KR20220052479A - 스마트 운동 기구, 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼 - Google Patents

Abstract

스마트 운동 기구가 제공된다. 상기 스마트 운동 기구는, 사용자에 의한 외력이 인가되어 제1 방향으로 움직이는 사용자 인터페이스, 상기 제1 방향의 역방향으로, 상기 사용자에 의한 외력에 대해 반발력을, 상기 사용자 인터페이스에 인가하는 액츄에이터, 상기 사용자 인터페이스로 인가되는 외력을 측정하는 외력 측정부, 및 측정된 외력에 대응하는 반발력을 계산하여, 상기 액츄에이터를 구동시키는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

스마트 운동 기구, 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼{Smart exercising Instrument, and health care platform using the same}

본 출원은 스마트 운동 기구 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 액츄에이터를 이용한 스마트 웨이트 트레이닝 기구 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼에 관련된 것이다.

수명연장과 고령화 사회 도래에 따라 헬스케어 산업의 지속적 성장하고 있으며, 헬스케어 패러다임이 질병 치료 중심에서 예방 및 관리로 변화되고 있다. 또한, 헬스케어 산업은 ICT, 바이오, 나노 분야 등 신기술과 융합 시도하고 있으며, 미래형 헬스케어 상품과 서비스 개발을 위한 정책적 공감대 형성되어, 고객의 Needs를 반영한 제품기획 및 다양한 헬스 케어제품군에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다.

대표적인 헬스케어 제품으로 웨이트 트레이닝 기구가 있다. 웨이트 트레이닝이란, 여러부위의 운동을 할 때 무게를 증가시키거나 기구를 사용하여 부하 또는 저항의 특성에 기반하여 체력을 키우거나 신체적인 효과를 얻는 부하운동의 한 형태로 정의되며, 여기서 점진적 부하운동이란 신체에 점진적으로 무거운 무게의 기구를 사용하여 운동한다는 의미한다.

웨이트 트레이닝은 남과 경쟁하는 스포츠와 달리 자기자신의 건강증진, 체력단련이 주목적이므로 개인에게 적합한 트레이닝을 선택하여 꾸준히 수행하는 것이 효율적이다.

하지만, 일반적으로 웨이트 트레이닝 기구는, 무거운 무게 블록, 와이어, 풀리 등으로 구성되어 있어, 사용자의 심리적 거부감이 높아, 꾸준히 운동하는 것이 쉽지 않다.

본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 스마트 운동 기구, 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼을 제공하는 데 있다.

본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구, 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼을 제공하는 데 있다.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 간소한 장치로 구성되는 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구, 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼을 제공하는 데 있다.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 사용자의 흥미를 불러일으키는 스마트 운동 기구, 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼을 제공하는 데 있다.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 사용자 친화형 스마트 운동 기구, 및 이를 이용한 헬스케어 플랫폼을 제공하는 데 있다.

본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 스마트 운동 기구를 제공한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 스마트 운동 기구는, 사용자에 의한 외력이 인가되어 제1 방향으로 움직이는 사용자 인터페이스, 상기 제1 방향의 역방향으로, 상기 사용자에 의한 외력에 대해 반발력을, 상기 사용자 인터페이스에 인가하는 액츄에이터, 상기 사용자 인터페이스로 인가되는 외력을 측정하는 외력 측정부, 및 측정된 외력에 대응하는 반발력을 계산하여, 상기 액츄에이터를 구동시키는 제어부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 사용자 인터페이스에 제1 외력이 인가되는 경우, 상기 액츄에이터는 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 제1 반발력을 상기 사용자 인터페이스에 인가하고, 상기 사용자에 의한 제2 외력이 인가되어 상기 사용자 인터페이스는 상기 제2 방향으로 움직이고, 상기 액츄에이터는 상기 제2 방향의 역방향인 상기 제1 방향으로 제2 반발력을 상기 사용자 인터페이스에 인가하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제1 외력과 상기 제1 반발력의 크기 차이 값보다, 상기 제2 외력과 상기 제1 반발력의 크기의 차이 값이 작도록 제어하고, 반발력의 크기가 외력의 크기보다 작도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 사용자의 팔, 다리, 또는 복부에 의해 외력이 상기 사용자 인터페이스로 인가되는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 스마트 운동 기구는, 상기 사용자의 날짜별 운동량, 상기 사용자의 체중, 키, 및 체지방을 포함하는 사용자 개인 정보를 저장하는 회원 관리부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 회원 관리부에 저장된 정보를 이용하여, 상기 반발력을 계산하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 스마트 운동 기구는, 사용자에 의한 외력이 인가되어 제1 방향으로 움직이는 사용자 인터페이스, 상기 제1 방향의 역방향으로, 상기 사용자에 의한 외력에 대해 반발력을, 상기 사용자 인터페이스에 인가하는 액츄에이터, 상기 사용자 인터페이스로 인가되는 외력을 측정하는 외력 측정부, 및 측정된 외력에 대응하는 반발력을 계산하여, 상기 액츄에이터를 구동시키는 제어부를 포함할 수 있다.

