KR20230085514A

KR20230085514A - 움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법

Info

Publication number: KR20230085514A
Application number: KR1020210173745A
Authority: KR
Inventors: 김준영
Original assignee: 김준영
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2023-06-14

Abstract

본 발명은 움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법에 관한 것으로, 제1 객체에 부착되어 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 제1 관성값을 감지하는 서브 센서; 및 제2 객체에 부착되어 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 제2 관성값을 감지하고, 상기 서브 센서로부터 수신된 상기 제1 관성값을 상기 제2 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 메인 센서;를 포함함으로써, 두 개의 분리된 센서를 이용하여 객체 간의 상대적인 움직임을 정확하게 측정할 수 있게 한다.

Description

움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법{APPARATUS FOR MEASURING MOVEMENT AND METHOD FOR MEASURING MOVEMENT USING THE SAME}

본 발명은 움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 분리된 센서를 이용하여 객체 간의 상대적인 움직임을 정확하게 측정할 수 있게 하는 움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법에 관한 것이다.

최근 건강 관리나 자아 실현을 위해 걷기나 조깅과 같은 단순한 운동부터 헬스, 필라테스, 요가, 및 폴댄스 등과 같은 다양한 자세를 취해야 하는 고난이도의 운동을 즐기는 사람들이 증가하고 있다.

이러한 운동은 부상 방지나 운동 효율 향상을 위해 바른 자세를 유지하면서 수행되어야 한다. 이 경우, 개인이 사진이나 동영상 등을 활용하여 바른 자세를 취하거나 유지하고 있는지에 대해서 판단하고자 시도하는 경우가 있으나, 운동 전문가가 아닌 이상 개인이 일일이 자신의 자세가 정확한지 판단하는 데는 한계가 있다.

따라서, 개인은 센터를 방문하거나 개인 교습 등을 이용하여 운동 전문가로부터 도움을 받을 수 있지만, 시간과 금전적인 여유가 허락되지 않는 경우가 많다. 더욱이, 코로나와 같은 전염병의 증가로 인해 여러 사람이 모이는 센터 등으로의 방문이 현실적으로 여의치 않거나 언택트 활동의 보편화로 운동 전문가와의 만남이 쉽지 않는 상황이 더욱 증가하고 있다.

한편, 최근에는 센싱 기술의 진화로 인해 더욱 다양하고 정밀한 정보를 측정할 수 있는 센서가 출시되고 있다. 이에, 단순히 운동량 등의 측정을 위해서 만보계 등을 활용하고 있으나, 개인의 운동 자세까지 교정하기 위한 목적으로 센서를 활용하고 있지는 못하다.

상술한 바와 같이 단순히 개인의 운동 분야뿐만 아니라 재활 치료 등을 하는 의료 분야, 육체 노동을 하는 산업 분야에까지 부상 방지 또는 건강 관리를 위해 사람 또는 사물(운동기구 등)을 포함한 객체의 움직임을 정확히 측정해야 할 필요성이 증가하고 있다.

대한민국공개특허 제10-2013-0016895호(2013.02.19 공개)

전술한 문제점을 해소함에 있어, 본 발명의 목적은 단일 IMU 센서를 활용하여 획득할 수 없는 객체 간의 회전각을 측정함으로써 객체 간의 상대적인 움직임을 정확하게 측정할 수 있게 하는 움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제는 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가지는 사람에 의하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 움직임 측정 장치는, 제1 객체에 부착되어 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 제1 관성값을 감지하는 서브 센서; 및 제2 객체에 부착되어 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 제2 관성값을 감지하고, 상기 서브 센서로부터 수신된 상기 제1 관성값을 상기 제2 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 메인 센서;를 포함한다.

이 경우, 상기 서브 센서는, 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 상기 제1 관성값을 감지하는 서브 센서부; 상기 제1 관성값을 상기 메인 센서로 제공하는 서브 통신부; 및 상기 서브 센서부가 일정 주기로 상기 제1 관성값을 감지하도록 제어하는 서브 제어부;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 메인 센서는, 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 상기 제2 관성값을 감지하는 메인 센서부; 상기 서브 센서로부터 상기 제1 관성값을 수신하는 메인 통신부; 및 상기 메인 센서부가 일정 주기로 상기 제2 관성값을 감지하도록 제어하되, 상기 제2 관성값을 상기 제1 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 메인 제어부;를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 서브 센서부와 상기 메인 센서부는, 각각 가속도 센서, 자이로 센서, 및 지자기 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

