KR20210036102A - 스마트 인솔 및 이를 포함하는 밸런스 향상 장치 - Google Patents

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KR20210036102A
KR20210036102A KR1020190118121A KR20190118121A KR20210036102A KR 20210036102 A KR20210036102 A KR 20210036102A KR 1020190118121 A KR1020190118121 A KR 1020190118121A KR 20190118121 A KR20190118121 A KR 20190118121A KR 20210036102 A KR20210036102 A KR 20210036102A
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문정인
프라밧 파톡
안주은
노창현
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삼성전자주식회사
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Abstract

일 실시 예에 따른 스마트 인솔은, 지지 레이어; 상기 지지 레이어 상에 배치되고, 압력을 감지하는 복수 개의 압력 센서; 상기 지지 레이어 상에 배치되고, 진동을 생성하는 복수 개의 진동자; 및 상기 복수 개의 압력 센서에서 감지된 압력에 기초하여 압력 중심(COP, Center of pressure)을 결정하고, 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여 상기 복수 개의 진동자를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

스마트 인솔 및 이를 포함하는 밸런스 향상 장치{SMART INSOLE AND BALANCE ENHANCEMENT DEVICE COMPRISING THE SAME}
아래의 설명은 스마트 인솔 및 이를 포함하는 밸런스 향상 장치에 관한 것이다.
사용자는 일상에서 필수적으로 슈즈를 착용한다. 슈즈는 사용자의 발을 편하고 안전하게 보호한다. 최근, 슈즈에 센서 및/또는 구동기를 배치함으로써, 사용자의 보행 패턴을 감지하거나, 사용자가 안정적으로 보행할 수 있도록 보조하는 웨어러블 디바이스들이 개발되고 있는 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예에 따른 스마트 인솔은, 지지 레이어; 상기 지지 레이어 상에 배치되고, 압력을 감지하는 복수 개의 압력 센서; 상기 지지 레이어 상에 배치되고, 진동을 생성하는 복수 개의 진동자; 및 상기 복수 개의 압력 센서에서 감지된 압력에 기초하여 압력 중심(COP, Center of pressure)을 결정하고, 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여 상기 복수 개의 진동자를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 진동자는 사용자의 발바닥의 역치 미만의 세기의 진동을 생성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압력 중심으로부터 상기 설정 지점까지 거리 및 상기 압력 중심으로부터 상기 설정 지점으로의 방향 중 하나 이상의 정보에 기초하여 상기 복수 개의 진동자를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 전방에 위치한 것으로 판단할 때, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점 보다 후방에 위치한 진동자의 진동의 세기가 전방에 위치한 진동자의 진동의 세기보다 크도록, 상기 복수 개의 진동자를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 전방에 위치한 것으로 판단할 때, 상기 복수 개의 진동자 중 상시 설정 지점 보다 후방에 위치한 진동자는 진동하고, 전방에 위치한 진동자는 진동하지 않도록, 상기 복수 개의 진동자를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 지지 레이어의 길이 방향에 대해 수직하고 상기 설정 지점을 지나는 제 1 보조선으로부터 상기 압력 중심까지의 거리가 제 1 설정 거리 이상이고, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 전방에 위치할 경우, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 전방에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 좌측에 위치한 것으로 판단할 때, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점 보다 우측에 위치한 진동자의 진동의 세기가 좌측에 위치한 진동자의 진동의 세기보다 크도록, 상기 복수 개의 진동자를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 좌측에 위치한 것으로 판단할 때, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점 보다 우측에 위치한 진동자는 진동하고, 좌측에 위치한 진동자는 진동하지 않도록, 상기 복수 개의 진동자를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 지지 레이어의 길이 방향과 나란하고 상기 설정 지점을 지나는 제 2 보조선으로부터 상기 압력 중심까지의 거리가 제 2 설정 거리 이상이고, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 좌측에 위치할 경우, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 좌측에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
상기 복수 개의 진동자는, 사용자의 앞발(forefoot)에 진동을 인가하기 위한 전방 진동자; 및 상기 사용자의 뒤발(rearfoot)에 진동을 인가하기 위한 후방 진동자를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여, 상기 전방 진동자 및 후방 진동자 중 어느 하나의 진동자만을 진동시킬 수 있다.
상기 전방 진동자는 상기 지지 레이어의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 배열되는 제 1 전방 진동자 및 제 2 전방 진동자를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 좌측에 위치할 경우, 상기 제 1 전방 진동자 및 제 2 전방 진동자 중 우측에 위치한 전동자는 진동하고, 좌측에 위치한 진동자는 진동하지 않도록, 상기 제 1 전방 진동자 및 제 2 전방 진동자를 제어할 수 있다.
상기 지지 레이어를 지지하는 베이스; 및 상기 베이스에 탈부착 가능한 커버를 더 포함하고, 상기 지지 레이어는 상기 베이스 및 커버 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 스마트 인솔은, 지지 레이어; 상기 지지 레이어에 배치되고, 압력을 감지하는 복수 개의 압력 센서; 상기 지지 레이어에 배치되고, 사용자의 발바닥의 역치 미만의 세기의 진동을 생성하는 복수 개의 진동자; 및 상기 복수 개의 압력 센서 각각으로부터 감지된 압력에 기초하여 압력 중심(COP, Center of pressure)을 결정하고, 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여, 밸런스 이상 상태 여부를 결정하고, 상기 복수 개의 진동자 중 적어도 일부의 진동자의 진동 세기가 서로 달라지도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 전방 또는 후방에 위치할 경우 전후 밸런스 이상 상태인 것으로 결정하고, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점보다 전방에 위치한 진동자의 진동의 세기와 후방에 위치한 진동자의 진동의 세기를 서로 달라지도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 좌측 또는 우측에 위치할 경우 좌우 밸런스 이상 상태인 것으로 결정하고, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점보다 좌측에 위치한 진동자의 진동의 세기와 우측에 위치한 진동자의 진동의 세기를 서로 달라지도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 딸느 밸런스 향상 장치는, 사용자의 왼발을 지지하는 좌측 지지 레이어와, 상기 좌측 지지 레이어에 배치되는 좌측 압력 센서와, 상기 좌측 지지 레이어에 배치되는 좌측 진동자를 포함하는 좌측 스마트 인솔; 상기 사용자의 오른발을 지지하는 우측 지지 레이어와, 상기 우측 지지 레이어에 배치되는 우측 압력 센서와, 상기 우측 지지 레이어에 배치되는 우측 진동자를 포함하는 우측 스마트 인솔; 및 상기 좌측 압력 센서 및 우측 압력 센서에서 측정된 압력 값에 기초하여, 상기 좌측 진동자 및 우측 진동자의 진동의 세기를 서로 다르게 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 좌측 압력 센서에서 측정된 압력 값이 상기 우측 압력 센서에서 측정된 압력 값보다 클 경우, 상기 우측 진동자의 진동의 세기가 상기 좌측 진동자의 진동의 세기보다 크도록, 상기 좌측 진동자 및 우측 진동자를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 좌측 압력 센서에서 측정된 압력 값이 상기 우측 압력 센서에서 측정된 압력 값보다 클 경우, 상기 우측 진동자는 진동하고 상기 좌측 진동자는 진동하지 않도록, 상기 좌측 진동자 및 우측 진동자를 제어할 수 있다.
