KR20220005759A - 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템 - Google Patents

영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영유아의 신발에 탈부착 상태로 설치된 센서가 검출하는 정보를 원격지에서 오류없이 수신하고 분석하여 비교적 정확한 의사소통이 어려운 영유아의 보행습관과 신체발육 상태와 각종 신체질환 발병 유무, 성장체형을 신속하고 정확하게 예측하며 정상 걸음걸이가 되도록 교정하고 올바른 체형으로 성장하도록 유도하며 어떤 종류의 장애가 있는지 사전 징후를 예측하여 치료시기를 놓치지 않도록 하므로 영유아의 신체 발육이 정상적이도록 도와주는 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템에 관한 것으로 영유아의 발에 착용되고 신발용 악세서리 형태를 삽탈 상태로 내장하면서 신발 착용의 고정을 위한 자석센서후크부를 구비한 스마트신발, 스마트신발의 자석센서후크부에 삽탈 상태로 내장 설치되고 신발용 악세서리 형태를 하며 영유아의 걸음걸이 정보를 가속도측정과 관성항법과 위성항법으로 검출하고 워킹패킷프레임 단위로 변환하여 다중채널동시통신으로 보호자스마트단말에 전송하는 스마트보행검출부를 포함하는 특징에 의하여 영유아가 착용하기 쉽도록 무게를 줄이고 반복사용을 위한 동작전원의 재공급을 간편하게 하고, 의사소통이 원활하지 못한 영유아의 신체발육 상태 확인과 질병 검출을 위한 보행습관과 운동량 측정을 위한 데이터 전송이 다중 채널 통신에 의하여 주변 잡음에 의한 전송오류가 없이 이루어져 결과 분석에 대한 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

Description

영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템{Smart shoes and operating method thereof}
본 발명은 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 영유아의 신발에 탈부착 상태로 설치된 센서가 검출하는 정보를 원격지에서 오류없이 수신하고 분석하여 비교적 정확한 의사소통이 어려운 영유아의 보행습관과 신체발육 상태와 각종 신체질환 발병 유무, 성장체형을 신속하고 정확하게 예측하며 정상 걸음걸이가 되도록 교정하고 올바른 체형으로 성장하도록 유도하며 어떤 종류의 장애가 있는지 사전 징후를 예측하여 치료시기를 놓치지 않도록 하므로 영유아의 신체 발육이 정상적이도록 도와주는 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템에 관한 것이다.
신발은 보행시 발을 보호하기 위하여 착용하며, 사용자(착용자)의 신체적 조건, 사용 조건 등에 적합하도록 경량화, 슬립 방지, 통풍, 쿠션, 방한, 방수 등에 초점을 맞춰 개발된다.
영유아를 위한 신발에는 걸음 운동을 촉진시키기 위한 삑삑이 신발 등이 있고 영유아는 주변 환경 인지 능력이 비교적 낮아 위험한 곳으로 가거나 마냥 걷기에 의하여 길을 잃어버릴 수 있다.
한편, 이동통신용 단말기는 종래 단순 통신 기능에 복합적인 기능들을 갖춘 스마트폰과 같은 멀티미디어 기기가 있으며 신체에 착용 가능한 형태 즉, 웨어러블 디바이스(wearable device)로 확장 또는 발전되고 있다.
웨어러블 디바이스에는 일 례로, 스마트 워치, 스마트 글래스(glass), HMD(head mounted display) 등과 같이 별도 구성으로 착용하는 장치와 필수적으로 착용하는 의류, 신발 등에 포함되는 장치 등이 있다.
정보통신(ICT : information & communication) 기술의 발달에 의하여 통신기술과 정보처리기술의 융합된 정보화가 구축되고 있으며, 통신단말기와 주변의 다양한 사물(things)과 데이터 통신이 이루어지는 사물인터넷(IoT : Internet of Things) 기술도 발달되고 있다.
복수 디바이스 사이의 데이터 통신에 의해 사용자의 니즈(needs)를 만족시키거나 편의성을 제고하는 시도가 있으나 관련 표준과 시스템 미비 등으로 서비스가 원활하지 않으며 일 예로, 연결을 위한 페어링(connection or pairing) 과정이 복잡하고 다수의 단계 또는 뎁쓰(steps or depths)를 거쳐야 하는 문제가 있다.