한편, 상기 메인 제어부는, 상기 제2 관성값을 기준으로 한 상기 제1 관성값의 변위로부터 상기 메인 센서에 대한 상기 서브 센서의 회전각을 측정하는 방식으로 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인 센서는, 상기 서브 센서와 동기화를 위해 동기 신호를 송수신하여 동기화가 완료된 상태에서 감지된 상기 제1 관성값을 상기 제2 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인 센서는, 상기 제1 관성값의 변화량 대비 상기 제2 관성값의 변화량이 더 적은 센서인 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 객체와 상기 제2 객체는, 하나의 인체의 일 부분과 다른 부분, 인체의 일 부분과 운동 기구의 일 부분, 운동 기구의 일 부분과 인체의 일 부분, 및 하나의 운동 기구의 일 부분과 다른 부분 중 어느 하나의 조합 관계일 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 움직임 측정 장치를 이용한 움직임 측정 방법은, 제1 객체에 부착되어 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 제1 관성값을 감지하는 서브 센서, 및 제2 객체에 부착되어 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 제2 관성값을 감지하는 메인 센서를 포함하는 움직임 측정 장치를 이용한 움직임 측정 방법에 있어서, 상기 제2 관성값을 기준으로 한 상기 제1 관성값의 변위로부터 상기 메인 센서에 대한 상기 서브 센서의 회전각을 측정하는 방식으로 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법은 단일 IMU 센서를 활용하여 획득할 수 없는 객체 간의 회전각을 측정함으로써 객체 간의 상대적인 움직임을 정확하게 측정할 수 있게 한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과는 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가지는 사람에 의하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 센서를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 센서를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치가 하나의 인체의 일 부분과 다른 부분에 부착 사용되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치가 운동 기구의 일 부분과 인체의 일 부분에 부착 사용되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치가 하나의 운동 기구의 일 부분과 다른 부분에 부착 사용되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 센서의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 센서의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 센서들 간에 메인 센서를 선정하여 움직임을 측정하는 동작을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.

본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.

또한, 어떤 구성이 다른 구성에 "연결", "접속" 또는 "결합"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결', '직접적으로 접속' 또는 '직접적으로 결합'되어 있는 경우 만이 아니라, '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 연결', '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 접속' 또는 '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 결합'되는 경우도 있을 수 있음을 의미한다. 반면에, 어떤 구성이 다른 구성에 "직접 연결", "직접 접속" 또는 "직접 결합"되어 있다고 할 때는, 중간에 다른 구성이 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, "전", "후", "상", "하", "좌", "우", "일 단", "타 단", "양 단" 등과 같은 방향성 용어가 사용될 때 이는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 예시적으로 사용되는 것이므로 제한적으로 해석되어서는 안 되고, "제 1", "제2"등의 용어가 사용될 때 이는 각 구성을 구별하기 위한 용어로서 제한적으로 해석되어는 안 된다.

본 발명의 실시예의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 사람에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 도면에서 실시예와 설명과 관계없는 부분에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치를 개략적으로 도시한 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 센서를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 센서를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치가 하나의 인체의 일 부분과 다른 부분에 부착 사용되는 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치가 운동 기구의 일 부분과 인체의 일 부분에 부착 사용되는 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치가 하나의 운동 기구의 일 부분과 다른 부분에 부착 사용되는 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 센서의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 센서의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 순서도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 센서들 간에 메인 센서를 선정하여 움직임을 측정하는 동작을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 9을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 움직임 측정 장치(10)는 서브 센서(100)와 메인 센서(200)를 포함한다.

상기 서브 센서(100)는 제1 객체에 부착되어 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 제1 관성값을 감지하는 구성이다.

보다 구체적으로, 상기 서브 센서(100)는 서브 센서부(110), 서브 통신부(120), 및 서브 제어부(130)를 포함할 수 있다.

상기 서브 센서부(110)는 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 제1 관성값을 감지하는 구성이다. 상기 서브 센서부(110)는 IMU((Inertial Measurement Unit, 관성 측정 유닛) 센서를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 서브 센서부(110)는 IMU 센서를 구성하는 가속도 센서, 자이로 센서, 및 지자기 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 가속도, 각속도 등을 포함한 제1 관성값을 감지할 수 있다.