상기 좌측 진동자 및 우측 진동자는 사용자의 발바닥의 역치 미만의 세기의 진동을 생성할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 스마트 슈즈를 도시하는 측면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 스마트 인솔을 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 2의 절개선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 커버를 분리한 스마트 인솔을 도시하는 평면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 지지 레이어, 복수 개의 압력 센서 및 복수 개의 진동자를 도시하는 평면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 스마트 슈즈를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 7은 자세가 뒤로 치우쳐진 사용자를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 8은 도 7의 상태에서 설정 지점 및 압력 중심(COP)의 관계를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 9는 자세가 앞으로 치우쳐진 사용자를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 10은 도 9의 상태에서 설정 지점 및 압력 중심(COP)의 관계를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 11은 발목의 밸런스가 무너진 상태를 개략적으로 도시하는 배면도이다.
도 12는 도 11의 상태에서 설정 지점 및 압력 중심(COP)의 관계를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 13은 일 실시 에에 따른 스마트 슈즈가 밸런스를 유지하는 순서를 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 14는 도 13에서 밸런스가 유지되고 있는지 여부를 판단하는 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 15는 도 13에서 진동자를 선별적으로 구동하는 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 베이스, 복수 개의 압력 센서 및 복수 개의 진동자를 나타내는 평면도이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 밸런스 향상 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 스마트 슈즈의 측면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 인솔의 평면도이고, 도 3은 도 2의 절개선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절개한 단면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 커버를 분리한 인솔의 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 스마트 슈즈(100)는, 스마트 인솔(1), 미드솔(91) 및 어퍼(92)를 포함할 수 있다. 스마트 슈즈(100)는 스마트 인솔(1)에 구비된 복수 개의 압력 센서(141, 142)를 이용하여 사용자의 발로부터 인가되는 압력을 감지할 수 있고, 사용자의 발바닥의 압력 중심(COP, center of pressure)을 파악할 수 있다. 스마트 슈즈(100)는 스마트 인솔(1)에 구비된 복수 개의 진동자(151, 152)를 이용하여 사용자의 발바닥에 진동을 인가할 수 있다. 복수 개의 진동자(151, 152)는 사용자의 발바닥 중 앞발(forefoot) 및/또는 뒤발(rearfoot)에 진동을 인가할 수 있다.
이하 설명에서, 스마트 슈즈(100)의 길이 방향을 y축 방향, 스마트 슈즈(100)의 폭 방향을 x축 방향, 스마트 슈즈(100)의 높이 방향을 z축 방향으로 나타내기로 한다. 이하, 반대되는 기재가 없는 이상, "전방"은 도 1에 도시된 좌표계의 +x 방향을 의미하고, "후방"은 -x 방향을 의미한다.
스마트 인솔(1)은 사용자의 발바닥으로부터 인가되는 압력을 감지하고, 사용자의 발바닥에 적절한 자극을 인가함으로써, 사용자의 밸런스를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 스마트 인솔(1)은 사용자의 발바닥의 압력 중심이 전방으로 치우져 있을 경우, 사용자의 발바닥 후방부, 다시 말하면 사용자의 뒤발(rearfoot)에 진동을 인가하여, 사용자의 뒤발의 민감도를 향상시키고, 사용자의 발바닥의 압력 중심을 후방으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 스마트 인솔(1)이 사용자에게 인가하는 자극은 역치 이하의 자극일 수 있다.
스마트 인솔(1)은 사용자의 발바닥이 접촉하는 표면을 포함하고, 사용자의 발을 지지할 수 있다. 스마트 인솔(1)은 내측에 구비되는 전자 소자, 예를 들어 압력 센서(141, 142) 및/또는 진동자(151, 152)를 제외하고, 유연한 재질로 구성되어 사용자의 착용감을 향상시킬 수 있다. 스마트 인솔(1)은 어퍼(92)의 상부에 마련된 개구부를 통해 어퍼(92) 내측으로 삽입되거나, 어퍼(92)로부터 분리될 수 있다. 스마트 인솔(1)은 어퍼(92)의 바닥에 배치될 수 있다. 어퍼(92)가 바닥을 구비하지 않는 경우, 스마트 인솔(1)은 미드솔(91)의 상면에 배치될 수 있다.
여기에서, 스마트 인솔(1)은 스마트 슈즈(100)의 일 구성인 것으로 설명되나 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 예를 들어, 스마트 인솔(1)은 양말 내에 삽입되어 압력 측정 및 진동 인가를 수행하여, 사용자의 밸런스를 향상시킬 수도 있다. 다른 예로, 스마트 인솔(1)은 다양한 웨어러블 장치, 예를 들어, 운동 보조 로봇 등에 적용될 수도 있다.
