KR20220067781A - 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템 - Google Patents

전기적 근육 자극 트레이닝 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라, EMS 트레이닝 시스템이 제공된다. 상기 EMS 트레이닝 시스템은 전기적 근육 자극용 전극을 구비하며, 제어신호에 따라 상기 전극과 접촉되는 부분의 근육을 자극하는 EMS(Electrical Muscular Stimulation) 착용구; 및 상기 EMS 착용구 착용자(사용자)의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 상기 전기적 근육 자극용 전극의 자극강도가 설정된 제어신호를 상기 EMS 착용구로 제공하며, 사용자 영상을 획득하여 관련된 가상객체를 생성하고, 사용자 영상 또는 가상객체 영상 중 적어도 하나를 디스플레이하며, 상기 사용자 영상과 기준 데이터를 비교하여 사용자의 운동자세를 진단하고 자세교정신호를 출력하는 사용자 단말을 포함할 수 있다.

Description

전기적 근육 자극 트레이닝 시스템{ELECTRICAL MUSCLE STIMULATION TRAINING SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템에 관한 것으로, 증강현실 기술과 전기 자극 시스템을 융합하여 운동 효과를 극대화할 수 있는 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템 및 방법에 관한 것이다.
증강현실(augmented reality, AR) 기술이란 가상현실(virtual reality) 기술에서 파생된 기술로서 실세계에 대한 인지도를 향상시키는 기술로서, 가상현실 기술은 실세계와의 상호작용을 배제하고 오직 미리 구축해 놓은 가상공간 내에서의 상호작용을 처리하는 기술임에 비해 증강현실 기술은 실시간 처리를 바탕으로 미리 구축된 실세계 정보(이를 '증강정보'라 함)가 특수 인터페이스를 통해 실제로 관찰되는 실세계의 영상에 겹쳐서 표현되고, 실제와의 상호작용을 제공하도록 함으로써 관찰자가 실세계 관찰지역에 대한 신속하고 편리한 상황판단을 할 수 있도록 하는 기술이다.
한편, 전기적 근육 자극 즉, EMS(Electrical Muscular Stimulation)는 도선을 통해 사용자의 체내에 전류를 공급하여 사용자의 근육에 전기적 자극을 가하는 것으로, 근육증강, 실금의 관리, 척추기형의 관리 등 다양하게 적용되어 골격근 수축을 유발하는 것으로 알려져 있다. 즉, 몸을 움직일 때 뇌에서 근육으로 하달되는 전기적 명령신호와 동일한 전류를 기계장치를 통해 근육에 직접 흘려넣어 운동신경과 근섬유가 수축을 일으키게 하는 것으로 전류가 흐르지만 그것은 인체의 신호와 유사하게 조절된 것이라 감전된다는 느낌은 없다.
이러한 EMS는 공급되는 전류의 전류값이 클수록 사용자의 근육은 큰 자극을 받기 때문에 트레이닝 효과도 커지는 것을 기대할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템을 이용한 트레이닝 모습을 나타낸 도면으로, 전문 트레이너가 EMS 기술이 적용된 운동복을 착용한 착용자의 자세를 교정해주는 장면이다.
만일 전문 트레이너나 EMS 기술이 적용된 운동복에 숙달된 사용자가 아니면 운동시에 신체부위의 어디에 자극을 줘야하는지, 어느 정도의 강도로 자극을 줘야하는지, 어떤 자세를 취해야하는지 등에 대한 인식이 부족해 EMS의 효과를 극대화하기 어려울 뿐만 아니라 역효과를 초래할 수도 있다.
