KR20210128564A - 홈트레이닝 시스템 - Google Patents

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KR20210128564A
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program
unit
electronic device
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KR1020200046310A
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박민준
김성온
이지호
오동현
황철현
최상욱
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 홈 트레이닝 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 다리 절대각, 근육 활성도, 무게 중심을 이용하여 운동 정확성을 높이고, 게임을 통하여 흥미를 유도할 수 있도록 한 홈트레이닝 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 사용자의 신체 부위에 밀착되어 상기 신체 부위를 지지하는 지지부와, 상기 지지부의 회전 각도를 측정하는 측정부와, 상기 신체 부위에 신경지배근 전기 자극(NMES)을 주거나 자극에 대한 근전도(EMG) 반응을 감지하기 위한 위치를 가변적으로 선택할 수 있는 전극부를 포함하여 신체 부위의 회전 각도와 근전도 반응을 측정하여 전송하는 웨어러블 장치; 상기 웨어러블 장치에서 측정된 신체 부위의 회전 각도와 근전도 반응을 표준 데이터와 비교하여 사용자에게 운동 정확성을 제공하는 사용자 전자 장치; 및 상기 사용자 전자 장치에 표준 데이터를 제공하는 운동 프로그램 추천 서버를 포함하는 홈트레이닝 시스템이 제공된다.

Description

홈트레이닝 시스템{Home training system}
본 발명은 홈 트레이닝 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 다리 절대각, 근육 활성도, 무게 중심을 이용하여 운동 정확성을 높이고, 게임을 통하여 흥미를 유도할 수 있도록 한 홈트레이닝 시스템에 관한 것이다.
인류의 평균수명이 점차 늘어나면서 고령화 사회가 가속화되고 있다. 고령화 사회가 진행됨에 따라 많은 사람들이 건강에 관심을 가지게 되었으며, 100세 수명을 바라보게 되었다. 근래에는 몇 세까지 사느냐가 아니라, 어떻게 사느냐가 더 큰 문제로 되어가고 있다.
국내 스마트폰의 보급대수가 4천만 대를 넘어서고, 전 세계적으로도 급속한 확산 속도를 보이고 있다. 스마트폰과 같은 스마트 기기를 활용한 모바일 헬스케어 시스템에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 스마트 기기 관련기술과 같은 IT 기술들이 산업전반에 다양하게 융복합되어 새로운 형태의 제품들이 개발되고 있다. 운동기구에도 IT 기술이 접목된 지능형 운동기구 제품들이 출시되고 있다.
종래의 근력 측정 시스템은 주로 병원에서 사용되며 부피가 커서 일반인들이 헬스클럽이나 가정에서 실제 운동을 하면서 사용하기에는 매우 불편한 점이 있었다. 또한 헬스클럽에서의 트레이너의 지시에 따른 운동을 수행할 수 있으나, 근력 운동 시 근력의 수축, 이완정도, 근력의 세기 등을 객관적으로 보여줄 수 있는 시스템이 부족하다. 개인이 혼자서 근력 운동을 할 경우에는 대부분 매우 지루하게 느끼고, 어느 정도의 근력 운동이 적당한 수준인지 확실하게 알지 못하여 운동의 효과가 떨어지는 문제점이 있다.
공개번호 10-2016-0054325(2014년11월06일 출원): 맞춤형 개인 트레이닝 관리 시스템 및 방법 공개번호 10-2019-0117099(2018년04월06일 출원) : 트레이닝 시스템 공개번호 10-2016-0106420(2015년03월02일 출원) : 퍼스널 트레이닝을 위한 온라인 휘트니스 관리 시스템 및 그의 처리 방법
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용자의 다리 절대각, 근육 활성도, 무게 중심을 이용하여 운동 정확성을 높이고, 게임을 통하여 흥미를 유도할 수 있도록 한 홈트레이닝 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은 사용자의 신체 부위에 밀착되어 상기 신체 부위를 지지하는 지지부와, 상기 지지부의 회전 각도를 측정하는 측정부와, 상기 신체 부위에 신경지배근 전기 자극(NMES)을 주거나 자극에 대한 근전도(EMG) 반응을 감지하기 위한 위치를 가변적으로 선택할 수 있는 전극부를 포함하여 신체 부위의 회전 각도와 근전도 반응을 측정하여 전송하는 웨어러블 장치; 상기 웨어러블 장치에서 측정된 신체 부위의 회전 각도와 근전도 반응을 표준 데이터와 비교하여 사용자에게 운동 정확성을 제공하는 사용자 전자 장치; 및 상기 사용자 전자 장치에 표준 데이터를 제공하는 운동 프로그램 추천 서버를 포함한다.
또한, 본 발명은 사용자의 체중 및 무게중심 이동을 감지하는 밸런스 보드를 더 포함하며, 상기 사용자 전자 장치는 게임 운동 프로그램을 사용자에게 제공하고, 상기 밸런스 보드에서 감지된 무게 중심 이동에 따라 게임이 진행되도록 한다.
또한, 본 발명의 상기 사용자 전자 장치가 사용자에게 제공하는 게임 운동 프로그램은 스네이크 게임 프로그램인 것을 특징으로 하며, 상기 사용자 전자 장치는 운동 프로그램 추선 서버로부터 스네이크 게임(snake game)을 전송받아 스네이크와 열매를 디스플레이하며, 상기 밸런스 보드로부터 사용자의 무게 중심의 이동에 따라 스네이크가 이동하여 열매를 먹을 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 상기 사용자 전자 장치가 사용자에게 제공하는 게임 운동 프로그램은 슈팅 게임 프로그램인 것을 특징으로 하며, 상기 사용자 전자 장치는 운동 프로그램 추선 서버로부터 슈팅 게임(shooting game)을 전송받아 미사일을 디스플레이하며, 상기 밸런스 보드로부터 사용자의 무게 중심의 이동에 따라 미사일을 이동시키며, 상기 웨어러블 장치로부터 수신된 스쿼트(squat) 신호에 따라 미사일이 발사되도록 한다.
또한, 본 발명의 상기 웨어러블 장치는 상기 전극부로부터 감지된 근전도(EMG) 신호를 처리하고, 신경지배근 전기 자극(NMES)을 인가하기 위한 신호를 생성하고, PWM(pulse width modulation)에 기초하여 제어 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어 신호에 의해 제동력을 제공하거나 진동을 발생시키는 제동부를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 전극부는 상기 사용자에 맞는 신경지배근 전기 자극의 위치나 근전도 반응 감지 위치를 찾기 위한 가변형 전극을 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 웨어러블 장치는 상기 지지부의 회동에 구동력을 제공하는 구동부; 상기 측정부의 측정 정보를 외부의 사용자 전자 장치로 출력하고, 상기 측정 정보에 대한 피드백 정보를 상기 외부의 사용자 전자 장치로부터 수신하는 통신부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 제동력, 상기 구동력, 및 전기 자극 신호의 전류와 파형을 조정한다.
또한, 본 발명의 상기 측정부는 상기 지지부의 회동 범위, 회동 속도 및 가속도, 회동 방향, 회동 토크(torque), 상기 사용자의 표면 근전도, 상기 사용자의 운동 시간, 또는 상기 사용자의 운동 반복 횟수를 더 측정한다.
또한, 본 발명의 상기 운동 프로그램 추천 서버는 상기 웨어러블 장치에서 측정된 운동 정보를 상기 웨어러블 장치를 사용하는 사용자의 개인 정보와 연동시켜 저장하는 사용자 데이터 베이스; 상기 웨어러블 장치 또는 상기 사용자의 사용자 전자 장치에서 실행되기 위한 복수의 운동 프로그램을 저장하는 프로그램 데이터 베이스; 상기 운동 정보를 참조하여 운동 달성도를 분석하는 분석부; 상기 운동 정보 및 상기 운동 달성도를 참조하여, 상기 복수의 운동 프로그램 중 적어도 하나의 운동 프로그램을 추천하는 추천부; 및 상기 운동 달성도 및 상기 적어도 하나의 운동 프로그램을 상기 사용자 전자 장치로 출력하거나, 상기 사용자 전자 장치로부터 상기 운동 정보를 수신하는 통신부를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 운동 정보는 상기 사용자가 상기 웨어러블 장치를 착용한 부위에 대응하는 관절의 가동범위, 회동 속도 및 회동 가속도, 회동 방향, 회동 토크(torque), 표면 근전도, 근력, 운동 시간, 또는 운동 반복 횟수를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 프로그램 데이터 베이스는 상기 사용자 전자 장치에서 실행되기 위한 상태 측정 프로그램을 더 저장하고, 상기 분석부는 상기 상태 측정 프로그램에 따라 상기 웨어러블 장치에서 측정된 상태 정보를 참조하여, 상기 사용자에 대한 운동 목표 및 운동 일정을 모델링하고, 상기 추천부는 상기 상태 정보를 참조하여, 상기 복수의 운동 프로그램 중 상기 사용자에 적어도 하나의 운동 프로그램을 추천한다.
