동(swing)할 수 있는 가용 범위(예 : 150°)를 획득한다(S200).Then, in the state where the
그 다음, 가용 범위(예 : 150°)내에서 반복운동을 통해 제 1 착용부(100)의 제 1 센서(110)와 제 2 착용부(200)의 제 2 센서(210)를 교정한다(S300). 구체적으로는 팔뚝(10)을 고정한 상태에서 팔(30)을 반복운동하면서 제 1, 2 센서(110, 210)를 교정한다(S320). 그리고, 팔(30)을 고정한 상태에서 팔뚝(10)을 반복운동하면서 제 1, 2 센서(110, 210)를 교정한다(S340). 이러한 구체적인 교정단계(SS320, S340)는 순차적으로 또는 역순으로 실행될 수도 있고, 둘중 하나의 단계만 실행되어 교정될 수도 있다. Then, the
교정단계(S300)는 착용자 마다의 신체 특성이 상이하기 때문에 표준화된 범위내에서 데이터를 획득하기 위함이다. 구체적으로는 제 1, 2 신호(321, 331)의 최대값과 최소값을 조정하고, 최대값과 최소값 사이에서 입력되는 신호를 세분화(예 : 100단계 또는 200단계)하여 신호해상도를 교정한다. The correction step (S300) is to obtain data within a standardized range because body characteristics of each wearer are different. Specifically, the maximum and minimum values of the first and
그 다음, 팔뚝(10)과 팔(30)을 반복적으로 움직인다. 이 순간의 움직임은 골프, 테니스, 탁구, 요가, 필라테스, 헬스 운동 등에 속하는 움직이다. 그리고, 필요에 따라 손(40)에 무거운 추(예 : 5Kg)를 들게 하여 근육에 작용하는 힘을 다르게 할 수 있다. 제 1, 2 센서(110, 210)는 연신함에 따라 저항값이 변하게 되고, 이러한 저항값은 제 1, 2 신호(321, 331)로서 제 1, 2 입력부(320, 330), 제 1, 2 증폭부(322, 332) 및 제 1, 2 필터(324, 334)를 통해 제어부(350)로 전송된다. Then, the
제어부(350)는 입력된 출력신호들에 기초하여 조화운동의 출력신호(370)를 생성한다(S400), 그리고, 이렇게 생성된 출력신호(370)는 출력부(360)를 통해 외부로 전송된다. The
참고로, 도 4는 본 발명에 사용하는 제 1, 2 센서(110, 210)를 시간에 따라 연신하였을 때 저항의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 초기 상태에서 거의 0 Ω이었던 저항값이 30%를 연신했을 때 100Ω으로 변하고, 50%를 연신했을 때 약 250Ω까지 증가하며, 다시 연신율이 작아짐에 따라 0Ω으로 회복함을 알 수 있다. For reference, FIG. 4 is a graph showing a change in resistance when the first and
도 5는 본 발명에 따른 조화운동 출력 장치를 20% 반복 연신하였을 때 저항의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 시간의 경과에 따라 균일한 조화운동의 출력신호(예 : 사인파 곡선)가 출력됨을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 조화운동 출력 장치를 사용하면, 근육과 관절에 대한 정량적인 조화운동의 데이터를 획득할 수 있다. 5 is a graph showing a change in resistance when the harmonic motion output device according to the present invention is repeatedly stretched 20%. As shown in FIG. 5, it can be confirmed that an output signal (eg, a sine wave curve) of uniform harmonic motion is output over time. Therefore, by using the apparatus for outputting the harmonic motion of the present invention, it is possible to acquire quantitative harmonic motion data for muscles and joints.
변형예Variation
본 발명의 변형예로서, 제 1, 2 착용부(100, 200)는 팔뚝(10)과 팔(30)외에 허벅지와 종아리에 착용하거나 허리와 골반에 착용하여 측정할 수도 있다. 그리고, 제 1 착용부(100)는 근육외에 관절부위(팔꿈치나 무릎)에 착용할 수도 있다. As a modified example of the present invention, the first and second wearing
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.The detailed description of preferred embodiments of the present invention disclosed as described above has been provided to enable those skilled in the art to implement and practice the present invention. Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art can use each of the configurations described in the above-described embodiments in a manner of combining with each other. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments presented herein, but to give the broadest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered illustrative. The scope of the invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention. The invention is not intended to be limited to the embodiments presented herein, but rather to give the broadest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that do not have an explicit citation relationship in the claims can be combined to form an embodiment or included as a new claim by correction after filing.