이에 따라, 무게추의 사용없이 간소한 장치로 웨이트 트레이닝 기구가 구현될 수 있고, 디자인 및 형상의 제약 없이 사용자 친화적인 다양한 디자인 및 형상으로 웨이트 트레이닝 기구가 구현될 수 있다.

또한, 액추에이터에 의해 상기 사용자 인터페이스에 제공되는 반발력의 크기를 다양화시킬 수 있고, 상기 사용자에 의한 외력의 크기에 따라서, 그리고 상기 사용자의 동작에 따라서, 반발력의 크기를 변화시켜, 상기 사용자의 운동에 대한 흥미를 높이는 것은 물론, 운동 효과를 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스마트 운동 기구에서 사용자 인터페이스의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스마트 운동 기구에서 표준 운동 데이터를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명으 l제 실시 예에 따른 스마트 운동 기구에서 추중 반발력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 사시도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구의 동작을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구의 반발력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구의 반발력 제어 모듈을 설명하기 위한 블록도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 변형 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 사시도들이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 운동 기구는, 사용자 인터페이스(10), 액츄에이터(20), 외력 측정부(30), 제어부(40), 운동 데이터 저장부(50), 및 회원 관리부(60)를 포함할 수 있다.

상기 사용자 인터페이스(10)는 사용자에 의해 외력이 인가되는 부분으로, 도 2에 도시된 바와 같이 레그 프레스에서는 상기 사용자의 발이 접촉되는 부분일 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 노잉 머신에서는 상기 사용자의 손잡이일 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 숄더 머신에서는 상기 사용자의 손잡이일 수 있다.

다시 말하면, 상기 사용자 인터페이스(10)는 상기 사용자가 상기 스마트 운동 기구에 외력을 인가하기 위해 상기 사용자와 접촉되는 부분으로, 운동 부위에 따라서 다양한 형상 및 모양을 가질 수 있다.

상기 사용자는 외력을 인가하여 상기 사용자 인터페이스(10)를 제1 방향으로 움직일 수 있다. 상기 제1 방향은 반드시 직선 방향일 수 있다. 또는 상기 제1 방향은 곡선 방향일 수 있다.

상기 사용자의 팔, 다리, 또는 복부에 의해 외력이 상기 사용자 인터페이스(10)로 인가될 수 있다.

상기 사용자의 외력에 의해 상기 사용자 인터페이스(10)가 상기 제1 방향으로 움직이는 경우, 상기 액츄에이터(20)는 상기 제1 방향의 역방향으로 상기 사용자의 외력에 대한 반발력을 상기 사용자 인터페이스(10)에 인가할 수 있다. 즉, 무게추 없이, 상기 액츄에이터(20)에 의해 상기 사용자 인터페이스(10)로 전달될는 반발력에 의해 상기 사용자는 웨이트 트레이닝을 수행할 수 있다.

상기 외력 측정부(30)는 상기 사용자에 의해 상기 사용자 인터페이스(10)에 인가되는 외력의 크기를 측정할 수 있다. 상기 외력 측정부(30)는 힘 센서일 수 있고, 상기 사용자 인터페이스(10)에 직접적으로 장착되거나, 상기 사용자 인터페이스(10)에 인가되는 외력의 크기를 측정하기 용이한 위치에 장착될 수 있다.