또한, 본 발명의 상기 분석부는 상기 운동 정보, 상기 운동 목표, 및 상기 운동 일정을 참조하여, 상기 사용자의 다음 운동에 따른 예상 운동 달성도를 더 분석한다.
또한, 본 발명의 상기 분석부는 상기 상태 정보 및 상기 운동 정보를 참조하여, 상기 운동 목표 및 상기 운동 일정을 조정한다.
또한, 본 발명의 상기 프로그램 데이터 베이스는 상기 웨어러블 장치의 사용 정보를 더 저장하고, 상기 통신부는 상기 사용 정보를 상기 사용자 전자 장치로 더 출력한다.
또한, 본 발명의 상기 프로그램 데이터 베이스는 상기 사용자 전자 장치에서 실행되기 위한 게임 운동 트레이닝 프로그램을 더 저장하고, 상기 통신부는 상기 게임 운동 트레이닝 프로그램을 상기 사용자 전자 장치로 제공한다.
상기와 같은 본 발명은 무게중심, 근활성 측정이 가능하고, 실시간 피드백이 가능하여 사용자가 정확한 자세에서 운동이 가능하여 운동 효과를 증가시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 정확한 자세를 통해서 조작할 수 있는 게임을 제공하여 사용자가 집에서 편하고 재미있게 운동할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템에서 무게 중심의 중요성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템에서 홈 트레이닝 게임의 예시도이다.
도 2a는 도 1의 밸런스 보드를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2b는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 사용자가 착용한 모습을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2c는 도 2b에 도시된 웨어러블 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 웨어러블 장치의 다른 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 3b는 도 2b에 도시된 전극부의 접착 패드를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3c는 도 2b에 도시된 전극부의 사용 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2b에서 도시된 제어부의 제어 신호의 파형을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5a는 도 1에서 도시된 사용자 전자 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 저장부에 게임 운동 트레이닝 프로그램을 추가로 포함하는 사용자 전자 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 6은 도 1a에서 도시된 운동 프로그램 추천 서버를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템을 통해 사용자가 운동을 수행하는 동작을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템을 통해 사용자가 운동을 수행하고, 이에 대한 결과를 확인할 수 있는 인터페이스를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템에서 수집된 데이터를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템에서 표준 데이터를 수집하는 과정을 보여주는 도면이다.
전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해 질 것이다.
특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 출원의 명세서에서 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 출원의 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어 있다"거나 또는 "직접 접속되어 있다"고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 1a를 참조하면, 홈트레이닝 시스템(10)은 웨어러블 장치(100), 밸런스 보드(100-1), 사용자 전자 장치(200), 및 운동 프로그램 추천 서버(300)를 포함할 수 있다.
웨어러블 장치(100)는 사용자의 신체에 밀착되거나 착용될 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자의 운동에 부하를 가하거나 또는 사용자의 운동을 보조할 수 있다. 본 발명의 웨어러블 장치(100)는 근육을 강화하기 위한 모든 운동에서도 사용될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 사용자는 웨어러블 장치(100)를 무릎 부위에 부착하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템(10) 및 웨어러블 장치(100)는 도시된 무릎에 제한되지 않고, 사용자의 다른 관절 부근에 부착될 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 무릎과 손목, 손가락, 팔꿈치, 어깨, 목, 허리, 엉덩이, 발목, 발가락 등과 같은 관절이 있는 모든 부위에 밀착될 수 있다.
웨어러블 장치(100)는 사용자의 운동 정보를 측정하고, 운동 정보를 사용자 전자 장치(200)에 전송할 수 있다. 여기서, 운동 정보는 사용자의 관절 가동범위, 관절 회동 방향, 관절 회동 속도 및 가속도, 관절에 가해지는 토크, 표면 근전도(surface electromyogram), 운동 시간, 또는 사용자의 반복 횟수 등을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 운동 정보를 사용자 전자 장치(200)에 전송하기 위해, 유선 또는 무선의 방식으로 사용자 전자 장치(200)와 연결될 수 있다.
다음으로, 밸런스보드(100-1)는 도 1b에 도시된 바와 같이 사용자가 바닥에 수평으로 설치해 두고, 그 위에 올라가 동작을 취하면 사용자의 무게중심의 이동을 감지하고, 아울러 사용자의 체중을 감지하기 위한 장치이다.
홈트레이닝에 있어서 ‘무게중심’은 중요하다. 왜냐하면, 전문가가 없이 혼자 운동하는 것의 문제는, 본인의 자세가 바른 상태인지에 대한 실시간 피드백이 없다는 점과, 자세는 바르더라도 몸의 균형이 맞지 않아 근육의 무리가 되는 점이 있다. 무게중심을 실시간으로 확인할 수 있다면, 이와 같은 문제를 해결할 수 있으며, 사용자가 실시간으로 정확한 자세로 교정하며 운동 할 수 있다는 장점이 있다.
상기와 같은 밸런스보드(100-1)는 도 2a에 도시된 바와 같이 사각 보드 모양을 가지는 베이스판(11)과, 이 베이스판(11)의 저면에 설치되는 복수 개의 압력감지센서(12)와, 이 복수 개의 압력감지센서(12)에서 감지되는 정보를 사용자 전자 장치(200)로 전송하는 무선통신부(13)를 포함한다.
이때 압력감지센서(12)는 베이스판(11)의 모서리 부분에 각각 1개씩 총 4개가 배치되고, 4개의 압력감지센서(12)에서 각각 감지되는 체중 증감에 따른 감지값의 변화를 이용하여 사용자의 무게중심의 이동을 감지하게 된다.
이때 4개의 압력감지센서(12)가 설치되는 대신, 3개의 압력감지센서(12)를 평면상의 정삼각형 꼭지점에 각각 위치하도록 배치한 것으로 실시될 수도 있다.
그리고 압력감지센서(12)는 압전센서 또는 로드센서 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는데, 압전센서(piezoelectric sensor)는 압전효과를 가진 소자를 이용한 센서로 진동을 전기 또는 역으로 전기적 펄스를 진동으로 변환할 수 있으며, 본 발명에서는 사용자의 체중 변화에 따른 진동(압력)을 전기적 신호로 변환하여 후술하는 사용자 전자 장치(200)로 제공하게 된다.
또한, 로드센서(load cell)는 힘 또는 하중을 측정하기 위한 변환기로 코일스프링, 판스프링, 링스프링 등의 1차 변환요소와, 1차 변환출력(변위, 변형)을 전기신호로서 인덕턴스 변화, 용량변화, 저항변화 등으로 변환하는 2차 변환요소를 포함한다.
한편, 사용자 전자 장치(200)는 웨어러블 장치(100)로부터 운동 정보를 그리고 운동 프로그램 추천 서버(300)로부터 운동 프로그램을 수신할 수 있다. 사용자 전자 장치(200)는 사용자가 운동 결과를 게임 결과로 인식할 수 있도록, 실시간으로 수신된 운동 정보를 수치화하고 운동 프로그램의 인터페이스에 나타낼 수 있다.
실시 예에 있어서, 사용자 전자 장치(200)는 운동 정보를 참조하여 사용자가 운동을 얼마나 수행했는지를 수치화하여 나타낼 수 있다. 그리고 사용자 전자 장치(200)는 네트워크(400)를 통해 운동 정보를 운동 프로그램 추천 서버(300)로 전송할 수 있다. 실시 예에 있어서, 네트워크(400)는 인터넷(Internet)일 수 있다.
또한, 사용자 전자 장치(200)는 밸런스 보드(100-1)로부터 사용자의 무게 중심의 이동 정보를 그리고 운동 프로그램 추천 서버(300)로부터 게임 운동 프로그램-스네이크 게임(snake game)과 슈팅 게임(shooting game)-을 수신할 수 있다. 여기서, 게임 운동 프로그램은 사용자의 운동을 돕기 위해 게임화된 운동 프로그램일 수 있다. 사용자 전자 장치(200)는 사용자의 무게 중심의 이동에 따라 게임 프로그램에 따라 게임이 진행되도록 한다.