웨어러블 디바이스로서의 스마트 신발은 착용자의 활동에 대한 검출 또는 분석된 정보를 스마트 모바일 단말기에 전송하여 확인 또는 판단하도록 하고 일 례로, 착용자의 활동한 시간, 거리, 궤적 등을 추적(검출), 기록 등을 수행하며, GPS와 같은 모선센서가 사용되고, 가속도 센서(acceleration sensor), 자이로 센서(gyro sensor) 등도 사용될 수 있으며 걸음 상태와 걸음의 단위 기준을 연산할 수 있으며, 과도하게 소모되는 동작전원 공급을 위하여 배터리가 커지면서 무거워지면서 영유아용 스마트 신발의 경량화에 문제가 있었다.
한편, 센서와 주변에서 발생하는 노이즈에 의하여 착용자의 걸음을 정확하게 구분하기 어렵고 누적된 측정 오차가 발생되는 문제가 있다.
이러한 문제와 필요성을 일부 해소한 종래기술로 대한민국 특허 출원번호 제10-2016-0157900호(2016. 11. 25.)에 의한 것으로‘치매노인 또는 영유아의 위치추적을 위한 스마트 신발 및 시스템’이 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 영유아용 스마트 신발 시스템 구성도 이다.
첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 상세히 설명하면 위치추적장치(200)가 구비된 스마트신발(100)은 설정된 일정 영역에서 스마트폰(300)과 직접 통신하고 일정한 영역을 벗어나면 기지국을 통하여 스마트폰(300)과 통신한다. LMS 서버(500)에는 보호자와 피보호자의 정보 등이 기록되고 실종신고에 의하여 스마트신발(100)의 위치추척이 이루어지면 기관의 스마트기기(600)로 해당 정보가 통보된다.
종래기술은 영유아가 길을 잃어버리는 경우 스마트 신발(100)의 위치추적에 의하여 보호자 또는 기관에 통보되는 장점이 있으나 지피에스를 이용하는 등 구성과 운용방법이 복잡한 동시에 운용비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
또한, 종래기술은 스마트 신발(100)의 다양한 기능을 수행하면서 전체적인 부피와 무게가 커지고 소모전력의 증가에 대비하여 동작전원 공급을 위한 기술적 구성이 구체적으로 전혀 설명 또는 도면으로 도시되어 있지 않으므로 장시간 사용하기 어려운 문제가 여전히 남아 있다.
또한, 의사소통이 원활하지 못한 영유아의 경우 신체발육 상태 확인과 질병 검출을 위한 보행습관과 운동량 측정을 위한 기술이 적용되지 못한 문제가 여전히 남아 있다.
따라서 영유아가 착용하기 쉽게 전체적인 무게를 줄이고 동작전원의 재공급이 원활하며 운용이 손쉬운 영유아용 스마트 신발을 개발할 필요가 있다.
또한, 의사소통이 원활하지 못한 영유아의 신체발육 상태 확인과 질병 검출을 위한 보행습관과 운동량 측정을 위한 데이터가 오류없이 전송되어 분석된 결과의 신뢰성을 높이는 기술을 개발할 필요가 있다.
대한민국 특허 출원번호 제10-2016-0157900호(2016. 11. 25.) ‘치매노인 또는 영유아의 위치추적을 위한 스마트 신발 및 시스템’
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 영유아가 착용하기 쉽도록 전첸적인 무게를 줄이고 동작전원의 재공급이 간편하며 운용이 손쉬운 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.
또한, 본 발명은 의사소통이 원활하지 못한 영유아의 신체발육 상태 확인과 질병 검출을 위한 보행습관과 운동량 측정을 위한 데이터 전송이 주변 잡음 등에 의한 오류 없이 전송되어 분석결과의 신뢰성을 높이는 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적과 필요성을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템은 영유아의 발에 착용되고 신발용 악세서리 형태를 삽탈 상태로 내장하면서 신발 착용의 고정을 위한 자석센서후크부(1001)를 구비한 스마트신발(1000); 상기 스마트신발(1000)의 자석센서후크부(1001)에 삽탈 상태로 내장 설치되고 신발용 악세서리 형태를 하며 영유아의 걸음걸이 정보를 가속도측정과 관성항법과 위성항법으로 검출하고 워킹패킷프레임(5000) 단위로 변환하여 다중채널동시통신으로 보호자스마트단말(3000)에 전송하는 스마트보행검출부(2000); 를 포함할 수 있다.