상기 제어부(40)는 상기 외력 측정부(30)에서 측정된 외력을 전달받고, 측정된 외력에 대응하는 반발력을 계산하여, 반발력 제어 정보를 생성할 수 있다. 상기 제어부(40)는 상기 반발력 제어 정보를 상기 액츄에이터(20)에 전달하여, 상기 액츄 에이터를 구동시킬 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 사용자에 의해 상기 사용자 인터페이스(10)에 제1 외력이 인가되는 경우, 상기 액츄에이터(20)는 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 제1 반발력을 상기 사용자 인터페이스(10)에 인가할 수 있다. 또한, 상기 사용자에 의한 제2 외력이 인가되는 경우, 상기 사용자 인터페이스(10)는 상기 제2 방향으로 움직이고, 상기 액츄에이터(20)는 상기 제2 방향의 역방향인 상기 제1 방향으로 제2 반발력을 상기 사용자 인터페이스(10)에 인가할 수 있다. 즉, 상기 사용자가 인가하는 외력과 역방향으로 반발력이 인가될 수 있고, 이에 따라 사용자의 웨이트 트레이닝이 수행될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제어부(40)는 반발력의 크기가 외력의 크기보다 작도록 제어할 수 있다. 즉, 이에 따라 상기 사용자 인터페이스(10)가 상기 사용자의 외력의 인가 방향으로 움직일 수 있다.

또한, 상술된 바와 같이, 상기 사용자가 상기 제1 외력 및 상기 제2 외력을 교대로 인가하며 운동을 하는 경우, 상기 제1 외력과 상기 제1 반별력의 크기 차이 값보다, 상기 제2 외력과 상기 제2 반발력의 크기 차이 값이 작도록, 상기 제어부(40)가 제어할 수 있다. 상술돈 본 발명의 실시 예와 달리, 상기 제1 외력 및 상기 제2 외력을 교대로 인가할 때 동일한 크기의 반발력이 작용하는 경우, 상기 사용자는 휴식 시간을 확보할 수 없고 무리한 운동으로 인해 근육이 손상되거나 다칠 수 있다. 하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 외력 및 상기 제2 외력이 교대로 인가되는 경우, 상기 제1 외력과 상기 제1 반별력의 크기 차이 값보다, 상기 제2 외력과 상기 제2 반발력의 크기 차이 값이 작을 수 있고, 이로 인해 상기 사용자는 근육의 휴식 시간을 용이하게 확보할 수 있고, 안전하게 웨이트 트레이닝을 수행할 수 있다.

상기 회원 관리부(60)는, 상기 사용자의 날짜별 운동량, 상기 사용자의 체중, 키, 및 체지방을 포함하는 사용자 개인 정보를 저장할 수 있다. 상기 개인정보 및 상기 운동량은 상기 제어부(40)로 전달될 수 있고, 상기 제어부(40)는, 외력 외에, 상기 개인정보 및 상기 운동량을 반영하여, 상기 반발력을 제어할 수 있다.

상기 운동 데이터 저장부(50)는, 상기 사용자 인터페이스(10)의 움직임에 따라 크기가 변화되는 표준 반발력을 저장하는 표준 운동 데이터를 저장하고, 상기 표준 운동 데이터를 이용하여 반발력을 제어할 수 있다. 이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 표준 운동 데이터를 이용한 반발력 제어 방법이 보다 상세하게 설명된다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스마트 운동 기구에서 사용자 인터페이스의 움직임을 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스마트 운동 기구에서 표준 운동 데이터를 설명하기 위한 그래프이고, 도 8 및 도 9는 본 발명으 l제 실시 예에 따른 스마트 운동 기구에서 추중 반발력을 설명하기 위한 그래프이다.

도 5 내지 도 9를 참조하면, 상기 사용자 인터페이스(10)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 위치에 위치할 수 있고, 또는 제2 위치에 위치할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 레그 머신에서 상기 사용자가 다리를 폈는지 또는 구부렸는지에 따라서 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치에 상기 사용자 인터페이스(10)가 위치할 수 있다.