실시 예에 있어서, 사용자 전자 장치(200)는 운동 정보를 참조하여 사용자가 운동을 얼마나 수행했는지를 수치화하여 나타낼 수 있다. 그리고 사용자 전자 장치(200)는 네트워크(400)를 통해 운동 정보를 운동 프로그램 추천 서버(300)로 전송할 수 있다. 실시 예에 있어서, 네트워크(400)는 인터넷(Internet)일 수 있다.
이러한 사용자 전자 장치(200)는 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet), TV, PC(personal computer) 등일 수 있다. 사용자 전자 장치(200)는 상술한 바에 한정되지 않고, 운동 프로그램을 구동할 수 있고 사용자에게 운동 프로그램의 인터페이스를 디스플레이 상에서 제공할 수 있는 모든 형태의 전자 장치일 수 있다.
구체적으로, 사용자 전자 장치(200)는 운동 프로그램 추선 서버(300)로부터 도 1c에 도시된 스네이크 게임(snake game)을 전송받아 스네이크와 열매를 디스플레이하며, 이때 밸런스 보드(100-1)로부터 사용자의 무게 중심의 이동에 따라 스네이크가 이동하여 열매를 먹을 수 있도록 한다.
또한, 사용자 전자 장치(200)는 운동 프로그램 추선 서버(300)로부터 도 1c에 도시된 슈팅 게임(shooting game)을 전송받아 미사일을 디스플레이하며, 이때 밸런스 보드(100-1)로부터 사용자의 무게 중심의 이동에 따라 미사일을 이동시키며, 웨어러블 장치(100)로부터 수신된 스쿼트(squat) 신호에 따라 미사일이 발사되도록 한다.
운동 프로그램 추천 서버(300)는 네트워크(400)를 통해 사용자 전자 장치(200)와 연결될 수 있다.
운동 프로그램 추천 서버(300)는 사용자 전자 장치(200)로부터 웨어러블 장치(100)에서 측정된 운동 정보와 밸런스 보드(100-1)에서 측정된 무게 중심의 이동 정보를 수신할 수 있다. 운동 프로그램 추천 서버(300)는 수신된 운동 정보를 참조하여 사전에 저장된 복수의 운동 프로그램 중 사용자에 적합한 운동 프로그램을 추천할 수 있다. 운동 프로그램 추천 서버(300)는 사용자에 적합한 운동 프로그램을 네트워크(400)를 통해 사용자 전자 장치(200)로 전송할 수 있다.
실시 예에 있어서, 운동 프로그램 추천 서버(300)는 적어도 하나 이상의 디스플레이 장치들로부터 운동 정보를 수신할 수 있다. 도 1a에서 단지 한 명의 사용자가 도시되어 있으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 운동 프로그램 추천 서버(300)는 복수의 사용자 각각에 부착된 복수의 웨어러블 장치에서 전송된 운동 정보를 각각 수신할 수 있다. 이하, 웨어러블 장치(100), 디스플레이 장치(200), 및 운동 프로그램 추천 서버(300) 각각의 상세한 구조에 대해 설명한다.
도 2b는 도 1a에 도시된 웨어러블 장치를 사용자가 착용한 모습을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2b를 참조 하면, 웨어러블 장치(100)는 제 1 지지대(110), 제 2 지지대(120), 및 힌지(hinge, 130)를 포함할 수 있다.
제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)는 사용자의 관절을 감싸는 근육과 이어지는 신체 부위를 지지할 수 있다. 실시 예에 있어서, 도시된 바와 같이, 제 1 지지대(110)는 사용자의 허벅지에 밀착되고, 허벅지를 지지할 수 있다. 유사하게, 제 2 지지대(120)는 사용자의 종아리에 밀착되고, 종아리를 지지할 수 있다. 이 때, 제 2지지대(120)는 제 1 지지대(110)의 일단에 힌지(130)에 의해 결합되어 사용자의 운동에 맞추어 회동 가능할 수 있다.
제 1 지지대(110)는 제 1 밴드(111)를 통해 사용자의 신체(허벅지)에 밀착될 수 있다. 유사하게, 제 2 지지대(120)는 제 2 밴드(121)를 통해 사용자의 신체(종아리)에 밀착될 수 있다. 예를 들면, 제 1 밴드(111)의 일단은 제 1 지지대(110)에 고정될 수 있고, 제 1 밴드(111)의 타단은 사용자가 자신의 신체를 감쌀 수 있게 제 1 지지대(110)와 연결될 수 있는 연결 고리(미도시)를 포함할 수 있다. 제 2 밴드(121)는 제 1 밴드(111)와 동일한 방식으로 제작될 수 있다.
제 1 밴드(111) 및 제 2 밴드(121)는 탄력이 있는 소재로 제작될 수 있다. 예를 들면, 제 1 밴드(111) 및 제 2밴드(121)는 벨크로(velcro) 타입의 밴드일 수 있다. 따라서, 신체의 두께에 관계없이, 사용자는 제 1 밴드(111) 또는 제 2 밴드(121)를 통해 원하는 신체 부위에 웨어러블 장치(100)를 밀착시킬 수 있다.
제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)는 사용자의 신체를 지지할 수 있으므로, 사용자가 올바른 관절의 회동방향으로 운동을 수행하도록 할 수 있다. 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)는 일종의 부목 역할을 수행할 수 있다. 즉, 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)는 사용자의 관절(예를 들면, 무릎)이 사용자가 의도하지 않은 방향으로 꺾이는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 있어서, 도시된 바와 달리, 제 1 밴드(111)는 제 1 지지대(110)가 외관상 보이지 않도록, 제 1 지지대(110)를 감쌀 수 있다. 유사하게, 제 2 밴드(121)는 제 2 지지대(120)가 외관상 보이지 않도록, 제 2 지지대(120)를 감쌀 수 있다. 또한, 제 1 밴드(111) 및 제 2 밴드(121)는 힌지(130)도 감쌀 수 있다.
힌지(130)는 제 1 지지대(110)의 일단과 제 2 지지대(120)의 일단을 서로 맞물리도록 결합시킬 수 있다. 이를 통해, 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)는 서로 회동이 가능하게 결합될 수 있다.
힌지(130)는 사용자의 관절 부분에 위치할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 힌지축은 사용자의 관절 회동 축과 일치될 수 있다.
도 2c는 도 2b에 도시된 웨어러블 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 2c를 참조하면, 제 1 지지대(110)는 제 1 전극부(115)를 포함할 수 있고, 제 2 지지대(120)는 제 2 전극부(125)를 포함할 수 있다.
제 1 전극부(115) 및 제 2 전극부(125) 각각은 전기 근육 자극(EMS:electrical muscle stimulation) 또는 신경지배근 전기 자극(NMES:neuromuscular electrical stimulation)을 위한 신호(이하, 근자극 신호라 함)를 사용자의 근육에 전달할 수 있다. 제 1 전극부(115) 및 제 2 전극부(125) 각각은 근자극 신호를 생성하거나, 제어부(135)의 제어에 따라 근자극 신호를 사용자의 근육에 전달할 수 있다.
상술한 근자극 신호는 신체의 안정성을 위해 에너지 크기가 제한된 저주파 신호일 수 있다. 근자극 신호는 사용자의 근육을 자극하여 진통이나 근위축을 방지할 수 있다. 또한, 근자극 신호의 세기, 주파수, 전류 또는 파형은 제어부(135)에 의해 조정될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 전극부(115) 및 제 2 전극부(125) 각각은 표면 근전도를 측정할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 제 1 전극부(115) 및 제 2 전극부(125)는 근자극 신호를 출력할 수 있도록 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 임의의 위치에 각각 배치될 수 있다. 그리고 제1 전극부(115) 및 제 2 전극부(125)는 도2b에서 전술한 제 1 밴드(111) 및 제 2 밴드(121)의 임의의 위치에 각각 배치될 수도 있다. 또한, 다른 실시 예에 있어서, 힌지(130)도 전극부(미도시)를 포함할 수 있다.
계속해서 도 2c를 참조하면, 힌지(130)는 제동부(131), 구동부(132), 측정부(133), 통신부(134), 및 제어부(135)를 포함할 수 있다. 제동부(131)는 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동을 방해할 수 있다. 이를위해, 제동부(131)는 제어부(135)로부터 전력(power) 및 제어 신호를 제공받고, 전력을 이용해 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동을 제동하는 제동력을 힌지(130)에 제공할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 제동부(131)는 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동의 반대 반향으로 동작하는 모터(미도시)를 포함하거나, 힌지(130)에 밀착될 수 있는 디스크 브레이크(이 경우, 제동력은 마찰력일 수 있다.)를 포함할 수 있다. 제동부(131)는 제어부(135)의 제어에 따라, 제동 정도를 조정할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제동부(131)는 제 1 지지대(110), 제 2 지지대(120), 또는 힌지(130)에 진동을 일으킬 수 있다. 즉, 사용자는 운동 수행 중에 제동부(131)에 의한 진동을 느낄 수 있다.
