KR20230054512A - 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 의한 지능형 개인 운동 모니터링 장치는, 사용자의 신체 일부에 착용되는 암밴드와, 사용자의 움직임 정보를 전송하는 카메라부, 인공신경망 기반의 학습모델이 저장된 DB부 및 상기 암밴드로부터 획득된 상기 운동 기능 정보와 상기 카메라부의 움직임정보를 이용하여 표시부에 아바타로 움직임 정보를 표시함과 동시에 상기 DB부의 인공신경망 기반으로 구축된 학습모델에 적용하여 사용자가 수행한 목표 운동 기능을 평가하는 제어부를 포함하게 구성함으로써, 사용자에게 맞는 운동루틴을 추천해 줄 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 개인 운동 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자만을 위하여 프로그램을 구성하여 목적에 맞추어 체력 증진, 육체 미용, 근비대 등의 운동을 실행하고 평가를 받을 수 있는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
전 세계적으로 발생한 코로나로 인해, 현재 다수의 사람들이 다목적 운동 시설에 가지 못하고 있는 상황에 놓여있다.
결국 평균적으로 비만이 늘고 사람들의 체력이 약화 되었고, 이는 자연스레 건강을 회복하고자 하는 목표로 이어진다. 하지만 다목적 체육시설은 사람이 모이는 곳이라 심리적으로 불안하고, 또 집에서 운동을 하자니 잘못된 방법으로 운동을 하다가 부상 당하진 않을까 하는 걱정이 앞선다. 유튜브 등의 미디어 플랫폼을 이용하여 운동에 대한 지식을 쌓아도 올바르게 수행하는지 스스로 평가할 길이 없는 것이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 사람들이 집에서도 충분히 고액의 PT를 받는 효과를 내도록 도와주는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자마다 지내는 환경이 다르다는 점을 고려하여, 사용자에게 맞는 운동루틴을 추천해 줄 수 있는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자의 목적에 맞추어 체력 증진, 육체 미용, 근비대 등의 사용자에게 맞춤형 서비스를 제공할 수 있는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 높아진 건강에 대한 인식수준에 맞추어 함께 진화해 나갈 수 있는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치는, 사용자의 신체 일부에 착용되어 움직임 정보 및 생체 신호 정보를 포함하는 운동 기능 정보를 획득하여 전송하는 암밴드와, 사용자의 움직임 정보를 전송하는 카메라부, 인공신경망 기반의 학습모델이 저장된 DB부 및 상기 암밴드로부터 획득된 상기 운동 기능 정보와 상기 카메라부의 움직임정보를 이용하여 표시부에 아바타로 움직임 정보를 표시함과 동시에 상기 DB부의 인공신경망 기반으로 구축된 학습모델에 적용하여 사용자가 수행한 목표 운동 기능을 평가하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 카메라부의 움직임정보와 상기 암밴드의 생체신호정보를 수신한 정보를 상기 DB부에서 설정한 타겟운동과 관련된 정보를 판독하여 목표한 근육의 사용량과 유효한 운동 루틴을 제시할 수 있도록 동작함과 동시에 표시부에 운동자세를 흉내내는 아바타(Avatar)를 표시하여 수행하는 운동자세를 사용자가 확인하고 본인의 근 피로도 상태를 확인할 수 있게 동작하게 구성함으로써 달성될 수 있다.
이러한 카메라부는 사용자의 움직임을 확인하고, 유효한 자세인지 확인할 수 있게 작동하는 Kinect_v2 for windows, MicroSoft로 구성되어, 사용자가 수행하려는 운동의 주동근(주로 활용하는 근육) 부위 관절 각도를 입력받아 정자세로 수행하는지 여부를 판독할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 암벤드는 수행하려는 운동의 타겟 근육을 유효하게 사용하는지 체크하는 근전도 측정기기(Myo Armband , Thalmic hub)로 구성하거나 또는 타겟 근육 신호를 전달받는 근전도 센서로 구성하여 수행하는 운동이 주동근을 정확히 활용하여 운동을 수행하는지 여부를 확인할 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 제어부는 설정된 목표 운동 세트와 세트 당 횟수를 설정하게 하고, 사용자가 현재 운동하는 동작이, 모범 동작과 유사한지 파악함과 동시에 사용자가 진행하는 운동이 올바른 동작이면 세트당 횟수를 카운트하고, 유효하지 않으며 카운트 하지 않도록 동작하게 할 수 있다.
또한, 이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 사용자의 신체 일부에 착용되어 움직임 정보 및 생체 신호 정보를 포함하는 운동 기능 정보를 획득하여 전송하는 암밴드와 사용자의 움직임 정보를 전송하는 카메라부와 상기 암밴드로부터 획득된 상기 운동 기능 정보와 상기 카메라부의 움직임정보를 이용하여 사용자가 수행한 목표 운동 기능을 평가하는 제어부를 이용한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법은, (a)목표 운동을 설정하는 프로그램 시작 전단계와 (b)상기 (a)단계에서 설정된 목표 프로그램을 실행하는 프로그램 실행단계, (c)실행한 프로그램을 종료하고, 실행된 프로그램과 관련된 추천운동을 표시단계 및 (d)상기 단계(c)에서 추천된 운동을 실행하는 단계를 포함하게 이루지게 함으로써 달성될 수 있다.
상기 (a)단계는 사용자가 상기 얌밴드를 착용하고 카메라부가 동작하도록 입력부를 조작하는 단계와 수행할 목표 운동을 선택하고 도움말을 확인할 수 있는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b)단계는 제어부가 운동 수행시 카메라와 암밴드를 통하여 수신된 데이터를 기반으로 표시부에 아바타를 표시하여 사용자가 수행하는 운동에 따라 아바타의 움직임이 표출되도록 하고, 운동에 따른 본인의 근 피로도 상태를 확인할 수 있으며, 세트별 횟수 진행과 정확한 운동여부를 확인할 수 있게 하고, 설정된 모든 세트의 운동을 수행할 수 있게 할 수 있다.