따라서, EMS 기술이 적용된 운동복(또는 착용구)을 착용한 사용자가 현재 실시하고 있는 운동에 따라 전기적 자극이 가해지는 위치나 세기를 자동으로 조절할 수 있는 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 증강현실 기술과 전기 자극 시스템을 융합하여 운동 효과를 극대화할 수 있는 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, EMS 트레이닝 시스템이 제공된다. 상기 EMS 트레이닝 시스템은 전기적 근육 자극용 전극을 구비하며, 제어신호에 따라 상기 전극과 접촉되는 부분의 근육을 자극하는 EMS(Electrical Muscular Stimulation) 착용구; 및 상기 EMS 착용구 착용자(사용자)의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 상기 전기적 근육 자극용 전극의 자극강도가 설정된 제어신호를 상기 EMS 착용구로 제공하며, 사용자 영상을 획득하여 관련된 가상객체를 생성하고, 사용자 영상 또는 가상객체 영상 중 적어도 하나를 디스플레이하며, 상기 사용자 영상과 기준 데이터를 비교하여 사용자의 운동자세를 진단하고 자세교정신호를 출력하는 사용자 단말을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 EMS 착용구는 상기 사용자 단말로부터 제어신호를 수신하여 상기 전기적 근육 자극용 전극으로 전달하며, 도전사로 이루어진 신호선을 통해 상기 전기적 근육 자극용 전극과 전기접속되는 신호전달모듈을 더 포함하며, 상기 신호전달모듈은 제어신호에 따라 상기 전극을 구동시키는 구동부; 및 상기 사용자 단말로부터 제어신호를 무선으로 수신하여 상기 구동부로 제공하는 근거리 무선통신 모듈을 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 사용자 단말은 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보, 운동종목 중 적어도 하나를 포함하는 사용자 명령을 입력하는 입력부; 상기 EMS 착용구의 동작상태와, 사용자 영상 또는 가상객체 영상 중 적어도 하나를 디스플레이하며, 사용자의 운동자세 교정을 위한 자세교정신호를 출력하는 표시부; 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 상기 전기적 근육 자극용 전극의 자극강도가 설정된 제어신호를 제공하는 EMS 자극 프로그램이 저장되며, 각 운동종목에 따른 표준 운동자세 프로그램이 저장되는 저장부; 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 저장부에 저장된 특정 EMS 자극 프로그램을 추출하고, 해당 프로그램에 따른 제어신호를 상기 신호전달모듈로 송신하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부로부터 수신된 제어신호를 상기 신호전달모듈로 무선으로 송신하는 통신부; 및 사용자의 영상을 획득하여 관련된 가상객체를 생성하고, 사용자의 운동자세와 표준 데이터를 비교하여 사용자의 운동자세를 진단하고 자세교정신호를 출력하는 자세교정부를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 자세교정부는 사용자의 영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 영상 획득부에 의해 획득된 영상을 분석하여 관련된 가상객체를 생성하는 가상객체 생성부; 및 상기 영상 획득부에 의해 획득된 영상으로부터 사용자의 운동자세를 인식하고 상기 저장부에 저장된 표준 데이터와 비교하여 사용자의 자세이상을 진단하고, 진단 결과에 따른 처방을 제공하는 진단부를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 사용자 단말은 운동기구이고, 상기 운동기구는 사용자의 체중, 체지방, 근력 중 적어도 하나를 포함하는 사용자의 신체조건을 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 사용자 단말은 사용자의 휴대단말이고, 상기 휴대단말은 EMS 트레이닝 애플리케이션 실행이 가능하고, 상기 입력부를 통해 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 및 운동종목을 입력하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, EMS(Electrical Muscular Stimulation) 착용구 및 사용자 단말을 포함하는 EMS 트레이닝 시스템을 이용한 EMS 트레이닝 방법이 제공된다. 상기 EMS 트레이닝 방법은 상기 사용자 단말에서 상기 EMS 착용구 착용자(사용자)의 성별, 연령 정보를 수신하는 단계; 상기 사용자 단말에서 체중, 체지방, 근력 중 적어도 하나를 포함하는 사용자의 신체조건에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 사용자 단말에서 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 전기적 근육 자극용 전극의 자극강도가 설정된 기 저장된 EMS 자극 프로그램을 추출하는 단계; 상기 사용자 단말에서 추출된 EMS 자극 프로그램에 따른 제어신호를 상기 EMS 착용구로 송신하는 단계; 및 상기 사용자 단말에서 EMS 자극 부위를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 사용자 단말에서 사용자의 운동자세를 인식하고, 인식된 운동자세를 기저장된 표준 운동자세와 비교하여 비교결과에 따른 자세교정신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 사용자의 운동자세 인식은 3차원 심도 카메라를 이용한 캡쳐 영상 또는 모션인식에 기초하여 수행될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 사용자 단말에서 사용자의 운동 영상을 획득하고, 획득된 영상을 분석하여 관련된 가상 객체를 생성하는 단계; 및 상기 가상 객체를 상기 사용자의 운동 영상과 함께 상기 사용자 단말에 디스플레이 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용자가 EMS 착용구를 착용하고 임의의 운동기구(사용자 단말)를 이용하여 EMS 트레이닝을 개시하거나 사용자의 휴대폰으로 EMS 트레이닝 애플리케이션을 실행시키면 사용자 단말에서 사용자의 성별, 연령, 신체조건 및 운동종목에 부합하는 최적의 EMS 자극 프로그램을 추출하여 해당 프로그램에 따라 사용자의 신체에 자극을 가함으로써 EMS 트레이닝에 익숙하지 않은 초보자도 전문 트레이너 없이 편리하게 자신의 신체조건 및 해당 운동기구나 운동종목에 최적화된 근육 EMS 운동을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사용자 단말 즉, 사용자 자신의 휴대폰이나 사용중인 운동기구를 통해 현재 실시중인 운동의 운동자세를 교정하는 교정신호를 화면상으로 제공받음으로써 해당 운동에 숙련된 숙련자가 아니더라도 전문 트레이너의 도움없이 자신의 운동자세를 교정할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템의 구성을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호전달모듈을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 EMS 제어 과정을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세교정신호 출력 과정을 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템의 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 단말의 블록도를 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있다. 한편, 이하에서 기재되는 편의상 상하좌우의 방향은 도면을 기준으로 한 것이며, 해당 방향으로 본 발명의 권리범위가 반드시 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예의 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템의 구성을 도시하고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호전달모듈을 도시하고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 블록도를 도시한다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 실시예에 따른 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템은 EMS 착용구(100) 및 사용자 단말(200)을 포함할 수 있다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 EMS 착용구(100)는 전기적 근육 자극용 전극을 구비하는 착용구로서 의복형상인 상반신용 착용구, 하반신용 착용구 또는 상반신용과 하반신용이 일체로 된 전신용 착용구로 구성될 수 있다.