상기 스마트보행검출부(2000)를 삽탈 상태로 충전안착홈(4100)에 고정하며 충전전원을 공급하여 충전시키는 충전거치부(4000)를 더 포함하고, 상기 스마트신발(1000)은 상기 스마트신발(1000)의 일측면에 구비되고 상기 스마트보행정보검출부(2000)를 삽탈 상태로 고정하는 내부공간을 형성하는 삽탈고정하우징부(1100); 상기 삽탈고정하우징부(1100)의 중앙부분에 제 1 강자성체를 내장 상태로 설치하는 강자성체고정부(1200); 상기 삽탈고정하우징부(1100)의 상기 강자성체고정부(1200)가 설치된 외곽부분을 따라 호 형상으로 관통 형성된 관통표시슬롯부(1300); 상기 스마트신발(1000)의 타측면에 일측단이 연결 고정된 신발고정끈(1400)의 타측단에 제 2 강자성체를 내장하고 상기 관통표시슬롯부(1300)의 원호 형상에 대응하는 원주를 따라 하나 이상 다수의 빛투과관통공(1500)을 형성하고 상기 강자성체고정부(1200)에 자력으로 결합 고정되는 끈고정후크부(1600)를 포함하고, 상기 스마트보행검출부(2000)는 상기 삽탈고정하우징부(1100)의 내부공간에 삽탈되는 원반형 상자 형상을 하고 중앙부분 표면에 원 형상을 하는 제 1 금속편(2010)과 외곽부분 표면을 따라 원호 형상을 하는 제 2 금속편(2020)을 각각 구비하는 회로하우징부(2030); 상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 제1 금속편(2010)과 제 2 금속편(2020)을 통하여 인가되는 전력을 저장하며 상기 스마트보행검출부(2000)를 구성하는 각 기능부에 해당 동작전원을 공급하는 충방전배터리부(2040); 상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 충방전배터리부(2040)에 해당 제어신호를 출력하여 각 기능부에 동작전원을 공급하도록 제어하고 각 기능부에 해당 제어신호를 각각 출력하며 운용상태를 감시하는 신발제어부(2050); 상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되되 상기 제1 금속편(2010)에 인접 상태로 설치되어 상기 강자성체고정부(1200)의 제 1 강자성체에 의한 자력을 검출하여 상기 신발제어부(2050)에 통보하는 자석스위치부(2060); 상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 가속도와 관성항법에 의한 현재 위치 정보와 위성항법에 의한 현재위치정보를 각각 검출하는 멤스부(2070); 상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 상기 현재위치정보를 입력하고 180 바이트의 워킹패킷프레임(5000)으로 암호화 변환하는 패킷변환부(2080); 상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 상기 패킷변환부(2080)가 변환한 워킹패킷프레임(5000)을 다중채널로 동시 전송하는 다중채널동시통신부(2090); 상기 회로하우징부(2030)의 외부에 원호 형상으로 설치되고 상기 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 상기 충방전배터리부(2040)의 전력 잔량을 원호 길이의 가감으로 표시하는 원형전원표시부(2100); 를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 영유아가 착용하기 쉽도록 무게를 줄이고 반복사용을 위한 동작전원의 재공급을 간편하게 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 의사소통이 원활하지 못한 영유아의 신체발육 상태 확인과 질병 검출을 위한 보행습관과 운동량 측정을 위한 데이터 전송이 다중 채널 통신에 의하여 주변 잡음에 의한 전송오류가 없이 이루어져 결과 분석에 대한 신뢰성을 높이는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 영유아용 스마트 신발 시스템 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템의 구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템의 스마트신발과 스마트보행검출부와 충전거치부 도시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템을 구성하는 스마트신발의 세부 회로구성도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템을 구성하는 워킹패킷프레임의 세부 회로 구성도,
그리고
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의하여 변형이 발생된 영유아의 다리를 빠르게 치표하여 정상적 상태로 되돌린 상태 설명도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템의 구성도 이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템의 스마트신발과 스마트보행검출부와 충전거치부 도시도 이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템을 구성하는 스마트신발의 세부 회로구성도 이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템을 구성하는 워킹패킷프레임의 세부 회로 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템(900)을 설명하면 스마트신발(1000)과 스마트보행검출부(2000)와 보호자스마트단말(3000)과 충전거치부(4000)와 워킹패킷프레임(5000)을 포함하는 구성이다.