상기 서브 통신부(120)는 상기 제1 관성값을 상기 메인 센서(200)로 제공하는 구성이다. 상기 서브 통신부(120)는 상기 메인 센서(200)와의 통신을 위하여 통신 기능을 갖는 통신칩 등을 활용할 수 있고, 근거리 통신(NFC), 블루투스(Bluetooth) 통신 등을 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 유선 통신 방식, 무선 통신망(3세대 통신(3GPP: 3rd Generation Partnership Project), 4세대통신(4G: 4th Generation(LTE)), 5세대통신(5G: 5th Generation) 통신 등)을 이용할 수도 있다.

상기 서브 제어부(130)는 상기 서브 센서부(110)와 상기 서브 통신부(120)의 전반적인 동작을 제어하는 구성이다. 보다 구체적으로, 상기 서브 제어부(130)는 상기 서브 센서부(110)가 상기 제1 관성값을 일정 주기로 감지하도록 제어하게 구성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 관성값을 센싱하면 상기 서브 통신부(120)를 제어하여 상기 제1 관성값을 상기 메인 센서(200)로 전송하도록 구성될 수 있다.

상기 서브 센서(100)가 부착되는 상기 제1 객체는 하나의 인체의 일 부분, 인체의 일 부분, 운동 기구의 일 부분, 및 하나의 운동 기구의 일 부분 중 어느 하나일 수 있다.

상기 서브 센서(100)는 상기 제1 객체에 부착되기 위해 끈, 밴드, 벨크로, 접착제, 집게, 고정핀, 고리 등 다양한 접착 부속물에 결합되거나 접착 부속물을 이용할 수 있다.

상기 서브 센서(100)는 상기 서브 센서부(110)의 센싱값을 토대로 수직 상하 운동 방향에 대한 이동 거리를 감지하도록 구성될 수 있다.

상기 서브 센서(100)는 내에 센서의 동작을 위한 전원 공급원, 예를 들어 배터리 등으로부터 전원을 공급받도록 구성될 수 있다

도 7을 참조하면, 상기 서브 센서(100)는 상기 제1 관성값을 감지할 수 있도록 구성될 수 있다(S610). 이때, 상기 서브 센서(100)는 정확한 측정을 위해 상기 메인 센서(200)와 동일 시점에 상기 제1 관성값을 감지하는 것이 바람직하다.(즉, 동일한 시점에 두 개의 센서(100, 200)의 관성값을 측정하여 활용하는 것이 바람직하다.) 이를 위해, 상기 서브 센서(100)는 상기 메인 센서(200)와의 동기화를 위해 동기 신호를 송수신하여 동기화가 완료된 상태에서 상기 제1 관성값을 감지하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 서브 센서(100)는 상기 제1 관성값의 감지 주기를 상기 메인 센서(200)와 동일한 값으로 설정할 수 있다.

이어, 상기 서브 센서(100)는 상기 제1 관성값을 상기 메인 센서(200)로 전송할 수 있도록 구성될 수 있다(S620).

이어, 상기 서브 센서(100)는 상기 제1 관성값을 감지하여 전송하는 동작이 종료되었는지 판단할 수 있도록 구성될 수 있다(S630). 이때, S630단계에서 판단 결과, 상기 제1 관성값의 전송 동작이 종료되지 않으면, 일정 감지 주기가 경과한 후에 상기 서브 센서(100)는 다시 S610단계로 진행하도록 구성될 수 있다. 또한, S630단계의 판단 결과, 상기 제1 관성값의 전송 동작이 종료되면, 상기 서브 센서(100)는 동작을 종료하도록 구성될 수 있다.

상기 서브 센서(100)는 기 설정된 세팅 회수로 또는 전원 공급 상태에서 시작 - S610단계 내지 S630단계 - 종료 단계를 계속적으로 수행하도록 구성될 수 있다.

상기 메인 센서(200)는 제2 객체에 부착되어 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 제2 관성값을 감지하고, 상기 서브 센서(100)로부터 수신된 상기 제1 관성값을 상기 제2 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 구성이다.

보다 구체적으로, 상기 메인 센서(200)는 메인 센서부(210), 메인 통신부(220), 및 메인 제어부(230)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메인 센서(200)는 메모리(240)와 입출력부(250)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 메인 센서부(210)는 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 제2 관성값을 감지하는 구성이다. 상기 메인 센서부(210)는 IMU((Inertial Measurement Unit, 관성 측정 유닛) 센서를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 메인 센서부(210)는 IMU 센서를 구성하는 가속도 센서, 자이로 센서, 및 지자기 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 가속도, 각속도 등을 포함한 제2 관성값을 감지할 수 있다.