상기 표준 운동 데이터는, 상기 사용자 인터페이스(10)가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동됨에 따라서 변화되는 표준 반발력을 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 표준 반발력은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 인터페이스(10)가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동하는 경우, 상기 제2 위치에 인접한 위치에서 급격하게 증가할 수 있다. 또는, 상기 표준 반발력은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 인터페이스(10)가 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동하는 경우, 상기 제1 위치에 인접한 위치에서 급격하게 증가할 수 있다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 1회의 단일 움직임이 종료되기 직전에 상기 표준 반발력이 급격하게 증가할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 표준 반발력은, 유명인이 상기 사용자 인터페이스(10)에 외력을 인가하여 운동하는 힘의 크기를 상기 사용자 인터페이스(10)의 위치에 따라 설정한 것일 수 있다. 즉, 상기 표준 반발력은, 웨이트 트레이닝을 선호하는 유명 연예인, 보디 빌더, 운동 선수 등, 일반적인 대중이 닮고 싶어하는 몸을 소유한 사람들이 운동 기구에 인가하는 외력을 패턴화 및 데이터 베이스화 한 것일 수 있다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 유명 연예인 A의 레그 프레스 외력 인가 패턴이, 상기 사용자 인터페이스(10)의 움직임 종료 직전에 더 큰 힘을 가하는 것인 경우, 이를 표준 외력으로 정의하고, 표준 외력에 대응하는, 즉 표준 외력보다 일정 비율 적은 반발력을 상기 표준 반발력으로 설정할 수 있다.

상기 사용자가 상기 표준 발력을 포함하는 상기 표준 운동 데이터를 이용하여 운동을 수행하는 경우, 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 외력 측정부(30)에 의해 상기 사용자가 인가하는 외력이 측정되고, 상기 사용자가 인가하는 외력과 상기 표준 외력의 비율 차이가 계산될 수 있고, 비율 차이에 따라서 상기 표준 반발력을 추종 반발력으로 변환하여, 상기 추존 반발력이 상기 액츄에이터(20)에 의해 상기 사용자 인터페이스(10)에 인가될 수 있다.

구체적으로 예를 들어, 상기 표준 외력과 비교하여 상기 사용자가 인가하는 외력이 80%인 경우, 상기 표준 반발력의 80%에 해당되는 값이 상기 추종 반발력으로 계산될 수 있고, 상기 추종 반발력이 상기 액츄에이터(20)에 의해 상기 사용자 인터페이스(10)에 인가될 수 있다.

이에 따라, 상기 표준 반발력과 동일한 크기는 아니지만, 동일한 패턴의 반발력이 상기 사용자 인터페이스(10)에 인가될 수 있고, 이로 인해, 상기 사용자는 본인이 선호하는 유명인의 운동 패턴을 이용하여 웨이트 트레이닝을 수행할 수 있는 것은 물론, 웨이트 트레이닝의 선호 및 지루함이 상쇄될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 사시도이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구의 동작을 설명하기 위한 사시도들이다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 사시도이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구의 동작을 설명하기 위한 사시도들이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구는, 베이스 지지체(110a, 110b), 사용자 착석부(120), 액츄에이터(130), 중간 로드(140), 상부 로드(150), 및 연결 모듈(160)을 포함할 수 있다.

상기 베이스 지지체(110a, 110b)는 제1 방향으로 연장하는 제1 지지체(110a) 및 상기 제1 지지체(110a) 일단에서 위로(upwardly) 연장하는 제2 지지체(110b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 지지체(110a)가 연장하는 상기 제1 방향은 지면(ground)와 평행한 방향일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 지지체(110a) 및 상기 제2 지지체(110b)는 일체(one body)로 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 지지체(110a) 및 상기 제2 지지체(110b)는 서로 다른 구성요소가 고정 결합된 것일 수 있다.

상기 사용자 착석부(120)는, 상기 제1 지지체(110a)의 타단에 인접한 영역에 장착될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 사용자 착석부(120)는 상기 제1 지지체(110a)의 상기 타단에 장착된 의자 형태일 수 있다. 상기 사용자 착석부(120)의 구체적인 형태 및 모양은 제한되지 않는다. 상기 사용자 착석부(120)는 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구의 사용자가 착석하여, 상기 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구를 이용하여 운동할 수 있다.