스마트신발(1000)은 영유아의 발에 착용되고 신발용 악세서리 형태를 삽탈 상태로 내장하면서 신발 착용의 고정을 위한 자석센서후크부(1001)를 구비한다.
자석센서후크부(1001)는 신발고정끈(1400)과 빛투과관통공(1500)과 끈고정후크부(1600)가 포함되는 구성이며, 이하의 스마트신발(1000) 세부 구성 설명에서 다시 상세하게 설명하기로 한다.
스마트신발(1000)은 삽탈고정하우징부(1100)와 강자성체고정부(1200)와 관통표시슬롯부(1300)와 끈고정후크부(1600)를 포함하는 구성이다.
삽탈고정하우징부(1100)는 스마트신발(1000)의 일측면에 구비되고 스마트보행정보검출부(2000)를 삽탈 상태로 고정하는 내부공간을 형성한다.
강자성체고정부(1200)는 삽탈고정하우징부(1100)의 중앙부분에 제 1 강자성체를 내장 상태로 설치한다. 제 1 강자성체는 철, 코발트, 니켈, 이산화크롬 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상이 적정 비율로 혼합되는 구성이며 1 내지 3 가우스의 자력을 보유하고 바람직하게는 2 가우스의 자력을 보유하며, 잘 알려져 있으므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
관통표시슬롯부(1300)는 삽탈고정하우징부(1100)의 강자성체고정부(1200)가 설치된 외곽부분을 따라 호 형상으로 관통 형성된다. 관통표시슬롯부(1300)는 스마트보행검출부(2000)의 원형전원표시부(2100)가 발생하는 빛 신호를 외부에서 확인할 수 있도록 호 형상으로 관통된 구멍이다.
끈고정후크부(1600)는 스마트신발(1000)의 타측면에 일측단이 연결 고정된 신발고정끈(1400)의 타측단에 제 2 강자성체를 내장하고 관통표시슬롯부(1300)의 원호 형상에 대응하는 원주를 따라 하나 이상 다수의 빛투과관통공(1500)을 형성하고 상기 강자성체고정부(1200)에 제 1 강자성체와 제 2 강자성체의 끌어당기는 자력에 의하여 결합되며 고정된다. 제 2 강자성체는 제 1 강자성체와 동일하되 0.5 가우스의 자력을 보유하며 제 1 강자성체와 제 2 강자성체는 서로 끌어당기는 자력의 세기가 가장 큰 상태가 되도록 배치되고 설치된다.
스마트보행검출부(2000)는 스마트 신발(1000)의 자석센서후크부(1001)에 삽탈 상태로 내장 설치되고 신발용 악세서리 형태를 하며 영유아의 걸음걸이 정보를 가속도측정과 관성항법과 위성항법으로 검출하며 워킹패킷프레임(5000) 단위로 변환하여 다중채널동시통신 방식으로 보호자스마트단말(3000)에 전송한다.
스마트보행검출부(2000)는 원반형 구성으로 도시되어 있으나 영유아의 선호도를 높이기 위한 필요에 의하여 단면이 4 각 이상의 다각형상, 별 형상, 초생달 형상, 사물 형상, 동식물 형상, 기하학적 형상이 포함되되 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 형상으로 이루어질 수 있다.
스마트보행검출부(2000)는 제 1 금속편(2010)과 제 2 금속편(2020)과 회로하우징부(2030)과 충방전배터리부(2040)와 신발제어부(2050)와 자석스위치부(2060)와 멤스부(2070)와 패킷변환부(2080)와 다중채널동시통신부(2090)와 원형전원표시부(2100)를 포함하는 구성이다.
제 1 금속편(2010)과 제 2 금속편(2020)은 회로하우징부(2030)의 설명에서 상세히 다시 설명하기로 한다.