상기 메인 통신부(220)는 상기 서브 센서(100)로부터 상기 제1 관성값을 수신하는 구성이다. 상기 메인 통신부(220)는 상기 서브 센서(100)와의 통신을 위하여 통신 기능을 갖는 통신칩 등을 활용할 수 있고, 근거리 통신(NFC), 블루투스(Bluetooth) 통신 등을 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 유선 통신 방식, 무선 통신망(3세대 통신(3GPP: 3rd Generation Partnership Project), 4세대통신(4G: 4th Generation(LTE)), 5세대통신(5G: 5th Generation) 통신 등)을 이용할 수도 있다.

상기 메인 제어부(230)는 상기 메인 센서부(210)와 상기 메인 통신부(220)의 전반적인 동작을 제어하는 구성이다. 보다 구체적으로, 상기 메인 제어부(230)는 상기 메인 센서부(210)가 일정 주기로 상기 제2 관성값을 감지하도록 제어하되, 상기 제2 관성값을 상기 제1 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 메인 제어부(230)는 상기 제2 관성값을 기준으로 한 상기 제1 관성값의 변위로부터 상기 메인 센서(200)에 대한 상기 서브 센서(100)의 회전각을 측정하는 방식으로 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 메인 제어부(230)는 감지된 상기 제2 관성값을 이용하여 상기 메인 센서(200)로부터 중력 방향에 위치한 지면을 연결하는 라인으로 기준축을 설정할 수 있으며, 상기 서브 센서(100)로부터 수신된 상기 제1 관성값을 변위로 하여 기준축을 중심으로 하는 회전각을 측정하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 센서(200)는 별도의 분석 장치 등을 활용하지 않고도, 단일 IMU 센서를 활용하여 획득할 수 없는 객체 간의 회전각을 측정함으로써 객체 간의 상대적인 움직임을 정확하게 측정할 수 있게 한다.

상기 메모리(240)는 상기 제1 관성값과 상기 제2 관성값을 저장할 수 있는 구성으로, 시간의 흐름에 따라 상기 제1 관성값과 상기 제2 관성값을 누적하여 저장하도록 구성될 수 있다. 상기 메모리(240)와 별도의 저장 장치가 더 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 입출력부(250)는 입력부와 출력부를 포함할 수 있다. 여기서, 입력부는 키보드, 물리 버튼, 터치 스크린, 카메라 또는 마이크 등과 같이 다양한 형태의 사용자 입력을 수신할 수 있는 장치들을 포함할 수 있다. 또한, 출력부는 디스플레이 패널 또는 스피커 등을 포함할 수 있다. 상기 입출력부(250)는 사용자 입력을 수신하고, 메인 제어부(230)에서 측정된 관성값들에 기반하여 상기 제1 객체와 상기 제2 객체 간의 상대적인 움직임 상태에 대한 정보를 디스플레이 화면을 이용하여 표시하거나 스피커를 이용하여 출력하도록 구성될 수 있다.

상기 메인 센서(200)가 부착되는 상기 제2 객체는 하나의 인체의 다른 부분, 인체의 다른 부분, 인체의 일 부분, 및 하나의 운동 기구의 다른 부분 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 상기 제1 객체와 상기 제2 객체는, 하나의 인체의 일 부분과 다른 부분, 인체의 일 부분과 운동 기구의 일 부분, 운동 기구의 일 부분과 인체의 일 부분, 및 하나의 운동 기구의 일 부분과 다른 부분 중 어느 하나의 조합 관계일 수 있다. 상기 서브 센서(100)와 상기 메인 센서(200)가 분리 구성되고, 각각 상기 제1 객체와 상기 제2 객체에 부착된 채로 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성되는 것이다.

상기 메인 센서(200)는 상기 제2 객체에 부착되기 위해 끈, 밴드, 벨크로, 접착제, 집게, 고정핀, 고리 등 다양한 접착 부속물에 결합되거나 접착 부속물을 이용할 수 있다.

상기 메인 센서(200)는 상기 메인 센서부(210)의 센싱값을 토대로 수직 상하 운동 방향에 대한 이동 거리를 감지하도록 구성될 수 있다.

상기 메인 센서(200)는 내에 센서의 동작을 위한 전원 공급원, 예를 들어 배터리 등으로부터 전원을 공급받도록 구성될 수 있다.

상기 메인 센서(200)는 상기 제1 관성값의 변화량 대비 상기 제2 관성값의 변화량이 더 적은 센서인 것이 바람직하다. 즉, 상기 메인 센서(200)는 기준이 되는 센서이므로 측정 정확도 향상을 위하여 상기 제1 객체에 비하여 상대적으로 움직임이 적은 상기 제2 객체에 부착 사용되는 것이 바람직하다.