10 : 팔뚝
20 : 관절(팔꿈치),
30 : 팔,
40 : 손,
100 : 제 1 착용부,
110 : 제 1 센서,
130 : 제 1 배선,
200 : 제 2 착용부,
210 : 제 2 센서,
230 : 제 2 배선,
300 : 연산부,
310 : 제 3 착용부,
320 : 제 1 입력부,
321 : 제 1 신호,
322 : 제 1 증폭부,
324 : 제 1 필터,
330 : 제 2 입력부,
331 : 제 2 신호,
332 : 제 2 증폭부,
334 : 제 2 필터,
350 : 제어부,
360 : 출력부,
370 : 출력신호,10: forearm
20: joint (elbow),
30: arm,
40: hand,
100: first wearing part,
110: first sensor,
130: first wiring,
200: second wearing part,
210: second sensor,
230: second wiring,
300: operation unit,
310: third wearing part,
320: first input unit,
321: first signal,
322: first amplification unit,
324: first filter,
330: second input unit,
331: second signal,
332: second amplification unit,
334: second filter,
350: control unit,
360: output unit,
370: output signal,
Claims (12)
상기 제 1 부분에 부착되는 제 1 착용부(100);
상기 제 1 착용부(100)에 구비되어 상기 제 1 부분의 연신을 감지하는 제 1 센서(110);
상기 제 2 부분에 부착되는 제 2 착용부(200);
상기 제 2 착용부(200)에 구비되어 상기 제 2 부분의 연신을 감지하는 제 2 센서(210); 및
상기 제 1 센서(110) 및 상기 제 2 센서(210)의 신호(321, 331)들에 기초하여 상기 제 1 부분, 상기 제 2 부분 및 상기 관절(20)의 조화 운동을 전기적 출력신호(370)로 출력하는 연산부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치.In the apparatus for analyzing the harmonic motion of a body joint applied to the joint 20 connecting the first part and the second part of the body and the first part and the second part,
A first wearing part 100 attached to the first portion;
A first sensor 110 which is provided on the first wearing part 100 and detects stretching of the first part;
A second wearing part 200 attached to the second part;
A second sensor 210 provided in the second wearing part 200 to detect the stretching of the second part; And
Electrical output signal 370 for the harmonic movement of the first part, the second part and the joint 20 based on the signals 321 and 331 of the first sensor 110 and the second sensor 210 Computation unit 300 for outputting; Harmonic movement output device of the body joint comprising a.
상기 제 1 센서(110)는 상기 제 1 착용부(100)에 복수개가 균일하게 구비되는 스트레인 센서인 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치.According to claim 1,
The first sensor 110 is a harmonic motion output device of the body joint, characterized in that the strain sensor is provided with a plurality of uniformly in the first wearing portion (100).
상기 제 2 센서(210)는 상기 제 2 착용부(200)에 복수개가 균일하게 구비되는 스트레인 센서인 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치.According to claim 1,
The second sensor 210 is a harmonic motion output device of the body joint, characterized in that the strain sensor is provided with a plurality of uniformly in the second wearing portion (200).
상기 제 1 센서(110) 및 상기 제 2 센서(210)는 상기 제 1 착용부(100) 및 상기 제 2 착용부(200)상에 각각 프린팅된 전도성 필러로 형성되는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치.The method according to claim 2 or 3,
The first sensor 110 and the second sensor 210 are formed of conductive fillers printed on the first wearing part 100 and the second wearing part 200, respectively. Harmonic output device.
상기 전도성 필러는 금 및 은 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 전도성 필러는 연신성 고분자 용액과 혼합되어 함께 프린팅되는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치.The method of claim 4,
The conductive filler includes at least one of gold and silver,
The conductive filler is mixed with an extensible polymer solution and printed together.
