KR20230075614A - 스마트 헬스 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 스마트 헬스 시스템은, 암 프레임을 움직이며 운동하는 사람의 근육에 일정한 부하를 주어 근력 운동을 구현하며 상기 암 프레임에 상기 부하를 부여하는 웨이트 블록을 선택적으로 거치할 수 있는 헬스 기구와, 상기 헬스 기구에 거치한 웨이트 블록의 총 중량 정보를 획득하는 중량 정보 획득부와, 상기 헬스 기구의 암 프레임 움직임을 감지하는 모션 감지부와, 상기 중량 정보 획득부 및 상기 모션 감지부에 의해 감지한 데이터를 전송하는 무선 통신부와, 상기 무선 통신부로부터 전송받은 데이터를 기반으로 사용자의 운동 결과를 분석하고 처리하여 데이터화하는 데이터 처리부와, 상기 데이터 처리부에서 데이터화한 데이터를 사용자 요청에 따라 보여주는 단말기를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따른 스마트 헬스 시스템을 이용하면, 퍼스널 트레이너 없이도 사용자 스스로 체계적이고 효율적으로 운동할 수 있는 장점이 있다.

Description

스마트 헬스 시스템{Smart health system}
본 발명은 헬스 기구로 운동을 할 때 퍼스널 트레이닝 시스템을 제공할 수 있는 스마트 헬스 시스템에 관한 것이다.
헬스장을 찾거나 가정용 헬스 기구를 이용하여 운동하는 사람들은 단순히 헬스 기구를 이용하여 운동하는 자체에 만족하지 않고, 자신의 근력량 등 신체 상황에 맞춰 운동 부하, 운동 시간 등에 관하여 체계적으로 운동 프로그램을 계획하여 운동 효과를 최대로 높이고 싶어 한다. 따라서 개인적으로 운동을 지도받을 수 있는 퍼스널 트레이닝(personal trainning)을 선호하는 사람들이 많아지고 있지만, 퍼스널 트레이닝은 고가의 비용을 지불해야 하는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0024657호(공개일자; 2020년03월09일)에는 ‘운동 능력 측정 강화기 및 반응형 스마트 헬스 트레이닝 시스템’이 개시되어 있다. 이 선행특허를 살펴보면, 사용자의 터치를 감지하는 센서와 사용자의 운동 과정을 촬영하는 카메라부 등을 통해 사용자의 운동 능력을 평가하고, 평가된 운동 능력에 따른 권장 운동 프로그램을 구성하여 사용자 단말기로 제공함으로써, 퍼스널 트레이너 없이도 혼자서 체계적으로 운동을 할 수 있도록 제공함을 알 수 있다.
상기한 선행특허는 운동 시작부터 마무리까지 스트레칭, 유산소 운동 및 무산소 운동의 순서와 시간에 관한 전반적인 스케줄을 제공한다. 하지만 상기한 선행특허는 각각의 헬스 기구로 운동할 때마다 실시간으로 운동량 등을 측정하고 데이터화하여 퍼스널 트레이닝처럼 개인별 맞춤형 관리를 제공하지는 못한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0024657호(공개일자; 2020년03월09일)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각각의 헬스 기구로 매번 운동할 때마다 운동량 등을 측정하고 그 데이터를 분석, 처리하여 개인별 맞춤형 운동 목표를 설정하고 목표 달성 여부를 관리하는 스마트 헬스 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 스마트 헬스 시스템은, 암 프레임을 움직이며 운동하는 사람의 근육에 일정한 부하를 주어 근력 운동을 구현하며, 상기 암 프레임에 상기 부하를 부여하는 웨이트 블록을 선택적으로 거치할 수 있는 헬스 기구와, 상기 헬스 기구에 거치한 웨이트 블록의 총 중량 정보를 획득하는 중량 정보 획득부와, 상기 헬스 기구의 암 프레임 움직임을 감지하는 모션 감지부와, 상기 중량 정보 획득부 및 상기 모션 감지부에 의해 감지한 데이터를 전송하는 무선 통신부와, 상기 무선 통신부로부터 전송받은 데이터를 기반으로 사용자의 운동 결과를 분석하고 처리하여 데이터화하는 데이터 처리부와, 상기 데이터 처리부에서 데이터화한 데이터를 사용자 요청에 따라 보여주는 단말기를 포함한다.
