KR20200078291A - 보행 분석 방법, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 전자 장치 - Google Patents

보행 분석 방법, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 전자 장치 Download PDF

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KR20200078291A
KR20200078291A KR1020190023629A KR20190023629A KR20200078291A KR 20200078291 A KR20200078291 A KR 20200078291A KR 1020190023629 A KR1020190023629 A KR 1020190023629A KR 20190023629 A KR20190023629 A KR 20190023629A KR 20200078291 A KR20200078291 A KR 20200078291A
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Abstract

스마트 신발을 이용하여 사용자의 보행을 정확하게 분석할 수 보행 분석 방법, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 전자 장치가 제공된다. 상기 보행 분석 방법은 전자 장치에 의해 수행되고, 발볼 또는 발가락에 대응되는 제1 센서부와 발 뒤꿈치에 대응되는 제2 센서부를 포함하는 신발로부터, 타임 스탬프마다 센싱된 제1 센서부의 제1 센싱값과 제2 센서부의 제2 센싱값을 제공받고, 상기 제1 센싱값과 상기 제2 센싱값을 기초로, 상기 신발의 사용자의 착지주법을 판단하고, 상기 판단된 착지주법이 제1 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식에 의해 계산하고, 상기 판단된 착지주법이 제2 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 상기 제1 방식과 다른 제2 방식에 의해 계산한다.

Description

보행 분석 방법, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 전자 장치{Gait analysis method, computer readable storage medium and electronic device}
본 발명은 보행 분석 방법, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 전자 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 스마트 신발을 이용하여 사용자의 보행을 정확하게 분석할 수 있는 보행 분석 방법, 이 보행 분석 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 이 보행 분석 방법이 수행되는 전자 장치를 제공하는 것이다.
발은 인체의 모든 중량을 떠받치는 기관으로서 몸에 가해지는 각종 충격을 완화시키는 완충기능을 하는 중요한 기관이다. 인간의 발에는 전체의 약 1/4에 해당되는 52개의 뼈가 있으며, 64개의 근육과, 76개의 관절 및 214개의 인대가 있어서 이것들이 서로 복잡하게 얽혀서 인간이 바로 서서 걷거나 운동을 할 수 있다. 또한, 인간의 발바닥에는 인체의 여러 내부 장기들의 기능과 연관되는 각종 신경들이 모여 있는 매우 중요한 기관이기도 하다.
신발은 발에 신는 물건을 총칭하는 것으로, 발을 보호하고 장식을 위해서 사용될 수 있다. 일상 생활, 워킹(walking), 러닝(running), 골프, 야구 등의 각종 운동을 할 때에도 신발을 착용한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0101776호 (2012년09월17일 공개)
한편, 최근 신발 내에 적어도 하나의 센서가 설치된, 스마트 신발(smart shoes)가 개발되고 있다. 스마트 신발의 보급이 늘어남에 따라 스마트 신발을 이용하여 사용자의 보행 분석하는 방법 개발이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스마트 신발을 이용하여 사용자의 보행을 정확하게 분석할 수 있는 보행 분석 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 보행 분석 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 보행 분석 방법이 수행되는 전자 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 보행 분석 방법의 일 면(aspect)은, 전자 장치에 의해 수행되고, 발볼 또는 발가락에 대응되는 제1 센서부와 발 뒤꿈치에 대응되는 제2 센서부를 포함하는 신발로부터, 타임 스탬프마다 센싱된 제1 센서부의 제1 센싱값과 제2 센서부의 제2 센싱값을 제공받고, 상기 제1 센싱값과 상기 제2 센싱값을 기초로, 상기 신발의 사용자의 착지주법을 판단하고, 상기 판단된 착지주법이 제1 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식에 의해 계산하고, 상기 판단된 착지주법이 제2 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 상기 제1 방식과 다른 제2 방식에 의해 계산한다.
상기 제1 센싱값과 상기 제2 센싱값을 기초로, 상기 신발의 사용자의 착지주법을 판단하는 것은, 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값과 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값 중 어느 하나가 제1 기준값보다 크면, 상기 제1 타임 스탬프에서의 제1 센싱값과 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값을 서로 비교하는 것과, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값과 제2 기준값을 비교하는 것 중 적어도 하나를 수행하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 신발의 사용자의 착지주법이 판단되는 것을 포함한다.
상기 비교 결과에 따라 상기 신발의 사용자의 착지주법이 판단하는 것은, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값이 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값보다 크면, 상기 신발의 사용자는 뒤꿈치 착지주법을 이용하는 것으로 판단한다.
상기 비교 결과에 따라 상기 신발의 사용자의 착지주법이 판단하는 것은, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값이 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값보다 크고, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값이 제2 기준값보다 크면, 상기 신발의 사용자는 발바닥 착지주법을 이용하는 것으로 판단한다.
상기 비교 결과에 따라 상기 신발의 사용자의 착지주법이 판단하는 것은, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값이 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값보다 크고, 연속되는 제1 타임 스탬프에서의 제2 센싱값과 제2 타임 스탬프에서의 제2 센싱값이 제2 기준값보다 작으면, 상기 신발의 사용자는 앞꿈치 착지주법을 이용하는 것으로 판단한다.
상기 제1 착지주법은 뒤꿈치 착지주법이고, 상기 제1 타임 스탬프보다 바로 앞에 제3 타임 스탬프가 위치하고, 상기 제1 방식은, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값과 상기 제3 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값을 고려하여, 상기 제1 타임 스탬프와 상기 제3 타임 스탬프 사이의 제1 시간을 스탠스의 지면접촉시작점으로 결정한다.
상기 제2 착지주법은 발바닥 착지주법 또는 앞꿈치 착지주법이고, 상기 제1 타임 스탬프보다 바로 앞에 제3 타임 스탬프가 위치하고, 상기 제2 방식은, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값과 상기 제3 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값을 고려하여, 상기 제1 타임 스탬프와 상기 제3 타임 스탬프 사이의 제2 시간을 스탠스의 지면접촉시작점으로 결정한다.
제4 타임 스탬프 바로 뒤에 제5 타임 스탬프가 위치하고, 스탠스의 지면접촉시작점을 계산한 후에, 상기 제4 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값이 제3 기준값보다 크고, 상기 제5 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값이 제3 기준값보다 작으면, 상기 제4 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값과 상기 제5 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값을 고려하여, 상기 제4 타임 스탬프와 상기 제5 타임 스탬프 사이의 제3 시간을 스탠스의 지면접촉종료점으로 결정한다.
상기 제1 센서부는 적어도 2개의 센서를 포함하고, 상기 제1 센싱값은 상기 적어도 2개의 센서 각각에서 센싱된 개별 센싱값들의 모임이고, 제4 타임 스탬프 바로 뒤에 제5 타임 스탬프가 위치하고, 스탠스의 지면접촉시작점을 계산한 후에, 상기 제4 타임 스탬프에서의 상기 개별 센싱값들을 이용하여 생성한 보정값이 제4 기준값보다 크고, 상기 제5 타임 스탬프에서의 상기 개별 센싱값들을 이용하여 생성한 보정값이 제4 기준값보다 작으면, 상기 제4 타임 스탬프에서의 상기 개별 센싱값들의 보정값과 상기 제5 타임 스탬프에서의 상기 개별 센싱값들의 보정값을 고려하여, 상기 제4 타임 스탬프와 상기 제5 타임 스탬프 사이의 제3 시간을 스탠스의 지면접촉종료점으로 결정한다.
상기 전자 장치는 트레드밀(tread mill)이고, 상기 트레드밀의 트랙 속도를 제공받고, 사용자의 이전 스탠스의 지면접촉종료점과 사용자의 현재 스탠스의 지면접촉시작점 사이의 보폭시간을 계산하고, 상기 트랙 속도와 상기 보폭시간을 이용하여, 상기 사용자의 보폭을 계산한다.
상기 제1 착지주법은 뒤꿈치 착지주법이고, 상기 제1 방식은 제2 센싱값을 기초로 상기 스탠스의 지면접촉시작점이 계산하는 것이고, 상기 제2 착지주법은 앞꿈치 착지주법 또는 발바닥 착지주법이고, 상기 제2 방식은 상기 제1 센싱값을 기초로 상기 스탠스의 지면접촉시작점이 계산한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 일 면은, 전술한 보행 분석 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램의 인스트럭션들을 저장한다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전자 장치의 일 면은, 통신 모듈; 프로세서; 및 메모리를 포함하되, 상기 메모리는 상기 통신 모듈이 발볼 또는 발가락에 대응되는 제1 센서부와 발 뒤꿈치에 대응되는 제2 센서부를 포함하는 신발로부터, 타임 스탬프마다 센싱된 제1 센서부의 제1 센싱값과 제2 센서부의 제2 센싱값을 제공받고, 상기 프로세서가 상기 제1 센싱값과 상기 제2 센싱값을 기초로, 상기 신발의 사용자의 착지주법을 판단하고, 상기 판단된 착지주법이 제1 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식에 의해 계산하고, 상기 판단된 착지주법이 제2 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 상기 제1 방식과 다른 제2 방식에 의해 계산하는, 인스트럭션들(instructions)을 저장한다.