상기 (c)단계는 실행된 프로그램이 종료되면 해당 운동과 관련된 추천운동을 표시하고 추천운동이 선택되면 상기 (b)단계부터 상기 (d)단계를 다시 수행하게 할 수 있다.
따라서 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법에 의하면, 사용자마다 지내는 환경이 다르다는 점을 고려하여, 사용자에게 맞는 운동루틴을 추천해 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법에 의하면, 서로 다른 목표 운동에 따른 종목들을 추천하여 사용자에게 맞는 운동루틴을 추천해 줄 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 체중 감소를 목표로 하는 사용자에겐 저중량 고반복 세팅으로, 유산소와 함께 추천하며, 근비대를 목표로 하는 사용자에겐 점진적 과부하를 주는 방향으로 루틴을 설정하는 등 다양한 방식으로 운동 종목을 추천할 수 있다.
그리고 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법에 의하면, 운동 루틴 제공 뿐 아니라 체지방/ 골격근량 및 활동량에 따른 일일 섭취량 (탄수화물 : 단백질 :지방의 비율)을 제시하며, 최적화된 비율에 맞추어진 식단을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치의 주요 구성도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 5은 아바타의 일례를 예시한 도면,
도 6는 사용자의 근육 활용 상태를 확인할 수 있는 그래프
도 7은 인공지능 훈련을 위한 데이터 세트를 예시한 도면
도 8은 인공지능 훈련결과 loss 그래프
도 9는 성능비교테이블로 훈련결과에 대한 confusion Matrix로 기존의 모델 성능(RO)과 새로운 인공지능 모델의 성능(RA)을 표시한 참고 도면,.
도 10은 훈련결과에 대한 confusion Matrix 평가지표로 정확도와 비정확도, 정밀도, 재현율로 표시한 참고 도면,
도 11은 사용자가 진행하는 운동과 함께 진행하면 좋을 운동을 추천해줄 수 있는 데이터 웨어하우스 화면,
도 12는 운동 종료하면을 예시한 도면,
도 13은 운동 종료 후 사용자가 제공받는 함께 하면 좋은 운동의 예시화면,
도 14는 사용자에 대한 동기화단계로 최대 자발적 근수축 입력화면,
도 15는 해당 훈련과 관련된 아바타를 일례로 표시한 화면,
도 16은 본 발명의 일실시예에 의한 시작 표시화면을,
도 17은 같이 선택할 수 있는 운동의 종류와 목표로 하는 운동을 선택할 수 있는 참고화면,
그리고
도 18은 Dumbbel Curl 선택시 정확히 운동을 수행할 수 있는 시범 영상을 이례로 표시한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 5은 아바타의 일례를 예시한 도면,
도 6는 사용자의 근육 활용 상태를 확인할 수 있는 그래프
도 7은 인공지능 훈련을 위한 데이터 세트를 예시한 도면
도 8은 인공지능 훈련결과 loss 그래프
도 9는 성능비교테이블로 훈련결과에 대한 confusion Matrix로 기존의 모델 성능(RO)과 새로운 인공지능 모델의 성능(RA)을 표시한 참고 도면,.
도 10은 훈련결과에 대한 confusion Matrix 평가지표로 정확도와 비정확도, 정밀도, 재현율로 표시한 참고 도면,
도 11은 사용자가 진행하는 운동과 함께 진행하면 좋을 운동을 추천해줄 수 있는 데이터 웨어하우스 화면,
도 12는 운동 종료하면을 예시한 도면,
도 13은 운동 종료 후 사용자가 제공받는 함께 하면 좋은 운동의 예시화면,
도 14는 사용자에 대한 동기화단계로 최대 자발적 근수축 입력화면,
도 15는 해당 훈련과 관련된 아바타를 일례로 표시한 화면,
도 16은 본 발명의 일실시예에 의한 시작 표시화면을,
도 17은 같이 선택할 수 있는 운동의 종류와 목표로 하는 운동을 선택할 수 있는 참고화면,
그리고
도 18은 Dumbbel Curl 선택시 정확히 운동을 수행할 수 있는 시범 영상을 이례로 표시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
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, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
명세서 전체에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 한정하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 시스템(100)의 주요 구성도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 지능형 개인 운동 모니터링 시스템은 카메라부(140)의 움직임정보와 센서부(130)의 생체신호정보를 수신한 제어부(110)에서 수신한 정보를 딥러닝하여 올바른 자세로 목표한 근육을 얼마나 사용하는 지를 확인하여 유효한 운동 루틴을 제시할 수 있도록 동작한다.
구체적으로 본 발명의 지능형 개인 운동 모니터링 시스템(100)은 사용자의 신체 일부에 착용되어 움직임 정보 및 생체 신호 정보를 포함하는 운동 기능 정보를 획득하여 전송하는 암밴드로 동작하는 센서부(130)와 사용자의 움직임 정보를 전송하는 카메라부(140)와, 인공신경망 기반의 학습모델이 저장된 DB부(160), 및 상기 암밴드로부터 획득된 상기 운동 기능 정보와 카메라부(140)의 움직임정보를 이용하여 표시부(150)에 아바타로 움직임 정보를 표시함과 동시에 DB부(160)의 인공신경망 기반으로 구축된 학습모델에 적용하여 사용자가 수행한 목표 운동 기능을 평가하는 제어부(110)를 포함한다.