상기 중량 정보 획득부는 상기 웨이트 블록을 선택적으로 거치하는 상기 헬스 기구의 거치대에 설치되어 상기 거치대에 거치한 상기 웨이트 블록의 총 중량을 측정하는 로드셀을 포함할 수 있다.
상기 모션 인식부는 기 설정한 소정 원점에 대해 상기 암 프레임의 근접 또는 이격 움직임을 감지하는 비접촉식 동작감지센서를 포함할 수 있다.
상기 데이터 처리부는 기설정한 상기 암 프레임의 1회 왕복 운동 가동범위를 기준으로, 상기 모션 감지부에 의해 상기 암 프레임의 동작을 감지하여 운동 횟수 및/또는 운동 세트 횟수를 데이터화할 수 있다.
상기 단말기는 사용자에게 운동횟수, 운동세트횟수, 휴식시간을 포함하는 운동목표를 제공하는 목표제공부와, 목표달성여부를 알리는 알림부와, 사용자의 누적된 운동량 데이터를 일간, 주간, 월간 단위로 제공하는 누적정보제공부를 포함할 수 있다.
상기 헬스 기구의 일측에 설치되어 사용자를 식별하는 사용자 식별기를 더 포함할 수 있다.
상기 모션 인식부는 상기 암 프레임의 움직임, 정지 시간을 체크하는 타이머와, 상기 암 프레임의 1회 왕복 운동 동안 가속도를 측정하는 가속도 센서 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 헬스 시스템은 퍼스널 트레이닝 시스템을 제공한다. 즉 본 발명은 헬스 기구에 적재된 웨이트 블록의 총중량을 측정하고, 손잡이나 발판, 프레스 암 등의 암 프레임의 모션을 통해 사용자 개인별 운동량을 측정하여, 근력 운동 종류마다 운동횟수, 운동세트횟수 및 휴식시간 등 사용자 개인별 맞춤형 운동목표를 제공하고, 운동 중간에 목표달성여부를 알리며, 누적된 운동량 데이터를 제공하여, 사용자에게 체계적이고 효율적인 운동 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스 시스템을 적용하는 레그 프레스 머신의 사용예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스 시스템을 적용하는 해머 체스트 프레스 머신의 사용예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스 시스템의 개략적인 구성의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스 시스템의 개략적인 구성의 작동 과정을 보여주는 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스 시스템은, 암 프레임(10)을 움직이며 운동하는 사람의 근육에 일정한 부하를 주어 근력 운동을 구현하는 헬스 기구에 사용된다. 예컨대 일반적으로 많이 사용하는 헬스 기구로는 해머 체스트 프레스 머신(1), 레그 프레스 머신(2) 및 딥스 머신 등이 있다. 도 1을 참조하면 레그 프레스 머신(2)은 내광근, 대퇴직근 및 외측광근을 발달시키는데 효과적인 운동 기구로, 암 프레임(10) 위에 웨이트 블록(40)을 끼운 다음, 사용자가 의자(30)에 비스듬히 누운 상태로 앉고 두 다리를 들어 올려 암 프레임(10)에 발을 댄 상태에서 암 프레임(10)을 위로 밀고 당기는 동작을 반복적으로 할 수 있게 구성된다. 도 2를 참조하면 해머 체스트 프레스 머신(1)은 윗가슴 및 가슴전면, 삼두근, 전면 삼두근을 발달시키는데 효과적인 운동기구로, 웨이트 블록(40)을 끼운 다음, 사용자가 의자(30)에 앉아서 암 프레임(10)의 손잡이(11)를 잡고 앞으로 밀고 당기는 동작을 반복적으로 할 수 있게 구성된다. 암 프레임(10)은 하나 또는 둘 이상의 웨이트 블록(40)을 선택적으로 거치하는 거치대(20)와 구조적으로 연결되어 있어서 부하를 받는다.