도 8을 참조하면, 상기 메인 센서(200)는 제2 관성값을 감지할 수 있도록 구성될 수 있다(S710). 이때, 상기 메인 센서(200)는 정확한 측정을 위해 상기 서브 센서(100)와 동일 시점에 상기 제2 관성값을 감지하는 것이 바람직하다.(즉, 동일한 시점에 두 개의 센서(100, 200)의 관성값을 측정하여 활용하는 것이 바람직하다.) 이를 위해, 상기 메인 센서(200)는 서브 센서(100)와의 동기화를 위한 동기 신호를 송수신하여 동기화가 완료된 후, 상기 제2 관성값을 감지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 메인 센서(200)는, 상기 서브 센서(100)와 동기화를 위해 동기 신호를 송수신하여 동기화가 완료된 상태에서 동일한 시점에 감지된 상기 제1 관성값을 상기 제2 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 메인 센서(200)가 상기 서브 센서(100)로 동기화를 요청하는 경우, 상기 메인 센서(200)는 동기요청신호를 상기 서브 센서(100)로 전송하고, 동기요청신호에 대응하는 동기응답신호를 상기 서브 센서(200)로부터 수신하면 동기화 동작을 완료하도록 구성될 수 있을 것이다. 또한, 상기 메인 센서(200)는 동기요청신호 등에 관성값의 감지 주기에 대한 정보를 포함시켜 상기 서브 센서(100)로 전송하도록 구성되어, 상기 제2 관성값의 감지 주기를 상기 서브 센서(100)와 동일한 값으로 설정할 수 있도록 구성될 수 있을 것이다.

이어, 상기 메인 센서(100)는 상기 제1 관성값을 수신할 수 있도록 구성될 수 있다(S720). 이때, 상기 메인 센서(200)는 상기 제2 관성값의 감지와 상기 제1 관성값의 수신을 시차를 두고 설명하였으나, 상기 제2 관성값과 상기 제1 관성값은 전술한 바와 같이 동일한 시점에 측정된 값일 수 있다.

이어, 메인 센서(100)는 제1 관성값과 제2 관성값을 이용하여 움직임을 판단할 수 있도록 구성될 수 있다(S730). 이때, S730단계의 판단 결과, 움직임을 판단하지 않는 경우(예를 들어, 일정 이상의 변위가 발생하지 않는 경우 또는 상기 제1 관성값이 수신되지 않은 경우 등), 상기 메인 센서(200)는 일정 감지 주기가 경과한 후 다시 S710단계로 진행하도록 구성될 수 있다. 또한, S730단계의 판단 결과, 움직임을 판단하는 경우, 상기 메인 센서(200)는 S740단계로 진행하도록 구성될 수 있다.

이어, 상기 메인 센서(200)는 움직임을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다(S740). 이때, 상기 메인 센서(100)는 상기 제1 관성값과 상기 제2 관성값 각각을 이용하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 메인 센서(100)는 기준값으로 상기 제2 관성값을 사용하고, 변위값으로 상기 제1 관성값을 이용하여 별도의 분석 장치 등을 활용하지 않고도, 단일 IMU 센서를 활용하여 획득할 수 없는 객체 간의 회전각을 측정함으로써 객체 간의 상대적인 움직임을 정확하게 측정할 수 있게 된다.

이어, 메인 센서(200)는 객체의 움직임을 측정하는 동작이 종료되었는지 판단할 수 있도록 구성될 수 있다(S750). 이때, S750단계에서 판단 결과, 움직임을 측정하는 측정 결과값이 도출되지 않으면, 일정 감지 주기가 경과한 후 다시 S710단계로 진행하도록 구성될 수 있다. 또한, S750단계의 판단 결과, 움직임 측정 결과값이 도출되면, 상기 메인 센서(200)는 동작을 종료하도록 구성될 수 있다.

상기 메인 센서(200)는 기 설정된 세팅 회수로 또는 전원 공급 상태에서 시작 - S710단계 내지 S730단계 - 종료 단계를 계속적으로 수행하도록 구성될 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치가 사용되는 예를 설명한다. 도 4는 상기 제1 객체와 상기 제2 객체가 하나의 인체의 일 부분과 다른 부분의 조합 관계인 경우이고, 도 5는 상기 제1 객체와 상기 제2 객체가 인체의 일 부분과 운동 기구의 일 부분의 조합 관계인 경우이고, 도 6은 상기 제1 객체와 상기 제2 객체가 하나의 운동 기구의 일 부분과 다른 부분의 조합 관계인 경우를 나타내고 있다.