또한, 제어부(110)는 카메라부(140)의 움직임정보와 상기 암밴드의 생체신호정보를 수신한 정보를 DB부(160)에서 설정한 타겟운동과 관련된 정보를 판독하여 목표한 근육의 사용량과 유효한 운동 루틴을 제시할 수 있도록 동작함과 동시에 표시부(150)에 운동자세를 흉내내는 아바타(Avatar)를 표시하여 수행하는 운동자세를 사용자가 확인할 수 있게 하는 것을 하나의 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 카메라부(140)의 Kinect Cam을 활용하여 움직임을 추적하고, 암밴드형 근전도 센서로 구성된 센서부(130)를 통하여 타겟 근육의 활성화를 확인하여 올바른 자세로 목표한 근육을 얼마나 사용했는 지를 딥러닝으로 학습하여, 숙련된 트레이너의 운동 루틴에 대한 데이어 마이닝을 적용하여 유효한 운동 루틴을 제시할 수 있도록 하는 것이다.
특히 본 발명은 센서부를 통하여 신체의 전반에 특화된 운동 정보를 수신하여 해당 운동에 대한 정보를 제공할 수도 있으나, 본 발명에서는 센서부(130)의 암밴드형 근전도 센서를 이용하여 이두운동(Dumbbel curl)과 삼두운동(Dumbbel kickback)을 기본으로 설명한다.
이를 위하여 카메라부(140)는 운동자의 움직임을 확인하고, 유효한 자세인지 확인할 수 있도록 작동하도록 Kinect_v2 for windows, MicroSoft로 구성되어, 사용자가 수행하려는 운동의 주동근(주로 활용하는 근육) 부위 관절 각도를 입력받아 정자세로 수행하는지 확인할 수 있도록 동작한다.
센서부(130)로 동작하는 암밴드는 타겟 부위를 유효하게 사용하는지 체크하는 근전도 측정기기(Myo Armband , Thalmic hub)로 작동하며 타겟 부위(본 발명에서는 암)의 근육 신호를 전달받는 근전도 센서를 활용하여, 수행하는 운동이 주동근을 정확히 활용하여 운동을 수행하는지 여부를 확인할 수 있도록 동작한다.
입력부(120)는 표시부(150)에 표시된 어플리케이션에 사용자가 진행할려는 세트별 운동 진행과 관련된 내용을 선택할 수 있는 키들로 구성할 수 있다.
DB부(160)는 본 발명과 관련된 어플리케이션과 딥러닝을 통하여 사용자 운동 정보에 기반한 최대 근력을 판독하고, 사용자가 선택한 목표 운동에 대한 시범영상, 각 운동에 대한 도움말, 사용자가 진행한 운동정보를 ID 별로 저장하고, 사용자가 선택한 목표 운동과 관련된 함께 하면 좋을 추천운동을 DB로 저장한다.
이러한 DB부는 C#을 호스트 언어로하는 SQL기반 DB로 사용자 정보를 입력받아 저장할 수 있게 하는 DB 공간을 구축하는 것이 바람직하다.
통신부(170)는 ID별로 저장된 사용자의 운동정보와 추천운동 정보 등을 단말기(200)로 전송하여 원격으로 사용자가 수행한 운동정보를 확인할 수 있도록 한다.
센서부(130)는 근전도 신호처리를 위하여 C#활용, TCP 통신으로 신호를 처리한다.
Myo Armband를 이용하여 사용자의 근육 신호를 입력받아 처리한다.
이는 사용자가 목표한 부위의 근육을 제대로 사용하고 있는지에 대한 지표로 활용된다.
사용한 근전도는 다음 수학식과 같이 Rms(root mean square,)로 연산된다.
근전도 센서는 총 n개의 채널을 통해 데이터를 입력받으며, 본 발명에서는 8개의 근전도 입력 채널을 가지고 있으며, 채널당 입력받은 근전도를 수치로 출력한 값을 x라 한다. 따라서 어떠한 시간 t에 대해 
~ 
의 근전도 센서 출력값을 얻을 수 있으며, 결국, 상기 수학식을 통해 어떠한 시간 t에서의 ‘운동 목표 근육이 내는 힘의 지표’를 얻을 수 있게 되는 것이다.
참고로 근전도(Electromyogram, EMG)란 근육을 수축하기 위해 발생하는 전기 신호를 기록하는 것으로, 근육 수축 및 신경전달 등의 기능적 이상여부를 진단할 수 있어 유용하게 사용되고 있으며 의학연구, 재활의학, 스포츠과학, 인간공학 등의 분야에서 널리 사용되고 있다. 통상 근전도는 근육에 바늘 전극을 꽂아 근전도를 측정하는 방법과 인체 피부 표면에 전극을 부착하여 근전도를 측정하는 표면 근전도(Suface EMG) 등이 있으며, 본 발명에는 표면근전도를 이용하도록 한다.
근전도 바이오피드백이란 근전도를 측정하고 이 측정된 정보를 소리나 빛이나 그래프의 형태로 환자에게 지각할 수 있는 형태로 Feedback 시켜 알려줌으로써, 환자가 자신의 근육을 수축 혹은 이완 조절하도록 훈련할 수 있도록 한 것으로, 재활환자의 근육운동 효과 분석, 로봇재활훈련을 위한 제어신호 발생, 신경반응 검사 등에 사용될 수 있다.
따라서, 이러한 근전도를 이용하면 사용자의 근전도를 측정하고, 측정된 근전도 신호를 이용하여 개인별 역치값 및 운동 시간을 설정하고 설정된 역치값을 모니터로 제공함으로써, 사용자가 모니터를 바라보며 운동 훈련을 할 수 있도록 한다.
특히 본 발명에서는 근전도신호에 따른 운동이력을 추적 및 추이를 비교하여 운동의 효과를 판단하며, 근수축 기능을 회복 혹은 강화할 수 있도록 추가적인 추천 운동모드를 제공할 수 있는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
제어부(110)는 카메라부(140)의 움직임정보와 센서부(130)의 생체신호정보를 수신한 정보를 DB부(160)에서 설정한 타겟운동과 관련된 정보를 판독하여 목표한 근육의 사용량과 유효한 운동 루틴을 제시할 수 있도록 동작함과 동시에 표시부(150)에 운동자세를 흉내내는 아바타(Avatar)를 표시하여 수행하는 운동자세를 스스로 확인할 수 있게 한다.