스마트 인솔(1)은 베이스(11), 커버(12), 지지 레이어(13), 복수 개의 압력 센서(141, 142), 복수 개의 진동자(151, 152), 제어부(16), 인서트(17) 및 연결 라인(19)을 포함할 수 있다. 베이스(11) 및 커버(12)는 서로 결합되거나, 분리될 수 있다. 사용자는 커버(12)를 분리하여, 커버(12)를 세척 및/또는 교체할 수 있다. 스마트 인솔(1)이 구비하고 있는 전자 요소들, 예를 들어, 복수 개의 압력 센서(141, 142), 복수 개의 진동자(151, 152) 및 제어부(16)는 베이스(11)에 구비되고, 커버(12)는 전자 요소들을 구비하지 않을 수 있다. 커버(12)는 사용자의 발바닥과 직접적으로 접촉하는 부분이므로, 사용자의 발바닥과 직접적으로 접촉하지 않는 부분인 베이스(11)에 비해 상대적으로 쉽게 오염될 수 있다. 사용자는 커버(12)만을 분리하여 세척함으로써, 스마트 슈즈(100)의 위생 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
베이스(11)는 어퍼(92)의 내측 공간에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 베이스(11)는 예를 들어, 어퍼(92)의 상부에 마련된 개구부를 통해 어퍼(92)의 내측으로 삽입될 수 있다. 베이스(11)는 커버(12)와의 결합력을 향상시키기 위한 베이스 돌기(11a)와, 연결 라인(19)을 제어부(16)로 안내하기 위한 베이스 홀(11b)을 구비할 수 있다.
베이스 돌기(11a)는 상방으로 돌출되어 커버(12)에 삽입되어, 커버(12)가 베이스(11)에 대해 상대적으로 움직이지 않도록 커버(12)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 베이스 돌기(11a)는 커버(12)에 끼워맞춤(fit)될 수 있다. 여기서 끼워맞춤(fit)이란 억지 끼움(tight fit) 방식 뿐만 아니라, 베이스(11)에 대하여 커버(12)의 미끄러짐 현상이 줄어들 수 있도록 상호 결합되는 방식을 포함하는 결합을 의미함을 밝혀 둔다. 커버(12)는 하면에 함몰 형성되는 그루브(미도시)를 구비할 수 있고, 베이스 돌기(11a)는 상기 그루브에 삽입될 수 있다. 베이스 돌기(11a)는 커버(12)가 수평 방향, 예를 들어 x축 또는 y축 방향으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 베이스 돌기(11a)는 지지 레이어(13)를 둘러싸고, 지지 레이어(13)를 고정시킬 수 있다. 베이스 돌기(11a)는 폐곡선을 이루는 형상으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 베이스 돌기(11a)는 복수 개로 단위체로 이루어진 형상을 가질 수 있다.
베이스 홀(11b)은 상하 방향으로 베이스(11)에 관통 형성될 수 있다. 베이스 홀(11b)은 스마트 인솔(1)에 수직한 방향, 즉 z축 방향으로 형성될 수 있다. 베이스 홀(11b)은 연결 라인(19)을 베이스(11)의 상면으로부터 하면으로 안내하는 경로로 기능할 수 있다. 베이스 홀(11b)을 통과한 연결 라인(19)은 제어부(16)에 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자의 발과 상호 작용하는 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)를 사용자의 발에 밀접하게 배치시킬 수 있으면서도, 사용자의 발에 의해 작용하는 압력이 제어부(16)에 미치는 영향을 줄여주어 제어부(16)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
베이스 홀(11b)은 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)가 구비되지 않은 공간에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 베이스 홀(11b)은 중족부(midfoot)에 오버랩되는 부분에 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자가 보행하는 동안 베이스 홀(11b) 및 이를 지나는 연결 라인(19)에 가해지는 압력은 상대적으로 작아지게 되어 연결 라인(19)의 단선 위험을 줄여줄 수 있다. 예를 들어, 푸쉬 오프(push off)가 진행되는 동안, 스마트 인솔(1) 중 앞발에 오버랩되는 부분, 즉 전방에 구비된 압력 센서(141) 및 진동자(151)에는 강한 압력이 가해질 수 있다. 마찬가지로, 힐 스트라이크(heel strike)가 진행되는 동안, 스마트 인솔(1) 중 뒤발에 오버랩되는 부분, 즉 후방에 구비된 압력 센서(142) 및 진동자(152)에는 강한 압력이 가해질 수 있다. 한편, 보행 주기 전방적으로 스마트 인솔(1) 중 중앙부에 오버랩되는 부분, 즉 베이스 홀(11b) 부근에는 상대적으로 작은 압력이 가해질 수 있다.
커버(12)는 상기 베이스에 탈부착 가능하다. 커버(12)는 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)가 사용자의 발에 직접적으로 접촉하지 않도록, 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)를 커버할 수 있다. 커버(12)의 형상은 베이스(11)의 형상과 대략 유사할 수 있다. 스마트 인솔(1)의 수직한 방향을 기준으로 커버(12)는 베이스(11)와 대부분 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 커버(12)의 내부에는 전자 부품이 구비되지 않을 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자는 커버(12)만을 분리하여 세척하거나, 교환할 수 있다. 또한, 각종 전자 요소들을 포함하는 베이스(11) 등의 구조를 변경할 필요 없이, 다양한 사용자의 발의 형상에 커스터마이징된 형상의 커버(12)를 제공할 수 있으므로, 스마트 슈즈(100)의 제조 비용 및 노력을 절감할 수 있다
지지 레이어(13)는 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)를 지지하고, 베이스 돌기(11a)의 내측에 삽입될 수 있다. 지지 레이어(13)는 베이스 돌기(11a)에 끼워맞춤될 수 있다. 지지 레이어(13)는 베이스 돌기(11a)의 내측에 흔들림 없이 고정될 수 있다. 지지 레이어(13)는 유연한 재질의 필름으로 형성될 수 있다.
복수 개의 압력 센서(141, 142)는 사용자의 발바닥으로부터 인가되는 압력을 감지할 수 있다. 복수 개의 압력 센서(141, 142)는 예를 들어 피에조(piezo) 압력 센서 또는 FSR(force sensitive resistor) 압력 센서 등의 압력 센서일 수 있다. 압력 센서에 의해 측정된 정보는 사용자의 보행 자세를 분석하는데 사용될 수 있다.