상기 전자 장치는 트레드밀(tread mill)이고, 상기 메모리는 상기 프로세서가, 상기 트레드밀의 트랙 속도를 제공받고, 사용자의 이전 스탠스의 지면접촉종료점과 사용자의 현재 스탠스의 지면접촉시작점 사이의 보폭시간을 계산하고, 상기 트랙 속도와 상기 보폭시간을 이용하여, 상기 사용자의 보폭을 계산하는, 인스트럭션들(instructions)을 더 저장한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 신발을 설명하기 위한 측면도들이다.
도 2는 도 1a의 아웃솔을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1a의 A - A를 따라서 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 센싱 시스템의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 플렉서블 회로 기판을 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 B - B를 따라서 절단한 단면도이다.
도 7은 도 3의 지지 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 신발과, 전자 장치 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 전자 장치의 예로서 트레드밀(tread mill)을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 도 10의 제1 센싱값과 제2 센싱값을 기초로 사용자의 착지주법을 판단하는 단계(S720)를 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법을 설명하기 위한 예시 데이터이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법을 설명하기 위한 예시 데이터이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전자 장치에 디스플레이되는 예시적인 유저인터페이스이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법에 사용되는 예시적 신발을 설명하는 측면도들이다. 즉, 도 1a는 신발의 외측에서 바라본 측면도이고, 도 1b는 신발의 내측에서 바라본 측면도이다. 도 2는 도 1a의 아웃솔을 설명하기 위한 평면도이다.
도 1a 및 도 1b에서는 예시적으로 운동화를 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 다양한 형태의 운동화, 예를 들어, 조깅화(러닝화), 테니스화, 야구화, 배구화, 축구화 등에도 적용될 수도 있고, 로퍼, 스니커즈, 스트레이트팁, 윙팁, 몽크스트랩 등 다양한 형태의 구두에도 적용될 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 신발(100)은 아웃솔(outsole)(110), 인솔(insole), 상부 구조(upper structure)(120) 등을 포함한다.
아웃솔(110)은 신발(100)의 하부에 위치하며, 지면과 접하는 부분을 의미한다. 아웃솔(110)은 예를 들어, 가죽, 고무, 실리콘 등의 소재로 제작될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 아웃솔(110)은 예를 들어, 앞발(forefoot) 영역(F), 뒷발(rear foot) 영역(R), 앞발 영역(F)과 뒷발 영역(R) 사이에 배치되는 중간발(mid foot) 영역(M)을 포함할 수 있다. 앞발 영역(F), 중간발 영역(M), 뒷발 영역(R)의 비율은 예를 들어, F : M : R = 40 : 30 : 30 일 수 있다.
한편, 아웃솔(110)의 아치 영역(AR)은, 발의 아치 영역에 대응되는 부분이다. 아치 영역(AR)은 중간발 영역(M)의 일부일 수도 있고, 예를 들어, 중간발 영역(M) 중에서 내측(즉, 다른 쪽 발이 있는 방향)에 배치될 수 있다.
상부 구조(120)는 아웃솔(110)과 연결 및/또는 고정되어, 발이 들어가기 위한 공간을 정의한다. 상부 구조(120)는 예를 들어, 가죽, 인조 가죽, 천연 또는 합성 직물, 중합체 시트, 중합체 발포 재료, 메시 직물, 펠트, 누비지 않은 중합체, 또는 고무 재료 중 하나 이상의 부분들로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상부 구조(120)는 측면 영역(122), 신발등 영역(123) 등을 포함한다.
측면 영역(122)은 발의 측면을 따라서 연장하도록 배치된다.
신발등 영역(123)은 발의 상부면 또는 발등 영역에 대응되도록 형성된다. 또한, 신발등 영역(123)에는 레이스(125)를 갖는 공간(124)이 형성되어, 이들을 이용하여 신발(100)의 전체적인 치수를 수정할 수 있다. 즉, 발에 신발(100)이 잘 착용되도록 하는 닫힘 메커니즘이 적용된다.
또한, 개구(126)을 통해서 발이 신발(100) 내부로 들어간다.
한편, 아웃솔(110) 상에는 인솔이 배치된다. 인솔은 발이 직접 접촉하는 면이다.
한편, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 신발의 아웃솔(110) 내에는, 완전 매립된 센싱 시스템(도 3의 105 참조)이 설치되어 있다. 센싱 시스템(105)은 다수의 센서를 이용하여 발에 의해 발생되는 압력을 센싱하고, 안테나를 이용하여 외부 장치(즉, 전자 장치)와 통신할 수 있다. 아웃솔(110) 내에는 센싱 시스템(105)이 완전 매립되어 있기 때문에, 제조과정 및 판매후 관리를 위해서, 아웃솔(110)는 상부 구조(120)로부터 착탈 가능하다. 착탈 방식은 아웃솔(110)과 상부 구조(120)의 결합 방식(기계적 결합, 화학적 결합 등)에 따라서 변경될 수 있다.
또한, 도 1b에 도시된 것과 같이, 신발의 아웃솔(110)에는 신발의 상태를 표시하기 위한 상태 표시기(즉, 인디케이터(indicator))(190)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 상태 표시기(190)는 신발의 상태를 표시할 수 있는 것이면 어떤 것이든 가능하다. 예를 들어, 상태 표시기(190)는 시각, 청각, 촉각 중 적어도 하나를 이용하여 사용자에게 신발의 상태를 알려줄 수 있다. 상태 표시기(190)는 LED, OLED 등과 같은 시각 관련 제품일 수 있다. 상태 표시기(190)는 신발의 상태에 따라서 LED의 컬러가 변경될 수 있다. 예를 들어, 연결 대기 모드(또는 미연결 상태)에서 상태 표시기(190)는 파란색을 나타내고, 확인 모드(즉, 페어링을 하기 위한 준비 상태)에서 상태 표시기(190)는 빨간색을 나타내고, 페어링 모드(즉, 페어링이 완료된 상태)에서 상태 표시기(190)는 초록색을 나타낼 수 있다.
또한, 상태 표시기(190)는 도 1b에 도시된 것과 같이, 아웃솔(110)의 내측에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 아웃솔(110)의 밑바닥(즉, 지면과 마주보는 면)에 배치되거나, 아웃솔(110)의 외측에 설치될 수도 있다.
또한, 아웃솔(110)의 중간발 영역(M)에 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 아웃솔(110)의 앞발 영역(F) 또는 뒷발 영역(R)에 설치될 수 있다.
한편, 상태 표시기(190)가 촉각 장치일 경우, 사용자가 신발의 상태 확인을 위해서 버튼을 누르면, 신발의 상태에 따라서 진동 패턴(또는 진동 간격)이 달라질 수 있다.
한편, 상태 표시기(190)가 청각 장치일 경우, 사용자가 신발의 상태 확인을 위해서 버튼을 누르면, 신발의 상태에 따라서 달라지는 안내 멘트 또는 소리, 음악 등이 출력될 수 있다.
이어서, 센싱 시스템(105)을 도 3 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1a의 A - A를 따라서 절단한 단면도이다. 도 4는 도 3의 센싱 시스템의 분해 사시도이다. 도 5는 도 3의 플렉서블 회로 기판을 도시한 것이다. 도 6은 도 5의 B - B를 따라서 절단한 단면도이다. 도 7은 도 3의 지지 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 센싱 시스템(105)은 플렉서블 회로 기판(200), 바인더(binder)(550), 지지 플레이트(300), 제어 모듈(400), 안테나(500) 등을 포함할 수 있다.
플렉서블 회로 기판(200)은, 다수의 센서가 설치될 수 있는 다수의 센싱 영역(201, 202, 203, 204)과 다수의 센서에 연결되는 배선(211, 212, 213, 214)를 포함한다.
센싱 영역(201, 202, 203, 204) 중 제1 센싱 영역(201), 제3 센싱 영역(203)은 발의 발볼에 대응되고, 제2 센싱 영역(202)는 발의 엄지 발가락에 대응되고, 제4 센싱 영역(204)는 발 뒤꿈치에 대응될 수 있다. 여기서, 다수의 센싱 영역(201, 202, 203, 204)의 위치 및 개수는 설계에 따라 바뀔 수 있다. 예를 들어, 센싱 영역(201, 202, 203, 204)의 개수는 5개 이상이거나, 3개 이하일 수도 있다. 또한, 센싱 영역(201, 202, 203, 204)은 엄지 발가락이 아니라 둘째 발가락 또는 셋째 발가락에 대응되는 위치에 배치될 수도 있고, 중간발 영역에 대응되는 위치에 대응될 수도 있다. 이하에서, 센싱 영역(201, 202, 203, 204) 각각에 하나의 센서(201a, 202a, 203a, 204a)가 배치되는 것으로 설명할 것이나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 각 센싱 영역(201, 202, 203, 204)에는 하나의 센서가 배치되는 것이 아니라, 2개 이상의 센서가 배치될 수도 있다. 또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 신발에서, 센서는 필름형 압력 센서일 수 있다. 설계에 따라서 다른 형태의 센서가 배치되어도 무방하다.