실시 예에 있어서, 제동부(131)는 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동 범위를 제한할 수도 있다. 이를 위해, 제동부(131)는 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동 범위가 특정 수치에 도달하면 회동을 제한하는 고정핀을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제동부(131)는 EM 브레이크(electromagnetic brake, 미도시)를 포함할 수 있다. EM 브레이크는 힌지(130)에 위치한 브레이크용 마찰판 및 브레이크용 플레이트를 포함할 수 있다. 제어부(135)의 제어 신호에 따라, EM 브레이크는 브레이크용 마찰판과 브레이크용 플레이트를 접촉시키거나 비접촉시킬 수 있다.
구동부(132)는 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동을 보조할 수 있다. 이를 위해, 구동부(132)는 제어부(135)로부터 전력 및 제어 신호를 제공받고, 전력을 이용해 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동 방향으로 구동력을 힌지(130)에 제공할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 구동부(132)는 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동 방향으로 동작하는 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 구동부(132)와 제동부(131)는 각각 모터를 포함할 수 있다. 구동부(132)는 제어부(135)의 제어 신호에 따라, 구동 정도를 조정할수 있다.
측정부(133)는 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동 각도, 회동 속도, 회동 방향, 및 회동 토크(torque)와 같은 운동 정보를 측정할 수 있다. 또한, 측정부(133)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하였는지 여부를 판단할 수 있다. 측정부(133)는 사용자의 운동에 따라, 힌지(130)에 가해지는 힘, 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)에 가해지는 힘을 더 측정할 수 있다. 도시된 바에 의하면, 측정부(133)는 힌지(130)에 배치될 수 있으나, 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)에도 더 배치될 수 있다. 측정부(133)에 의해 측정된 회동 방향은 전술한 제동부(131) 및 구동부(132)의 동작을 조정하는데 사용될 수 있다.
실시 예에 있어서, 측정부(133)는 엔코더(encoder), 굽힘 센서(bend sensor), 토크 센서(torque sensor), 압력센서(pressure sensor), 모션 센서(motion sensor), 위치 센서(position sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 또는 중력 가속도 센서(gravitational acceleration sensor) 등을 포함할 수 있다.
측정부(133)는 사용자의 표면 근전도, 사용자의 운동 시간, 또는 사용자의 운동 반복 횟수 등을 더 측정할 수 있다. 도시된 바와 달리, 측정부(133)는 사용자의 표면 근전도를 측정하기 위해 제 1 밴드 및 제 2 밴드(도 2b 참조, 111, 121)에 배치될 수도 있다. 측정부(133)는 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)가 연속해서 회동하는 시간(즉, 사용자의 운동 시간)을 측정할 수 있다. 실시 예에 있어서, 도시되진 않았지만, 웨어러블 장치(100)는 측정부(133)의 측정 결과를 저장하기 위한 저장부를 더 포함할 수 있다.
통신부(134)는 사용자 전자 장치(도 1a 참조, 200)와 통신할 수 있다. 통신부(134)는 측정부(133)에 의한 측정정보(즉, 운동 정보)를 사용자 전자 장치(도 1a 참조, 200)로 출력할 수 있다. 또한, 통신부(134)는 출력한 측정 정보에 대한 피드백 정보를 사용자 전자 장치(도 1a 참조, 200)로부터 수신할 수 있다.
실시 예에 있어서, 통신부(134)는 CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Communication), WCDMA(Wideband CDMA), CDMA-2000, TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution), Wimax(Worldwide Interoperability for Microwave Access), WLAN(Wireless LAN), UWB(Ultra Wide Band), 블루투스(Bluetooth), WI-DI(Wireless Display) 등과 같은 무선 통신 및 유선 통신을 지원할 수 있다.
제어부(135)는 제 1 전극부 및 제 2 전극부(115, 125), 제동부(131), 구동부(132), 측정부(133), 및 통신부(134)를 제어할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제어부(135)는 제 1 전극부 및 제 2 전극부(115, 125), 제동부(131), 구동부(132), 측정부(133), 및 통신부(134)에 전력을 제공할 수 있고, 상술한 구성 요소들의 동작 여부를 결정할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제어부(135)는 측정부(133)에 의해 측정된 측정 정보 또는 통신부(134)에 수신된 피드백 정보를 참조하여, 제동부(131)의 제동력 또는 진동, 구동부(132)의 구동력, 및 제 1 전극부 및 제 2 전극부(115, 125)의 자극 세기를 조정할 수 있다. 추가로, 제어부(135)는 제동부(131)가 동작하면 구동부(132)의 동작을 중지시키거나, 구동부(132)가 동작하면 제동부(131)의 동작을 중지시킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 제어부(135)는 CPU(central processing unit), GPU(graphic processing unit), AP(Application processor) 등을 포함할 수 있고, (system on chip) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit) 형태로 제공될 수 있다.
실시 예에 있어서, 도시된 바와 달리, 제동부(131), 구동부(132), 측정부(133), 통신부(134), 및 제어부(135)는 힌지(130)에 위치하지 않고 제 1 지지대(110) 또는 제 2 지지대(120)에 위치할 수도 있다.
좀 더 구체적으로, 제동부(131)는 힌지(130)에 연결된 와이어(미도시)의 장력을 조정하여 제동력을 생성하거나 진동을 일으킬 수 있다.
도 3a는 도 1a에 도시된 웨어러블 장치의 다른 실시 예를 보여준다. 도 3a를 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 무릎 보호대 형태로, 사용자가 운동을 할 때 무릎 주변 부위를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 3a의 웨어러블 장치(100)는 2단 벨크로 스트랩 방식으로, 허벅지와 종아리 부위에서의 고정력을 유지하고, 동시에 센서를 사용자의 피부에 밀착시켜 장치의 오작동을 방지할 수 있다. 도 3a의 웨어러블 장치(100)는 지지대를 삽입함으로, 무릎 부위가 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 도 3a의 웨어러블 장치(100)는 기능성 전기 자극(FES)을 효과적으로 가할 수 있도록 위치 가변 전극부를 가질 수 있다. 또, 도 3a의 웨어러블 장치는 배터리 상태를 표시하기 위한 배터리 표시부를 포함할 수 있다.
도 3a의 웨어러블 장치(100)는 자극을 주기 위한 전극과 자극에 대한 반응을 감지하기 위한 전극이 전극 어레이(array) 형태로 배열될 수 있다. 제어부는 이 어레이 형태의 전극을 통해 근전도 신호를 측정하거나 근자극 신호를 전달하는 위치를 선택하여 명령을 내릴 수 있다. 도 3a의 웨어러블 장치(100)는 IMU 센서와 EMG 센서, 그리고 FES 자극기를 포함할 수 있다.
IMU 센서는 기울어짐을 감지하기 위한 센서로, Roll, Pitch, Yaw로 이루어진 Euler 각을 알고, 정교한 각도의 자세 데이터를 제공할 수 있다. IMU 센서는 적절한 시점에 기능성 전기 자극을 주기 위해, 사용자의 다리 움직임을 측정할 수 있다. EMG 센서는 사용자의 근전도 신호를 측정하기 위한 센서이다. EMG 센서를 통해, 사용자의 근육 신호 주파수 및 근육 피로도 등을 분석할 수 있다.
FES 센서는 전류세기(Amplitude), 주파수(Pulse per Seconds), 동작폭(Pulse Interval), 램프(Ramp), 전체 작동 시간(Total time) 등의 자극을 범위를 정해서 인가할 수 있다. 예를 들면, 전류세기는 0~70mA (조절단위: 1/5/10mA) 범위로, 주파수는 20~999Hz (조절단위: 1/10/100Hz) 범위로, 동작폭은 01~65s (조절단위: 1/5/10s) 범위로, 램프는 1~10000ms (조절단위: 1/10/100ms) 범위로, 그리고 전체 작동 시간은 1~59m (조절단위: 1/5/10m) 범위로 하여, 기능성 전기 자극을 인가할 수 있다.