회로하우징부(2030)는 삽탈고정하우징부(1100)의 내부공간에 삽탈되는 원반형 상자 형상을 하고 중앙부분 표면에 원 형상을 하는 제1 금속편(2010)과 외곽부분 표면을 따라 원호 형상을 하는 제 2 금속편(2020)을 각각 구비한다.
충방전배터리부(2040)는 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 제1 금속편(2010)과 제 2 금속편(2020)을 통하여 인가되는 전력을 동작전원으로 저장하며 스마트보행검출부(2000)를 구성하는 각 기능부에 해당 동작전원을 공급한다.
신발제어부(2050)는 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 충방전배터리부(2040)에 해당 제어신호를 출력하여 각 기능부에 동작전원을 공급하도록 제어하고 각 기능부에 해당 제어신호를 각각 출력하며 운용상태를 감시한다.
자석스위치부(2060)는 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되되 제1 금속편(2010)에 인접 상태로 설치되어 강자성체고정부(1200)의 제 1 강자성체에 의한 자력을 검출하여 신발제어부(2050)에 통보한다. 자석스위치부(2060)는 자력이 인접하면 접점이 온 상태로 스위칭 되고, 자력이 인접하지 않게 되면 오프 상태로 스위칭되는 구성이며 잘 알려져 있으므로 더 이상의 구체적인 설명을 생랙하기로 한다.
멤스부(2070)는 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 가속도와 관성항법에 의한 현재 위치 정보와 위성항법에 의한 현재위치정보를 각각 검출한다. 멤스부(2070)는 MEMS(micro electro mechanical systems)이고 미세전자기계시스템이라고도 한다. 멤스(MEMS)는 실리콘, 수정, 유리 등을 가공하여 초고밀도 집적회로 머리카락 절반 두께의 초소형 기어, 손톱 크기의 하드디스크 등 초미세 기계구조물을 만드는 기술을 호칭한다. 일반적으로 멤스로 만든 미세 기계는 마이크로미터(100만분의 1 미터) 이하의 정밀도를 갖는다. 구조적으로는 증착과 식각 등의 과정을 반복하는 반도체 미세공정기술을 적용하여 낮은 비용으로 초소형 제품의 대량생산을 가능하게 하고, 구동력은 전하간에 서로 당기는 힘인 정전기력과 표면장력 등을 이용해 전류를 발생시켜 전력소비량을 크게 낮추는 원리를 적용한다. 나노와 시스템온칩(SoC) 기술의 등장과 함께 중요성이 부각되고 있다.
멤스부(2070)는 미국 Nven Sense사의 9축 MEMS 센서를 이용하므로 3축으로 가속도를 측정하고, 3 축으로 관성항법장치와 같은 방식으로 위치정보를 측정하고, 3 축으로는 전자항법장치 또는 인공위성의 신호를 이용하는 위성항법 장치와 같은 방식으로 현재의 위치정보를 측정하는 구성이며 잘 알려져 있으므로 더 이상의 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
패킷변환부(2080)는 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 멤스부(2070)가 검출한 현재위치정보를 입력하고 180 바이트의 워킹패킷프레임(5000)으로 암호화 변환한다. 워킹패킷프레임(5000)에 대하여는 이하에서 상세히 다시 설명하기로 한다.
다중채널동시통신부(2090)는 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 패킷변환부(2080)가 변환한 워킹패킷프레임(5000)을 다중채널을 이용하여 동시에 동일한 내용을 전송한다.
다중채널동시통신부(2090)는 와이파이무선부(2091)와 불루투스 무선부(2092)와 적외선무선부(2093)를 포함하며 와이파이 무선통신 방식과 불루투스 무선통신 방식과 적외선 무선통신 방식으로 각각 운영되는 통신채널을 각각 구비하므로 동시에 3 개 방식의 통신채널을 모두 운용하는 다중채널동시통신 방식이다.
다중채널동시통신부(2090)는 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 워킹패킷프레임(5000)에 기재(포함)된 통신신호를 3 개 무선채널을 통하여 동일하게 동시에 전송한다.