상기 액츄에이터(130)는 실린더(132) 및 피스톤 로드(134)를 포함할 수 있다. 상기 실린더(132)는, 상기 제1 지지체(110a)의 상부면과 힌지(hinge) 결합된 일단을 가질 수 있다. 상기 피스톤 로드(134)는 상기 실린더(132)에 삽입되어 직선 왕복 운동할 수 있다. 구체적으로, 상기 액츄에이터(130)는 서보 모터를 가질 수 있고, 후술되는 바와 같이, 사용자의 외력이 센싱되는 경우, 상기 서보 모터를 동작시켜, 상기 피스톤 로드(134)를 움직이고, 이에 따라 사용자의 움직임에 대한 반발력이 제공되어, 사용자를 운동시킬 수 있다.

상기 중간 로드(140)는 일단 및 타단을 포함할 수 있다. 상기 중간 로드(140)의 상기 일단은 상기 제2 지지체(110b)의 일면에 힌지 결합될 수 있다. 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면은 상기 사용자 착석부(120)를 향하는 면일 수 있다. 또한, 상기 중간 로드(140)의 상기 타단은 상기 액츄에이터(130)의 상기 피스톤 로드(134)의 노출된 일단과 힌지 결합될 수 있다.

상기 상부 로드(150)는, 상기 제2 지지체(110b)의 상부에 힌지 결합된 결합부(152)를 갖고, 상기 사용자 착석부(120)에 인접한 영역에 손잡이부(154)를 가질 수 있다. 사용자는 상기 사용자 착석부(120)에 착석하여, 상기 손잡이부(154)를 이용하여 외력을 인가하여 운동할 수 있다. 상기 상부 로드(150)는 한 쌍 제공될 수 있다.

상기 연결 모듈(160)은 제1 연결부(162), 제2 연결부(164), 및 제3 연결부(166)를 포함할 수 있다. 상기 제1 연결부(162)는 한 쌍의 상기 상부 로드(150)를 고정결합할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 연결부(162)는 한 쌍의 상기 상부 로드(150)의 상기 결합부(152) 및 상기 손잡이부(154) 사이의 중간 영역에 고정 결합되고, 이에 따라, 한 쌍의 상기 상부 로드(150)가 연결될 수 있다. 상기 제2 연결부(164)는 한 쌍의 상기 상부 로드(150)와 고절 결합된 영역들과 인접한 상기 제1 연결부(162)의 영역들에서 아래로(downwardly) 연장할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 연결부(164)는 한 쌍 제공되고, 한 쌍의 상기 제2 연결부(164)의 일단들은, 각각, 상기 제1 연결부(162)의 양단에 연결되어, 아래로 연장할 수 있다. 상기 제3 연결부(166)는 상기 중간 로드(140)에 제공되는 홀 내에 삽입되고, 상기 제3 연결부(166)의 양단이 한 쌍의 상기 제2 연결부(164)의 타단들과 각각 연결될 수 있다.

상술된 바와 같이, 사용자는 상기 사용자 착석부(120)에 착석하여, 상기 상부 로드(150)의 상기 손잡이부(154)를 이용하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구에 외력을 인가할 수 있다. 상기 손잡이부(154)를 통해 가해진 왼력에 의해, 상기 제2 지지체(110b)의 상기 상부와 힌지 결합된 상기 상부 로드(150)가 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 회전 운동할 수 있다. 이 경우, 상기 외력이, 상기 상부 로드(150)와 연결된 상기 연결 모듈(160)에 의해 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면과 힌지 결합된 상기 중간 로드(140)를 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 회전시킬 수 있다. 상기 중간 로드(140)의 회전에 의해, 상기 중간 로드(140)의 상기 타단과 연결된 상기 피스톤 로드(134)의 상기 일단으로 상기 외력이 전달되어, 상기 액츄에이터(130)가 구동될 수 있다.

상기 액츄에이터(130)가 구동되는 경우, 상기 액츄에이터(130)의 구동에 의한 반발력이 상기 중간 로드(140)의 상기 타단으로 전달되어, 상기 외력에 대한 상기 중간 로드(140)의 회전에 반발력을 제공할 수 있다. 이어서, 상기 중간 로드(140)로 제공된 반발력이 상기 중간 로드(140)와 연결된 상기 연결 모듈(160)에 의해 상기 상부 로드(150)가 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 회전 운동하는 것에 반발력을 제공하여, 사용자가 운동을 수행할 수 있다.