다수의 센서는 아웃솔(110)의 바닥면보다, 아웃솔(110)의 상면(바닥면의 반대쪽)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 이는 발에 의한 압력을 더 쉽게 인식하기 위함이다.
배선(211, 212, 213, 214)은 공통 영역(220)에서 시작되어, 각 센싱 영역(201, 202, 203, 204) 방향으로 분지되어 나갈 수 있다.
예를 들어, 배선(211, 212, 213, 214)은 도시된 것과 같이, 역C자형 또는 우측 괄호형(즉, " ) " 형상)일 수 있다. 즉, 배선(211, 212, 213, 214)은 공통 영역(220)에서 시작되어 신발의 외측 방향에서 휘어져서 각 센싱 영역(201, 202, 203, 204)에 도달하도록 형성될 수 있다. 이와 같은 형상을 함으로써, 공통 영역(220)에서 각각의 배선(211, 212, 213, 214)을 안정적으로 모으면서 배선(211, 212, 213, 214)의 끊김 등을 방지할 수 있다.
여기서, 배선(211, 212, 213, 214)은 공통 영역(220)을 통해서, 제어 모듈(400)과 전기적으로 연결될 수 있다.
후술하겠으나, 공통 영역(220)은 신발의 아치 영역(AR)의 내측에 형성될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 센싱 영역(201)의 하측 방향(DS)에 센서(201a)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서(201a)에서 나온 배선(201b)이, 배선 영역의 배선(211)과 직접 연결될 수 있다. 이러한 배선(201b, 211)도 하측 방향(DS)에 배치될 수 있다. 여기서, 상측 방향(US)는 신발(100)의 사용자가 있는 방향이고, 하측 방향(DS)은 상측 방향(US)의 반대이고, 지면 방향이다. 이와 같이, 배선(201b, 211) 및 센서(201a)는 하측 방향(DS)을 향하고 있으며 지지 플레이트(300)와 마주보고 있기 때문에, 내구성이 향상될 수 있다. 센싱 시스템(105)은 아웃솔(110) 내에 완전 매립되도록 형성되어 있어서, 예를 들어, 배선(201b, 211)이 상측 방향(US)을 향하게 되면, 배선(201b, 211)이 아웃솔(110)과 직접 접촉하게 된다. 이러한 경우, 배선(201b, 211)은 아웃솔(110)과 마찰이 발생되게 되고, 이로 인해서 쉽게 끊어질 수도 있다. 반면, 배선(201b, 211)이 지지 플레이트(300)와 마주보고 있으면, 이러한 끊김 현상이 발생할 가능성이 낮아진다.
다시 도 3, 도 4, 및 도 7을 참조하면, 지지 플레이트(300)는 플렉서블 회로 기판(200)의 하측 방향에 배치된다. 도 7에서는 지지 플레이트(300)는 플렉서블 회로 기판(200)과 유사한 형상을 하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 지지 플레이트(300)는 플렉서블 회로 기판(200)의 센싱 영역(201, 202, 203, 204)의 하부에 배치되는 지지부(301, 302)와, 지지부(301, 302)를 서로 연결하고 플렉서블 회로 기판(200)의 배선(211, 212, 213, 214)의 하부에 배치되는 연결부(303)를 포함한다. 또한, 플렉서블 회로 기판(200)은 연결부(303)에서 제어 모듈(400)이 설치된 방향으로 연장되도록 형성된 분지부(304)를 더 포함할 수 있다. 다만, 지지 플레이트(300)의 형상은 아래 언급하는 기능을 수행할 수 있으면, 어떠한 형상이든 무방하다.
우선, 지지 플레이트(300)는 플렉서블 회로 기판(200)에 설치된 센서(예를 들어, 201a)의 센싱 감도를 증가시키는 역할을 한다.
사용자가 걷기, 뛰기 또는 운동을 할 때, 사용자의 발은 센서(201a)(필름형의 압력 센서)를 밟는다. 그런데, 센서(201a)는 아웃솔(110) 내에 매립되어 있기 때문에, 지지 플레이트(300)가 없다면, 사용자의 발이 센서(201a)를 밟을 때 센서(201a)는 아웃솔(110)을 직접 누르게 된다. 그런데, 아웃솔(110)이, 충격을 방지할 수 있는 푹신한 재질(예를 들어, 고무, 실리콘) 등으로 형성되어 있는 경우, 센서(201a)는 푹신한 재질과 만난다. 따라서, 센서(201a)의 센싱 감도가 떨어지게 된다. 따라서, 플렉서블 회로 기판(200)의 센싱 영역(201, 202, 203, 204)의 하부에는, 아웃솔(110)의 강도보다 높은 강도를 갖는 재질로 만들어진 지지 플레이트(300)가 설치된다. 따라서, 사용자의 발이 센서(201a)를 누를 때, 센서(201a)는 푹신한 재질이 아닌 지지 플레이트(300)의 지지부(301, 302)를 직접 접하게 된다. 따라서, 센서(201a)의 센싱 감도를 높일 수 있다.
또한, 지지 플레이트(300)는 플렉서블 회로 기판(200)의 강도보다 높은 강도를 가질 수 있다.
또한, 지지 플레이트(300)는 플렉서블 회로 기판(200)의 위치를 잡아줄 수 있다.
플렉서블 회로 기판(200)은 휘어질 수 있는 부드러운 재질이고, 센싱 시스템(105)은 아웃솔(110) 내에 매립되어 있기 때문에, 플렉서블 회로 기판(200)은 아웃솔(110) 내에서 제 위치에 배치되지 못 할 수 있다. 또한, 제 위치에 배치되었는지 여부를, 외부에서 쉽게 파악할 수 없다.
하지만, 지지 플레이트(300)는 플렉서블 회로 기판(200)의 위치를 쉽게 잡을 수 있도록 돌출부(309)를 포함한다.
돌출부(309)는 상측 방향(즉, 플렉서블 회로 기판이 위치하는 방향)으로 연장될 수 있다. 이러한 돌출부(309)에 의해서 플렉서블 회로 기판(200)은 위치 고정이 될 수 있다.
돌출부(309)는 지지 플레이트(300)의 윤곽(contour)을 따라서 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 지지 플레이트(300)의 윤곽 전체에 형성될 수도 있고, 윤곽의 일부에만 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같이, 돌출부(309)는 지지부(301)와 연결부(303)가 연결되는 부분에 형성될 수 있다. 지지부(301 또는 302)은 플렉서블 회로 기판(200)의 형상을 따라서 상대적으로 넓고, 연결부(303)는 제어 모듈(400)이 형성될 영역을 고려하여 상대적으로 좁을 수 있다. 즉, 지지부(301)의 폭은 연결부(303)의 폭보다 넓다. 또는, 지지부(302)의 폭은 연결부(303)의 폭보다 넓다. 따라서, 도 7에 도시된 것과 같이, 지지부(301)와 연결부(303)가 서로 연결되는 부분, 또는 지지부(302)와 연결부(303)가 서로 연결되는 부분에 돌출부(309)가 형성되어 있기 때문에, 넓지 않은 영역에 돌출부(309)가 형성되어 있음에도, 플렉서블 회로 기판(200)의 위치 고정이 용이할 수 있다.
또한, 분지부(304)는 지지 플레이트(300)의 연결부(303)에서 제어 모듈(400)이 설치된 방향으로 연장되도록 형성된다. 분지부(304)는 제어 모듈(400) 상에 배치되어서, 예상치 못한 외부의 강한 충격으로부터 제어 모듈(400)의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 지지 플레이트(300)의 분지부(304)에는 관통홀(339)이 형성되어 있을 수 있다. 관통홀(339)을 통해서, 제어 모듈(400)과 플렉서블 회로 기판(200)이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 플렉서블 회로 기판(200)의 배선(211, 212, 213, 214)이 모인 공통 영역(220)이, 관통홀(339)에 대응되도록 배치될 수 있다.