도 3b는 도 1a에 도시된 웨어러블 장치의 또 다른 실시 예로서, 웨어러블 장치의 전극부가 접착 패드로 구성된 예를 보여주는 도면이다. 웨어러블 장치(100)의 전극부는 사용자의 피부에 안정적으로 부착되고 유지되는 건식전극 패드를 포함할 수 있다. 전극부는 건식 고점착성 소재를 이용하여 동일한 방식으로 제작될 수 있다.
전극부는 사용자의 생체 신호(예를 들면, 근전도 신호)를 수집하거나, 사용자의 근육에 전기 근육 자극(EMS)이나 신경지배근 전기 자극(NMES)을 위한 근자극 신호를 전달할 수 있다. 전극부의 접착 패드는 사용자의 생체 신호나 근자극 신호를 효과적으로 얻거나 전달하기 위해 건식 고점착성 소재를 사용하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 전극부는 비금속 소재(탄소나노소재)를 이용하여, 전도성 건식 점착 전극 패드 형태로 제작될 수 있다.
도 3b에서는 전극부가 사각형으로 되어 있으나, 이에 국한되지 않고 원형이나 타원형 등 다른 모양으로 제작될 수 있다. 또한, 전극부의 접착 패드는 도 3b에서 보는 바와 같이, 얇은 시트 형태에 버섯 모양의 미세한 섬모구조를 가짐으로, 사용자의 다양한 피부 상태 및 환경(땀이나 물로 인해 습윤 또는 굴곡이 있는 피부 형태)에 크게 영향을 받지 않고 안정적으로 피부에 접착할 수 있다.
전극부의 접착 패드는 유연한 전도성 구조물로 물리적인 변형이나 습윤한 환경에서도 접착력 및 전기적 특성을 유지할 수 있기 때문에, 운동을 하거나 물 속에서도 안정적으로 생체 신호를 측정할 수 있다.
도 3c는 도 1a에 도시된 웨어러블 장치의 또 다른 실시 예로서, 전극부가 릴 형태로 구성된 예를 도면이다. 릴형전극부는 피부에 부착하는 전극의 위치를 변경할 수 있도록 해준다. 사용자는 릴형 전극부를 통해 근전도 신호를 측정하거나 근자극 신호를 전달하는 피부 접착 부위를 자유롭게 변경할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 평상 시에 릴형 전극부는 지지대(도 2b 참조, 110, 120) 또는 밴드(111, 121)의 슬롯에 수납될 수 있다. 그리고 사용 시에 릴형 전극부는 슬롯에서 나와, 릴이 늘어날 수 있는 최대 범위 내에서 원하는 피부 접착 부위에 부착될 수 있다. 릴형 전극부의 릴에는 전선이 감겨 있고, 전선을 통해 생체 신호나 근자극 신호가 전달될 수 있다. 도 3c에 도시된 릴형 전극부는 슬롯에 보관되고 릴 방식으로 전선을 정리함으로, 보관이 용이하고 편리하게 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템(10)은 하드웨어 측면에서, 다양한 형태로 구현되는 웨어러블 장치(100)를 포함할 수 있다. 또한, 웨어러블 장치(100)의 전극부도 힌지를 포함한 지지대형 전극부, 어레이형 전극부, 접착 패드형 전극부, 그리고 릴형 전극부 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템(10)은 웨어러블 장치(100)의 전극부를 어레이형 또는 릴형으로 구현함으로, 사용자 맞춤형 자극 패턴(또는 파형)과 최적의 자극 위치를 찾을 수 있다.
홈트레이닝 시스템(10)은 사용자 맞춤형 프로세스를 수행할 수 있는 프로그램 또는 소프트웨어를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템(10)은 사용자에 맞는 자극 위치를 찾고, 최적의 기능적 반응이 나오는 파라미터를 설정하고, 이를 통해 사용자 맞춤형 추천 운동 프로그램을 제공할 수 있다.
본 발명의 홈트레이닝 시스템(10)은 다음과 같은 단계로 수행될 수 있다.
첫째로, 홈트레이닝 시스템(10)은 목표로 설정된 기능적 반응(예를 들면, 관절각 또는 근육활성도)이 획득될 때까지 자극 위치를 바꿈으로, 사용자 개개인마다 최적화된 자극의 위치를 찾을 수 있다. 둘째로, 홈트레이닝 시스템(10)은 전류세기(Amplitude), 주파수(Pulse per Seconds), 동작폭(Pulse Interval), 램프(Ramp), 전체 작동 시간(Total time) 등의 파라미터를 변경해가면서 최적의 기능적 반응(예를 들면, 관절각 또는 근육활성도)이 나오는 파라미터를 설정할 수 있다. 셋째로, 홈트레이닝 시스템(10)은 최적화된 전극 위치와 파라미터를 기초로, 사용자 맞춤형 운동을 수행할 수 있다.
예로서, 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템(10)은 다리의 가동범위(ROM)를 측정함으로, 관절각 회복 운동을 수행할 수 있다. 본 발명의 홈트레이닝 시스템(10)은 다리의 가동범위가 기준 미달 시에 전기 자극을 인가하거나, 사용자 맞춤형 운동 프로그램을 제공함으로, 효과적으로 관절각 회복 운동을 할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 홈트레이닝 시스템(10)은 근전도(EMG)를 측정을 통한 등척성 운동(isometric exercise)을 수행할 수 있다. 홈트레이닝 시스템(10)은 사용자가 다리 근육에 힘을 주는 일정 시간 동안 근육활성도를 측정할 수 있다. 홈 트레이닝 시스템(10)은 등척성 운동의 근육활성도가 기준 미달 시에 전기 자극을 인가하거나 사용자 맞춤형 운동 프로그램을 제공할 수 있다.
도 4는 도 2b에서 도시된 제어부의 제어 신호의 파형을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4는 도 2b를 참조하여 설명될 것이다. 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 제어 신호의 세기(전압 단위)를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 제어 신호는 제 1 구간(t0~t1), 제 2 구간(t1~t2), 제 3 구간(t2~t3), 제 4 구간(t3~t4), 및 제 5 구간(t4~t5)으로 나누어질 수 있다. 제어부(135)는 제어 신호를 생성할 수 있고, 제동부(131)는 제어 신호에 기초하여 제동력을 제공하거나 진동을 일으킬 수 있다.
제 1 내지 제 3 구간(t0~t3)에서, 제어부(135)는 제어 신호의 듀티 사이클(duty cycle)을 100%로 설정할 수 있다. 제어 신호의 듀티 사이클이 100%이면, 제동부(131)는 제어 신호에 응답하여 제 1 지지대(110) 및 제 2 지지대(120)의 회동을 제동하는 제동력을 생성할 수 있다. 이 때, 제어 신호의 세기와 제동력의 세기는 비례할 수 있다.
예시적으로, 제 1 구간(t0~t1)에서 사용자가 받는 제동력은 제 3 구간(t2~t3)에서 사용자가 받는 제동력보다 작을 수 있다. 즉, 제어부(135)는 제동부(131)가 제동력을 생성하도록 제어 신호의 듀티 사이클을 100%로 조정할 수 있다. 또한, 제어부(135)는 제동력의 세기를 조정하기 위해 제어 신호의 세기를 조정할 수 있다.
제 4 내지 제 5 구간(t3~t5)에서, 제어부(135)는 제어 신호의 듀티 사이클을 50%로 설정할 수 있다. 다만, 상술한 50%는 예시적인 것에 불과하고, 제어부(135)는 제어 신호의 듀티 사이클을 100%가 아닌 임의의 값으로 설정할 수도 있다. 제어 신호의 듀티 사이클이 100% 미만이면, 제동부(131)는 제어 신호에 응답하여 사용자가 느낄 수 있는 진동을 일으킬 수 있다. 이 때, 제어 신호의 주파수와 제동력의 세기는 비례할 수 있다.
예시적으로, 제 4 구간(t3~t4)에서 사용자가 받는 진동의 세기는 제 5 구간(t4~t5)에서 사용자가 받는 진동의 세기보다 작을 수 있다. 또한, 제어 신호의 진폭과 제동력의 세기도 비례할 수 있다. 즉, 제어부(135)는 제동부(131)가 진동을 일으키도록 제어 신호의 듀티 사이클을 100% 미만의 값으로 조정할 수 있다. 또한, 제어부(135)는 진동의 세기를 조정하기 위해 제어 신호의 세기 및 주파수를 조정할 수 있다.