이를 통해 사용자 스스로 운동 자세를 모니터링 할 수 있도록 한다.
도 5의 아바타의 일례를 예시한 도면을 참고하면, Unity 3D를 활용한 스쿼트를 흉내낸 아바타이다.
또한, 도 6의 사용자의 근육 활용 상태를 확인할 수 있는 그래프를 참고하면, C#(WPF)를 활용하여 작성하였다.
도면의 우측 부분의 그래프는 위에서부터 각각 1번부터 8번 채널까지의 근전도 raw_데이터이며, 이를 바탕으로 계산한 RMS 데이터가 좌측 상단의 그래프 이며, 좌측 하단의 그래프는 통신 스파이크로 사용하지 않는 값이다.
또한, 제어부(100)는 인공지능 기반의 사용자 운동상태 체크 및, 함께 하면 좋을 운동을 추천할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 운동상태 확인 및 자세 교정 도 가능하도록 구성한다.
구체적으로 제어부(110)는 사용자가 현재 운동하는 동작이, 모범 동작과 유사한지 파악하고, 사용자가 진행하는 운동이 올바른 동작이면 세트당 횟수를 카운트 하지만, 유효하지 못하면 카운트 하지 않도록 한다.
유효한 동작인지에 대한 판별은 카메라부(140)에서 인식된 주동근 부위의 관절 각도와 목표 부위의 근전도 값을 기반으로 할 수 있다.
또한 제어부(110)는 표시부(150)에 어플리케이션을 구동하여 사용자의 훈련을 위한 데이터세트를 표시하게 할 수 있다.
도 7은 인공지능 훈련을 위한 데이터 세트를 예시한 도면으로, 이두와 삼두 운동에 대하여 진행하고, 다른 부위에 대한 서비스 제공 가능성 제시할 수 있으며, 각 운동에 대한 데이터를 (이두, 삼두 총 400개) 훈련 세트, 검증 세트, 테스트 세트 비율을 8:1:1로 설정할 수도 있다.
도 8은 인공지능 훈련결과 loss 그래프를 예시한 것으로, 사용자의 고정적이지 않은 훈련에 대한 인식률을 높이는 최적화 과정으로, 각 데이터들을 지도학습하며 얻어진 손실함수의 그래프로서 epoch수 증가에 따라 손실함수를 최소화 하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 데이터 처리를 위한 데이터 정규화 과정과 라벨링 과정을 거쳐서 도 9과 같은 성능 비교 테이블을 작성할 수 있다.
도 9는 성능비교테이블로 훈련결과에 대한ㄴ confusion Matrix로 기존의 모델 성능(RO)과 새로운 인공지능 모델의 성능(RA)을 표시한다.
도면을 참고하면, 기존의 모델들인 ‘카메라 정보만을 가지고 운동을 인식한 경우([R,0])’보다 본 발명의 지능형 개인 운동 모니터링 시스템이 제안하는 ‘카메라 정보와 근전도 신호값을 가지고 운동을 인식한 경우([R,A])’의 올바른 인식 자체가 높다는 것을 의미한다.
즉, 초록색 셀 값들의 합, 달리 말하면 제어부가 정확하게 판단한 경우를 의미하며, 본 발명의 accuracy가 더 우수하다는 것을 의미한다.
구체적으로 성능비교테이블을 보면, 좌측상단은 실제 이두 운동에 대해 제어부가 이두 운동이라고 판단한 경우 즉 올바르게 인식한 경우를 의미하고, 좌측하단은 실제 이두 운동에 대해 제어부가 삼두 운동이라고 잘못 판단한 경우를, 우측상단은 실제 삼두 운동에 대해 제어부가 이두 운동이라고 잘못 판단한 경우를, 그리고 우측 하단은 실제 삼두 운동에 대해 제어부가 삼두 운동이라고 올바르게 판단한 경우를 의미한다.
도 10은 훈련결과에 대한 confusion Matrix 평가지표로 정확도(Accuracy)와 비정확도(Misclassification), 정밀도(Precision), 재현율(Recall)로 표시되어 있음을 알 수 있다.
도 10은 도_9의 표로 표현되는 값들을 그래프로 표시한 것으로, Accuracy(정확도)는 기계(컴퓨터)가 올바르게 구별해내는 정도를 의미하며, Misclassification Rate(오인률)는 기계(컴퓨터)가 잘못 구별해내는 정도를 나타내며, Pricision(정밀도)는 모델이 (이두)라고 예측했을 때 실제값이 (이두)인 비율을, Recall(재현률)은 실제값이(이두)일 때, 모델이 (이두)라고 예측한 비율이다. 따라서 본 발명에 의한 인식에 대한 성능이 카메라만을 사용하는 기존의 모델들 보다 더욱 우수한 성능을 보이고 있음을 지시하는 table이다.
또한, 제어부는 데이터 마이닝을 통하여 사용자가 진행한 운동과 함께 병행하면 좋을 운동을 추천할 수 있다.
도 11은 사용자가 진행하는 운동과 함께 진행하면 좋을 운동을 추천해줄 수 있는 데이터 웨어하우스이다.
도 12는 운동 종료하면을 예시한 도면으로 운동이 종료되면 다른 운동 추천받기와 다시 한번 더 운동을 선택할 수 있는 화면을 표시한다.
도 13은 운동 종료 후 사용자가 제공받는 함께 하면 좋은 운동의 예시화면이다.
참고로 '덤벨컬과 함께 하면 좋은 트라이셉스 익스텐션', '덤벨컬과 함께 하면 좋은 하이풀리컬", '덤벨컬과 함께 하면 좋은 케이블 풀오버' 중 어느 하나를 선택하여 운동을 할 수 있게 하는 것이다.
또한, 본 발명에서는 상황에 맞게 변화하는 AI 체력바 시스템을 제공하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
이는 당일 컨디션에 따라 낼 수 있는 최대 근수축이 다르기때문에 근 성장에 맞추어 사용자를 훈련시키기 위함이다.