상기 EMS 착용구(100)는 의복형상으로 안감과 겉감으로 이루어지며, 안감의 내측, 즉 피부와 접촉되는 부분에 근육 자극을 위한 복수의 전극(110)이 장착되어 있다. 또한, 복수의 전극(110) 각각은 신호선을 통해 신호전달모듈(120)과 전기 접속되어 있다. 여기서, 신호선은 도전사로 이루어지며 신호선의 손상이나 착용자의 착용감을 고려하여 안감과 겉감 사이에 내장되거나 안감과 겉감의 구분없이 전도 패널 부분이 일체형으로 이루어지며 의복 직소시에 도전사(은사)를 이용하여 일체로 형성할 수 있다.
또한, 의복형상으로 이루어지는 EMS 착용구(100)의 안감과 겉감 중 적어도 안감은 탄력성이 있는 소재로 이루어지며 안감과 겉감 둘 다 탄력성이 있는 소재로 이루어질 수 있다. EMS 착용구(100)가 탄력성이 있는 소재로 이루어짐으로써 전극(110)이 부착된 위치로부터 이탈되지 않으며 사용자의 신체에 밀착되어 전기자극신호(제어신호)를 효율적으로 전달할 수 있다.
상기 신호전달모듈(120)은 복수의 전극(110)에 근육자극을 위한 제어신호를 전달하기 위한 것으로, 전극을 구동시키는 구동부(122)와 사용자 단말(200)로부터 제어신호를 무선으로 수신하여 구동부로 제공하는 수신부(124)를 포함한다. 여기서, 수신부(124)는 블루투스, 지그비 등 근거리 무선통신 가능한 통신모듈로 구성될 수 있다.
상기 신호전달모듈(120)은 EMS 착용구(100)에 탈부착 가능한 형태 또는 EMS 착용구(100)에 구비된 주머니(포켓)에 수용 가능한 형태로 구현될 수 있다.
상기 사용자 단말(200)은 EMS 착용구(100)의 동작 전반을 제어하기 위한 것으로, 러닝머신, 싸이클, 체스트프레스, 벤치프레스, 바컬 등의 운동기구나 EMS 착용구(100) 착용자가 소지한 휴대폰(스마트폰)이 될 수 있다.
상기 사용자 단말(200)은 EMS 착용구 착용자(이하 '사용자'라 칭함)가 사용하는 운동기구, 운동종목, 신체조건, 기타 심박수 고혈압 등의 제반 생체정보 에 최적화된 제어신호를 생성하여 EMS 착용구(100)의 신호전달모듈로 제공하며, 사용자의 영상을 획득하여 해당 운동종목에 최적화된 자세로 교정하도록 자세교정신호를 출력할 수 있다.
이어서, 도 3을 참조하면, 사용자 단말(200)은 입력부(210), 측정부(220), 표시부(230), 저장부(240), 제어부(250), 통신부(260) 및 자세교정부(270)를 포함할 수 있다.
상기 입력부(210)는 EMS 착용구(100)의 동작을 제어하기 위한 사용자 명령을 입력하는 입력수단으로, 환경설정키, 문자키, 숫자키 등으로 구성되어 자극강도, 시간, 자극부위 등을 사용자가 조절할 수 있도록 한다. 즉, 사용자는 입력부(210)를 통해 사용자의 성별, 연령 등을 입력할 수 있고, 복수의 전극(110) 중 특정 전극을 선택하여 자극의 강도, 시간 등을 조절할 수도 있다.
상기 측정부(220)는 사용자의 체중, 체지방, 근력 등을 측정한다. 이러한 측정부(220)는 사용자의 신체조건(체중, 체지방, 근력 등)에 따라 전극의 위치, 자극 강도를 최적화하기 위한 것으로 사용자의 신체조건은 측정부(220)를 통해 측정하지 않고 사용자가 입력부(210)를 통해 설정값을 직접 입력할 수도 있다.
상기 표시부(230)는 EMS 착용구(100)의 동작상태를 디스플레이한다. 즉, EMS 착용구(100)의 복수의 전극(110) 중 자극이 가해지는 신체부위, 자극강도, 누적시간, 잔여시간 등을 숫자, 그래프, 그림 등으로 화면에 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다.