복수 개의 압력 센서(141, 142)는 전방 압력 센서(141) 및 후방 압력 센서(142)를 포함할 수 있다. 전방 압력 센서(141)는 사용자의 앞발(forefoot)에 오버랩될 수 있다. 후방 압력 센서(142)는 사용자의 뒤발(rearfoot)에 오버랩될 수 있다. 전방 압력 센서(141)는 좌측에 구비된 제 1 전방 압력 센서(141a)와, 우측에 구비된 제 2 전방 압력 센서(141b)를 포함할 수 있다.
복수 개의 진동자(151, 152)는 진동을 생성하여, 사용자의 발바닥에 자극을 인가할 수 있다. 복수 개의 진동자(151, 152)는 예를 들어, 편심 모터 등의 진동자일 수 있다. 복수 개의 진동자(151, 152)는 사용자의 발바닥의 역치 미만의 세기의 진동을 생성할 수 있다. 복수 개의 진동자는 사용자의 발바닥에 확률 공명(stochastic resonance)를 일으킬 수 있다. 이 경우, 실제 사용자의 발바닥에 전달되는 촉각 신호가 진동 노이즈와의 공진에 의해 증폭되므로, 사용자의 발바닥의 감각을 민감하게 할 수 있다.
복수 개의 진동자(151, 152)는 전방 진동자(151) 및 후방 진동자(152)를 포함할 수 있다. 전방 진동자(151)는 사용자의 앞발(forefoot)에 오버랩될 수 있다. 후방 진동자(152)는 사용자의 뒤발(rearfoot)에 오버랩될 수 있다. 전방 진동자(151)는 좌측에 구비된 제 1 전방 진동자(151a)와, 우측에 구비된 제 2 전방 진동자(151b)를 포함할 수 있다.
제어부(16)는 복수 개의 압력 센서(141, 142)에서 감지된 압력 중심을 결정하고, 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여 복수 개의 압력 센서(141, 142)를 제어할 수 있다. 제어부(16)는 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)와 물리적 및/또는 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(16)는 설정 지점을 미리 설정할 수 있다. 여기서 설정 지점이란, 이상적인 압력 중심일 수 있다. 제어부(16)는 이상적인 압력 중심, 즉 사용자가 올바른 자세로 직립 또는 보행 중일 때의 압력 중심을 설정 지점으로 설정할 수 있다. 제어부(16)는 복수 개의 압력 센서(141, 142)로부터 감지된 압력에 기초하여 압력 중심, 즉 실제 압력 중심을 결정할 수 있다.
제어부(16)는 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여 복수 개의 진동자를 제어할 수 있다. 제어부(16)는 압력 중심으로부터 설정 지점까지의 거리 및 압력 중심으로부터 설정 지점으로의 방향 중 하나 이상의 정보에 기초하여 복수 개의 진동자를 제어할 수 있다.
제어부(16)는, 압력 중심이 설정 지점보다 전방에 위치할 경우, 후방에 위치한 진동자를 선별적으로 작동시키고, 전방에 위치한 진동자는 작동시키지 않을 수 있다. 이 경우, 사용자의 발의 후방부의 민감도가 높아지게 되고, 사용자의 무게 중심은 후방으로 이동한다. 결과적으로, 압력 중심은 설정 지점에 근접하게 된다. 이와 같은 방식으로, 제어부(16)는 사용자의 밸런스를 향상시키기 위한 제어를 수행할 수 있다.
마찬가지로, 제어부(16)는, 압력 중심이 설정 지점보다 후방에 위치할 경우, 전방에 위치한 진동자를 선별적으로 작동시키고, 후방에 위치한 진동자는 작동시키지 않을 수 있다. 이 경우, 사용자의 발의 전방부의 민감도가 높아지게 되고, 사용자의 무게 중심은 전방으로 이동한다. 결과적으로, 압력 중심은 설정 지점에 근접하게 된다.
제어부(16)는 스마트 인솔(1)에 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 예를 들어, 제어부(16)는 미드솔(91)에 구비될 수도 있다.
인서트(17)는 베이스(11)의 내부에 배치되고, 베이스(11) 보다 강성한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 인서트(17)는 베이스(11)를 형성하는 성형틀에 미리 배치된 상태에서, 수지 발포 공정 등을 통하여 베이스(11)를 형성함으로써, 베이스(11)의 내부에 일체로 형성될 수 있다. 인서트(17)는 스마트 인솔(1)에 수직한 방향을 기준으로 제어부(16)에 오버랩될 수 있다. 인서트(17)가 제어부(16)의 전방 단부를 고정시키는 것을 기준으로 도시하였으나, 인서트(17)는 복수 개로 제공되어 제어부(16)의 다른 부분도 고정시킬 수 있다. 또한, 인서트(17)가 제어부(16)의 여러 부분을 고정시킬 수 있도록 다른 형상을 가질 수도 있음을 밝혀 둔다.
연결 라인(19)은 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)를 제어부(16)에 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 라인(19)은 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)로부터 연장되고 베이스(11)를 관통할 수 있다. 연결 라인(19)은 베이스(11)의 상면으로부터 베이스 홀(11b)을 통과하여 베이스(11)의 하면으로 연장할 수 있다. 연결 라인(19)의 단부는 베이스(11)의 하측에 구비된 제어부(16)에 연결될 수 있다. 연결 라인(19)의 일단부는 복수 개의 압력 센서(141, 142) 또는 복수 개의 진동자(151, 152)에 연결되고, 타단부는 제어부(16)에 연결될 수 있다. 복수 개의 압력 센서(141, 142) 및 복수 개의 진동자(151, 152)는 연결 라인(19)을 통해 제어부(16)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 연결 라인(19)은 지지 레이어(14)의 상면 또는 하면에 배치되거나, 지지 레이어(14)에 내장될 수도 있다. 한편, 지지 레이어(14) 없이 연결 라인(19)이 직접 베이스 바디(111)에 배치될 수도 있음을 밝혀 둔다.