수신측에서는 3 개의 각 채널을 통하여 수신되는 신호를 분석하고 전송오류가 포함되었는지의 여부를 확인할 수 있다. 전송오류는 주변에서 발생되는 전기적 잡음, 번개 등에 의한 자연적인 잡음, 공장 또는 차량 등에서 발생되는 인위적 잡음 등과 같이 주변에 무수히 많은 잡음(noise)에 의하여 영향을 받아 발생된다. 즉, 언제 어느 때 어떻게 전송오류가 발생되는지를 예측하기 매우 어렵다. 그러므로 3 개의 무선채널을 통하여 각각 전송되는 신호를 수신한 수신측에서 전송오류가 포함되어 있는지의 여부를 판단하고 전송오류가 없는 채널의 신호를 선택할 수 있다. 한편, 3 개 채널 모두에서 또는 2 개 채널에서 수신된 신호에 전송오류가 없는 것으로 판단되면 순차 임의 지정된 채널에서 수신된 신호를 선택하거나 또는 산술평균한 결과 값의 데이터를 선택한다.
와이파이무선부(2091)와 불루투스 무선부(2092)와 적외선무선부(2093)의 각각에 대하여는 잘 알려져 있으므로 더 이상의 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
원형전원표시부(2100)는 회로하우징부(2030)의 외부에 원호 형상으로 설치되고 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 충방전배터리부(2040)의 전력 잔량을 원호 길이의 가감으로 표시한다. 원형전원표시부(2100)이 표시하는 원호형상은 블록을 쌓아올린 형상으로 표시되되 원호 형상으로 표시되는 방식이다. 즉, 일반적인 스마트폰에서 배터리의 잔량을 표시하는 방식과 같으나 상하 수직방향으로 표시되는 것이 아니고 원호 형상으로 표시된다.
보호자스마트단말(3000)은 일반적인 이동통신용 스마트폰에 해당할 수 잇고, 전용 앱 프로그램을 설치하면서 다중무선채널을 통하여 스마트보행검출부(2000)와 통신하는 구성이다. 보호자스마트단말(3000)은 스마트보행검출부(2000)와 대응되도록 와이파이 무선통신 방식 기능부와 불루투스 무선통신 방식 기능부와 적외선 무선통신 방식 기능부를 각각 동시에 구비하므로 동시에 3 개 방식의 통신채널을 모두 운용한다. 보호자스마트단말(3000)은 스마트보행검출부(2000)에서 다중채널을 통하여 전송된 워킹패킷프레임(5000)을 해독하는 기능을 구비한 것으로 설명하고 이해한다. 이러한 기능은 해당 전용 앱 프로그램의 설피에 의하여 소프트웨어 적으로 해결 될 수 있다.
충전거치부(4000)는 스마트보행검출부(2000)를 삽탈 상태로 충전안착홈(4100)에 고정하며 충전전원을 공급하여 충전시키는 구성이다. 충전거치부(4000)는 제1 금속편(2010)과 제 2 금속편(2020)에 각각 접속하여 동작전원을 공급하므로 충방전배터리부(2040)을 충전시키는 구성이고 자석스위치부(2060)가 동작하도록 강자성체를 구비한다.
워킹패킷프레임(5000)은 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 멤스부(2070)가 검출한 위치정보를 180 바이트의 패킷프레임 단위에 기록시킨 구성이며 하나 또는 하나 이상 다수의 패킷프레임으로 이루어질 수 있다.
워킹패킷프레임(5000)은 구성되는 비트의 크기와 바이트의 크기 및 전체 프레임을 구성하는 각 필드의 크기와 기록된 내용의 순서 등을 모르는 경우 기록된 정보 또는 내용을 해독할 수 없다,
따라서 각종 정보를 워킹패킷프레임(5000)으로 변환하는 것을 암호화라 하고, 워킹패킷프레임(5000)으로 변환되어 기록된 정보를 읽는 것을 복호화라고 설명하고 이해하기로 한다.
워킹패킷프레임(5000)은 총 180 바이트로 이루어지고 오버헤드 필드와 제1 패킷프레임데이터 필드와 제2 패킷프레임데이터 필드와 제3 패킷프레임데이터 필드와 체크데이터 필드와 엔드필드를 포함하는 구성이다.
바이트(byte)는 디지털 신호에서 하나의 펄스신호에 대한 유무를 기록하는 최소 단위인 비트(bit)가 8 개 단위로 모인 것을 의미하며, 필요에 의하여 8 비트 이상을 하나의 바이트로 정의할 수도 있으나 이하의 설명에서는 8 비트를 하나의 바이트로 정의한다.