또한, 상기 표시부(230)는 사용자의 성별, 연령, 신체조건이 반영되고, 기설정된 표준(기준) 운동자세로 운동을 하는 가상객체 영상과 사용자의 운동 영상을 화면에 동시에 디스플레이함으로써 사용자가 자신의 영상과 가상객체 영상을 비교하여 보면서 사용자의 운동자세 교정할 수 있도록 한다. 이때, 교정신호를 함께 출력하여 사용자가 자신의 운동자세 교정부분을 용이하게 인지하고 교정할 수 있도록 한다.
상기 저장부(240)에는 사용자 단말(200) 즉, 사용자가 사용하고자 하는 운동기구(운동종목)에 따라 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 기타 제반 생체정보 등에 최적화된 EMS 자극 프로그램이 저장되어 있다. 예를 들어, 사용자 단말(200)이 러닝머신인 경우 러닝머신 사용시에 EMS 자극이 가해져야 하는 신체부위 및 자극강도가 착용자의 성별, 연령, 신체조건 등에 따라 최적화되어 저장될 수 있고, EMS 자극 프로그램은 초급과정, 중급과정, 고급(숙련자)과정 등으로 레벨화되어 저장됨으로써 사용자가 자신에게 맞는 레벨을 선택할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 상기 저장부에는 각 운동기구(운동종목)에 따른 표준(기준) 운동자세 프로그램이 저장될 수 있다.
상기 제어부(250)는 사용자 단말(200)의 동작 전반을 제어하며, 특히 입력부(210)를 통해 입력된 사용자의 성별, 연령과 측정부(220)를 통해 획득된 사용자의 신체조건 등에 따라 최적화된 EMS 자극 프로그램 및 표준 운동자세 프로그램을 저장부(240)에서 추출하며, 해당 프로그램에 따른 제어신호를 통신부(260)를 통해 신호전달모듈(120)로 송신하도록 제어 할 수 있다.
상기 통신부(260)는 제어부(250)로부터 수신된 제어신호를 신호전달모듈(120)로 무선으로 송신 할 수 있다.
상기 자세교정부(270)는 영상 획득부(272), 가상객체 생성부(274), 진단부(276)를 포함하며, 사용자의 영상을 획득하여 관련된 가상객체를 생성하고, 사용자의 운동자세 및 동작을 가상객체의 동작 및 기 저장된 기준 데이터와 비교하여 사용자의 운동자세를 진단할 수 있다.
상기 영상 획득부(272)는 사용자의 영상을 획득하며, 예를 들어, CCD 카메라를 이용하여 사용자의 영상을 획득할 수 있다.
상기 가상객체 생성부(274)는 영상 획득부(272)에 의해 획득된 영상을 분석하여 관련된 가상객체를 생성한다. 예를 들어, 사용자가 러닝머신을 이용하여 운동을 수행하는 경우 가상객체는 들판이나 한강변에서 조깅을 하고 있는 사용자와 유사한 연령, 신체조건을 가진 객체 영상, 즉, 아바타 영상이 될 수 있다.
상기 진단부(276)는 사용자의 운동자세를 인식하고 저장부에 저장된 최적 운동자세 데이터와 비교하여 사용자의 자세이상을 진단하고, 진단 결과에 따른 처방을 제공한다. 여기서, 사용자의 운동자세 인식은 3차원 깊이(3D depth) 카메라를 이용하는 방법, 스테레오 비젼(Stereo Vision)을 이용하는 방법, 모션인식 기능을 이용하는 방법 등 공지의 운동자세 인식기법을 활용할 수 있다.
또한, 진단부(276)의 진단결과에 따른 처방은 표시부(230)를 통해 화면상에 출력되며, 사용자가 자신의 운동자세 이상을 인식하고 용이하게 교정할 수 있도록 사용자 영상과 아바타 영상을 동시에 디스플레이하거나 교정부위를 화살표 등으로 표시하고 안내메시지와 함께 알림 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 러닝 머신을 이용하여 걷기운동을 할 경우, 표준 자세(파워 워킹의 경우 양팔의 움직임을 크게 해야하고, 배 근육과 가슴 근육에 힘을 주고 걸어야 한다)에서 벗어날 경우 표준 자세를 안내하는 안내메시지와 함께 경보(삐~하는 음 등)를 출력하거나 팔, 배, 가슴 부분에 화살표로 표시하여 출력함으로써 사용자가 운동중에 자세(동작, 움직임)를 의식적으로 교정할 수 있도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 EMS 제어 과정을 도시한다.
도 4를 참조하면, 먼저, 사용자 단말에서 사용자의 성별, 연령정보를 수신한다(S210). 사용자의 성별, 연령정보는 입력부를 통해 사용자가 직접 입력할 수 있다.