한편, 설계에 따라서, 플렉서블 회로 기판(200)의 분지부(304)는 생략될 수도 있다. 이러한 경우, 플렉서블 회로 기판(200)과 제어 모듈(400) 사이에는 다른 구성요소가 없을 수 있고, 따라서, 쉽게 플렉서블 회로 기판(200)과 제어 모듈(400)을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 바인더(binder)(550)는 플렉서블 회로 기판(200)과 지지 플레이트(300)를 서로 연결하는 역할을 한다. 바인더(binder)(550)로 예를 들어, 다양한 종류의 접착제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 용제 접착제, 압감 접착제, 열감 접착제, 반응 접착제 등을 쓸 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 4를 참조하면, 바인더(binder)(550)는 예를 들어, 지지 플레이트(300)의 연결부(303)의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 즉, 바인더(binder)(550)는 플렉서블 회로 기판(200)의 전체와 지지 플레이트(300)를 고정하지 않는다.
구체적으로, 사용자의 보행 단계(gait phase)는 크게 스탠스 단계(stance phase), 스윙 단계(swing phase)로 나눌 수 있다. 여기서, 스탠스 단계는 발이 지면과 닿아있는 기간이고, 스윙 단계는 발이 지면에서 떨어져 있는 기간을 의미한다. 다시, 스탠스 단계는 초기 컨택(initial contact), 로딩 리스판스(loading response), 중간 스탠스(mid stance), 최종 스탠스(terminal stance)의 순서로 진행될 수 있다. 또한, 스윙 단계는 프리 스윙(pre-swing), 스윙(swing)의 순서로 진행될 수 있다.
초기 컨택, 로딩 리스판스에서는 충격을 흡수하는 것(weight acceptance)이 필요하고, 중간 스탠스, 최종 스탠스에서는 한쪽 다리로 버티고 서 있는 것(single limb support)이 필요하고, 프리 스윙, 스윙에서는 발을 앞으로 뻗어 체중을 앞으로 이동시키는 것(swing limb advancement)이 필요하다.
한편, 최종 스탠스 단계에서, 제1 및 제3 센싱 영역(201, 203)에 배치된 센서들(즉, 발볼에 대응되는 위치에 배치된 센서들)이 눌릴 수 있고, 이어서, 프리 스윙 단계에서는 제2 센싱 영역(202)에 배치된 센서(즉, 엄지 발가락에 대응되는 위치에 배치된 센서)만 눌릴 수 있다. 사용자의 보행 중에, 최종 스탠스에서 프리 스윙로 연결되는 과정에서, 제1 및 제2 센싱 영역(201, 203)이 휘어질 수 있다.
여기서, 도 4 및 도 7을 참조하면, 바인더(550)는 지지 플레이트(300)의 연결부(303)의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 즉, 바인더(550)는 제1 및 제2 센싱 영역(201, 203)과, 제4 센싱 영역(204)의 사이에 형성될 수 있다. 또는, 바인더(550)는 센싱 영역(201, 203, 204)에는 형성되지 않고, 연결부(303)의 적어도 일부에만 형성될 수 있다. 또는, 바인더(binder)(550)는 연결부(303) 중에서 분지부(304)와 가까운 부분(도 7의 BR2 참조)에 형성될 수 있다. 또는, 연결부(303) 중에서 인접한 돌출부(309) 사이의 영역(도 7의 BR2 참조)에 형성될 수 있다.
이와 같은 방식으로 지지 플레이트(300)와 플렉서블 회로 기판(200)를 연결(부착)했기 때문에, 최종 스탠스에서 프리 스윙로 연결되는 과정에서, 플렉서블 회로 기판(200)은 휘어지더라도 지지 플레이트(300)는 약간만 휘어지게 된다. 따라서, 이 과정에서 플렉서블 회로 기판(200)과 지지 플레이트(300)는 살짝 떨어지게 된다. 즉, 플렉서블 회로 기판(200)의 살짝 들림 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 지지 플레이트(300)가 플렉서블 회로 기판(200)보다 높은 강도를 가지더라도, 사용자의 보행 단계에서, 플렉서블 회로 기판(200) 및 지지 플레이트(300)의 내구성을 확보할 수 있다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 신발과, 전자 장치 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 도시된 신발(제어 모듈(400))의 구성과, 전자 장치의 구성은 예시적인 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 제어 모듈(400)은 입력 모듈(401), 프로세서(402), 메모리(403), 전원공급모듈(404), 송수신 모듈(405) 등을 포함할 수 있다. 내부의 각 모듈은 개별적으로 하우징될 수도 있고(즉, 단일칩 형태), 몇 개가 하나로 하우징되어 있을 수도 있다(즉, 복합칩 형태).
입력모듈(401)은 다수의 센서(201a~204a)에서 제공된 다수의 센싱 신호를 제공받는다. 전술한 것과 같이, 다수의 센서(201a~204a)는 필름형 압력 센서일 수 있다.
프로세서(402)는 입력된 다수의 센싱 신호를 처리한다. 예를 들어, 프로세서(402)는 메모리(403)에 저장하기 좋은 데이터 포맷(format)으로 변환하거나, 측정 시간과 센싱 신호를 매칭할 수 있다. 프로세서(402)는 메모리(403), 전원공급모듈(404), 송수신 모듈(405)를 제어한다.
메모리(403)는 다수의 센싱 신호를 시간에 따라서 저장하거나, 프로세서(402)에서 처리된 신호를 저장할 수 있다.
전원공급모듈(404)은 프로세서(402), 메모리(403), 송수신 모듈(405) 등에 전원을 제공할 수 있다. 전원공급모듈(404)로는 다양한 형태의 1차, 2차 배터리가 사용될 수 있다. 2차 배터리로는 납, 니켈-카드뮴, 니켈-수소, 리튬이온, 리튬 폴리머 배터리 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 전원공급모듈(404)로는 압전센서(예를 들어, 피에조(piezo) 센서) 등을 이용하여 전력을 생산하는 모듈이 포함될 수 있다.
도시된 것과 달리, 신발(100) 내에는 추가적인 센서(미도시)가 설치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 추가적인 센서는 계보기형 속도 및/또는 거리 정보, 다른 속도 및/또는 거리 데이터 센서 정보, 온도, 고도, 대기압, 습도, GPS 데이터, 가속도계 출력 또는 데이터, 심박수, 맥박, 혈압, 체온, EKG 데이터, EEG 데이터, 각도 배향(자이로스코프 기반 센서 등) 및 각도 배향의 변화에 관한 데이터 등을 센싱할 수 있다. 또는, 추가적인 센서는 신발 제품의 사용 또는 사용자에 관련된 물리적 또는 생리적 데이터와 같은, 광범위하게 다양한 다른 타입의 파라미터들에 관한 데이터 또는 정보를 센싱할 수 있다.
제어 모듈(400)은 송수신 모듈(405)을 통해서 센싱 신호 또는 처리된 데이터들이 전자 장치(900)와 통신할 수 있다.
전자 장치(900)는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 장치일 수 있고, 종류에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서 전자 장치는, 각종 운동기기(예를 들어, 트레드밀(treadmill), 스텝퍼(stepper), 바이크(bike), 트위스터(twister) 등)일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다. 　
이러한 전자 장치(900)는 입력 모듈(901), 프로세서(902), 메모리(903), 전원공급모듈(904), 통신 모듈(905), 디스플레이(906) 등을 포함할 수 있다.
입력 모듈(901)는 사용자로부터 지시/데이터 등을 받을 수 있다.
통신 모듈(905)은 신발(100)로부터 센싱 신호 또는 처리된 데이터들을 제공받을 수 있다. 또한, 신발(100) 이외의 다른 구성품으로부터 신호/데이터를 제공받을 수 있다.
프로세서(902)는 송수신 모듈(901)로부터 제공받은 신호/데이터를 처리한다. 예를 들어, 시간에 따라서 센싱 신호와 비디오 신호(예를 들어, 신발을 신고 수행한 운동(동작)을 카메라로 측정한 비디오 신호)를 서로 매칭하는 동작을 할 수도 있다. 또한, 프로세서(402)는 메모리(903), 전원공급모듈(904), 통신 모듈(905), 디스플레이(906) 등을 제어한다.
메모리(903)는 프로세서(902)에서 제공된 신호/데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(903)에는 도 10 내지 도 14를 이용하여 후술할 보행 분석 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램의 인스트럭션들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 메모리는 통신 모듈(905)이 발볼 또는 발가락에 대응되는 제1 센서부와 발 뒤꿈치에 대응되는 제2 센서부를 포함하는 신발로부터 타임 스탬프마다 센싱된 제1 센서부의 제1 센싱값과 제2 센서부의 제2 센싱값을 제공받고, 프로세서가 제1 센싱값과 제2 센싱값을 기초로 신발의 사용자의 착지주법을 판단하고 판단된 착지주법이 제1 착지주법(예를 들어, 뒤꿈치 착지주법)인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식(예를 들어, 제2 센싱값을 기초로 계산)에 의해 계산하고, 판단된 착지주법이 제2 착지주법(예를 들어, 앞꿈치 착지주법 또는 발바닥 착지주법)인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식과 다른 제2 방식(예를 들어, 제1 센싱값을 기초로 계산)에 의해 계산하는, 인스트럭션들(instructions)을 저장한다.