오버헤드(OVHD, over head) 필드는 10 바이트(byte)로 이루어지며 프레임(frame)을 구성하는 데이터의 기록이 시작되는 시작위치, 전송목적지, 송신시간, 생성 좌표정보, 비트에 의한 전체데이터의 크기, 데이터의 양이 많은 경우 다수의 프레임으로 이루어 질 수 있으므로 연결된 상태를 표시하는 프레임 일련번호정보가 포함되어 기록된다.
제1 패킷프레임데이터 필드는 오버헤드 필드와 1 바이트의 간격을 두고 50 바이트로 이루어지며 지정된 간극제어데이터가 기록된다.
제2 패킷프레임데이터 필드는 제1 패킷프레임데이터 필드와 1 바이트의 간격을 두고 50 바이트로 이루어지며 제1 패킷프레임데이터 필드에 저장된 동일한 데이터가 반복 기록된다.
제3 패킷프레임데이터 필드는 제2 패킷프레임데이터 필드와 1 바이트의 간격을 두고 50 바이트로 이루어지며 공백으로 관리되고, 정의되지 아니한 용도 또는 목적으로 사용되도록 하므로 간극데이터블록단위프레임의 활용성과 확장성을 높일 수 있다.
체크(CHK, check) 데이터 필드는 제3 패킷프레임데이터 필드와 1 바이트의 간격을 두고 10 바이트로 이루어지며 제1 패킷프레임데이터 필드와 제2 패킷프레임데이터 필드에 각각 기록된 데이터를 비교하여 동일한 데이터가 기록되지 아니한 것으로 판단되면 사이클릭리던던시체크 방식으로 오류 검출과 복구 처리한다.
엔드(END) 필드는 체크데이터 필드와 1 바이트의 간격을 두고 10 바이트로 이루어지며 오류 검출과 복구 여부, 재전송요청 여부, 데이터 생성자정보, 프레임의 종료위치, 프레임 일련번호정보가 포함되어 기록된다.
각 필스 사이에 간격을 두는 1 바이트는 설명을 위하여 기재한 것으며 실제로는 각 해당 필드에서 데이터가 기록되는 위치를 1 바이트 다음 순서부터 기재하고 있으므로 워킹패킷프레임(5000)은 총 180 바이트로 이루어진다.
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의하여 변형이 발생된 영유아의 다리를 빠르게 치표하여 정상적 상태로 되돌린 상태 설명도 이다.
보호자스마트단말(3000)은 해당 앱 프로그램을 설치하므로 다중채널읕 통하여 워킹패킷프레임(5000)을 전송오류 없이 수신하고 분석하므로 영유아의 걸믐 패턴을 판단할 수 있다, 일례로, 영유아의 걸음 패턴이 안짱다리, 오다리, 엑스자 다리 형태로 변형되는지 또는 특정 다리에 함이 많이 들어가는지, 평발인지 등등을 판단할 수 있고, 이러한 판단 자료에 의하여 장애가 있어서 그런 것인지 또는 습관에 의하여 그런 것인지를 진단하며 적절한 대응을 신속하게 취하면 정상적인 상래가 되면서 성장발육에도 좋은 영향을 미치게 되며 이러한 상태가 도시되어 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 영유아가 착용하기 쉽도록 무게를 줄이고 반복사용을 위한 동작전원의 재공급을 간편하게 하고, 의사소통이 원활하지 못한 영유아의 신체발육 상태 확인과 질병 검출을 위한 보행습관과 운동량 측정을 위한 데이터 전송이 다중 채널 통신에 의하여 주변 잡음에 의한 전송오류 없이 이루어져 결과 분석에 대한 신뢰성을 높이는 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
900 : 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템
1000 : 스마트신발 1100 : 삽탈고정하우징부
1200 : 강자성체고정부 1300 : 관통표시슬롯부
1400 : 신발고정끈 1500 : 빛투과관통공
1600 : 끈고정후크부 2000 : 스마트보행검출부
2010 : 제 1 금속편 2020 : 제 2 금속편
2030 : 회로하우징부 2040 : 충방전배터리부
2050 : 신발제어부 2060 : 자석스위치부
2070 : 멤스부 2080 : 패킷변환부
2090 : 다중채널동시통신부 2100 : 원형전원표시부
3000 : 보호자스마트단말 4000 : 충전거치부
5000 : 워킹패킷프레임

Claims (2)

  1. 영유아의 발에 착용되고 신발용 악세서리 형태를 삽탈 상태로 내장하면서 신발 착용의 고정을 위한 자석센서후크부(1001)를 구비한 스마트신발(1000);