구체적으로, 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 사용자가 상기 손잡이부(154)를 위로 들어올리는 외력을 인가할 수 있다. 이 경우, 상기 손잡이부(154)를 통해 가해진 상기 외력에 의해, 상기 제2 지지체(110b)의 상기 상부와 힌지 결합된 상기 상부 로드(150)가 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 시계 방향으로 회전 운동하고, 상기 외력이 상기 상부 로드(150)와 연결된 상기 연결 모듈(160)에 의해 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면과 힌지 결합된 상기 중간 로드(140)가 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 시계 방향으로 회전 운동할 수 있다. 상기 중간 로드(140)의 시계 방향 회전에 의해, 상기 중간 로드(140)의 상기 타단과 연결된 상기 피스톤 로드(134)가 상기 실린더(132)에서 탈리되는 방향으로 상기 액츄에이터(130)에 상기 외력이 인가되고, 상기 제1 지지체(110a)의 상기 상부면과 힌지 결합된 상기 액츄에이터(130)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이와 같이, 사용자에 의해 인가된 외력이 상기 액츄에이터(130)의 상기 피스톤 로드(134)가 상기 실린더(132)에서 탈리되는 방향으로 인가되는 경우, 상기 액츄에이터(130)는 상기 피스톤 로드(134)가 상기 실린더(132)에 삽입되는 방향으로 반발력(F)을 제공하고, 상기 액츄에이터(130)의 구동에 의한 반발력(F)이 상기 중간 로드(140)의 상기 타단으로 전달되어, 상기 외력에 의한 상기 중간 로드(140)의 시계 방향 회전에 반발력으로 작용하고, 상기 중간 로드(140)로 제공된 반발력이 상기 중간 로드(140)와 연결된 상기 연결 모듈(160)에 의해 상기 상부 로드(150)의 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 시계 방향으로 회전 운동하는 것에 반발력으로 작용하여, 최종적으로 사용자에게 반발력이 전달될 수 있다.

구체적으로, 다른 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 사용자가 상기 손잡이부(154)를 아래로 당기는 외력을 인가할 수 있다. 이 경우, 상기 손잡이부(154)를 통해 가해진 상기 외력에 의해, 상기 제2 지지체(110b)의 상기 상부와 힌지 결합된 상기 상부 로드(150)가 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 반시계 방향으로 회전 운동하고, 상기 외력이 상기 상부 로드(150)와 연결된 상기 연결 모듈(160)에 의해 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면과 힌지 결합된 상기 중간 로드(140)가 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 반시계 방향으로 회전 운동할 수 있다. 상기 중간 로드(140)의 반시계 방향 회전에 의해, 상기 중간 로드(140)의 상기 타단과 연결된 상기 피스톤 로드(134)가 상기 실린더(132)에 삽입되는 방향으로 상기 액츄에이터(130)에 상기 외력이 인가되고, 상기 제1 지지체(110a)의 상기 상부면과 힌지 결합된 상기 액츄에이터(130)는 시계 방향으로 회전할 수 있다. 이와 같이, 사용자에 의해 인가된 외력이 상기 액츄에이터(130)의 상기 피스톤 로드(134)가 상기 실린더(132)에 삽입되는 방향으로 인가되는 경우, 상기 액츄에이터(130)는 상기 피스톤 로드(134)가 상기 실린더(132)에 탈리되는 방향으로 반발력(F)을 제공하고, 상기 액츄에이터(130)의 구동에 의한 반발력(F)이 상기 중간 로드(140)의 상기 타단으로 전달되어, 상기 외력에 의한 상기 중간 로드(140)의 반시계 방향 회전에 반발력으로 작용하고, 상기 중간 로드(140)로 제공된 반발력이 상기 중간 로드(140)와 연결된 상기 연결 모듈(160)에 의해 상기 상부 로드(150)의 상기 제2 지지체(110b)의 상기 일면에 대해서 반시계 방향으로 회전 운동하는 것에 반발력으로 작용하여, 최종적으로 사용자에게 반발력이 전달될 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구는, 무거운 무게추를 사용하지 않고, 사용자의 운동 방향에 대해서 상기 액츄에이터(130)가 반발력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 간소하고 저렴한 방법으로 다양한 운동 기구를 구현할 수 있는 것은 물론, 사용자 친화적인 다양한 디자인으로 운동 기구를 구현할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 액츄에이터(130)에서 제공되는 반발력의 크기가 변화될 수 있다. 구체적으로, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 사용자가 상기 사용자 착석부(120)에 착석하여 상기 손잡이부(154)를 잡고 위로 또는 아래로 외력을 가하는 단위 동작을, 초기 시간, 중기 시간, 후기 시간으로 나누어, 각각 다른 크기의 반발력이 사용자에게 전달될 수 있다. 예를 들어, 초기 시간 동안은 상대적으로 작은 크기의 반발력이 제공되고, 중기 시간 동안은 상대적으로 큰 크기의 반발력이 제공되고, 후기 시간 동안은 상대적으로 작은 크기의 반발력이 제공될 수 있다. 이에 따라, 사용자의 운동 효율이 향상될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 액츄에이터(130)에서 제공되는 반발력의 크기는 사용자 정보에 의해 자동 세팅될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구를 이용하기 전, 사용자는 전자 기기(예를 들어, 휴대용 모바일 기기, 디지털사이니지 등)을 이용하여 사용자 정보(예를 들어, 몸무게, 근육량, 체지방, 키 등)를 입력할 수 있고, 입력된 상기 사용자 정보에 기초하여, 상기 액츄에이터(130)에서 제공되는 반발력의 크기가 자동 세팅될 수 있다.