전원공급모듈(904)은 프로세서(902), 메모리(903), 디스플레이(906) 등에 전원을 공급한다. 디스플레이(906)는 프로세서(902)에서 생성한 신호/데이터를 외부로 보여준다. 디스플레이(906)에 표시되는 예시적 유저인터페이스(user interface)는 도 14에 개시된다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전자 장치의 일 예인 트레드밀(tread mill)을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 트레드밀은 복수 개의 슬래트(10), 제1 및 제2 사이드 커버(20, 30), 관리 모듈(50) 등을 포함한다. 슬래트(10)는 제1 방향(예를 들어, 도 9의 X방향)으로 연장되며, 제1 방향과 수직인 제2 방향(예를 들어, 도 9의 Y방향)으로 배열될 수 있다. 사용자가 트레드밀(1)에서 보행(예를 들어, 워킹 또는 조깅)을 실시할 때, 슬래트(10)는 사용자의 발 동작에 의해 제2 방향을 따라 움직일 수 있다. 슬래트(10)의 길이방향(제1 방향)으로의 양측에는 제1 및 제2 사이드 커버(20, 30)가 마련된다. 제1 및 제2 사이드 커버(20, 30)는 제1 및 제2 사이드 프레임을 덮도록 마련될 수 있다. 트레드밀은 사용자가 무한 궤도로 회전하는 벨트를 이용하여 운동하는 기구이므로, 사용자의 발이 접촉하는 슬래트(10)의 형상은 도 9에 도시되는 것에 한정되지 않는다. 즉, 슬래트(10)의 형상은 사용자가 안전하게 움직일 수 있는 형상이면 어떤 것이든 가능하다.
관리 모듈(50)은 도 9에 도시된 다양한 구성(예를 들어, 입력 모듈(901), 프로세서(902), 메모리(903), 통신 모듈(905), 디스플레이(906) 등)을 포함할 수 있다. 관리 모듈(50)은 트레드밀의 동작(예를 들어, 속도 제어, 각도 제어 등)을 제어하거나, 사용자로부터 지시(예를 들어, 목표속도 지시, 목표각도 지시, 프로그램 지시 등)를 입력받거나, 사용자에게 다양한 보행 분석 자료를 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 보행 분석 방법은 전자 장치에 의해서 수행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 센서부와 제2 센서부를 포함하는 신발(100)로부터, 타임 스탬프마다 센싱된 제1 센서부의 제1 센싱값과 제2 센서부의 제2 센싱값을 제공받는다(S710).
구체적으로, 제1 센서부는 발볼 또는 발가락에 대응되는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 제2 센서부는 발 뒤꿈치에 대응되는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 8을 이용하여 설명한 신발(100)의 경우, 다수의 센싱 영역(201, 202, 203, 204) 각각에 센서(201a, 202a, 203a, 204a)가 배치될 수 있다. 이러한 경우, 제1 센서부는 발볼 또는 발가락에 대응되는 센싱 영역(201, 202, 203)에 배치된 센서(즉, 201a, 202a, 203a)를 포함하고, 제2 센서부는 발 뒤꿈치에 대응되는 센싱 영역(204)에 배치된 센서(204a)를 포함할 수 있다.
신발(100)과 전자 장치(900)는 근거리 무선 통신(예를 들어, 블루투스 통신)를 이용하여 통신할 수 있다. 블루투스 통신 스펙의 한계와 전원 공급 모듈(도 8의 404 참조)의 한계(즉, 1차 또는 2차 배터리 이용)로 인해서, 타임스탬프마다 제1 센싱값(S1(t))과 제2 센싱값(S2(t))을 보낼 수 있다. 타임스탬프가 예를 들어, 33ms 단위로 발생된다면, 0ms, 33ms, 66ms, 99ms … 에 센싱된 제1 센싱값(S1(t))과 제2 센싱값(S2(t))을 전송한다.
설명의 편의를 위해서, S1(t)는 제1 타임 스탬프(t)에서 제1 센서부에 의해 센싱된 제1 센싱값을 의미하고, S2(t)는 제1 타임 스탬프(t)에서 제2 센서부에 의해 센싱된 제2 센싱값을 의미하다. 유사하게, S1(t+1)은 제1 타임 스탬프(t)의 바로 뒤에 연속되는 제2 타임 스탬프(t+1)에서 제1 센서부에 의해 센싱된 제1 센싱값을 의미하고, S1(t-1)은 제1 타임 스탬프(t)의 바로 앞에 위치하는 제3 타임 스탬프(t-1)에서 제1 센서부에 의해 센싱된 제1 센싱값을 의미한다. 예를 들어 33ms 단위로 타임스탬프가 발생되는 것을 예로 들면, 제1 타임 스탬프(t)가 66ms에 발생되었다면, 제2 타임 스탬프(t+1)은 99ms에 발생되고, 제3 타임 스탬프(t-1)은 33ms에 발생된다.
이어서, 제1 센싱값과 제2 센싱값을 기초로, 신발의 사용자의 착지주법을 판단한다(S720).
여기서, 착지주법은 예를 들어, 뒤꿈치 착지주법(Heel Strike), 발바닥 착지주법(Midfoot Strike), 앞꿈치 착지주법(Forefoot Strike) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 뒤꿈치 착지주법은 보행시 발뒤꿈치가 먼저 착지하는 것을 의미하고, 발바닥 착지주법은 보행시 발바닥의 중간부터 착지하는 것을 의미하고, 앞꿈치 착지주법은 보행시 발앞꿈치가 먼저 착지하는 것을 의미한다.
착지주법을 판단하는 방법은, 도 11 내지 도 13을 이용하여 구체적으로 후술하도록 한다.
이어서, 판단된 착지주법에 따라 서로 다른 방식으로 스탠스의 지면접촉시작점을 계산한다(S730). 즉, 판단된 착지주법이 제1 착지주법이라면 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식에 의해 계산하고, 판단된 착지주법이 제2 착지주법이라면 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식과 다른 제2 방식에 의해 계산한다.
보행을 분석하기 위해서 사용되는 보행데이터는 다양하고, 예를 들어, 케이던스(Cadence)(즉, 분당걸음수, 분당회전수, 보속), 지면접촉시간(GCT, Ground Contact Time), 수직진폭(Vertical Oscillation), 보행 시간, 보행 속도, 보행 길이, 보행 주기 등을 포함할 수 있다.
특히, 지면접촉시간(GCT)은 지면접촉종료점에서 지면접촉시작점을 빼서 얻을 수 있기 때문에, 지면접촉시간(GCT)을 정확하게 계산하기 위해서는, 지면접촉시작점과 지면접촉종료점을 정확하게 예측할 수 있어야 한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법에 따르면, 다수의 센서가 설치된 스마트 신발에서 제공되는 센싱값을 이용하여 지면접촉시작점과 지면접촉종료점을 상당히 정확하게 예측할 수 있다. 지면접촉시작점과 지면접촉종료점을 예측하는 방법은, 도 12 및 도 13을 이용하여 구체적으로 후술하도록 한다.
도 11은 도 10의 제1 센싱값과 제2 센싱값을 기초로 사용자의 착지주법을 판단하는 단계(S720)를 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))과 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t)) 중 어느 하나가 기설정된 기준값(D1)보다 큰지 여부를 체크한다(S722).
작다면(NO), S722 단계를 반복한다. 즉, 제1 타임 스탬프(t)의 바로 뒤에 연속되는 제2 타임 스탬프(t+1)에서의 제1 센싱값(S1(t+1))과 제2 타임 스탬프(t+1)에서의 제2 센싱값(S2(t+1)) 중 어느 하나가 기준값(D1)보다 큰지 여부를 체크한다.
크다면(YES), 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))과 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))을 비교한다(S724).
제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))이 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))보다 크다면(YES), 신발의 사용자는 뒤꿈치 착지주법을 이용하는 것으로 판단한다(S729a).
제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))이 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))보다 작다면(NO), 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))과 기설정된 기준값(D2)을 비교한다(S726).
제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))이 기준값(D2)보다 크다면(YES), 신발의 사용자는 발바닥 착지주법을 이용하는 것으로 판단한다(S729b).
제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))이 기준값(D2)보다 작다면(NO), 제2 타임 스탬프(t+1)에서의 제2 센싱값(S2(t+1))과 기준값(D2)을 비교한다(S728).
제2 타임 스탬프(t+1)에서의 제2 센싱값(S2(t+1))이 기준값(D2)보다 작다면(NO), 신발의 사용자는 앞꿈치 착지주법을 이용하는 것으로 판단한다(S729c).
제2 타임 스탬프(t+1)에서의 제2 센싱값(S2(t+1))이 기준값(D2)보다 크다면(YES), 착지주법에 대한 판단을 보류한다.