웨어러블 장치(100)는 지지부, 전극부, 제동부, 그리고 제어부를 포함할 수 있다. 지지부는 사용자의 신체 부위에 밀착되어 신체 부위를 지지할 수 있다. 전극부는 신체 부위에 자극을 주거나 자극에 대한 반응을 감지하기 위한 복수의 센서를 포함한다. 전극부는 전기 근육 자극(EMS) 또는 신경지배근 전기 자극(NMES)을 위한 근자극 신호를 신체 부위에 인가할 수 있다. 제동부는 전극부로부터 입력된 근자극 신호를 기초로 제어 신호를 생성하고, 제어 신호의 듀티 사이클(duty cycle)에 따라 지지부의 회동에 제동력을 제공하거나 지지부에 진동을 일으킬 수 있다.
제동부가 제동력을 제공할지 또는 진동을 일으킬지를 결정하기 위해, PWM(pulse width modulation)에 기초하여 제어 신호의 듀티 사이클을 조정하는 제어부를 포함할 수 있다. 정리하면, 제어부(135)는 PWM(pulse width modulation)을 수행하여 제어 신호를 조정할 수 있다. 조정된 제어 신호에 따라, 제동부(131)는 제동력을 생성하거나 진동을 일으킬 수 있다.
도 5a는 도 1a에서 도시된 사용자 전자 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 5a를 참조하면, 사용자 전자장치(200)는 통신부(210), 저장부(220), 디스플레이(230), 및 제어부(240)를 포함할 수 있다.
통신부(210)는 웨어러블 장치의 통신부(도 2c 참조, 134)와 동일한 기능을 수행할 수 있다.
통신부(210)는 웨어러블 장치의 통신부(도 2c 참조, 134)로부터 운동 정보 및 프로그램 추천 서버(도 1a 참조, 300)로부터 적합한 운동 프로그램을 수신할 수 있다. 추가로, 통신부(210)는 수신된 운동 정보를 운동 프로그램 추천 서버(300)로 전송할 수 있다.
저장부(220)는 운동 프로그램 또는 상태 측정 프로그램(221), 웨어러블 장치 사용 방법(222), 운동 정보 또는 운동 목표 또는 운동 일정(223) 등 운동과 관련된 정보가 저장될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 저장부(220)는 운동 프로그램 추천 서버(300)로부터 수신된 적어도 하나 이상의 운동 프로그램들, 상태 측정 프로그램, 그리고 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)의 사용 방법을 저장할 수 있다.
여기서, 상태 측정 프로그램은 최초로 운동을 시작하는 사람의 상태를 파악하기 위한 프로그램을 의미한다. 다만, 상태 측정 프로그램은 기존에 운동을 수행하던 환자가 자신의 상태를 파악하기 위해 사용될 수도 있다.
그리고 웨어러블 장치에 따라 복수의 사용 방법이 저장부(220)에 저장될 수도 있다. 또한, 저장부(220)는 웨어러블 장치(100)로부터 전송된 운동 정보를 저장할 수 있다. 저장부(220)는 제어부(240)의 제어에 따라 저장된 정보 또는 프로그램을 디스플레이(230) 또는 제어부(240)에 제공할 수 있다.
실시 예에 있어서, 저장부(220)는 사용자의 개인 정보를 저장할 수 있다. 여기서, 개인 정보는 사용자의 주민등록번호, 생년월일, 성별, 이름, 암호, 지문 등의 개인을 식별할 수 있는 정보 및 키, 몸무게, 혈압, 지병, 나이등의 건강 관련 정보를 포함할 수 있다. 반복적인 운동에 따라, 사용자는 사용자 전자 장치(200)를 이용해 게임화된 운동 프로그램을 수행할 수 있다.
이때, 사용자 전자 장치(200)는 현재 사용자가 기존의 운동을 수행하던 사용자인지 아닌지를 기존에 저장된 개인 정보를 참조하여 판단할 수 있다. 만약, 새로운 사용자가 운동을 수행하는 경우, 저장부(220)에는 새로운 사용자에 대한 개인 정보가 저장될 수 있다.
실시 예에 있어서, 저장부(220)는 EPROM(erasable programmable read-only memory), EERROM(electrically erasable programmable read-only memory), 낸드 플래시 메모리(nand flash memory), 노어 플래시 메모리(nor flash memory), PRAM(phase-change memory), ReRAM(resistive random access memory), FeRAM(ferroelectric random access memory) 등과 같은 불휘발성 반도체 메모리 소자, 또는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 휘발성 반도체 메모리 소자를 포함할 수 있다.
디스플레이(230)는 제어부(240)의 제어에 따라, 운동 프로그램의 인터페이스, 상태 측정 프로그램의 인터페이스, 웨어러블 장치 사용방법, 사용자의 개인 정보를 입력 받기 위한 인터페이스 등을 표시할 수 있다.
이 때, 운동 프로그램의 인터페이스 상에서는 사용자에 의해 수행된 운동 결과, 운동 목표, 운동 일정 등이 표시될 수 있다. 이를 통해, 사용자는 자신이 얼만큼 운동을 수행하였는지, 현재 자신이 회동할 수 있는 관절의 가동범위(ROM)가 얼마나 되는지, 자신의 운동 달성도는 얼마인지 등을 확인할 수 있다.
실시 예에 있어서, 디스플레이(230)는 유기 발광 디스플레이 패널(organic light emitting display panel), 액정 디스플레이 패널(liquid crystal display panel), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel), 전기영동 디스플레이 패널(electrophoretic display panel), 또는 일렉트로웨팅 디스플레이 패널(electrowetting display panel) 등을 포함할 수 있다.
제어부(240)는 사용자 전자 장치(200)에 포함된 구성 요소들을 구동하거나, 운동 프로그램, 및 상태 측정 프로그램을 실행시킬 수 있다. 이를 위해, 제어부(240)는 사용자 전자 장치(200)에 포함된 구성 요소들을 제어하는 컨트롤러들, 인터페이스들, 그래픽 엔진 등을 포함할 수 있다. 제어부(240)는 SoC 또는 ASIC 형태로 제공될 수 있다.
제어부(240)는 운동 프로그램을 구동시켜, 운동 프로그램의 인터페이스를 디스플레이(230)에 표시할 수 있다.
제어부(240)는 통신부(210)에서 수신된 운동 정보를 실시간으로 운동 프로그램의 인터페이스 상에 수치화할 수 있다. 또한, 제어부(240)는 운동 프로그램 추천 서버(300)로부터 수신하여 저장부(220)에 저장된 운동 목표, 운동 일정 등을 운동 프로그램의 인터페이스 상에 같이 표시할 수 있다
제어부(240)는 상태 측정 프로그램을 구동시켜, 상태 측정 프로그램의 인터페이스를 디스플레이(230)에 표시할 수 있다. 제어부(240)는 실시간으로 통신부(210)에서 수신된 상태 측정 정보를 상태 측정 프로그램의 인터페이스 상에 수치화할 수 있다.
제어부(240)는 운동 프로그램 추천 서버(300)로부터 추천된 운동 프로그램에 따라 운동 정보에 대한 피드백 정보를 전송하기 위해, 통신부(210)를 제어할 수 있다. 즉, 통신부(210)는 제어부(240)의 제어에 따라, 피드백 정보를 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)에 전송할 수 있다.
도 5b는 도 5a에 도시된 저장부에 게임 운동 트레이닝 프로그램을 추가로 포함하는 사용자 전자 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 5b를 참조하면, 사용자 전자 장치(200)의 저장부(220)는 게임 운동 트레이닝 프로그램(224)을 포함할 수 있다.
게임 운동 트레이닝 프로그램(224)은 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)를 통해 관절 가동범위, 관절 가동 속도, 관절토크, 표면 근전도 정보 등과 같은 트레이닝 데이터를 수집할 수 있다.
또한, 게임 운동 트레이닝 프로그램(224)은 밸런스 보드(100-1)로부터 사용자의 무게 중심의 이동을 수집할 수 있다.
이에 따라 게임 운동 트레이닝 프로그램(224)는 밸런스 보드(100-1)에서 수집된 사용자의 무게 중심의 이동에 따라 스네이크 게임인 경우에 뱀이 이동하도록 하여 열매를 먹을 수 있도록 하며, 슈팅 게임인 경우에 미사일을 이동시킨다.
그리고, 게임 운동 트레이닝 프로그램(224)는 웨어러블 장치(100)로부터 사용자의 동작을 감지하여 스쿼트 동작이 감지되는 경우에 미사일이 발사되도록 한다.