도 5는 일 실시 예에 따른 지지 레이어, 복수 개의 압력 센서 및 복수 개의 진동자를 나타내는 평면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 블록도이다. 도 5는 설명의 편의를 위해 연결 라인을 생략하였음을 밝혀 둔다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제어부(16)는 제 1 전방 압력 센서(141a), 제 2 전방 압력 센서(141b) 및 후방 압력 센서(142)로부터 압력 정보를 수신하여, 압력 중심(p2)을 결정할 수 있다. 제 1 전방 압력 센서(141a)는 제 2 전방 압력 센서(141b)로부터 좌측으로 이격되어 배치될 수 있다.
제어부(16)는 압력 중심(p2)을 설정 지점(p1)과 비교할 수 있다. 예를 들어, 설정 지점(p1)은 사용자가 올바른 자세일 때의 이상적인 압력 중심 지점일 수 있다. 설정 지점(p1)은 미리 설정되어 있을 수도 있고, 사용 중 실시간으로 그 위치가 수정될 수도 있다. 사용자의 자세가 앞쪽으로 기울어져 있을 경우, 압력 중심(p2)은 설정 지점(p1) 보다 전방에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 사용자의 자세가 뒤쪽으로 기울어져 있을 경우, 압력 중심(p2)은 설정 지점(p1) 보다 후방에 위치할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 압력 중심(p2)은 설정 지점(p1)보다 전방에 위치할 수 있고, 우측에 위치할 수 있다. 지지 레이어(13)의 길이 방향(y축 방향)에 대해 수직하고, 설정 지점(p1)을 지나는 제 1 보조선(L1)으로부터 압력 중심(p2)까지의 거리는 d1일 수 있다. 지지 레이어(13)의 길이 방향(y축 방향)과 나란하고 설정 지점(p1)을 지나는 제 2 보조선(L2)으로부터 압력 중심(p2)까지의 거리는 d2일 수 있다.
제어부(16)는 d1을 제 1 설정 거리와 비교하여, d1이 제 1 설정 거리보다 전방에 위치할 경우, 압력 중심(p2)이 설정 지점(p1) 보다 전방에 위치한 것으로 결정할 수 있다. 사용자는 제 1 설정 거리를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 높은 수준의 밸런스를 유지하고자 하는 사용자의 경우, 제 1 설정 거리를 상대적으로 작게 설정할 수 있다.
제어부(16)는 d1이 제 1 설정 거리 이상으로 유지되는 상태가 제 1 설정 시간 이상으로 지속될 경우, 밸런스 이상 상태(abnormal condition of balance)로 결정할 수 있다. 사용자는 제 1 설정 시간을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 높은 수준의 밸런스를 유지하고자 하는 사용자의 경우, 제 1 설정 시간을 상대적으로 짧게 설정할 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 12를 참고하여, 사용자의 밸런스 이상 상태에 따른 설정 지점(p1)과 압력 중심의 위치 관계를 설명하기로 한다.
도 7은 자세가 뒤로 치우쳐진 사용자를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 8은 도 7의 상태에서 설정 지점 및 압력 중심(COP)의 관계를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 사용자(U)의 자세가 지면(G)을 기준으로 후방으로 치우쳐져 있을 경우, 예를 들어 사용자(U)의 상체가 후방으로 기울어져 있을 경우, 복수 개의 압력 센서(141a, 141b, 142)에 의해 결정되는 압력 중심(p3)은 설정 지점(p1) 보다 후방에 위치할 수 있다. 예를 들어, 후방 압력 센서(142)에서 측정되는 압력의 크기는, 제 1 전방 압력 센서(141a) 및/또는 제 2 전방 압력 센서(141b)에서 측정되는 압력의 크기보다 클 수 있다.
이 경우, 제어부는 전방부에 구비된 진동자의 진동의 세기를 후방부에 구비된 진동자의 진동의 세기 보다 크도록 제어하여, 사용자의 앞발의 민감도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부는 전방부에 구비된 진동자만을 작동시키고, 후방부에 구비된 진동자를 작동시키지 않을 수 있다.
도 9는 자세가 앞으로 치우쳐진 사용자를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 10은 도 9의 상태에서 설정 지점 및 압력 중심(COP)의 관계를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 사용자(U)의 자세가 지면(G)을 기준으로 전방으로 치우쳐져 있을 경우, 예를 들어 사용자(U)의 상체가 전방으로 기울어져 있을 경우, 복수 개의 압력 센서(141a, 141b, 142)에 의해 결정되는 압력 중심(p4)은 설정 지점(p1) 보다 전방에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전방 압력 센서(141a) 및/또는 제 2 전방 압력 센서(141b)에서 측정되는 압력의 크기는, 후방 압력 센서(142)에서 측정되는 압력의 크기보다 클 수 있다.
이 경우, 제어부는 후방부에 구비된 진동자의 진동의 세기를 전방부에 구비된 진동자의 진동의 세기 보다 크도록 제어하여, 사용자의 뒤발의 민감도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부는 후방부에 구비된 진동자만을 작동시키고, 전방부에 구비된 진동자를 작동시키지 않을 수 있다.
도 11은 발목의 밸런스가 무너진 상태를 개략적으로 도시한 배면도이고, 도 12는 도 11의 상태에서 설정 지점 및 압력 중심(COP)의 관계를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 사용자의 발목(A)이 내측으로 굽어져 있을 경우, 사용자의 무게는 발 안쪽에 상대적으로 크게 실릴 수 있으며, 복수 개의 압력 센서(141a, 141b, 142)에 의해 결정되는 압력 중심(p5)은 설정 지점(p1) 보다 우측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전방 압력 센서(141b)에서 측정되는 압력의 크기는, 제 1 전방 압력 센서(141a)에서 측정되는 압력의 크기보다 클 수 있다.
이 경우, 제어부는 좌측에 구비된 진동자의 진동의 세기를 우측에 구비된 진동자의 진동의 세기 보다 크도록 제어하여, 사용자의 발 좌측의 민감도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부는 좌측에 구비된 진동자만을 작동시키고, 우측에 구비된 진동자를 작동시키지 않을 수 있다.