정리하면, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))과 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t)) 중 어느 하나가 기준값(D1)보다 크면, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))과 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))을 서로 비교하는 것과, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))과 기준값(D2)을 비교하는 것 중 적어도 하나를 수행한다. 추가적으로, 제2 타임 스탬프(t+1)에서의 제2 센싱값(S2(t+1))과 기준값(D2)을 비교하는 것을 더 수행할 수 있다. 이러한 비교 결과에 따라 신발의 사용자의 착지주법을 판단한다.
또한, 사용자가 뒤꿈치 착지주법을 이용하면, 발이 착지될 때 발볼 또는 발가락(제1 센서부에 대응)보다 뒤꿈치(제2 센서부에 대응)가 강하게 착지된다. 따라서, 사용자가 뒤꿈치 착지주법을 이용하는 것으로 판단하는 경우는, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))이 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))보다 큰 경우이다.
사용자가 발바닥 착지주법 또는 앞꿈치 착지주법을 사용하면, 발이 착지될 때 뒤꿈치(제2 센서부에 대응)보다 발볼 또는 발가락(제1 센서부에 대응)가 강하게 착지된다. 이러한 경우라도, 사용자가 발바닥 착지주법을 사용하면 뒤꿈치가 약하게라도 착지되지만, 사용자가 앞꿈치 착지주법을 사용하면 뒤꿈치가 거의 착지되지 않는다.
따라서, 사용자가 발바닥 착지주법을 이용하는 것으로 판단하는 경우는, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))이 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))보다 크고, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))이 기준값(D2)보다 큰 경우이다.
또한, 사용자가 앞꿈치 착지주법을 이용하는 것으로 판단하는 경우는, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제1 센싱값(S1(t))이 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))보다 크고, 연속되는 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))과 제2 타임 스탬프(t+1)에서의 제2 센싱값(S2(t+1))이 기준값(D2)보다 작은 경우이다.
제2 타임 스탬프(t+1)에서의 제2 센싱값(S2(t+1))을 기준값(D2)과 비교하는 이유는, 사용자가 발바닥 착지주법을 쓰더라도 우연히 뒤꿈치가 바닥에 닿지 않을 수도 있기 때문에(즉, 제1 타임 스탬프(t)에서의 제2 센싱값(S2(t))이 기준값(D2)보다 작을 수도 있기 때문에), 명확하게 확인하기 위함이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법을 설명하기 위한 예시 데이터이다. 도 12는 사용자가 뒤꿈치 착지주법을 사용하는 경우이다.
도 12를 참조하면, 타임스탬프 열(801)은 첫번째 열이고, 예시적으로 27ms 부터 33ms 단위로 967ms까지 표시되어 있다.
왼발 센싱값 열(802)은, 각 타임스탬프에서의 제1 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3), 제2 센싱값(L_sensor4)가 표시되어 있다. 제1 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)은 개별 센싱값들(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)의 모임일 수 있다. 또는 도 12와 달리, 제1 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)은 개별 센싱값들(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3) 중 선택된 개별 센싱값(예를 들어, L_sensor1)일 수 있다. 예를 들어, 도 12는 제1 센서부가 3개의 센서(201a, 202a, 203a)(도 3 참조)를 포함하는 경우를 예로 들었고, 도 12에는 각 센서(201a, 202a, 203a)의 개별 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)이 기재되어 있다.
왼발 보정값 열(803)에는, 각 타임스탬프에서의 제1 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)의 개별 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)을 이용하여 생성된 보정값이 기재되어 있다. 이 보정값은 개별 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)의 곱, 또는 곱을 기초로 생성된 값, 합 또는 합을 기초로 생성된 값, 가중치를 고려한 가중합, 가중곱 등일 수 있다. 도 12에서는 예시적으로, 개별 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)의 곱을 기초로 생성된 값이 기재되어 있다.
오른발 센싱값 열(812)은, 각 타임스탬프에서의 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3), 제2 센싱값(R_sensor4)가 표시되어 있다. 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)은 개별 센싱값들(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 모임일 수 있다. 또는 도 12와 달리, 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)은 개별 센싱값들(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3) 중 선택된 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor1)일 수 있다.
오른발 보정값 열(813)에는, 각 타임스탬프에서의 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)을 이용하여 생성된 보정값이 기재되어 있다. 이 보정값은 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 곱, 또는 곱을 기초로 생성된 값, 합 또는 합을 기초로 생성된 값, 가중치를 고려한 가중합, 가중곱 등일 수 있다. 도 12에서는 예시적으로, 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 곱을 기초로 생성된 값이 기재되어 있다.
오른발 센싱값 열(812)에서, 제2 센싱값(R_sensor4)을 기설정된 기준값(예를 들어, 50)과 비교하면, 타임스탬프 357ms에서의 제2 센싱값(R_sensor4)은 기설정된 기준값보다 작고(즉, 18<50), 타임스탬프 390ms에서의 제2 센싱값(R_sensor4)은 기설정된 기준값보다 크다(즉, 100>50). 또한, 타임스탬프 390ms에서 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)은 0인데, 타임스탬프 390ms에서의 제2 센싱값(R_sensor4)은 100을 알 수 있다. 따라서, 사용자는 뒤꿈치 착지주법을 사용함을 알 수 있다.
지면접촉시작점을 계산하는 일 실시예에 따르면, 제2 센싱값(R_sensor4)을 기설정된 기준값(예를 들어, 50)과 비교하면, 타임스탬프 357ms에서의 제2 센싱값(R_sensor4)은 기설정된 기준값보다 작고(즉, 18<50), 타임스탬프 390ms에서의 제2 센싱값(R_sensor4)은 기설정된 기준값보다 크다(즉, 100>50). 따라서, 타임스탬프 357ms가 아닌 타임스탬프 390ms에서부터 오른발이 착지되는 것으로 예측할 수 있다. 즉, 스탠스의 지면접촉시작점을 타임스탬프 390ms으로 볼 수 있다.
지면접촉시작점을 계산하는 다른 실시예에 따르면, 타임스탬프 357ms와 타임스탬프 390ms 사이의 시간을, 스탠스의 지면접촉시작점으로 예측할 수 있다. 전술한 것과 같이, 스마트 신발은 블루투스 통신 스펙의 한계와 전원 공급 모듈(도 8의 404 참조)의 한계(즉, 1차/2차 배터리 이용)로 인해서, 타임스탬프마다 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3), 제2 센싱값(R_sensor4)을 제공한다. 만약 지면접촉시작점을 제2 센싱값(R_sensor4)이 50되는 시점으로 본다면, 보간법(interpolation)을 사용하여 약 370ms 시점(357ms 와 390ms 사이)을 스탠스의 지면접촉시작점으로 예측할 수 있다. 보간법은 선형 보간, 2차 보간, 뉴턴(Newton) 보간, 라그랑제(Lagrange) 보간 등을 포함할 수 있다. 인접한 타임스탬프 사이의 시간을 예측할 때, 보간법 이외의 다양한 방법이 사용될 수 있다. 이러한 방법을 사용하면 블루투스 통신 스펙/전원 공급 모듈의 한계의 한계를 넘어, 더 정확하게 스탠스의 지면접촉시작점을 예측할 수 있다.
도 12를 참조하여, 스탠스의 지면접촉종료점을 예측할 때에는, 오른발 보정값 열(813)에 기재되어 있는 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 보정값을 이용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 타임스탬프 670ms에서 오른발 보정값 열(813)에 기재된 보정값이 0이 되므로, 타임스탬프 670ms에서부터 오른발이 떨어지는 것으로 예측할 수 있다. 즉, 스탠스의 지면접촉종료점을 타임스탬프 670ms으로 볼 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 추가적으로, 보정값을 기설정된 기준값(예를 들어, 3000)과 비교할 수 있다. 예를 들어, 타임스탬프 637ms에서의 보정값은 기설정된 기준값보다 작고(즉, 45<3000), 타임스탬프 604ms에서의 보정값은 기설정된 기준값보다 크다(즉, 69225>3000). 따라서, 타임스탬프 604ms 에서부터 오른발이 떨어지는 것으로 예측할 수 있다. 즉, 스탠스의 지면접촉종료점을 타임스탬프 604ms으로 볼 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 타임스탬프 604ms 와 타임스탬프 637ms 사이의 시간을, 스탠스의 지면접촉종료점으로 예측할 수 있다. 지면접촉종료점을 보정값이 3000되는 시점으로 본다면, 보간법(interpolation)을 사용하여 약 632ms 시점(604ms 와 637ms 사이)을 스탠스의 지면접촉종료점으로 예측할 수 있다. 이러한 방법을 사용하면 블루투스 통신 스펙/전원 공급 모듈의 한계의 한계를 넘어, 더 정확하게 스탠스의 지면접촉종료점을 예측할 수 있다.