한편, 게임 운동 트레이닝 프로그램(224)은 설치된 운동 프로그램(221)에 포함되어 있을 수도 있다. 게임 운동 트레이닝 프로그램(224)은 사용자 전자 장치(200)에 이미 설치되어 있거나, 운동 프로그램 추천 서버(도 1a 참조, 300)로부터 다운로드 받아 설치할 수 있다.
도 6은 도 1a에서 도시된 운동 프로그램 추천 서버를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 운동 프로그램 추천 서버(300)는 사용자 데이터 베이스(310), 프로그램 데이터 베이스(320), 분석부(330), 추천부(340), 및 통신부(350)를 포함할 수 있다.
사용자 데이터 베이스(310)는 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)에서 측정된 운동 정보를 저장할 수 있다. 이때, 운동 정보는 사용자의 개인 정보와 연동되어 저장될 수 있다. 또한, 사용자 데이터 베이스(310)는 다른 웨어러블 장치에서 측정된 운동 정보를 저장할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템(도1a 참조, 10)은 복수의 사용자가 이용할 수 있으므로, 운동 정보는 사용자의 개인 정보와 연동되어 분류될 필요가 있다.
사용자 데이터 베이스(310)에 저장되는 운동 정보는 분석부(330)에 의해 분류될 수 있다. 실시 예에 있어서, 분석부(330)에 의해 개인별로 운동 정보가 분류되어 사용자 데이터 베이스(310)에 저장될 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 분석부(330)에 의해 사용자가 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)를 착용한 부위별로 운동 정보가 분류되어 사용자 데이터 베이스(310)에 저장될 수 있다.
프로그램 데이터 베이스(320)는 복수의 운동 프로그램, 복수의 상태 측정 프로그램, 및 웨어러블 장치의 사용방법에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 프로그램 데이터 베이스(320)는 게임 운동 트레이닝 프로그램을 저장할 수 있다. 게임 운동 트레이닝 프로그램은 사용자가 쉽게 운동 프로그램을 수행할 수 있도록 게임 운동 트레이닝을 제공할 수 있다.
힘든 운동 프로그램을 수행하는 대신에 프로그램 데이터 베이스(320)에 저장된 게임화된 운동 프로그램을 수행할 수 있다.
실시 예에 있어서, 복수의 운동 프로그램 각각은 서로 난이도가 상이할 수 있다. 즉, 사용자들 각각의 운동 달성도가 상이하므로, 운동 달성도에 따라 난이도가 상이한 복수의 운동 프로그램이 프로그램 데이터 베이스(320)에 저장될 수 있다. 또한, 운동 부위마다 상이한 복수의 운동 프로그램이 프로그램 데이터 베이스(320)에 저장될 수 있다.
복수의 상태 측정 프로그램은 사용자의 상태를 측정하기 위한 프로그램이다. 가령, 본 발명의 홈 트레이닝 시스템을 처음 이용하는 사용자에게 적합한 운동 프로그램을 추천하기 위해, 사용자의 상태를 측정하는 프로그램이 필요하다. 뿐만 아니라, 기존의 사용자가 자신의 운동이 어느 정도까지 진행되었는지 확인할 수 있도록, 사용자의 상태를 측정하는 프로그램이 필요하다.
따라서, 사용자는 운동을 수행하기 전에, 사용자 전자 장치(도 1a 참조, 200)에서 표시되는 상태 측정 프로그램의 인터페이스에 따라 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)를 움직일 수 있다. 상술한 움직임에 따라, 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)에서 측정된 상태 정보가 사용자 데이터 베이스(310)에 저장될 수 있다.
프로그램 데이터 베이스(320)에는 다양한 웨어러블 장치의 사용 방법들이 사전에 저장될 수 있다. 이는 웨어러블 장치의 사용 방법은 웨어러블 장치가 부착될 수 있는 위치마다 상이하기 때문이다. 프로그램 데이터 베이스(320)에 저장된 웨어러블 장치의 사용 방법은 사용자 전자 장치(도 1a 참조, 200)에 전송될 수 있다.
분석부(330)는 상태 측정 프로그램에 따라 웨어러블 장치에서 측정된 상태 정보를 참조하여, 사용자에 적합한 운동 목표 및 운동 일정을 모델링(modeling)할 수 있다.
분석부(330)는 사용자 데이터 베이스(310)에 저장된 운동 정보를 참조하여 운동 달성도를 분석할 수 있다. 분석부(330)는 누적된 운동 정보를 참조하여 사용자의 다음 운동에 따른 예상 운동 달성도를 더 분석할 수도 있다. 분석부(330)는 상태 정보 및 운동 정보를 참조하여 전에 모델링된 운동 목표 및 운동 일정을 재조정할 수 있다.
실시 예에 있어서, 분석부(330)는 사용자 데이터 베이스에 저장된 운동 정보를 비교할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 분석부(330)는 도 9에 도시된 바와 같이 수집된 사용자의 무릎 관절 가동범위(ROM: range of motion)와 표준 데이터의 무릎 관절 가동범위를 비교하여 정확한 운동을 수행할 수 있도록 할 수 있다. 분석부(330)의 비교 결과는 사용자 전자 장치(도 1a 참조, 200)로 전송하여 사용자가 운동 상태를 교정하도록 한다.
이러한 표준 데이터는 운동 정확성을 위해 초기에 도 10에 도시된 바와 같이 파악할 수 있으며, 이를 통하여 사용자가 다리를 제대로 굽히고 있는지, 정확한 위치에 힘을 주고 있는지 판단이 가능하다.
실시 예에 있어서, 분석부(330)는 사용자 데이터 베이스(310)에 저장된 여러 사용자들의 운동 정보를 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)의 착용 부위별로 분류할 수 있다. 분석부(330)는 분류된 운동 정보를 참조하여 사용자들의 평균 운동 진행도, 평균 운동 달성도 등을 분석할 수 있다. 분석부(330)는 사용자들의 평균 운동 진행도, 평균 운동 달성도를 참조하여, 개인별 운동 일정 및 운동 목표를 수립할 수 있다.
추천부(340)는 상태 측정 프로그램에 따라 웨어러블 장치에서 측정된 상태 정보를 참조하여, 복수의 운동 프로그램 중 사용자에 적합한 운동 프로그램을 추천할 수 있다. 또한, 추천부(340)는 분석부(330)의 분석 결과를 더 참조하여, 복수의 운동 프로그램 중 사용자에 적합한 운동 프로그램을 다시 추천할 수 있다. 이 때, 사용자의 운동 달성도에 따라, 기존에 추천된 운동 프로그램은 다른 운동 프로그램으로 변경될 수 있다.
실시 예에 있어서, 분석부(330)는 상술한 분석 결과들(운동 목표 및 운동 일정 모델링 또는 재조정, 비교 결과, 분류 결과, 평균 운동 진행도 분석, 평균 운동 달성도 분석, 등)을 도출하기 위해, 기계학습 알고리즘(machine learning algorithm)을 사용할 수 있다. 유사하게, 추천부(340)도 추천 동작(사용자에 적합한 적어도 하나의 운동 프로그램 도출)을 위해, 기계학습 알고리즘을 사용할 수 있다. 이를 위해, 분석부(330) 및 추천부(340) 각각은 CPU, AP 등을 포함할 수 있고, SoC 또는 ASIC 형태로 제공될 수 있다.
통신부(350)는 네트워크(도 1 참조, 400)를 통해 사용자 전자 장치(도 1a 참조, 200)와 통신할 수 있다. 통신부(350)는 전술한 다양한 방식의 유선 또는 무선의 통신을 지원할 수 있다. 통신부(350)는 웨어러블 장치(도 1a 참조, 100)에서 측정된 운동 정보를 수신하고, 분석부(330)의 분석 결과, 추천부(340)의 추천 결과, 또는 게임 운동 트레이닝 프로그램을 사용자 전자 장치(도 1a 참조, 200)로 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템을 통해 사용자가 운동을 수행하는 동작을 예시적으로 보여주는 도면이다. 실시 예에 있어서, 사용자의 운동에 따라, 사용자 전자 장치(200)의 디스플레이(230) 상의 게임 캐릭터가 달리기를 수행할 수 있다. 다만, 게임화된 운동 프로그램의 콘텐츠는 도 7에서 도시된 것에 한정되지 않는다.