상기 신체에 부착되는 제 3 착용부(310)를 더 포함하고, 그리고
상기 연산부(300)는 상기 제 3 착용부(310)상에 구비되는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치.According to claim 1,
Further comprising a third wearing portion 310 attached to the body, and
The operation unit 300 is a harmonic motion output device of the body joint, characterized in that provided on the third wearing unit (310).
상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분은 팔뚝(10)과 팔(30)이거나 혹은 허벅지와 종아리인 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치.According to claim 1,
The first part and the second part are the forearm 10 and the arm 30, or thigh and calf.
상기 제 1 착용부(100)와 상기 제 2 착용부(200)중 적어도 하나는 직물 또는 고분자 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 장치.According to claim 1,
At least one of the first wearing part 100 and the second wearing part 200 comprises a fabric or polymer sheet Harmonic exercise output device of the body joints.
신체의 제 1 부분을 기준으로 관절(20)을 통해 제 2 부분을 상대적으로 움직임으로서 연산부(300)에 출력신호(370)가 나오는 확인하는 단계(S100);
상기 제 1 부분을 기준으로 상기 관절(20)을 통해 상기 제 2 부분을 상대적으로 최대 범위로 움직임으로서 가용 범위를 획득하는 단계(S200);
상기 가용 범위내에서 반복운동을 통해 제 1 착용부(100)의 제 1 센서(110)와 제 2 착용부(200)의 제 2 센서(210)를 교정하는 단계(S300); 및
상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 및 상기 관절(20)을 반복적으로 움직일 때, 상기 연산부(300)가 상기 제 1 센서(110) 및 상기 제 2 센서(210)의 출력신호들에 기초하여 조화운동의 출력신호(370)를 출력하는 단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 방법.An output method using the output device according to any one of claims 1, 2, 3, 6, 7, and 8,
Confirming that the output signal 370 is output to the operation unit 300 as a relative movement of the second part through the joint 20 based on the first part of the body (S100);
Obtaining an available range by moving the second part to a relatively maximum range through the joint 20 based on the first part (S200);
Correcting the first sensor 110 of the first wearing part 100 and the second sensor 210 of the second wearing part 200 through repetitive movement within the available range (S300); And
When the first part, the second part, and the joint 20 are repeatedly moved, the operation unit 300 harmonizes based on the output signals of the first sensor 110 and the second sensor 210. Outputting the output signal (370) of the exercise (S400); Harmonic exercise output method of the body joint comprising a.
상기 교정단계(S300)는,
상기 제 1 부분을 고정한 상태에서 상기 제 2 부분을 반복운동하면서 상기 제 2 센서(210)를 교정하는 단계(S320); 및
상기 제 2 부분을 고정한 상태에서 상기 제 1 부분을 반복운동하면서 상기 제 1 센서(110)를 교정하는 단계(S340);를 순차적으로 또는 역순으로 실행하는 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 방법.The method of claim 9,
The calibration step (S300),
Compensating the second sensor 210 while repeating the second portion while the first portion is fixed (S320); And
The step of calibrating the first sensor 110 while repeating the first part in a state where the second part is fixed (S340); a method of outputting a harmonic motion of a body joint, characterized in that it is executed sequentially or in reverse order. .
상기 제 1 센서(110)는 상기 제 1 착용부(100)의 연신에 따라 연신하면서 저항이 변하는 스트레인 센서이고, 그리고
상기 제 2 센서(210)는 상기 제 2 착용부(200)의 연신에 따라 연신하면서 저항이 변하는 스트레인 센서인 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 방법.The method of claim 9,
The first sensor 110 is a strain sensor that changes resistance while stretching according to the stretching of the first wearing part 100, and
The second sensor 210 is a strain sensor in which resistance changes while stretching according to the stretching of the second wearing part 200.
상기 출력신호(370)의 출력단계(S400)에서, 상기 반복적인 움직임은 골프, 테니스, 탁구, 요가, 필라테스, 헬스 운동중 하나의 움직임인 것을 특징으로 하는 신체 관절의 조화운동 출력 방법.
The method of claim 9,
In the output step (S400) of the output signal 370, the repetitive movement is one of golf, tennis, table tennis, yoga, pilates, and fitness exercise.
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WO2020091107A1 (en) | 2020-05-07 |
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