다음으로, 사용자 단말에서 사용자의 신체조건에 관한 정보를 수신한다(S220). 사용자의 신체조건에 관한 정보는 사용자의 체중, 체지방, 근력 등으로 측정부를 통해 측정되거나 사용자가 입력부를 통해 직접 입력할 수 있다. 사용자의 신체조건은 사용자 단말의 종류(유형)에 따라 측정부에 의해 자동으로 측정되거나 사용자가 입력부를 통해 직접 입력하는 구성이 될 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말이 운동기구인 경우 측정부를 통해 자동으로 측정되는 것이 바람직하며, 사용자 단말이 휴대폰인 경우 사용자가 휴대폰의 키 입력부를 통해 직접 입력하는 것이 바람직하다.
다음으로, 제어부에서 저장부를 검색하여 사용자의 성별, 연령 및 신체조건에 부합하는 최적 EMS 자극 프로그램을 추출한다(S230). 여기서, 최적 EMS 자극 프로그램은 초급과정, 중급과정, 고급(숙련자)과정으로 레벨화되어 저장될 수 있으며, 사용자가 자신에게 맞는 레벨을 선택할 수 있다.
다음으로, 제어부에서 사용자 입력 유무를 판단한다(S240). 본 과정은 제시된 EMS 자극 프로그램 중 사용자가 자신에게 맞는 레벨을 선택하거나 미리 프로그램된 EMS 자극 프로그램에 사용자가 추가로 설정값을 조절할 수 있는 과정이다. 예를 들어 초급과정을 선택한 뒤 팔뚝이나 아랫배 등에 자극을 추가하거나 발목이나 다리의 자극을 경감하여 원하는 특정 부위의 자극강도를 조정할 수 있다.
S240 과정의 판단 결과 사용자 입력이 있으면 설정값을 반영(S250)한 다음 제어신호를 전송하고(S260), S240 과정의 판단 결과 사용자 입력이 없으면 표준(기준) 레벨의 제어신호를 전송한다(S260).
다음으로, 표시부를 통해 EMS 자극부위를 출력한다(S270). 이때, 각 신체부위별로 EMS 자극강도를 함께 표시출력할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 사용자가 EMS 착용구를 착용하고 임의의 운동기구(사용자 단말)를 이용하여 EMS 트레이닝을 개시하거나 사용자의 휴대폰으로 EMS 트레이닝 애플리케이션을 실행시키면 사용자 단말에서 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 운동종목에 부합하는 최적의 EMS 자극 프로그램을 추출하여 해당 프로그램에 따라 사용자의 신체에 자극을 가함으로써 EMS 트레이닝에 익숙하지 않은 초보자도 전문 트레이너 없이 편리하게 자신의 신체조건 및 해당 운동기구나 운동종목에 최적화된 근육 EMS 운동을 할 수 있다.
한편, 본 발명은 사용자에게 최적화된 EMS 자극뿐만 아니라 사용자의 운동자세를 인식하여 운동자세 교정을 위한 자세교정신호를 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세교정신호 출력 과정을 도시한다.
도 5를 참조하면, 먼저, 사용자 단말에서 영상획득부를 통해 사용자의 운동영상을 획득할 수 있다(S310).
다음으로, 가상객체 생성부에서는 영상 획득부에 의해 획득된 영상을 분석하여 관련된 가상객체를 생성한다(S320). 예를 들어, 사용자가 러닝머신을 이용하여 운동을 수행하는 경우 가상객체는 들판이나 한강변에서 조깅을 하고 있는 사용자와 유사한 연령, 신체조건을 가진 객체 영상, 즉, 아바타 영상이 될 수 있다. 이때, 아바타 영상과 사용자 영상을 동시에 디스플레이하여 함께 운동을 즐기거나 게임을 하는 형태가 되도록 할 수 있다.
다음으로, 사용자의 운동자세를 인식할 수 있다(S330). 여기서, 운동자세 인식은 3차원 심도 카메라를 이용한 캡쳐영상 또는 모션인식 기능을 이용하여 인식할 수 있다.
다음으로, S330 과정에서 인식된 운동자세를 저장부에 저장된 표준 운동자세와 비교할 수 있다 (S340).
다음으로, S340 과정의 비교결과에 따른 자세교정신호를 출력한다(S350). 여기서, 자세교정신호는 사용자가 쉽게 인지하고 자신의 자세를 교정할 수 있도록 알림 메시지, 경보음, 화살표 등 다양한 방법으로 출력될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 '스쿼드'를 하는 경우 비교 영상과 함께 "무릎이 발끝을 넘지 않도록 주의한다", "허리는 꼿꼿이 세운다", "시선은 전방 15도" 등의 알림 메시지가 말 풍선 형태로 제시될 수 있다.
또한, 사용자가 '런지' 자세를 취하는 경우, "잘못된 런지 자세" 라는 알림 메시지와 함께 잘못된 부분이 구체적으로 표시(붉은 선으로 표시된 부분)되어 제시될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 사용자 단말 즉, 사용자 자신의 휴대폰이나 사용중인 운동기구를 통해 현재 실시중인 운동의 운동자세를 교정하는 교정신호를 출력함으로써 해당 운동에 숙련된 숙련자가 아니더라도 전문 트레이너의 도움없이 자신의 운동자세를 교정할 수 있다.