도 13은 일 실시 에에 따른 스마트 슈즈는 밸런스를 유지하는 순서를 개략적으로 도시하는 순서도이고, 도 14는 도 13에서 밸런스가 유지되고 있는지 여부를 판단하는 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이고, 도 15는 도 13에서 진동자를 선별적으로 구동하는 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 스마트 슈즈는 복수 개의 진동자에 인가되는 진동을 선별적으로 제어함으로써 사용자의 밸런스를 향상시킬 수 있다. 스마트 슈즈가 사용자의 밸런스를 향상시키는 방법은, 설정 지점을 설정하는 단계(S100)와, 압력 중심을 결정하는 단계(S110)와, 밸런스가 유지되고 있는지 여부를 결정하는 단계(S120)와, 전원이 온 상태인지 여부를 확인하는 단계(S130)와, 진동자를 선별적으로 구동하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
단계(S100)에서, 사용자는 제어부에 설정 지점 데이터를 입력할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 밸런스 향상 작업을 수행하기 전에 미리 설정 지점 데이터를 입력할 수도 있으며, 또는 밸런스 향상 작업을 수행하는 동안에 설정 지점을 무선 통신을 통해 지속적으로 업데이트할 수도 있다. 설정 지점은 사용자를 올바른 자세로 유지시킨 상태에서, 이상적인 압력 중심의 지점으로 설정될 수 있다.
단계(S110)에서, 제어부는 압력 중심을 결정할 수 있다. 제어부는 복수 개의 압력 센서에서 감지된 압력 정보에 기초하여 압력 중심을 결정할 수 있다. 예를 들어, 설정 지점 보다 전방에 구비된 압력 센서에서 측정된 압력 값이 상대적으로 설정 지점 보다 후방에 구비된 압력 센서에서 측정된 압력 값 보다 클 경우, 압력 중심은 설정 지점 보다 전방에 있는 것으로 결정될 수 있다.
단계(S120)에서, 제어부는 현재 사용자가 밸런스 이상 상태에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 제어부는 설정 지점과 압력 중심의 위치 관계에 기초하여 밸런스 이상 상태인지 여부를 결정할 수 있다. 제어부는, 압력 중심이 설정 지점보다 전방 또는 후방에 위치할 경우, 전후 밸런스 이상 상태인 것으로 결정하고, 복수 개의 진동자 중 설정 지점 보다 전방에 위치한 진동자의 진동의 세기와 후방에 위치한 진동자의 진동의 세기를 서로 달라지도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 압력 중심이 설정 지점보다 전방에 위치할 경우, 제어부는 복수 개의 진동자 중 설정 지점 보다 후방에 위치한 진동자의 진동의 세기를 전방에 위치한 진동자의 진동의 세기보다 크도록 제어함으로써, 사용자의 뒤발의 민감도를 상대적으로 향상시키고, 압력 중심을 후방으로 이동시킬 수 있다. 결과적으로 압력 중심은 설정 지점으로 근접할 수 있다.
예를 들어, 압력 중심이 설정 지점보다 후방에 위치할 경우, 제어부는 복수 개의 진동자 중 설정 지점 보다 전방에 위치한 진동자의 진동의 세기를 후방에 위치한 진동자의 진동의 세기보다 크도록 제어함으로써, 사용자의 앞발의 민감도를 상대적으로 향상시키고, 압력 중심을 전방으로 이동시킬 수 있다. 결과적으로 압력 중심은 설정 지점으로 근접할 수 있다.
제어부는, 압력 중심이 설정 지점보다 좌측 또는 우측에 위치할 경우, 좌우 밸런스 이상 상태인 것으로 결정하고, 복수 개의 진동자 중 설정 지점 보다 좌측에 위치한 진동자의 진동의 세기와 우측에 위치한 진동자의 진동의 세기를 서로 달라지도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 압력 중심이 설정 지점보다 좌측에 위치할 경우, 제어부는 복수 개의 진동자 중 설정 지점 보다 우측에 위치한 진동자의 진동의 세기를 좌측에 위치한 진동자의 진동의 세기보다 크도록 제어함으로써, 사용자의 발의 우측 부분의 민감도를 상대적으로 향상시키고, 압력 중심을 우측으로 이동시킬 수 있다. 결과적으로 압력 중심은 설정 지점으로 근접할 수 있다.
예를 들어, 압력 중심이 설정 지점보다 우측에 위치할 경우, 제어부는 복수 개의 진동자 중 설정 지점 보다 좌측에 위치한 진동자의 진동의 세기를 우측에 위치한 진동자의 진동의 세기보다 크도록 제어함으로써, 사용자의 발의 좌측 부분의 민감도를 상대적으로 향상시키고, 압력 중심을 우측으로 이동시킬 수 있다. 결과적으로 압력 중심은 설정 지점으로 근접할 수 있다.
단계(S120), 즉 제어부가 밸런스 이상 상태 여부를 결정하는 단계는, 제 1 보조선으로부터 압력 중심까지 이격된 거리(d1)를 측정하는 단계(S121)와, 제 2 보조선으로부터 압력 중심까지 이격된 거리(d2)를 측정하는 단계(S122)와, d1이 제 1 설정 거리 이상인지 여부를 판단하는 단계(S123)와, d2가 제 2 설정 거리 이상인지 여부를 판단하는 단계(S124)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 보조선은 지지 레이어의 길이 방향에 대해 수직하고 설정 지점을 지나는 보조선을 의미하고, 제 2 보조선은 지지 레이어의 길이 방향과 나란하고 설정 지점을 지자는 보조선을 의미한다(도 5 참조).
제어부는 d1이 제 1 설정 거리 이상일 경우 및/또는 d2가 제 2 설정 거리 이상일 경우, 밸런스 이상 상태인 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, d1이 제 1 설정 거리 이상일 경우, 제어부는 전후 밸런스 이상 상태인 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, d2가 제 2 설정 거리 이상일 경우, 제어부는 좌우 밸런스 이상 상태인 것으로 결정할 수 있다. 제 1 설정 거리 및/또는 제 2 설정 거리는 조절 가능하다. 제어부가 밸런스 이상 상태인 것으로 결정할 경우, 제어부는 복수 개의 진동자를 선별적으로(selectively) 구동할 수 있다.