물론, 스탠스의 지면접촉종료점을 예측할 때, 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 보정값을 이용하지 않고, 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3 중 적어도 하나)를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 타임스탬프 604ms에서의 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor3)인 65, 타임스탬프 637ms에서의 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor3)인 8이기 때문에, 타임스탬프 637ms에서 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor3)이 기준값(예를 들어, 50)보다 작아짐을 알 수 있다. 따라서, 604ms와 637ms 사이의 값인 약 620ms를 스탠스의 지면접촉종료점으로 예측할 수 있다.
지면접촉시간(GCT)은 지면접촉종료점에서 지면접촉시작점을 빼서 얻을 수 있다. 예를 들어, 지면접촉종료점(632ms)에서 지면접촉시작점(370ms)을 빼면, 지면접촉시간(GCT)는 262ms가 된다. 지면접촉종료점과 지면접촉시작점을 정확하게 예측함으로써, 지면접촉시간(GCT)을 정확하게 예측할 수 있다.
한편, 보폭은 전자 장치(즉, 트레드밀)의 트랙 속도(track velocity)를 이용하여 계산될 수 있다. 구체적으로, 사용자의 이전 스탠스의 지면접촉종료점과 사용자의 현재 스탠스의 지면접촉시작점 사이의 보폭시간을 계산하고, 트랙 속도와 보폭시간을 이용하여 사용자의 보폭을 계산할 수 있다. 도 12를 참고하여 예를 들면, 왼발의 이전 스탠스의 지면접촉종료점이 230ms 이고, 왼발의 현재 스탠스의 지면접촉시작점이 690ms이고, 트랙속도가 10km/h라면, 사용자의 보폭은 약 1.27m (= (690ms-230ms) × 10km/h )로 계산된다. 이와 같이 서로 다른 장치(즉, 신발과 트레드밀)로부터 생성된 데이터(즉, 신발로부터 생성된 이전 스탠스의 지면접촉종료점, 사용자의 현재 스탠스의 지면접촉시작점, 트레드밀로부터 생성된 트랙속도)를 이용하여, 사용자의 보행데이터를 정확하게 계산할 수 있다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보행 분석 방법을 설명하기 위한 예시 데이터이다. 도 13은 사용자가 앞꿈치 착지주법를 사용하는 경우이다. 설명의 편의상 도 12를 이용하여 설명한 것은 생략하도록 한다.
도 13을 참조하면, 타임스탬프 열(801)은 첫번째 열이고, 예시적으로 2871ms 부터 33ms 단위로 3795ms까지 표시되어 있다.
왼발 센싱값 열(802)은, 각 타임스탬프에서의 제1 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3), 제2 센싱값(L_sensor4)가 표시되어 있다. 왼발 보정값 열(803)에는, 각 타임스탬프에서의 제1 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)의 개별 센싱값(L_sensor1, L_sensor2, L_sensor3)을 이용하여 생성된 보정값이 기재되어 있다. 오른발 센싱값 열(812)은, 각 타임스탬프에서의 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3), 제2 센싱값(R_sensor4)가 표시되어 있다. 오른발 보정값 열(813)에는, 각 타임스탬프에서의 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)을 이용하여 생성된 보정값이 기재되어 있다.
오른발 센싱값 열(812)에서, 제1 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3) 중 어느 하나의 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor1)을 기설정된 기준값(예를 들어, 50)과 비교하면, 타임스탬프 3267ms에서의 제1 센싱값(R_sensor1)은 기설정된 기준값보다 작고(즉, 5<50), 타임스탬프 3300ms에서의 제1 센싱값(R_sensor1)은 기설정된 기준값보다 크다(즉, 57>50). 또한, 타임스탬프 3300ms에서, 제1 센싱값(R_sensor1)이 제2 센싱값(R_sensor4)보다 크기 때문에, 사용자는 앞꿈치 착지주법 또는 발바닥 착지주법을 사용함을 알 수 있다(도 11의 S724 단계 참조).
타임스탬프 3300ms 및 3333ms에서, 제2 센싱값(R_sensor4)이 기설정된 기준값(예를 들어, 50)보다 작기 때문에, 사용자는 발바닥 착지주법이 아닌 앞꿈치 착지주법을 사용함을 알 수 있다(도 11의 S726, S728 단계 참조).
지면접촉시작점을 계산하는 일 실시예에 따르면, 어느 하나의 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor1)을 기설정된 기준값(예를 들어, 50)과 비교하면, 타임스탬프 3267ms에서의 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor1)은 기설정된 기준값보다 작고(즉, 5<50), 타임스탬프 3300ms에서의 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor1)은 기설정된 기준값보다 크다(즉, 57>50). 따라서, 타임스탬프 3267ms가 아닌 타임스탬프 3300ms에서부터 오른발이 착지되는 것으로 예측할 수 있다. 즉, 스탠스의 지면접촉시작점을 타임스탬프 3300ms 으로 볼 수 있다.
지면접촉시작점을 계산하는 다른 실시예에 따르면, 타임스탬프 3267ms와 타임스탬프 3300ms 사이의 시간을, 스탠스의 지면접촉시작점으로 예측할 수 있다. 만약 지면접촉시작점을 어느 하나의 개별 센싱값(예를 들어, R_sensor1)이 50되는 시점으로 본다면, 보간법(interpolation)을 사용하여 약 3290ms 시점을 스탠스의 지면접촉시작점으로 예측할 수 있다. 이러한 방법을 사용하면 블루투스 통신 스펙/전원 공급 모듈의 한계의 한계를 넘어, 더 정확하게 스탠스의 지면접촉시작점을 예측할 수 있다.
도 13을 참조하여, 스탠스의 지면접촉종료점을 예측할 때에는, 오른발 보정값 열(813)에 기재되어 있는 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 보정값을 이용한다.
일 실시예에 따르면, 타임스탬프 3630ms에서 오른발 보정값 열(813)에 기재된 보정값이 0이 되므로, 타임스탬프 3630ms에서부터 오른발이 떨어지는 것으로 예측할 수 있다. 즉, 스탠스의 지면접촉종료점을 타임스탬프 3630ms으로 볼 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 추가적으로, 보정값을 기설정된 기준값(예를 들어, 3000)과 비교할 수 있다. 예를 들어, 타임스탬프 3597ms에서의 보정값은 기설정된 기준값보다 작고(즉, 11<3000), 타임스탬프 3564ms에서의 보정값은 기설정된 기준값보다 크다(즉, 3110>3000). 따라서, 타임스탬프 3597ms 에서부터 오른발이 떨어지는 것으로 예측할 수 있다. 즉, 스탠스의 지면접촉종료점을 타임스탬프 3597ms 으로 볼 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 타임스탬프 3597ms 와 타임스탬프 3564ms 사이의 시간을, 스탠스의 지면접촉종료점으로 예측할 수 있다. 지면접촉종료점을 보정값이 3000되는 시점으로 본다면, 보간법(interpolation)을 사용하여 약 3569ms 시점을 스탠스의 지면접촉종료점으로 예측할 수 있다. 이러한 방법을 사용하면 블루투스 통신 스펙/전원 공급 모듈의 한계의 한계를 넘어, 더 정확하게 스탠스의 지면접촉종료점을 예측할 수 있다.
물론, 스탠스의 지면접촉종료점을 예측할 때, 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3)의 보정값을 이용하지 않고, 개별 센싱값(R_sensor1, R_sensor2, R_sensor3 중 적어도 하나)를 이용할 수도 있다.
지면접촉시간(GCT)은 지면접촉종료점에서 지면접촉시작점을 빼서 얻을 수 있다. 예를 들어, 지면접촉종료점(3569ms)에서 지면접촉시작점(3290ms)을 빼면, 지면접촉시간(GCT)는 279ms가 된다. 지면접촉종료점과 지면접촉시작점을 정확하게 예측함으로써, 지면접촉시간(GCT)을 정확하게 예측할 수 있다.
전술한 것과 같이, 보폭은 전자 장치(즉, 트레드밀)의 트랙 속도(track velocity)를 이용하여 계산될 수 있다. 구체적으로, 사용자의 이전 스탠스의 지면접촉종료점과 사용자의 현재 스탠스의 지면접촉시작점 사이의 보폭시간을 계산하고, 트랙 속도와 보폭시간을 이용하여 사용자의 보폭을 계산할 수 있다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전자 장치에 디스플레이되는 예시적인 유저인터페이스이다.
도 14를 참조하면, 전자장치(예를 들어, 트레드밀)은 신발(100)로부터 타임 스탬프마다 센싱된 제1 센싱값과 제2 센싱값을 제공받고, 제1 센싱값과 제2 센싱값을 기초로 신발의 사용자의 착지주법을 판단한다. 판단된 착지주법이 제1 착지주법(예를 들어, 뒤꿈치 착지주법)인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식(예를 들어, 제2 센싱값을 기초로 계산)에 의해 계산하고, 착지주법이 제2 착지주법(예를 들어, 앞꿈치 착지주법 또는 발바닥 착지주법)인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식과 다른 제2 방식(예를 들어, 제1 센싱값을 기초로 계산)에 의해 계산한다.