    상기 스마트신발(1000)의 자석센서후크부(1001)에 삽탈 상태로 내장 설치되고 신발용 악세서리 형태를 하며 영유아의 걸음걸이 정보를 가속도측정과 관성항법과 위성항법으로 검출하고 워킹패킷프레임(5000) 단위로 변환하여 다중채널동시통신으로 보호자스마트단말(3000)에 전송하는 스마트보행검출부(2000); 를 포함하는 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트보행검출부(2000)를 삽탈 상태로 충전안착홈(4100)에 고정하며 충전전원을 공급하여 충전시키는 충전거치부(4000)를 더 포함하고,
    상기 스마트신발(1000)은
    상기 스마트신발(1000)의 일측면에 구비되고 상기 스마트보행정보검출부(2000)를 삽탈 상태로 고정하는 내부공간을 형성하는 삽탈고정하우징부(1100);
    상기 삽탈고정하우징부(1100)의 중앙부분에 제 1 강자성체를 내장 상태로 설치하는 강자성체고정부(1200);
    상기 삽탈고정하우징부(1100)의 상기 강자성체고정부(1200)가 설치된 외곽부분을 따라 호 형상으로 관통 형성된 관통표시슬롯부(1300);
    상기 스마트신발(1000)의 타측면에 일측단이 연결 고정된 신발고정끈(1400)의 타측단에 제 2 강자성체를 내장하고 상기 관통표시슬롯부(1300)의 원호 형상에 대응하는 원주를 따라 하나 이상 다수의 빛투과관통공(1500)을 형성하고 상기 강자성체고정부(1200)에 자력으로 결합 고정되는 끈고정후크부(1600)를 포함하고,
    상기 스마트보행검출부(2000)는
    상기 삽탈고정하우징부(1100)의 내부공간에 삽탈되는 원반형 상자 형상을 하고 중앙부분 표면에 원 형상을 하는 제 1 금속편(2010)과 외곽부분 표면을 따라 원호 형상을 하는 제 2 금속편(2020)을 각각 구비하는 회로하우징부(2030);
    상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 제1 금속편(2010)과 제 2 금속편(2020)을 통하여 인가되는 전력을 저장하며 상기 스마트보행검출부(2000)를 구성하는 각 기능부에 해당 동작전원을 공급하는 충방전배터리부(2040);
    상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 충방전배터리부(2040)에 해당 제어신호를 출력하여 각 기능부에 동작전원을 공급하도록 제어하고 각 기능부에 해당 제어신호를 각각 출력하며 운용상태를 감시하는 신발제어부(2050);
    상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되되 상기 제1 금속편(2010)에 인접 상태로 설치되어 상기 강자성체고정부(1200)의 제 1 강자성체에 의한 자력을 검출하여 상기 신발제어부(2050)에 통보하는 자석스위치부(2060);
    상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 가속도와 관성항법에 의한 현재 위치 정보와 위성항법에 의한 현재위치정보를 각각 검출하는 멤스부(2070);
    상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 상기 현재위치정보를 입력하고 180 바이트의 워킹패킷프레임(5000)으로 암호화 변환하는 패킷변환부(2080);
    상기 회로하우징부(2030)의 내부에 설치되고 상기 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 상기 패킷변환부(2080)가 변환한 워킹패킷프레임(5000)을 다중채널로 동시 전송하는 다중채널동시통신부(2090);
    상기 회로하우징부(2030)의 외부에 원호 형상으로 설치되고 상기 신발제어부(2050)의 해당 제어신호에 의하여 상기 충방전배터리부(2040)의 전력 잔량을 원호 길이의 가감으로 표시하는 원형전원표시부(2100); 를 포함하는 영유아 보행습관과 운동량 체크 스마트신발 시스템.



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