단계(S130)에서, 제어부는 전원이 온 상태인지 여부를 확인할 수 있다. 전원이 온 상태일 경우, 제어부는 복수 개의 압력 센서로부터 압력 정보를 수신하는 압력 중심을 결정하는 단계(S110)를 수행할 수 있다. 전원이 오프 상태일 경우, 제어부는 밸런스 향상 작업을 중지할 수 있다.
단계(S140)에서, 제어부는 복수 개의 진동자를 선별적으로 구동할 수 있다. 단계(S140)는, d1이 제 1 설정 거리 이상인지 여부를 판단하는 단계(S141)와, 압력 중심이 설정 지점보다 전방에 위치한지 여부를 판단하는 단계(S142)와, 전방 진동자의 진동의 세기를 후방 진동자의 진동의 세기 보다 크도록 제어하는 단계(S143)와, 후방 진동자의 진동의 세기를 전방 진동자의 진동의 세기 보다 크도록 제어하는 단계(S144)와, 압력 중심이 설정 지점보다 좌측에 위치한지 여부를 판단하는 단계(S145)와, 제 1 전방 진동자의 진동의 세기를 제 2 전방 진동자의 진동의 세기 보다 크도록 제어하는 단계(S146)와, 제 2 전방 진동자의 진동의 세기를 제 1 전방 진동자의 진동의 세기 보다 크도록 제어하는 단계(S147)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 전방 진동자 및 제 2 전방 진동자는 지지 레이어의 길이 방향에 교차하는 방향으로 이격되어 배치되고, 제 1 전방 진동자는 제 2 전방 진동자의 좌측에 구비되는 진동자를 의미한다.
도 16은 일 실시 예에 따른 베이스, 복수 개의 압력 센서 및 복수 개의 진동자를 나타내는 평면도이다.
도 16을 참조하면, 복수 개의 압력 센서(24) 및 복수 개의 진동자(25)는 다수 개로 구비되고, 지지 레이어(23) 상에 전체적으로 분포되어 있을 수 있다. 제어부(미도시)는 복수 개의 압력 센서(24)로부터 측정된 압력 분포에 기초하여, 압력 중심을 결정하고, 결정된 압력 중심과 미리 설정되어 있는 설정 지점의 위치 관계를 판단하고, 판단된 위치 관계에 기초하여 복수 개의 진동자(25) 각각의 진동의 세기를 개별적으로 제어할 수 있다. 설정 지점은 실시간으로 업데이트될 수 있다.
예를 들어, 압력 중심이 설정 지점의 전방에 위치할 경우, 제어부는 복수 개의 진동자(25) 중 설정 지점 보다 후방에 위치한 전동자의 진동의 세기를 전방에 위치한 진동자의 진동의 세기 보다 크도록 제어함으로써, 사용자의 뒤발의 민감도를 향상시키고, 압력 중심을 뒤쪽으로 이동시킬 수 있다.
도 17은 일 실시 예에 따른 밸런스 향상 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 17을 참조하면, 밸런스 향상 장치는, 좌측 스마트 인솔과, 우측 스마트 인솔과, 좌측 및 우측 스마트 인솔을 제어하는 제어부(2)를 포함할 수 있다.
좌측 스마트 인솔은 사용자의 왼발을 지지하는 좌측 지지 레이어(33)와, 좌측 지지 레이어(33) 상에 배치되는 좌측 압력 센서(341, 342)와, 좌측 지지 레이어(33) 상에 배치되는 좌측 진동자(35)를 포함할 수 있다. 좌측 압력 센서(341, 342)는 사용자의 왼발로부터 인가되는 압력을 감지할 수 있다. 좌측 압력 센서(341, 342)는 사용자의 왼발의 앞발(forefoot)에 오버랩되는 좌측 전방 압력 센서(341)와, 사용자의 왼발의 뒤발(rearfoot)에 오버랩되는 좌측 후방 압력 센서(342)를 포함할 수 있다.
우측 스마트 인솔은 사용자의 오른발을 지지하는 우측 지지 레이어(43)와, 우측 지지 레이어(43) 상에 배치되는 우측 압력 센서(441, 442)와, 우측 지지 레이어(43) 상에 배치되는 우측 진동자(45)를 포함할 수 있다. 우측 압력 센서(441, 442)는 사용자의 오른발로부터 인가되는 압력을 감지할 수 있다. 우측 압력 센서(441, 442)는 사용자의 오른발의 앞발에 오버랩되는 우측 전방 압력 센서(441)와, 사용자의 오른발의 뒤발에 오버랩되는 우측 후방 압력 센서(442)를 포함할 수 있다.