본 발명의 스마트 헬스 시스템은, 헬스 기구에 거치한 웨이트 블록(40)의 총 중량 정보를 획득하는 중량 정보 획득부(50)와, 헬스 기구의 암 프레임(10) 움직임을 감지하는 모션 감지부(60)와, 중량 정보 획득부(50) 및 모션 감지부(60)에 의해 감지한 데이터를 전송하는 블루투스 등의 무선 통신부(미도시)와, 무선 통신부로부터 전송받은 데이터를 기반으로 사용자의 운동 결과를 분석하고 처리하여 데이터화하는 데이터 처리부(70)와, 데이터 처리부(70)에서 데이터화한 데이터를 사용자 요청에 따라 보여주는 단말기(80)를 포함한다.
중량 정보 획득부(50)는 헬스 기구의 거치대(20)에 설치되어 거치대(20)에 거치한 상기 웨이트 블록(40)의 총 중량을 측정하는 로드셀(52)을 포함할 수 있다. 로드셀(52)은 하중계나 하중 센서라고도 하는 것으로, 무게를 받으면 무게에 비례한 압축, 인장 등의 변형이 발생하고, 이러한 변형에 따라서 전기 저항이 변화하여 흐르는 전류가 달라지는 것을 웨이트 블록(40)의 총 중량으로 도출한다. 로드셀(52)은 거치봉(22)을 받치는 받침대(24) 상에 설치될 수 있다.
한편 중량 정보 획득부는 사용자가 단말기(80)나 헬스기구에 설치한 입력장치를 통해 직접 거치한 웨이트 블록(40)의 중량 정보를 입력하는 방식으로 구현될 수도 있다. 또는 중량 정보 획득부는 각각의 웨이트 블록(40)의 홀에 RFID 태그를 설치하고, 거치대(20)의 거치봉(22)에 RFID 태그 인식기를 설치하여, RFID 태그 인식기에 인식된 웨이트 블록(40)의 총 중량을 합산하는 방식으로 구현될 수도 있다.
모션 감지부(60)는 기 설정한 소정 원점에 대해 암 프레임(10)의 근접 또는 이격 움직임을 감지하는 비접촉식 동작감지센서를 포함할 수 있다. 비접촉식 동작감지센서는 광센서(62)나 마그네틱센서와 같은 근접센서이다. 광센서(62)의 경우, 소정 원점에 설치되어 물체(64)를 향해 광을 조사하고 물체로부터 되돌아오는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 소정 원점에 대해 물체의 움직임을 감지할 수 있다. 즉 물체(64)가 광센서(62)를 향해 이동하면 광 에너지가 강해지고, 물체(64)가 광센서(62)로부터 멀어지면 광 에너지가 약해진다. 마그네틱 센서의 경우, 물체에 자성체를 구비하고, 소정 원점에 마그네틱 센서를 설치하여, 자성체와의 거리에 따라서 전기 저항이 변화하여 흐르는 전류가 달라지는 것을 소정 원점에 대한 물체의 움직임으로 감지할 수 있다. 해머 체스트 프레스 머신(1)이나 레그 프레스 머신(2)과 같이 암 프레임(10)이 하나이거나 두 개의 암 프레임(10)이 같은 방향으로 움직이는 경우, 비접촉식 동작감지센서를 암 프레임(10)의 경로의 연장선 상에 위치한 헬스 기구의 프레임 일측에 설치할 수 있다. 또는 플라이-펙 덱 머신과 같이 2개의 암 프레임(10)을 가운데로 모아 주고 원위치시키는 동작을 하며 운동하는 경우, 2개의 암 프레임(10) 중 한쪽에 비접촉식 동작감지센서를 설치하여 2개의 암 프레임(10)이 서로 모이거나 멀어지는 것에 따라서 암 프레임(10)의 움직임을 감지할 수 있다.