초기에 최대 근 수축을 입력받아, 세트당 진행해야 하는 최대 HP바 제공한다.
도 14는 사용자에 대한 동기화단계로 최대 자발적 근수축을 입력받기 위한 화면으로 일정 수준 이하면 재측정을 요구하도록 동작하게 할 수 있다.
참고로 힘을 측정할 수 있도록 '팔에 힘을 쥐어 보세요'라는 동작 요청 문구와 함께 '측정하기'와 '운동하기' 버튼을 표시한 다음, 측정하기를 터치하면, 최대값에 비례적용되어 수치가 나타나도록 하는 것이다.
이러한 본원 발명은 시계열 데이터간 유사성을 추적할 수 있도록 Dynamic Time Warp를 이용하여 동적 시간에 대한 분류를 진행한다.
바람직하게는 4초에 걸쳐 1회씩 운동하나, 자극 위주의 사용자는 2초에 1회씩 운동할 수 있도록 한다.
시계열 근전도 그래프의 유사성을 파악하면, 동적 시간에 대하여 일정하지 않은 수행시간을 정규화할 수 있는 이점이 있다.
다시 말하면 본 발명의 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 시스템(일명 험블비)은 사용자마다 지내는 환경이 다르다는 점을 고려하여, 사용자에게 맞는 운동루틴을 추천해주는 방향으로 동작할 수 있다.
가령, 사용자가 진행한 운동들이 대체적으로 헬스장에서 수행 가능한 것들로 구성되어 있다면 기구를 사용하는 운동 루틴을 추천할 것이며, 선택된 운동들이 전반적으로 맨몸 운동이라면, 기구 없이 운동을 할 수 있는 루틴을 추천할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 체중감소/ 근비대 등 사용자의 다양한 목적에 맞추어 제공하는 서비스 역시 달라질 수 있다.
예를 들어, 체중 감소를 목표로 하는 사용자에겐 저중량 고반복 세팅으로, 유산소와 함께 추천하며, 근비대를 목표로 하는 사용자에겐 점진적 과부하를 주는 방향으로 루틴을 설정하는 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
이하에서는 상술한 구성을 이용하여 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법에 대하여 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 지능형 개인 운동 모니터링 방법은 프로그램 시작 전단계(S110)와 프로그램 실행단계(S120), 프로그램 종료단계(S130), 추천운동 표시단계(S140)와 단계 S140에서 추천한 운동의 실행여부를 확인하는 단계(S150), 그리고 해당 추천운동 실행단계(S160)를 포함하여 진행할 수 있다.
먼저 프로그램 시작 전단계(S110)는 사용자가 장비를 착용하고, 여러가지 세팅을 하는 단계로 목표 운동을 선택하고 선택된 목표 운동에 관한 도움말을 확인할 수 있는 단계이다.
보다 구체적인 프로그램 시작전 단계(S110)를 설명하고 있는 도 3을 참고하면, 사용자에게 센서부(130)로 동작하는 암밴드(Armband)를 착용케하고, 카메라부(140)와 센서부(130)가 온되도록 입력부(120)를 조작한다(S111).
단계 S111에서 세팅이 완료되면, 제어부(110)는 표시부(150)에 사용자가 선택할 수 있는 운동의 종류를 표시하고, 선택된 운동을 시작할 수 있는 시작하기 버튼 등을 표시한다(S112).
도 16의 시작 표시화면을 참고하면, 운동의 종류로 'Humble Project'가 표시되면서 '시작하기'버튼이 표시된다.
단계 S112에서 '시작하기'버튼을 클릭하면, 도 17과 같이 선택할 수 있는 운동의 종류가 표시되고 목표로 하는 운동을 선택할 수 있도록 할 수 있다(S113).
단계 S113에서 목표로 하는 운동이 선택되면 해당 운동에 대한 도움말을 선택할 수 있는 보조화면을 표시할 수 있다(S115).
단계 S115에서 도움말을 선택하면, 제어부(110)는 도 18에서와 같이 선택된 운동에 대한 시범영상을 표시부(150)에 표시한다(S114).
도 17에서 Dumbbel Curl을 선택한 경우 도 18에 Dumbbel Curl을 정확히 수행할 수 있는 시범 영상이 표시되는 것이다.
단계 S115에서 사용자가 도움말을 선택하지 않거나, 단계 S114에서 시범영상이 표시된 이후에는 제어부(110)는 표시부(150)에 도 14와 같은 사용자 최대 근력을 측정할 수 있는 화면을 표시하여 최대근력을 측정하도록 한다(S116).
상술한 바와 같이 단계 S116에서의 최대근력 측정은 사용자 맞춤형 트레이닝 서킷을 지원하기 위하여 이루어진다.
프로그램 시작전 단계(S110)은 상술한 바와 같이 구체적으로 단계 S111 내지 단계 S116을 통하여 목표로 하는 운동을 하기 위한 사전 설정단계로, 사용자에게 암밴드를 착용시키고, 센서와 카메라를 동작시킴과 동시에 사용자의 최대 근력을 측정하여 운동을 위한 준비를 마치는 단계이다.
단계 S110에서 운동을 위한 준비 단계가 완료되면, 사용자는 운동을 수행하는 단계(S120)로 진행한다.
제어부(110)는 운동 수행시 카메라와 센서를 통하여 수신된 데이터를 기반으로 도 15에서와 같이 표시부(150)에 아바타를 표시하여 사용자가 수행하는 운동에 따라 아바타의 움직임이 표출되도록 할 수 있다.
도 15는 해당 훈련과 관련된 아바타 표시화면이다.
단계 S120은 목료로 하는 운동을 수행하는 단계로 세트별 횟수 진행과 정확한 운동여부를 확인할 수 있게 하고, 모든 세트의 운동을 수행할 수 있게 하는 단계로 구성된다.