또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 액츄에이터(130)에서 제공되는 반발력의 크기는 상술된 상기 사용자 정보 외에, 사용자의 취향에 따라서 제어될 수 있다. 구체적으로, 전자 기기를 이용하여 상기 사용자 정보와 함께, 사용자의 취향(예를 들어, 무거운 하중의 운동을 선호, 가벼운 하중의 운동을 선호 등)을 입력하고, 입력된 상기 사용자 정보 및 상기 사용자의 취향에 기초하여, 상기 액츄에이터(130)에서 제공되는 반발력의 크기가 자동 세팅될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구의 반발력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구의 반발력 제어 모듈을 설명하기 위한 블록도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 외력 센싱부(210)는 사용자가 가한 외력을 센싱할 수 있다(S110). 상기 외력 센싱부(210)는 힘 센서를 이용하여, 사용자가 가한 외력을 센싱할 수 있다. 구체적으로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 사용자가 상기 사용자 착석부(120)에 착석하여 상기 손잡이부(154)를 통해 외력을 인가하는 경우, 상기 외력은 상기 액츄에이터(130)로 전달될 수 있고, 상기 액츄에이터(130)로 전달된 상기 외력이 센싱될 수 있다.

외력 계산부(220)는 상기 외력 센싱부(210)에서 센싱한 상기 외력을 전달받아 상기 외력의 크기를 측정하고 계산할 수 있다(S120).

시뮬레이션부(230)는 질량, 스프링, 마찰, 및 감쇠를 포함하는 동적 시스템에, 측정 및 계산된 상기 외력의 크기를 적용하여, 시뮬레이션을 수행하고 운동 값을 계산할 수 있다(S130).

제어 신호 발생부(240)는 상기 시뮬레이션 결과 값을 이용하여 제어 신호를 생성할 수 있다(150).

상기 제어 신호 발생부(240)는 상기 제어 신호를 상기 액츄에이터(130) 내의 서보 모터로 전달하고, 상기 서보 모터를 포함하는 상기 액츄에이터(130)에서 상기 제어 신호에 대응하는 반발력을 생성할 수 있다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 일 변형 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구를 설명하기 위한 사시도들이다.

본 발명의 일 변형 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구는, 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명된 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구에 운동량 구조부(170) 및 레일부(180)이 추가된 것일 수 있다. 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명된 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구와 동일한 부분은 생략하고, 차이가 있는 부분이 설명된다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 액츄에이터(130)는, 실린더(132), 피스톤 로드(134), 및 평판부(136)를 포함할 수 있다. 상기 평판부(136)의 상부면 상에 상기 실린더(132) 및 상기 피스톤 로드(134)가 제공되고, 상기 평판부(136)의 하부면이 상기 제1 지지체(110a)의 상부면과 힌지 결합될 수 있다.