데이터 처리부(70)는 중량 정보 획득부로부터 획득한 데이터로부터 웨이트 블록(40)의 총 중량을 산출할 수 있다.
데이터 처리부(70)는 기설정한 암 프레임(10)의 1회 왕복 운동 가동범위(S)를 기준으로, 모션 감지부(60)에 의해 암 프레임(10)의 동작을 감지하여 운동 횟수 및/또는 운동 세트 횟수를 데이터화할 수 있다. 즉 암 프레임(10)의 1회 왕복 운동 가동 범위로 유효한 비접촉식 동작감지센서와 암 프레임(10) 간 최소 거리(L1)와 최대 거리(L2)를 설정하고, 비접촉식 동작감지센서를 통해 암 프레임(10)과의 거리를 산출하여, 산출 결과 상기 최대 거리(L2)->최소 거리(L1) -> 최대 거리(L2) 순으로 데이터를 얻게 되면, 이를 1회 운동 횟수로 카운트하여 데이터화할 수 있다. 암 프레임(10)이 움직였더라도 설정한 1회 왕복 운동 가동 범위에 해당하지 않으면 운동 횟수에서 제외된다. 그리고 데이터 처리부(70)는 유효하게 카운트 한 운동 횟수를 기반으로 운동 세트 횟수를 카운트하여 데이터화할 수 있다.
데이터 처리부(70)는 운동 횟수 등을 기반으로 한 운동량 데이터를 기 설정한 운동 목표 데이터와 비교 분석하여 목표 달성 여부를 판단하고, 이를 단말기(80)로 전송할 수 있다.
데이터 처리부(70)는 운동량 데이터를 통해 다음 운동할 때의 운동 목표를 재설정할 수 있다.
데이터 처리부(70)는 단말기(80)를 통해 키, 나이, 몸무게 등 사용자 정보를 입력받고, 입력받은 사용자 정보를 기반으로 암 프레임(10)의 1회 왕복 운동 가동 범위나 운동 목표를 설정할 수 있다.
단말기(80)는 PC(80-1)나 태블릿, 스마트 폰(80-2), 스마트 워치 등 어떠한 것이든 될 수 있다. 단말기(80)는 본 발명의 스마트 헬스 시스템의 운영 관리자의 것이거나, 사용자 개인의 것일 수 있다.
단말기(80)는 사용자에게 운동횟수, 운동세트횟수, 휴식시간을 포함하는 운동목표를 제공하는 목표제공부와, 목표달성여부를 알람음 등을 통해 알리는 알림부와, 사용자의 누적된 운동량 데이터를 일간, 주간, 월간 단위로 숫자, 그래프 등으로 제공하는 누적정보제공부를 포함할 수 있다.
한편 본 발명이 적용되는 헬스 기구가 헬스장과 같이 공용 이용되는 것이라면, 헬스 기구의 일측에 사용자를 식별하는 RFID 방식 등과 같은 사용자 식별기(90)를 설치할 수 있다.
본 발명은 암 프레임(10)의 움직임, 정지 시간을 체크하는 타이머(92)를 더 포함할 수 있다. 즉 타이머(92)를 통해 암 프레임(10)의 1회 왕복 운동 시간을 체크할 수 있다. 데이터 처리부(70)는 암 프레임(10)의 1회 왕복 운동 시간이 기 설정한 기준보다 짧으면, 암 프레임(10)을 움직이는데 힘이 들지 않은 것으로 판단하고 목표 웨이트 블록(40)의 중량을 높게 설정할 수 있다. 반면 데이터 처리부(70)는 암 프레임(10)의 1회 왕복 운동 시간이 기준보다 길면, 암 프레임(10)에 걸리는 부하가 너무 크다고 판단하고 목표 웨이트 블록(40)의 중량을 줄여 설정할 수 있다. 또한 데이터 처리부(70)는 암 프레임(10) 정지 후 다시 움직일 때까지의 휴지 시간을 체크하여, 체크한 휴지시간을 일 세트 내 운동 횟수 간 간격인지 세트와 세트 사이 휴식 간격인지를 판단하고, 이를 운동량 측정 및 휴식시간 설정 등에 반영할 수 있다.