도 4를 참고하면, 단계 S120에서 운동이 수행되면, 설정된 세트별 목표 횟수를 진행한다(S121).
단계 S121에서 목표별 횟수가 진행되고 나면, 제어부(110)는 해당 운동을 정확히 수행하였는 지를 판단한다(S122).
구체적으로 카메라부(140)는 운동자의 움직임을 확인하고, 유효한 자세인지 확인할 수 있도록 작동하도록 Kinect_v2 for windows, MicroSoft로 구성되어, 사용자가 수행하려는 운동의 주동근(주로 활용하는 근육) 부위 관절 각도를 입력받아 정자세로 수행하는지 확인할 수 있도록 동작하고, 센서부로 동작하는 암밴드를 통하여 타겟 부위를 유효하게 사용하는지 체크하는 근전도 측정기기(Myo Armband , Thalmic hub)로 작동시켜 타겟 부위(본 발명에서는 암)의 근육 신호를 전달받는 근전도 센서를 활용하여, 수행하는 운동이 주동근을 정확히 활용하여 운동을 수행했는지 여부를 확인하는 것이다.
단계 S122에서 정확히 수행하지 않은 것으로 판단되면, 단계 S127에서 연속적인 실수가 발생하는 지를 확인하여 연속적인 실수가 발생하면 피드백을 진행한다(S128).
피드백 단계(S128)에서는 연속적인 실수가 발생하고 있다는 피드백을 사용자에게 전달하며, 해당 피드백 이후에도 실수가 계속 진행된다면, 연속적인 실수가 발생하는 내용을 알려주거나 모범동작을 재생시키기, 또는 해당 부분에 대한 확대 영상을 재생시켜 알려 줄 수 있다.
단계 S127에서 연속적인 실수가 발생하면 피드백단계(S128)에서 개선 시킨다음 다시 단계 S121을 반복하게 하여 사용자가 재실수하지 않도록 할 수 있다.
즉, 단계 S122, 단계 S127, 단계 S128에서는 연속적인 실수가 발생하는 부분을 주지시켜 정확한 운동이 수행되도록 하는 것이다.
이러한 반복 단계를 걸쳐 단계 S122에서 사용자가 정확히 목표로 하는 운동을 수행했다고 판단되면, 단계 S123에서 운동 수행 횟수를 카운트한다. 즉 정확히 수행한 세트 운동의 횟수를 카운트하는 것이다.
단계 S124에서는 정확히 수행한 운동의 횟수가 목표한 횟수와 일치하는 지를 판단하여 목료로 한 횟수가 채워지도록 운동단계를 반복하여 목표로 한 횟수가 채워지면 세트를 종료한다(S125).
이후 단계 S126에서 목표로 한 횟수가 채워진 것으로 판단되면, 프로그램을 종료단계를 진행한한다(S130).
즉, 단계 S120은 목표로 하는 운동과 횟수를 정확하게 수행할 수 있도록 가이드하여 목표로 하는 운동의 효과가 나타날 수 있도록 제안하는 것이다.
상술한 바와 같이 프로그램 수행단계가 종료되면, 제어부(110)는 프로그램 종료단계를 수행하는 데 종료단계는 카메라부(140)와 센서부(130)를 통하여 수신한 데이터, 운동정보를 사용자별 ID별로 DB부(160)에 기록한다(S131).
이때 운동정보에는 최대 근전도 및 수행시간, 세트 수, 세트별 수행 횟수 등 수행한 운동에 대한 제반 정보를 기록할 수 있도록 한다.
단계 S131에서 정보의 기록이 완료되면, 제어부(110)는 DB부(160)에서 수행한 운동과 관련하여 추천할 운동이 있으면 추천하도록 한다(S140).
단계 S140에서의 추천 운동은 수행한 운동과 함께 하면 좋은 운동을 추천하도록 한다.
즉, 도 12와 같이 운동이 종료되면 제어부(110)는 표시부(150)에 다른 운동 추천받기나 운동 한번 더 또는 운동 종료를 선택할 수 있다.
도 13을 참고하면, 사용자가 진행하는 운동과 함께 진행하면 좋을 운동이 추천되어 있다.
단계 S141에서 사용자가 운동 종료를 선택하면 모든 과정을 종료하고 제어부(110)는 관련 정보를 DB부(160)에 저장하고 종료하면 된다.
이때 단계 S141에서 사용자가 추천운동을 선택하면, 해당 추천운동을 수행하고 평가받는 단계들을 반복하면 된다(S150).
도면에서는 추천운동을 수행하는 단계(S150)가 단계 S120으로 연결되어 다음 단계를 수행하는 것으로 표시되어 있다.
상술한 구성을 이용하여 프로그램 단계들을 수행함으로써, 본 발명은 사용자만을 위하여 프로그램을 구성하여 목적에 맞추어 체력 증진, 육체 미용, 근비대 등의 운동을 실행하고 평가를 받을 수 있는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있는 것이다.
또한, 코로나 종식 이후는 절대 코로나 이전과 같지 않을 것이기 때문에 많은 사람들은 현재 언택트 시대에 맞추어 서비스를 제공받고 있으며, 험블비 역시 그러한 서비스중 하나가 될 것이다.
험블비는 단지 코로나로 인해 다목적 체육시설에 방문하지 못하는 사람들 뿐 아니라, 바쁜 일정으로 헬스장 등을 방문할 여유가 없거나 고액의 PT료가 부담되는 사람들에게 많은 도움을 줄 것으로 기대하고 있다.
오로지 사용자만을 위하여 프로그램이 구성되어 있기 때문에, 사용자는 목적에 맞추어 체력 증진, 육체 미용, 근비대 등의 효과를 기대할 수 있다. 사회적 거리두기 기간인지 아닌지에 상관하지 않고 험블비는 사용자에게 맞춤형 서비스를 제공하게 된다.