도 4를 참조하면, 상기 서브 센서(100)와 상기 메인 센서(200)는 덤벨(dumbbell)(301, 302)을 들어올리는 운동을 하는 사람, 즉 인체의 일부에 부착될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 서브 센서(100)는 팔꿈치를 기준으로 구분되는 팔꿈치와 손목 사이의 전완의 일부에 부착되고, 상기 메인 센서(200)는 팔꿈치를 기준으로 구분되는 어깨와 팔꿈치 사이의 상완의 일부에 부착될 수 있다.

사람의 운동 동작에 따라 상기 서브 센서(100)와 상기 메인 센서(200)는 움직일 수 있으며, 상기 서브 센서(100)는 상기 제1 관성값을 감지하고, 상기 메인 센서(200)는 상기 제2 관성값을 감지할 수 있다.

상기 메인 센서(200)는 제2 관성값을 감지하고, 상기 서브 센서(100)로부터 상기 제1 관성값을 수신하여 상기 제1 관성값과 상기 제2 관성값으로부터 사람의 움직임을 판단할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 메인 센서(200)는 상기 서브 센서(100)의 움직임에 비해 상대적으로 움직임이 적어 상기 메인 센서(200)에서 감지된 제2 관성값을 기준값으로 이용할 수 있으며, 상기 서브 센서(100)에서 감지된 제1 관성값을 변위값으로 이용하여 팔의 회전 운동을 측정할 수 있다. 즉, 상기 메인 센서(200)는 상기 메인 센서(200)가 위치하는 지점의 중력 방향을 기준으로 상기 서브 센서(100)의 이동(310)에 의해 형성된 회전각(예: 180도, 150도, 90도, 60도, 90도, 150도, 180도 등으로 변화)을 측정함으로써, 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 서브 센서(100)는 풀업 운동을 하는 사람, 즉 인체의 일부에 부착되고, 상기 메인 센서(200)는 운동 기구(철봉)에 부착될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 서브 센서(100)는 인체의 턱의 일부에 부착(목(전면부 또는 후면부) 또는 등의 일부에 부착될 수도 있다.)될 수 있고, 상기 메인 센서(200)는 철봉의 바(bar)(401)의 일부(예: 그립한 두 손 사이에 위치한 지점)에 부착될 수 있다.

사람의 운동 동작에 따라 상기 서브 센서(100)는 움직일 수 있으며, 상기 서브 센서(100)는 상기 제1 관성값을 감지하고, 상기 메인 센서(200)는 상기 제2 관성값을 감지할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 메인 센서(200)는 상기 서브 센서(100)의 움직임에 비해 상대적으로 움직임이 적어 상기 메인 센서(200)에서 감지된 제2 관성값을 기준값으로 이용할 수 있으며, 상기 서브 센서(100)에서 감지된 제1 관성값을 변위값으로 이용하여 풀업에 따른 턱의 회전 운동을 측정할 수 있다. 즉, 상기 메인 센서(200)는 상기 메인 센서(200)가 위치하는 지점의 중력 방향을 기준으로 상기 서브 센서(100)의 이동(410)에 의해 형성된 회전각(예: 0도, 10도, 15도, 20도, 15도, 10도, 0도의 순서로 변화)을 측정함으로써, 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 서브 센서(100)와 상기 메인 센서(200)는 로잉 머신(rowing machine), 즉 운동 기구의 일부에 부착될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 서브 센서(100)는 로잉 머신 본체(501)의 일부에 부착되고, 상기 메인 센서(200)는 로잉 머신 핸들(502)의 일부에 부착될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 메인 센서(200)는 상기 서브 센서(100)의 움직임에 비해 상대적으로 움직임이 적어 상기 메인 센서(200)에서 감지된 제2 관성값을 기준값으로 이용할 수 있으며, 상기 서브 센서(100)에서 감지된 제1 관성값을 변위값으로 이용하여 상기 로잉 머신 핸들(502)의 회전 운동을 측정할 수 있다. 즉, 상기 메인 센서(200)는 상기 메인 센서(200)가 위치하는 지점의 중력 방향을 기준으로 상기 서브 센서(100)의 이동(510)에 의해 형성된 회전각(예를 들어, 10도, 30도, 50도, 70도, 50도, 30도, 10도의 순서로 변화)을 측정함으로써, 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성될 수 있다.