제어부(2)는 좌측 압력 센서(341, 342) 및 우측 압력 센서(441, 442)에서 측정된 압력을 비교하여, 좌측 진동자(35) 및 우측 진동자(45)의 진동의 세기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 좌측 압력 센서(341, 342)에서 측정된 압력 값이 우측 압력 센서(441, 442)에서 측정된 압력 값 보다 클 경우, 우측 진동자(45)의 진동의 세기가 좌측 진동자(35)의 진동의 세기 보다 크도록, 좌측 진동자 및 우측 진동자를 제어할 수 있다. 이 경우, 사용자의 오른발의 민감도가 상대적으로 향상되게 되며, 사용자의 무게 중심은 오른발 쪽으로 이동할 수 있다. 결과적으로, 좌측 압력 센서(341, 342)에서 측정되는 압력의 크기는 감소할 수 있고, 우측 압력 센서(441, 442)에서 측정되는 압력의 크기는 증가할 수 있으며, 좌측 압력 센서(341, 342) 및 우측 압력 센서(441, 442) 각각에서 측정되는 압력의 차이는 줄어들 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 지지 레이어;
    상기 지지 레이어 상에 배치되고, 압력을 감지하는 복수 개의 압력 센서;
    상기 지지 레이어 상에 배치되고, 진동을 생성하는 복수 개의 진동자; 및
    상기 복수 개의 압력 센서에서 감지된 압력에 기초하여 압력 중심(COP, Center of pressure)을 결정하고, 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여 상기 복수 개의 진동자를 제어하는 제어부를 포함하는 스마트 인솔.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 진동자는 사용자의 발바닥의 역치 미만의 세기의 진동을 생성하는 스마트 인솔.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 중심으로부터 상기 설정 지점까지 거리 및 상기 압력 중심으로부터 상기 설정 지점으로의 방향 중 하나 이상의 정보에 기초하여 상기 복수 개의 진동자를 제어하는 스마트 인솔.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 전방에 위치한 것으로 판단할 때, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점 보다 후방에 위치한 진동자의 진동의 세기가 전방에 위치한 진동자의 진동의 세기보다 크도록, 상기 복수 개의 진동자를 제어하는 스마트 인솔.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 전방에 위치한 것으로 판단할 때, 상기 복수 개의 진동자 중 상시 설정 지점 보다 후방에 위치한 진동자는 진동하고, 전방에 위치한 진동자는 진동하지 않도록, 상기 복수 개의 진동자를 제어하는 스마트 인솔.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 지지 레이어의 길이 방향에 대해 수직하고 상기 설정 지점을 지나는 제 1 보조선으로부터 상기 압력 중심까지의 거리가 제 1 설정 거리 이상이고, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 전방에 위치할 경우, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 전방에 위치한 것으로 판단하는 스마트 인솔.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 좌측에 위치한 것으로 판단할 때, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점 보다 우측에 위치한 진동자의 진동의 세기가 좌측에 위치한 진동자의 진동의 세기보다 크도록, 상기 복수 개의 진동자를 제어하는 스마트 인솔.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 좌측에 위치한 것으로 판단할 때, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점 보다 우측에 위치한 진동자는 진동하고, 좌측에 위치한 진동자는 진동하지 않도록, 상기 복수 개의 진동자를 제어하는 스마트 인솔.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 지지 레이어의 길이 방향과 나란하고 상기 설정 지점을 지나는 제 2 보조선으로부터 상기 압력 중심까지의 거리가 제 2 설정 거리 이상이고, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 좌측에 위치할 경우, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점 보다 좌측에 위치한 것으로 판단하는 스마트 인솔.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 진동자는,
    사용자의 앞발(forefoot)에 진동을 인가하기 위한 전방 진동자; 및
    상기 사용자의 뒤발(rearfoot)에 진동을 인가하기 위한 후방 진동자를 포함하는 스마트 인솔.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여, 상기 전방 진동자 및 후방 진동자 중 어느 하나의 진동자만을 진동시키는 스마트 인솔.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전방 진동자는 상기 지지 레이어의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 배열되는 제 1 전방 진동자 및 제 2 전방 진동자를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 좌측에 위치할 경우, 상기 제 1 전방 진동자 및 제 2 전방 진동자 중 우측에 위치한 전동자는 진동하고, 좌측에 위치한 진동자는 진동하지 않도록, 상기 제 1 전방 진동자 및 제 2 전방 진동자를 제어하는 스마트 인솔.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 레이어를 지지하는 베이스; 및
    상기 베이스에 탈부착 가능한 커버를 더 포함하고,
    상기 지지 레이어는 상기 베이스 및 커버 사이에 배치되는 스마트 인솔.
  14. 지지 레이어;
    상기 지지 레이어에 배치되고, 압력을 감지하는 복수 개의 압력 센서;
    상기 지지 레이어에 배치되고, 사용자의 발바닥의 역치 미만의 세기의 진동을 생성하는 복수 개의 진동자; 및
    상기 복수 개의 압력 센서 각각으로부터 감지된 압력에 기초하여 압력 중심(COP, Center of pressure)을 결정하고, 설정 지점 및 압력 중심의 위치 관계에 기초하여, 밸런스 이상 상태 여부를 결정하고, 상기 복수 개의 진동자 중 적어도 일부의 진동자의 진동 세기가 서로 달라지도록 제어하는 제어부를 포함하는 스마트 인솔.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 전방 또는 후방에 위치할 경우 전후 밸런스 이상 상태인 것으로 결정하고, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점보다 전방에 위치한 진동자의 진동의 세기와 후방에 위치한 진동자의 진동의 세기를 서로 달라지도록 제어하는 스마트 인솔.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 중심이 상기 설정 지점보다 좌측 또는 우측에 위치할 경우 좌우 밸런스 이상 상태인 것으로 결정하고, 상기 복수 개의 진동자 중 상기 설정 지점보다 좌측에 위치한 진동자의 진동의 세기와 우측에 위치한 진동자의 진동의 세기를 서로 달라지도록 제어하는 스마트 인솔.
  17. 사용자의 왼발을 지지하는 좌측 지지 레이어와, 상기 좌측 지지 레이어에 배치되는 좌측 압력 센서와, 상기 좌측 지지 레이어에 배치되는 좌측 진동자를 포함하는 좌측 스마트 인솔;
    상기 사용자의 오른발을 지지하는 우측 지지 레이어와, 상기 우측 지지 레이어에 배치되는 우측 압력 센서와, 상기 우측 지지 레이어에 배치되는 우측 진동자를 포함하는 우측 스마트 인솔; 및
    상기 좌측 압력 센서 및 우측 압력 센서에서 측정된 압력 값에 기초하여, 상기 좌측 진동자 및 우측 진동자의 진동의 세기를 서로 다르게 결정하는 제어부를 포함하는 밸런스 향상 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 좌측 압력 센서에서 측정된 압력 값이 상기 우측 압력 센서에서 측정된 압력 값보다 클 경우, 상기 우측 진동자의 진동의 세기가 상기 좌측 진동자의 진동의 세기보다 크도록, 상기 좌측 진동자 및 우측 진동자를 제어하는 밸런스 향상 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 좌측 압력 센서에서 측정된 압력 값이 상기 우측 압력 센서에서 측정된 압력 값보다 클 경우, 상기 우측 진동자는 진동하고 상기 좌측 진동자는 진동하지 않도록, 상기 좌측 진동자 및 우측 진동자를 제어하는 밸런스 향상 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 좌측 진동자 및 우측 진동자는 사용자의 발바닥의 역치 미만의 세기의 진동을 생성하는 밸런스 향상 장치.
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