험블비는 높아진 건강에 대한 인식수준에 맞추어 함께 진화해 나가는 프로그램으로 계속 업그레이드 될 것이며, 사회적 수준에서 사람들의 체력 수준이 높아짐에 따라 생산성이 증가할 것을 기대하는 것은 물론이고, 높아진 체력은 사람들의 일상에 활기를 불어넣어 주며 건강한 생활을 영위할 수 있도록 한다는 가능성을 제시한다.
체력을 기르는 것이 다목적 체육시설 혹은 산책로에 국한된 것이 아닌, 가장 편한 공간인 집에서도 가능하기 때문에 예측할 수 있는 일이다. 함께 하는 운동이 시너지가 난다는 이야기는, 이제 집에서 험블비와 함께 시너지를 낼 수 있다는 말과 치환될 것이다.
추가적으로, 운동이란 사람의 신체를 변화시킬 수 있는 설계도면을 그리는것과 같다고 생각한다. 운동을 통해 청사진을 그렸으면, 양질의 재료로 신체를 구축해야 하며, 이 모든 과정은 휴식시간에 일어나게 된다.
따라서 험블비에 운동 루틴 제공 뿐 아니라 체지방/ 골격근량 및 활동량에 따른 일일 섭취량 (탄수화물 : 단백질 :지방의 비율)을 제시하며, 최적화된 비율에 맞추어진 식단 역시 제공할 수 있게끔 하고자 한다.
휴식 역시 놓치지 않게끔 취침시간 알림 및 기상 알림 기술을 도입할 계획중에 있으며, 사람들에게 가장 편한 환경에서 제공될 수 있도록 모바일 프로그램으로 차차 변화시켜 나갈 계획이다. 험블비로 많은 사람들이 건강해지며, 본인이 원하는 신체를 얻고, 그 육체에 맑은 정신이 깃들기를 기원한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 지능형 개인 운동 모니터링 시스템
110 : 제어부 120 : 입력부
130 : 센서부 140 : 카메라부
150 : 표시부 160 : DB부
170 : 통신부 200 : 단말기
110 : 제어부 120 : 입력부
130 : 센서부 140 : 카메라부
150 : 표시부 160 : DB부
170 : 통신부 200 : 단말기
Claims (21)
- 사용자의 신체 일부에 착용되어 움직임 정보 및 생체 신호 정보를 포함하는 운동 기능 정보를 획득하여 전송하는 암밴드;
사용자의 움직임 정보를 전송하는 카메라부;
인공신경망 기반의 학습모델이 저장된 DB부;및
상기 암밴드로부터 획득된 상기 운동 기능 정보와 상기 카메라부의 움직임정보를 이용하여 표시부에 아바타로 움직임 정보를 표시함과 동시에 상기 DB부의 인공신경망 기반으로 구축된 학습모델에 적용하여 사용자가 수행한 목표 운동 기능을 평가하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는
상기 카메라부의 움직임정보와 상기 암밴드의 생체신호정보를 수신한 정보를 상기 DB부에서 설정한 타겟운동과 관련된 정보를 판독하여 목표한 근육의 사용량과 유효한 운동 루틴을 제시할 수 있도록 동작함과 동시에 표시부에 운동자세를 흉내내는 아바타(Avatar)를 표시하여 수행하는 운동자세를 사용자가 확인할 수 있게 동작하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 카메라부는
사용자의 움직임을 확인하고, 유효한 자세인지 확인할 수 있게 작동하는 Kinect_v2 for windows, MicroSoft로 구성되어, 사용자가 수행하려는 운동의 주동근(주로 활용하는 근육) 부위 관절 각도를 입력받아 정자세로 수행하는지 여부를 판독할 수 있도록 동작하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 암벤드는
수행하려는 운동의 타겟 근육을 유효하게 사용하는지 체크하는 근전도 측정기기(Myo Armband , Thalmic hub)로 구성하거나 또는 타겟 근육 신호를 전달받는 근전도 센서로 구성하여 수행하는 운동이 주동근을 정확히 활용하여 운동을 수행하는지 여부를 확인할 수 있도록 동작하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
- 청구항 3에 있어서,
사용한 근전도 아래의 수학식과 같이 Rms(Root mean squre)로 연산되는 것을 특징으로 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
여기서 n은 근전도 입력 채널의 개수를 의미하며, x는 채널당 입력받은 근전도를 수치로 출력한 값을 의미한다. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는
상기 카메라부의 움직임정보와 암밴드의 생체신호정보를 수신한 정보를 DB부에서 설정한 타겟운동과 관련된 정보를 판독하여 목표한 근육의 사용량과 유효한 운동 루틴을 제시하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 DB부는
사용자별 ID로 운동정보와 운동이력을 저장하고
상기 제어부는
상기 근전도신호에 따른 운동이력을 추적 및 추이를 비교하여 운동의 효과를 판단하며, 근수축 기능을 회복 혹은 강화할 수 있도록 추가적인 추천 운동모드를 제공하는 것을 특징으로 하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
- 청구항 1에 있어서,
기능 설정용 입력부;
를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 입력부에서 설정된 목표 운동 세트와 세트 당 횟수를 설정하게 하고, 사용자가 현재 운동하는 동작이, 모범 동작과 유사한지 파악함과 동시에 사용자가 진행하는 운동이 올바른 동작이면 세트당 횟수를 카운트하고, 유효하지 않으며 카운트 하지 않도록 동작하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
- 청구항 7에 있어서,
유효 카운터의 여부는
상기 카메라부에서 인식된 주동근 부위의 관절 각도와 목표 부위의 근전도 값을 기반으로 판단하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는
운동 시작전에 사용자의 최대 근 수축을 입력받아 목표 운동 세트 당 진행해야 하는 최대 HP바를 제공하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치.