한편, 본 발명은 EMC 착용구(100)에 의해 측정된 신호, 예를 들어 근전도 신호를 이용하여 사용자의 운동자세나 상태를 진단하고 진단 결과에 따른 자세교정신호를 출력할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템의 구성을 도시한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템은 EMS 착용구(100'), 사용자 단말(300) 및 웹서버(400)를 포함할 수 있다.
상기 EMS 착용구(100')는 전기적 근육 자극 및 근전도 측정용 전극을 구비하는 착용구로서 의복형상인 상반신용 착용구, 하반신용 착용구 또는 상반신용과 하반신용이 일체로 된 전신용 착용구로 구성될 수 있다.
상기 EMS 착용구(100')는 의복형상으로 안감과 겉감으로 이루어지며, 안감의 내측, 즉 피부와 접촉되는 부분에 근육 자극 및 근전도 측정을 위한 복수의 전극으로 이루어진 전극부(110')가 장착되어 있다. 여기서, 근육 자극 및 근전도 측정용 전극은 쌍을 이루어 각각 구비되거나 하나의 전극으로 근육 자극 및 근전도 측정을 동시에 수행할 수 있다.
또한, 복수의 전극 각각은 신호선을 통해 신호전달모듈(120')과 전기 접속되어 있다.
상기 신호전달모듈(120')은 복수의 전극에 근육자극을 위한 제어신호를 전달하여 구동하거나, 복수의 전극으로부터 근전도 신호를 검출하여 신호처리한 다음 사용자 단말(300)로 제공하며, 이를 위해 전극을 구동시키는 구동부(122)와, 전극으로부터 검출된 근전도 신호를 증폭하여 잡음을 제거하는 신호처리부(126) 및 사용자 단말(300)과의 무선 송수신을 위한 통신부(124)를 포함한다. 여기서, 통신부(124)는 블루투스, 지그비 등 근거리 무선통신 가능한 통신모듈로 구성될 수 있다.
상기 신호전달모듈(120')은 EMS 착용구(100')에 탈부착 가능한 형태 또는 EMS 착용구(100')에 구비된 주머니(포켓)에 수용 가능한 형태로 구현될 수 있다.
상기 사용자 단말(300)은 EMS 착용구(100') 착용자가 소지한 휴대폰(스마트폰)이나 러닝머신, 싸이클, 체스트프레스, 벤치프레스, 바컬 등의 운동기구로서, 상기 웹서버(400)에서 제공하는 연동 애플리케이션 예를 들어, 전기적 근육 자극 트레이닝 애플리케이션을 실행시켜 EMS 착용구(100')의 동작 전반을 제어할 수 있다.
또한, 상기 사용자 단말(300)은 해당 애플리케이션을 통해 상기 웹서버(400)에 데이터를 전송하거나 필요한 데이터를 요청하여 수신하거나 또는 시스템에서 판단한 필요한 각종 정보를 송수신할 수 있다. 구체적으로는, 상기 EMS 착용구(100')로부터 수신한 근전도 신호를 웹서버(400)로 전송하며, 웹서버(400)로부터 근전도 신호의 기준범위 여부에 관한 신호를 수신하여 이를 표시부로 출력할 수 있다.
이를 위해 상기 사용자 단말(300)은 상기 EMS 착용구(100')와는 근거리 무선 통신 가능하도록 접속되고, 상기 웹서버(400)와는 유/무선 인터넷 통신 가능하도록 접속되어 있다. 이러한 사용자 단말(200)의 예로는 통상의 PC, 스마트 폰, 스마트 패드 등이 있으며, 그 외 다양한 인터넷 통신 및 소프트웨어 운용이 가능한 유무선 기기를 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 사용자 단말(300)은 복수의 다른 사용자 단말과 소셜네트워크서비스(social network service; SNS)를 통해 커뮤니티를 형성하여 전기적 근육 자극 트레이닝 시스템에 관한 다양한 정보를 공유할 수 있다.
상기 웹서버(400)는 전기적 근육 자극 트레이닝 애플리케이션 및 EMS 착용구(100') 관련 제반 서비스를 제공한다. 상기 웹서버(400)는 EMS 착용구(100')와 사용자 단말(300) 간의 정보를 저장, 송수신 및 제어한다. 또한, 사용자 단말(300)로부터 수신한 근전도 신호를 비교분석하고, 분석결과 및 그에 따른 자세교정신호를 사용자 단말(300)로 전송한다. 이를 위해, 상기 웹서버(400)는 유/무선 인터넷 통신을 통해 사용자 단말(300)과 양방향 데이터 송수신 가능하도록 접속되어 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 사용자 단말(300)은 입력부(310), 표시부(320), 저장부(330), 중앙처리부(340) 및 통신부(350)를 포함한다.