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 측정 장치를 구성하는 두 개의 센서들(801, 802) 간에 상기 메인 센서(200)를 선정하여 움직임을 측정하는 방법을 설명한다. 이때, 상기 두 개의 센서들(801, 802)은 제1 센서(801)와 제2 센서(802)로 구성되고, 모두 전술한 상기 메인 센서(200)와 동일한 구성을 포함하도록 구성된다. 즉, 상기 두 개의 센서들(801, 802) 중 어느 센서가 상기 서브 센서(100)로서의 기능을 수행하고, 어느 센서가 상기 메인 센서(200)로 기능을 수행할 지 여부를 모르는 상황에서도 사용 가능하게 하기 위함이다. 이때, 상기 서브 센서(100)는 상기 메인 센서(200)와 동일하게 구성요소들을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하고, 하기에서 설명되는 방법을 구현하기 위한 제어 기능(상기 메인 센서(200)의 선정)이 각 제어부(120, 230)에 더 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 상술한 바와 동일한 움직임 측정 방식에 대해서는 간단히 설명하고, 두 개의 센서들(801, 802) 간에 어느 센서가 상기 메인 센서(200)인지를 결정 내지 선정하는 과정에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기 제1 센서(801)와 상기 제2 센서(802)는 어느 센서가 상기 메인 센서(200)인지 결정되지 않은 상태일 수 있다.

이때, 상기 제1 센서(801)는 일정 주기로 제1 센서 관성값을 측정할 수 있고, 상기 제1 센서 관성값을 상기 제2 센서(802)로 전송할 수 있도록 구성될 수 있다(S811, S812). 이때, 상기 제2 센서(802)도 일정 주기로 제2 센서 관성값을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.

이어, 제2 센서(802)는 일정 시간 동안 상기 제1 센서 관성값의 변화량과 상기 제2 센서 관성값의 변화량을 판단할 수 있도록 구성될 수 있다(S820).

이어, 제2 센서(802)는 상기 제1 센서 관성값의 변화량과 상기 제2 센서 관성값의 변화량을 비교하여 관성값의 변화량이 적은 센서를 상기 메인 센서(200)로 결정할 수 있도록 구성될 수 있다(S830). 이때, 상기 메인 센서(200)는 관성값의 변화량이 상대적으로 적은 센서로서 전술한 바와 같이 관성값이 기준 관성값으로 사용되는 센서가 된다.

이어, 상기 제2 센서(802)는 S830단계의 결과를 토대로 상기 제1 센서(801)가 상기 메인 센서(200)인지 판단하도록 구성될 수 있다(S840). 이때, S840단계의 판단 결과, 상기 제1 센서(801)가 상기 메인 센서(200)로 판단되는 경우, 상기 제2 센서(802)는 자신을 상기 서브 센서(100)로 판단하고, S850단계로 진행할 수 있다. 또한, S840단계의 판단 결과, 상기 제1 센서(801)가 상기 메인 센서(200)로 판단되지 않는 경우, 상기 제2 센서(802)는 자신을 상기 메인 센서(200)로 판단하고 S860단계로 진행할 수 있다.

보다 구체적으로, S840단계의 판단 결과, 상기 제1 센서(801)가 상기 메인 센서(200)로 판단되는 경우, 상기 제2 센서(802)는 상기 제1 센서(801)로 상기 제1 센서(801)가 상기 메인 센서(200)임을 통보하도록 구성될 수 있다(S850). 이어, 상기 제2 센서(802)는 상기 제2 센서 관성값을 측정하여 상기 제1 센서(801)로 제공하도록 구성될 수 있다(S851, S852). 이어, 상기 제1 센서(801)는 상기 제2 센서 관성값을 수신하고, 상기 제2 센서 관성값과 자신이 측정한 상기 제1 센서 관성값을 이용하여 객체의 움직임을 판단하도록 구성될 수 있다.(S860) 즉, 상기 제1 센서(801)는 상기 메인 센서(200)로서 기능(이에 따라, 상기 제1 센서 관성값은 상기 제2 관성값을 의미하게 됨)하고, 상기 제2 센서(802)는 상기 서브 센서(100)로 기능(이에 따라, 상기 제2 센서 관성값은 상기 제1 관성값을 의미하게 됨)하게 된다.