상기 제1 지지체(110a)의 상기 상부면에 운동량 제어 모듈(170, 180)이 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 운동량 제어 모듈(170, 180)은 상기 제1 지지체(110a)의 상기 상부면 및 상기 평판부(136)의 상기 하부면 사이에 위치하되, 상기 제1 지지체(110a)의 상부면에 제공될 수 있다.

상기 운동량 제어 모듈(170, 180)의 레일부(180)가 상기 제1 지지체(110a)의 상기 상부면 상에서 제1 방향으로 연장되고, 상기 운동량 제어 모듈(170, 180)의 운동량 구조부(170)가 상기 레일부(180)에 의해 상기 제1 방향으로 이동할 수 있다. 상기 운동량 구조부(170)는 상기 평판부(136)의 상기 하부면과 마주보는 비스듬한 지지면을 포함할 수 있다. 상기 운동량 구조부(170)가 상기 평판부(136)의 상기 하부면과 인접하는 정도에 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 액츄에이터를 이용한 스마트 운동 기구에 의한 사용자의 운동 범위가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 운동량 구조부(170)가 상기 평판부(136)의 상기 하부면에 상대적으로 인접하게 배치되는 경우, 즉 상기 운동량 구조부(170)의 상기 지지면이 상기 평판부(136)의 상기 하부면과 상대적으로 인접하게 배치되는 경우, 상기 액츄에이터(130)의 움직임이 제한되어, 사용자의 운동 범위가 제어될 수 있다. 이와 달리, 상기 운동량 구조부(170)가 상기 평판부(136)의 상기 하부면에 상대적으로 멀리 배치되는 경우, 즉 상기 운동량 구조부(170)의 상기 지지면이 상기 편판부(136)의 상기 파부면과 상대적으로 멀리 배치되는 경우, 상기 액츄에이터(130)의 움직임이 넒어질 수 있고, 이에 따라 사용자의 운동 범위가 넓어질 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10: 사용자 인터페이스
20: 액츄에이터
30: 외력 측정부
40: 제어부
50: 운동 데이터 저장부
60: 회원 관리부
110a: 제1 지지체
110b: 제2 지지체
120: 사용자 착석부
130: 액츄에이터
132: 실린더
134: 피스톤 로드
140: 중간 로드
150: 상부 로드
152: 결합부
154: 손잡이부
160: 연결모듈
162: 제1 연결부
164: 제2 연결부
166: 제3 연결부
170: 운동량 구조부
180: 레일부

Claims (5)

1. 사용자에 의한 외력이 인가되어 제1 방향으로 움직이는 사용자 인터페이스;
   상기 제1 방향의 역방향으로, 상기 사용자에 의한 외력에 대해 반발력을, 상기 사용자 인터페이스에 인가하는 액츄에이터;
   상기 사용자 인터페이스로 인가되는 외력을 측정하는 외력 측정부; 및
   측정된 외력에 대응하는 반발력을 계산하여, 상기 액츄에이터를 구동시키는 제어부를 포함하는 스마트 운동 기구.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 사용자 인터페이스에 제1 외력이 인가되는 경우, 상기 액츄에이터는 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 제1 반발력을 상기 사용자 인터페이스에 인가하고,
   상기 사용자에 의한 제2 외력이 인가되어 상기 사용자 인터페이스는 상기 제2 방향으로 움직이고, 상기 액츄에이터는 상기 제2 방향의 역방향인 상기 제1 방향으로 제2 반발력을 상기 사용자 인터페이스에 인가하는 것을 포함하는 스마트 운동 기구.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1 외력과 상기 제1 반발력의 크기 차이 값보다, 상기 제2 외력과 상기 제1 반발력의 크기의 차이 값이 작도록 제어하고,
   반발력의 크기가 외력의 크기보다 작도록 제어하는 것을 포함하는 스마트 운동 기구.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 사용자의 팔, 다리, 또는 복부에 의해 외력이 상기 사용자 인터페이스로 인가되는 것을 포함하는 스마트 운동 기구.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 사용자의 날짜별 운동량, 상기 사용자의 체중, 키, 및 체지방을 포함하는 사용자 개인 정보를 저장하는 회원 관리부를 포함하되,
   상기 제어부는, 상기 회원 관리부에 저장된 정보를 이용하여, 상기 반발력을 계산하는 것을 포함하는 스마트 운동 기구.
   
   

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