사용자 전자 장치(200)는 무릎 운동 정보를 수신하고, 실행 중인 운동 프로그램에서, 게임 캐릭터의 달리기 속도를 조정할 수 있다. 즉, 무릎 관절의 가동범위(ROM)와 무릎 관절의 회동 속도에 따라, 게임 캐릭터의 달리기 속도가 변경될 수 있다. 사용자 전자 장치(200)는 웨어러블 장치(100)의 제동력 구동력, 진동의 세기, 또는 근자극 신호의 세기 등을 조정하기 위해, 무릎 운동 정보를 참조하여 피드백 정보를 웨어러블 장치(100)로 전송할 수 있다. 피드백 정보에 따라, 사용자는 동적으로 웨어러블 장치(100)로부터 구동력, 제동력, 진동, 또는 근자극 신호를 받을 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 홈트레이닝 시스템을 통해 사용자가 운동을 수행하고, 이에 대한 결과를 확인 할 수 있는 인터페이스를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 디스플레이(230)에 운동 정보가 수치화되어 나타날 수 있다.
도 8을 참조하면, 운동 수행 시간(play time), 반복 횟수(reps), 반응 시간(reaction time), 성공률(success rate), 게임 스코어(game score), 총 운동 달성도(total achievement) 등이 디스플레이(230)에 표시될 수 있다. 다만, 도 8에 도시된 수치들, 인터페이스 구성 및 항목 등은 예시적인 것에 불과하고, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.
10: 홈트레이닝 시스템 100: 웨어러블 장치
100-1 : 밸런스 보드 110, 120: 제 1 지지대, 제 2 지지대
130: 힌지 200: 사용자 전자 장치
210: 통신부 220: 저장부
230: 디스플레이 240: 제어부
300: 운동 프로그램 추천 서버 310: 사용자 데이터 베이스
320: 프로그램 데이터 베이스 330: 분석부
340: 추천부 350: 통신

Claims (15)

  1. 사용자의 신체 부위에 밀착되어 상기 신체 부위를 지지하는 지지부와, 상기 지지부의 회전 각도를 측정하는 측정부와, 상기 신체 부위에 신경지배근 전기 자극(NMES)을 주거나 자극에 대한 근전도(EMG) 반응을 감지하기 위한 위치를 가변적으로 선택할 수 있는 전극부를 포함하여 신체 부위의 회전 각도와 근전도 반응을 측정하여 전송하는 웨어러블 장치;
    상기 웨어러블 장치에서 측정된 신체 부위의 회전 각도와 근전도 반응을 표준 데이터와 비교하여 사용자에게 운동 정확성을 제공하는 사용자 전자 장치; 및
    상기 사용자 전자 장치에 표준 데이터를 제공하는 운동 프로그램 추천 서버를 포함하는 홈트레이닝 시스템.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    사용자의 체중 및 무게중심 이동을 감지하는 밸런스 보드를 더 포함하며,
    상기 사용자 전자 장치는 게임 운동 프로그램을 사용자에게 제공하고, 상기 밸런스 보드에서 감지된 무게 중심 이동에 따라 게임이 진행되도록 하는 홈트레이닝 시스템.
  3. 청구항 2항에 있어서,
    상기 사용자 전자 장치가 사용자에게 제공하는 게임 운동 프로그램은 스네이크 게임 프로그램인 것을 특징으로 하며,
    상기 사용자 전자 장치는 운동 프로그램 추선 서버로부터 스네이크 게임(snake game)을 전송받아 스네이크와 열매를 디스플레이하며, 상기 밸런스 보드로부터 사용자의 무게 중심의 이동에 따라 스네이크가 이동하여 열매를 먹을 수 있도록 하는 홈트레이닝 시스템.
  4. 청구항 2항에 있어서,
    상기 사용자 전자 장치가 사용자에게 제공하는 게임 운동 프로그램은 슈팅 게임 프로그램인 것을 특징으로 하며,
    상기 사용자 전자 장치는 운동 프로그램 추선 서버로부터 슈팅 게임(shooting game)을 전송받아 미사일을 디스플레이하며, 상기 밸런스 보드로부터 사용자의 무게 중심의 이동에 따라 미사일을 이동시키며, 웨어러블 장치로부터 수신된 스쿼트(squat) 신호에 따라 미사일이 발사되도록 하는 홈트레이닝 시스템.
  5. 청구항 1항에 있어서,
    상기 웨어러블 장치는
    상기 전극부로부터 감지된 근전도(EMG) 신호를 처리하고, 신경지배근 전기 자극(NMES)를 인가하기 위한 신호를 생성하고, PWM(pulse width modulation)에 기초하여 제어 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 제어 신호에 의해 제동력을 제공하거나 진동을 발생시키는 제동부를 포함하는 홈트레이닝 시스템.
  6. 청구항 5항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 사용자에 맞는 신경지배근 전기 자극의 위치나 근전도 반응 감지 위치를 찾기 위한 가변형 전극을 포함하는 홈트레이닝 시스템.
  7. 청구항 5항에 있어서,
    상기 웨어러블 장치는
    상기 지지부의 회동에 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 측정부의 측정 정보를 외부의 사용자 전자 장치로 출력하고, 상기 측정 정보에 대한 피드백 정보를 상기 외부의 사용자 전자 장치로부터 수신하는 통신부를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 제동력, 상기 구동력, 및 전기 자극 신호의 전류와 파형을 조정하는 홈트레이닝 시스템.
  8. 청구항 7항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 지지부의 회동 범위, 회동 속도 및 가속도, 회동 방향, 회동 토크(torque), 상기 사용자의 표면 근전도, 상기 사용자의 운동 시간, 또는 상기 사용자의 운동 반복 횟수를 더 측정하는 홈트레이닝 시스템.
  9. 청구항 1항에 있어서,
    상기 운동 프로그램 추천 서버는
    상기 웨어러블 장치에서 측정된 운동 정보를 상기 웨어러블 장치를 사용하는 사용자의 개인 정보와 연동시켜 저장하는 사용자 데이터 베이스;
    상기 웨어러블 장치 또는 상기 사용자의 사용자 전자 장치에서 실행되기 위한 복수의 운동 프로그램을 저장하는 프로그램 데이터 베이스;
    상기 운동 정보를 참조하여 운동 달성도를 분석하는 분석부;
    상기 운동 정보 및 상기 운동 달성도를 참조하여, 상기 복수의 운동 프로그램 중 적어도 하나의 운동 프로그램을 추천하는 추천부; 및
    상기 운동 달성도 및 상기 적어도 하나의 운동 프로그램을 상기 사용자 전자 장치로 출력하거나, 상기 사용자 전자 장치로부터 상기 운동 정보를 수신하는 통신부를 포함하는 홈트레이닝 시스템.
  10. 청구항 9항에 있어서,
    상기 운동 정보는 상기 사용자가 상기 웨어러블 장치를 착용한 부위에 대응하는 관절의 가동범위, 회동 속도 및 회동 가속도, 회동 방향, 회동 토크(torque), 표면 근전도, 근력, 운동 시간, 또는 운동 반복 횟수를 포함하는 홈트레이닝 시스템.
  11. 청구항 9항에 있어서,
    상기 프로그램 데이터 베이스는 상기 사용자 전자 장치에서 실행되기 위한 상태 측정 프로그램을 더 저장하고,
    상기 분석부는 상기 상태 측정 프로그램에 따라 상기 웨어러블 장치에서 측정된 상태 정보를 참조하여, 상기 사용자에 대한 운동 목표 및 운동 일정을 모델링하고,
    상기 추천부는 상기 상태 정보를 참조하여, 상기 복수의 운동 프로그램 중 상기 사용자에 적어도 하나의 운동 프로그램을 추천하는 홈트레이닝 시스템.
  12. 청구항 11항에 있어서,
    상기 분석부는 상기 운동 정보, 상기 운동 목표, 및 상기 운동 일정을 참조하여, 상기 사용자의 다음 운동에 따른 예상 운동 달성도를 더 분석하는 홈트레이닝 시스템.
  13. 청구항 11항에 있어서,
    상기 분석부는 상기 상태 정보 및 상기 운동 정보를 참조하여, 상기 운동 목표 및 상기 운동 일정을 조정하는 홈트레이닝 시스템.
  14. 청구항 11항에 있어서,
    상기 프로그램 데이터 베이스는 상기 웨어러블 장치의 사용 정보를 더 저장하고,
    상기 통신부는 상기 사용 정보를 상기 사용자 전자 장치로 더 출력하는 홈트레이닝 시스템.
  15. 청구항 11항에 있어서,
    상기 프로그램 데이터 베이스는 상기 사용자 전자 장치에서 실행되기 위한 게임 운동 트레이닝 프로그램을 더 저장하고,상기 통신부는 상기 게임 운동 트레이닝 프로그램을 상기 사용자 전자 장치로 제공하는 홈트레이닝 시스템.
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