따라서 운동 시작 전에 사용자에게 단말기(80)를 통해 웨이트 블록(40)의 중량 및 운동세트횟수, 각 세트의 운동횟수, 세트 간 휴식 시간 등을 포함한 운동 목표 설정 데이터를 제공하고, 운동 중에 목표 달성 여부를 알려주며, 운동이 끝나면 실제 한 운동 횟수, 운동세트횟수, 목표달성여부, 사용자 정보 등 데이터를 기반으로 다음 운동 시간을 위한 운동 목표를 재설정하고, 누적된 데이터를 통해 운동 진행 상태 정보를 제공하기 때문에 퍼스널 트레이너가 없어도 사용자 스스로 체계적으로 효율적인 운동을 할 수 있다.
1; 해머 체스트 프레스 머신 2; 레그 프레스 머신
10; 암 프레임 20; 거치대
30; 의자 40; 웨이트 블록
50; 중량정보획득부 52; 로드셀
60; 모션 감지부 62; 광센서
70; 데이터 처리부 80; 단말기
90; 사용자 식별기 92; 타이머

Claims (6)

  1. 암 프레임을 움직이며 운동하는 사람의 근육에 일정한 부하를 주어 근력 운동을 구현하며, 상기 암 프레임에 상기 부하를 부여하는 웨이트 블록을 선택적으로 거치할 수 있는 헬스 기구;
    상기 헬스 기구에 거치한 웨이트 블록의 총 중량 정보를 획득하는 중량 정보 획득부;
    상기 헬스 기구의 암 프레임 움직임을 감지하는 모션 감지부;
    상기 중량 정보 획득부 및 상기 모션 감지부에 의해 감지한 데이터를 전송하는 무선 통신부;
    상기 무선 통신부로부터 전송받은 데이터를 기반으로 사용자의 운동 결과를 분석하고 처리하여 데이터화하는 데이터 처리부; 및
    상기 데이터 처리부에서 데이터화한 데이터를 사용자 요청에 따라 보여주는 단말기;
    를 포함하는 스마트 헬스 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중량 정보 획득부는 상기 웨이트 블록을 선택적으로 거치하는 상기 헬스 기구의 거치대에 설치되어 상기 거치대에 거치한 상기 웨이트 블록의 총 중량을 측정하는 로드셀을 포함하는 스마트 헬스 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모션 인식부는 기 설정한 소정 원점에 대해 상기 암 프레임의 근접 또는 이격 움직임을 감지하는 비접촉식 동작감지센서를 포함하는 스마트 헬스 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는
    기설정한 상기 암 프레임의 1회 왕복 운동 가동범위를 기준으로, 상기 모션 감지부에 의해 상기 암 프레임의 동작을 감지하여 운동 횟수 및/또는 운동 세트 횟수를 데이터화하는 스마트 헬스 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단말기는
    사용자에게 운동횟수, 운동세트횟수, 휴식시간을 포함하는 운동목표를 제공하는 목표제공부와, 목표달성여부를 알리는 알림부와, 사용자의 누적된 운동량 데이터를 일간, 주간, 월간 단위로 제공하는 누적정보제공부를 포함하는 스마트 헬스 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 헬스 기구의 일측에 설치되어 사용자를 식별하는 사용자 식별기;
    상기 암 프레임의 움직임, 정지 시간을 체크하는 타이머를 더 포함하는 스마트 헬스 시스템.
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