상기 입력부(310)는 EMS 착용구(100)의 동작을 제어하기 위한 사용자 명령을 입력하는 입력수단으로, 근전도 검출 개시/종료 입력키를 포함할 수 있다. 즉, 사용자는 입력부(310)를 통해 사용자의 성별, 연령 등을 입력할 수 있고, 복수의 전극 중 특정 전극을 선택하여 근전도 검출 명령을 입력할 수 있다.
상기 표시부(320)는 EMS 착용구(100')의 동작상태를 디스플레이한다. 즉, EMS 착용구(100')의 복수의 전극 중 근전도 검출 부위, 근전도 값 등을 숫자, 그래프, 그림 등으로 화면에 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다. 여기서, 표시부(320)는 사용자가 선택한 운동종목, 사용자의 성별, 연령, 신체조건 등이 반영된 각 부위별 근전도 신호의 적정(기준) 범위를 함께 출력하거나 기준 범위와의 차를 출력함으로써 사용자가 근육 수축, 이완 정도를 쉽게 확인할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 표시부(320)는 자세교정신호를 출력함으로써 사용자가 자신의 운동자세 교정부분을 용이하게 인지하고 교정할 수 있도록 한다.
또한, 상기 표시부(320)는 전기 자극이 가해지는 신체부위, 자극강도, 누적시간, 잔여시간 등을 표시할 수 있다.
상기 저장부(330)에는 사용자 단말(300)에서 전기적 근육 자극 트레이닝 애플리케이션을 실행시키기 위한 각종 프로그램이 저장되어 있다.
상기 중앙처리부(340)는 사용자 단말(300)의 동작 전반을 제어하며, 특히 EMS 착용구(100')로부터 수신한 근전도 신호를 웹서버(400)로 제공하고, 웹서버(400)로부터 수신되는 근전도 측정부위, 근전도 측정값, 자세교정신호 등을 표시부(320)를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.
상기 통신부(350)는 상기 EMS 착용구(100')와는 근거리 무선통신 기능을 수행하고, 상기 웹서버(400)와는 유무선 인터넷 통신 기능을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 사용자가 EMS 착용구를 착용하고 임의의 운동기구(사용자 단말)를 이용하여 EMS 트레이닝을 개시하거나 사용자의 휴대폰으로 EMS 트레이닝 애플리케이션을 실행시키면 사용자 단말에서 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 운동종목에 부합하는 최적의 EMS 자극 프로그램을 추출하여 해당 프로그램에 따라 사용자의 신체에 자극을 가함으로써 EMS 트레이닝에 익숙하지 않은 초보자도 전문 트레이너 없이 편리하게 자신의 신체조건 및 해당 운동기구나 운동종목에 최적화된 근육 EMS 운동을 할 수 있다.
한편, 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들은 하드웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들은 하나 이상의 주문형 반도체(ASIC)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스(DSPD)들, 프로그램어블 논리 디바이스(PLD)들, 필드 프로그램어블 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 컨드롤러들, 마이크로컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 여기서 제시되는 기능들을 수행하도록 설계되는 다른 전자 유닛들 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수 있다.
또한, 예를 들어, 다양한 실시예들은 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 매체에 수록되거나 인코딩될 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체에 수록 또는 인코딩된 명령들은 프로그램 가능한 프로세서 또는 다른 프로세서로 하여금 예컨대,　명령들이 실행될 때 방법을 수행하게끔 할 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체 포함한다.　저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수도 있다.　예를 들어,　이러한 컴퓨터-판독가능한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM　또는 기타 광학 디스크 저장 매체,　자기 디스크 저장 매체 또는 기타 자기 저장 디바이스,　또는 원하는 프로그램 코드를 컴퓨터에 의해 액세스가능한 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 저장하는데 이용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
이러한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 등은 본 명세서에 기술된 다양한 동작들 및 기능들을 지원하도록 동일한 디바이스 내에서 또는 개별 디바이스들 내에서 구현될 수 있다. 추가적으로, 본 발명에서 "~부"로 기재된 구성요소들, 유닛들, 모듈들, 컴포넌트들 등은 함께 또는 개별적이지만 상호 운용가능한 로직 디바이스들로서 개별적으로 구현될 수 있다. 모듈들, 유닛들 등에 대한 서로 다른 특징들의 묘사는 서로 다른 기능적 실시예들을 강조하기 위해 의도된 것이며, 이들이 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 의해 실현되어야만 함을 필수적으로 의미하지 않는다. 오히려, 하나 이상의 모듈들 또는 유닛들과 관련된 기능은 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 의해 수행되거나 또는 공통의 또는 개별의 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100': EMS 착용구 110, 110': 전극
120, 120': 신호전달모듈 200, 300: 사용자 단말
400: 웹서버

Claims (11)

  1. EMS 트레이닝 시스템으로서,
    전기적 근육 자극용 전극을 구비하며, 제어신호에 따라 상기 전극과 접촉되는 부분의 근육을 자극하는 EMS(Electrical Muscular Stimulation) 착용구; 및