도 14에 도시된 것과 같이, 트레드밀의 유저인터페이스에는, 운동시간, 거리, 속도, 페이스, 케이던스, 칼로리 등이 표시된다. 뿐만 아니라, 도 10 내지 도 13을 이용하여 설명한 방식으로 산출된, 왼발/오른발의 지면접촉시간(GCT)(820), 착지방식(830) 및 보폭(840)이 표시된다.
또한, 왼발/오른발의 지면접촉시간의 비율을 이용하여, 좌우 GCT밸런스(825)를 표시할 수 있다. 즉, 왼발/오른발의 지면접촉시간이 각각 150, 150이라면 좌우 GCT밸런스는 50이고, 왼발/오른발의 지면접촉시간이 각각 120, 180이라면 좌우 GCT밸런스는 우측으로 치우친 60을 나타낼 수 있다.
한편, 도 10 내지 도 14를 이용하여 설명한 보행 분석 방법은, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 프로그램(코드) 형태로 저장될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 반송파(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행되는 것도 가능하다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 신발 110: 아웃솔
120: 상부구조 105: 센싱 시스템
200: 플렉서블 회로 기판 201, 202, 203, 204: 센싱 영역
201a, 202a, 203a, 204a: 센서 211, 212, 213, 214: 배선
220: 공통 영역 300: 지지 플레이트
400: 제어 모듈 550: 바인더
F: 앞발 영역 M: 중간발 영역
R: 뒷발 영역 AR: 아치 영역
190: 상태 표시기 900: 전자 장치
902: 프로세서 903: 메모리
904: 전원공급모듈 905: 통신 모듈
906: 디스플레이

Claims (14)

  1. 전자 장치에 의해 수행되는 보행 분석 방법에 있어서,
    발볼 또는 발가락에 대응되는 제1 센서부와 발 뒤꿈치에 대응되는 제2 센서부를 포함하는 신발로부터, 타임 스탬프마다 센싱된 제1 센서부의 제1 센싱값과 제2 센서부의 제2 센싱값을 제공받고,
    상기 제1 센싱값과 상기 제2 센싱값을 기초로, 상기 신발의 사용자의 착지주법을 판단하고,
    상기 판단된 착지주법이 제1 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식에 의해 계산하고, 상기 판단된 착지주법이 제2 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 상기 제1 방식과 다른 제2 방식에 의해 계산하는, 보행 분석 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 센싱값과 상기 제2 센싱값을 기초로, 상기 신발의 사용자의 착지주법을 판단하는 것은,
    제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값과 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값 중 어느 하나가 제1 기준값보다 크면,
    상기 제1 타임 스탬프에서의 제1 센싱값과 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값을 서로 비교하는 것과, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값과 제2 기준값을 비교하는 것 중 적어도 하나를 수행하고,
    상기 비교 결과에 따라 상기 신발의 사용자의 착지주법이 판단되는 것을 포함하는, 보행 분석 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 비교 결과에 따라 상기 신발의 사용자의 착지주법이 판단하는 것은,
    상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값이 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값보다 크면,
    상기 신발의 사용자는 뒤꿈치 착지주법을 이용하는 것으로 판단하는, 보행 분석 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 비교 결과에 따라 상기 신발의 사용자의 착지주법이 판단하는 것은,
    상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값이 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값보다 크고, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값이 제2 기준값보다 크면, 상기 신발의 사용자는 발바닥 착지주법을 이용하는 것으로 판단하는, 보행 분석 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 비교 결과에 따라 상기 신발의 사용자의 착지주법이 판단하는 것은,
    상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값이 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값보다 크고, 연속되는 제1 타임 스탬프에서의 제2 센싱값과 제2 타임 스탬프에서의 제2 센싱값이 제2 기준값보다 작으면, 상기 신발의 사용자는 앞꿈치 착지주법을 이용하는 것으로 판단하는, 보행 분석 방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 착지주법은 뒤꿈치 착지주법이고,
    상기 제1 타임 스탬프보다 바로 앞에 제3 타임 스탬프가 위치하고,
    상기 제1 방식은, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값과 상기 제3 타임 스탬프에서의 상기 제2 센싱값을 고려하여, 상기 제1 타임 스탬프와 상기 제3 타임 스탬프 사이의 제1 시간을 스탠스의 지면접촉시작점으로 결정하는, 보행 분석 방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 착지주법은 발바닥 착지주법 또는 앞꿈치 착지주법이고,
    상기 제1 타임 스탬프보다 바로 앞에 제3 타임 스탬프가 위치하고,
    상기 제2 방식은, 상기 제1 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값과 상기 제3 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값을 고려하여, 상기 제1 타임 스탬프와 상기 제3 타임 스탬프 사이의 제2 시간을 스탠스의 지면접촉시작점으로 결정하는, 보행 분석 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    제4 타임 스탬프 바로 뒤에 제5 타임 스탬프가 위치하고,
    스탠스의 지면접촉시작점을 계산한 후에,
    상기 제4 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값이 제3 기준값보다 크고, 상기 제5 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값이 제3 기준값보다 작으면,
    상기 제4 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값과 상기 제5 타임 스탬프에서의 상기 제1 센싱값을 고려하여, 상기 제4 타임 스탬프와 상기 제5 타임 스탬프 사이의 제3 시간을 스탠스의 지면접촉종료점으로 결정하는, 보행 분석 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 센서부는 적어도 2개의 센서를 포함하고, 상기 제1 센싱값은 상기 적어도 2개의 센서 각각에서 센싱된 개별 센싱값들의 모임이고,
    제4 타임 스탬프 바로 뒤에 제5 타임 스탬프가 위치하고,
    스탠스의 지면접촉시작점을 계산한 후에,
    상기 제4 타임 스탬프에서의 상기 개별 센싱값들을 이용하여 생성한 보정값이 제4 기준값보다 크고, 상기 제5 타임 스탬프에서의 상기 개별 센싱값들을 이용하여 생성한 보정값이 제4 기준값보다 작으면,
    상기 제4 타임 스탬프에서의 상기 개별 센싱값들의 보정값과 상기 제5 타임 스탬프에서의 상기 개별 센싱값들의 보정값을 고려하여, 상기 제4 타임 스탬프와 상기 제5 타임 스탬프 사이의 제3 시간을 스탠스의 지면접촉종료점으로 결정하는, 보행 분석 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 장치는 트레드밀(tread mill)이고,
    상기 트레드밀의 트랙 속도를 제공받고,
    사용자의 이전 스탠스의 지면접촉종료점과 사용자의 현재 스탠스의 지면접촉시작점 사이의 보폭시간을 계산하고,
    상기 트랙 속도와 상기 보폭시간을 이용하여, 상기 사용자의 보폭을 계산하는, 보행 분석 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 착지주법은 뒤꿈치 착지주법이고, 상기 제1 방식은 제2 센싱값을 기초로 상기 스탠스의 지면접촉시작점이 계산하는 것이고,
    상기 제2 착지주법은 앞꿈치 착지주법 또는 발바닥 착지주법이고, 상기 제2 방식은 상기 제1 센싱값을 기초로 상기 스탠스의 지면접촉시작점이 계산하는 것인, 보행 분석 방법.
  12. 제 1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 보행 분석 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램의 인스트럭션들을 저장하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  13. 통신 모듈;
    프로세서; 및
    메모리를 포함하되, 상기 메모리는
    상기 통신 모듈이
    발볼 또는 발가락에 대응되는 제1 센서부와 발 뒤꿈치에 대응되는 제2 센서부를 포함하는 신발로부터, 타임 스탬프마다 센싱된 제1 센서부의 제1 센싱값과 제2 센서부의 제2 센싱값을 제공받고,
    상기 프로세서가
    상기 제1 센싱값과 상기 제2 센싱값을 기초로, 상기 신발의 사용자의 착지주법을 판단하고,
    상기 판단된 착지주법이 제1 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 제1 방식에 의해 계산하고, 상기 판단된 착지주법이 제2 착지주법인 경우 스탠스의 지면접촉시작점을 상기 제1 방식과 다른 제2 방식에 의해 계산하는, 인스트럭션들(instructions)을 저장하는 전자 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전자 장치는 트레드밀(tread mill)이고, 상기 메모리는
    상기 프로세서가,
    상기 트레드밀의 트랙 속도를 제공받고,
    사용자의 이전 스탠스의 지면접촉종료점과 사용자의 현재 스탠스의 지면접촉시작점 사이의 보폭시간을 계산하고,
    상기 트랙 속도와 상기 보폭시간을 이용하여, 상기 사용자의 보폭을 계산하는, 인스트럭션들(instructions)을 더 저장하는 전자 장치.



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