- 사용자의 신체 일부에 착용되어 움직임 정보 및 생체 신호 정보를 포함하는 운동 기능 정보를 획득하여 전송하는 암밴드와 사용자의 움직임 정보를 전송하는 카메라부와 상기 암밴드로부터 획득된 상기 운동 기능 정보와 상기 카메라부의 움직임정보를 이용하여 사용자가 수행한 목표 운동 기능을 평가하는 제어부를 이용한 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법에 있어서,
(a)목표 운동을 설정하는 프로그램 시작 전단계;
(b)상기 (a)단계에서 설정된 목표 프로그램을 실행하는 프로그램 실행단계;
(c)실행한 프로그램을 종료하고, 실행된 프로그램과 관련된 추천운동을 표시단계;및
(d)상기 단계(c)에서 추천된 운동을 실행하는 단계;
를 포함하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 (a)단계는
사용자가 상기 얌밴드를 착용하고 카메라부가 동작하도록 입력부를 조작하는 단계와 수행할 목표 운동을 선택하고 도움말을 확인할 수 있는 단계를 포함하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 (a)단계는
(a-1)사용자에게 암밴드(Armband)를 착용케하고, 카메라부와 암밴드가 동작하도록 조작하여 세팅하는 단계;
(a-2)상기 단계 (a-1)에서 세팅이 완료되면, 상기 제어부는 DB부에 저장된 어플리케이션을 표시부에 표시하여 사용자가 선택할 수 있는 운동의 종류를 표시하고, 선택된 운동을 시작할 수 있는 시작하기 버튼을 표시하는 단계;
(a-3)상기 단계(a-2)에서 '시작하기'버튼을 클릭하면, 표시부에 운동의 종류를 표시하고 목표로 하는 운동을 선택하는 단계;
(a-4)상기 단계(a-3)에서 목표로 하는 운동이 선택되면 해당 운동에 대한 도움말을 선택할 수 있는 보조화면을 표시하는 단계;
(a-5)상기 단계(a-4)에서 도움말을 선택하면, 제어부는 선택된 목표 운동에 대한 시범영상을 표시부에 표시하는 단계;
(a-6)상기 단계(a-4)에서 사용자가 도움말을 선택하지 않거나, 상기 단계(a-5)에서 시범영상이 표시된 이후에 운동을 실행하는 단계;
를 포함하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 12에 있어서,
상기 (a-6)단계 이후에
상기 표시부에 사용자 최대 근력을 측정할 수 있는 화면을 표시하여 최대근력을 측정하는 단계;
를 더 포함하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 (b)단계는
제어부가 운동 수행시 카메라와 암밴드를 통하여 수신된 데이터를 기반으로 표시부에 아바타를 표시하여 사용자가 수행하는 운동에 따라 아바타의 움직임이 표출되도록 하는 것을 특징으로 하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 (b)단계는
목표로 하는 운동을 수행하는 단계로 세트별 횟수 진행과 정확한 운동여부를 확인할 수 있게 하고, 설정된 모든 세트의 운동을 수행할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 15에 있어서,
상기 (b)단계는
(b-1)상기 (a)단계에서 설정된 세트별 목표 횟수를 진행하는 단계;
(b-2)수행한 운동의 정확성 여부를 판단하는 단계;
(b-3)상기 단계(b-2)에서 정확히 수행한 것으로 판단되면 수행 운동 횟수를 카운트하는 단계;및
(b-4)상기 단계(b-3)에서 수행한 운동 횟수가 목표로 한 횟수와 일치하면 프로그램을 종료하는 단계;
를 포함하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 16에 있어서,
상기 (b-2)단계의 정확성 여부 판단은
상기 카메라부를 통하여 사용자의 움직임을 확인하고, 유효한 자세인지 확인할 수 있도록 작동하는 Kinect_v2 for windows, MicroSoft로 구성하여 사용자가 수행하려는 운동의 주동근(주로 활용하는 근육) 부위 관절 각도를 입력받아 정자세로 수행하는지 확인할 수 있도록 동작하고, 상기 암밴드를 통하여 타겟 부위를 유효하게 사용하는지 체크하는 근전도 센서로 구성하여 타겟 부위(본 발명에서는 암)의 근육 신호를 전달받아 수행하는 운동이 주동근을 정확히 활용하여 운동을 수행했는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 16에 있어서,
상기 (b-2)단계는
정확히 수행하지 않은 것으로 판단되면, 연속적인 실수가 발생하는 지를 확인하여 연속적인 실수가 발생하면 연속적인 실수가 발생하는 내용을 알려주거나 해당 부분에 대한 확대 영상을 재생시켜 알려 주는 피드백 단계를 수행하는 것을 반복하여 사용자가 재실수하지 않도록 하는 단계를 더 포함하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 18에 있어서,
상기 (b-4)단계 이후에
프로그램이 종료되면 상기 제어부는
상기 카메라부와 암밴드를 통하여 수신한 데이터, 운동정보를 사용자별 ID별로 DB부에 기록하는 것을 특징으로 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 19에 있어서,
상기 수신한 데이터와 운동정보에는
최대 근전도 및 수행시간, 세트 수, 세트별 수행 횟수, 또는 피드백횟수를 포함하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 (c)단계는
실행된 프로그램이 종료되면 해당 운동과 관련된 추천운동을 표시하고 추천운동이 선택되면 상기 (b)단계부터 상기 (d)단계를 다시 수행하는 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210136340A KR102602654B1 (ko) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법 |
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| KR1020210136340A KR102602654B1 (ko) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | 생체 역학적 운동 효율분석 및 부상 방지를 위한 지능형 개인 운동 모니터링 장치 및 그 방법 |
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|---|---|
| KR20230054512A true KR20230054512A (ko) | 2023-04-25 |
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| KR102140229B1 (ko) | 2020-01-31 | 2020-07-31 | 이경석 | 운동기능 평가 시스템 및 방법 |
-
2021
- 2021-10-14 KR KR1020210136340A patent/KR102602654B1/ko active IP Right Grant
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