    상기 EMS 착용구 착용자(사용자)의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 상기 전기적 근육 자극용 전극의 자극강도가 설정된 제어신호를 상기 EMS 착용구로 제공하며, 사용자 영상을 획득하여 관련된 가상객체를 생성하고, 사용자 영상 또는 가상객체 영상 중 적어도 하나를 디스플레이하며, 상기 사용자 영상과 기준 데이터를 비교하여 사용자의 운동자세를 진단하고 자세교정신호를 출력하는 사용자 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS 트레이닝 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 EMS 착용구는 상기 사용자 단말로부터 제어신호를 수신하여 상기 전기적 근육 자극용 전극으로 전달하며, 도전사로 이루어진 신호선을 통해 상기 전기적 근육 자극용 전극과 전기접속되는 신호전달모듈을 더 포함하며,
    상기 신호전달모듈은 제어신호에 따라 상기 전극을 구동시키는 구동부; 및
    상기 사용자 단말로부터 제어신호를 무선으로 수신하여 상기 구동부로 제공하는 근거리 무선통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS 트레이닝 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 사용자 단말은 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보, 운동종목 중 적어도 하나를 포함하는 사용자 명령을 입력하는 입력부;
    상기 EMS 착용구의 동작상태와, 사용자 영상 또는 가상객체 영상 중 적어도 하나를 디스플레이하며, 사용자의 운동자세 교정을 위한 자세교정신호를 출력하는 표시부;
    사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 상기 전기적 근육 자극용 전극의 자극강도가 설정된 제어신호를 제공하는 EMS 자극 프로그램이 저장되며, 각 운동종목에 따른 표준 운동자세 프로그램이 저장되는 저장부;
    사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 저장부에 저장된 특정 EMS 자극 프로그램을 추출하고, 해당 프로그램에 따른 제어신호를 상기 신호전달모듈로 송신하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부로부터 수신된 제어신호를 상기 신호전달모듈로 무선으로 송신하는 통신부; 및
    사용자의 영상을 획득하여 관련된 가상객체를 생성하고, 사용자의 운동자세와 표준 데이터를 비교하여 사용자의 운동자세를 진단하고 자세교정신호를 출력하는 자세교정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS 트레이닝 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자세교정부는 사용자의 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 영상 획득부에 의해 획득된 영상을 분석하여 관련된 가상객체를 생성하는 가상객체 생성부; 및
    상기 영상 획득부에 의해 획득된 영상으로부터 사용자의 운동자세를 인식하고 상기 저장부에 저장된 표준 데이터와 비교하여 사용자의 자세이상을 진단하고, 진단 결과에 따른 처방을 제공하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS 트레이닝 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 사용자 단말은 운동기구이고,
    상기 운동기구는 사용자의 체중, 체지방, 근력 중 적어도 하나를 포함하는 사용자의 신체조건을 측정하는 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS 트레이닝 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 사용자 단말은 사용자의 휴대단말이고,
    상기 휴대단말은 EMS 트레이닝 애플리케이션 실행이 가능하고, 상기 입력부를 통해 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 및 운동종목을 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 EMS 트레이닝 시스템.
  7. EMS(Electrical Muscular Stimulation) 착용구 및 사용자 단말을 포함하는 EMS 트레이닝 시스템을 이용한 EMS 트레이닝 방법에 있어서,
    상기 사용자 단말에서 상기 EMS 착용구 착용자(사용자)의 성별, 연령 정보를 수신하는 단계;
    상기 사용자 단말에서 체중, 체지방, 근력 중 적어도 하나를 포함하는 사용자의 신체조건에 관한 정보를 수신하는 단계;
    상기 사용자 단말에서 사용자의 성별, 연령, 신체조건, 생체정보 관련 정보 중 적어도 하나와 운동종목에 따라 전기적 근육 자극용 전극의 자극강도가 설정된 기 저장된 EMS 자극 프로그램을 추출하는 단계;
    상기 사용자 단말에서 추출된 EMS 자극 프로그램에 따른 제어신호를 상기 EMS 착용구로 송신하는 단계; 및
    상기 사용자 단말에서 EMS 자극 부위를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS 트레이닝 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 사용자 단말에서 사용자의 운동자세를 인식하고, 인식된 운동자세를 기저장된 표준 운동자세와 비교하여 비교결과에 따른 자세교정신호를 출력하는 단계를 더 포함하는, EMS 트레이닝 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 사용자의 운동자세 인식은 3차원 심도 카메라를 이용한 캡쳐 영상 또는 모션인식에 기초하여 수행되는, EMS 트레이닝 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 사용자 단말에서 사용자의 운동 영상을 획득하고, 획득된 영상을 분석하여 관련된 가상 객체를 생성하는 단계; 및
    상기 가상 객체를 상기 사용자의 운동 영상과 함께 상기 사용자 단말에 디스플레이 하는 단계를 더 포함하는, EMS 트레이닝 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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