한편, S840단계의 판단 결과, 상기 제1 센서(801)가 상기 메인 센서(200)로 판단되는 경우, 상기 제2 센서(802)는 상기 제1 센서(801)로 상기 제1 센서(801)가 상기 서브 센서(100)임을 통보하도록 구성될 수 있다(S870). 이어, 상기 제1 센서(801)는 서브 센서임을 통보 받으면, 상기 제1 센서 관성값을 측정하여 상기 제2 센서(802)로 제공하도록 구성될 수 있다(S871, S872). 이어, 상기 제2 센서(802)는 상기 제1 센서 관성값을 수신하고, 상기 제1 센서 관성값과 자신이 측정한 상기 제2 센서 관성값을 이용하여 객체의 움직임을 판단하도록 구성될 수 있다.(S880) 즉, 상기 제1 센서(801)는 상기 서브 센서(100)로서 기능(이에 따라, 상기 제1 센서 관성값은 상기 제1 관성값을 의미하게 됨)하고, 상기 제2 센서(802)는 상기 메인 센서(200)로 기능(이에 따라, 상기 제2 센서 관성값은 상기 제2 관성값을 의미하게 됨)하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 움직임 측정 장치를 이용한 움직임 측정 방법은 전술한 상기 움직임 측정 장치(10)를 이용하여 구현될 수 있다.

상기 움직임 측정 장치(10)는 상기 제1 객체에 부착되어 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 제1 관성값을 감지하는 상기 서브 센서(100), 및 상기 제2 객체에 부착되어 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 상기 제2 관성값을 감지하는 상기 메인 센서(200)를 포함한다. 상기 서브 센서(100)와 상기 메인 센서(200)에 대해서는 이미 자세하게 설명하였으므로 자세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 움직임 측정 장치를 이용한 움직임 측정 방법은 상기 제2 관성값을 기준으로 한 상기 제1 관성값의 변위로부터 상기 메인 센서(200)에 대한 상기 서브 센서(100)의 회전각을 측정하는 방식으로 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법은 단일 IMU 센서를 활용하여 획득할 수 없는 객체 간의 회전각을 측정함으로써 객체 간의 상대적인 움직임을 정확하게 측정할 수 있게 한다.

한편, 이상의 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC 와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램특허 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다.

구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로부터 분리될 수 있다.

뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU 들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

또한 메모리는 컴퓨팅 장치 내에서 정보를 저장한다. 일례로, 메모리는 휘발성 메모리 유닛 또는 그들의 집합으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 메모리는 비휘발성 메모리 유닛 또는 그들의 집합으로 구성될 수 있다. 또한 메모리는 예컨대, 자기 혹은 광 디스크와 같이 다른 형태의 컴퓨터 판독 가능한 매체일 수도 있다.

그리고 저장 장치는 컴퓨팅 장치에게 대용량의 저장 공간을 제공할 수 있다. 저장 장치는 컴퓨터 판독 가능한 매체이거나 이런 매체를 포함하는 구성일 수 있으며, 예를 들어 SAN(Storage Area Network) 내의 장치들이나 다른 구성도 포함할 수 있고, 플로피 디스크 장치, 하드 디스크 장치, 광 디스크 장치, 혹은 테이프 장치, 플래시 메모리, 그와 유사한 다른 반도체 메모리 장치 혹은 장치 어레이일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.

본 발명은 움직임 측정 장치 및 이를 이용한 움직임 측정 방법에 관한 것으로, 객체의 움직임 감지 및 측정과 관련있는 산업 분야에 이용 가능하다.

10: 움직임 측정 장치
100: 서브 센서
110: 서브 센서부
120: 서브 통신부
130: 서브 제어부
200: 메인 센서
210: 메인 센서부
220: 메인 통신부
230: 메인 제어부
240: 메모리
250: 입출력부
301, 302: 덤벨
310, 410, 510: 서브 센서의 이동
401: 철봉의 바
501: 로잉 머신 본체
502: 로잉 머신 핸들
801: 제1 센서
802: 제2 센서

Claims

제1 객체에 부착되어 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 제1 관성값을 감지하는 서브 센서; 및
제2 객체에 부착되어 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 제2 관성값을 감지하고, 상기 서브 센서로부터 수신된 상기 제1 관성값을 상기 제2 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 메인 센서;
를 포함하는 움직임 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 서브 센서는,
상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 상기 제1 관성값을 감지하는 서브 센서부;
상기 제1 관성값을 상기 메인 센서로 제공하는 서브 통신부; 및
상기 서브 센서부가 일정 주기로 상기 제1 관성값을 감지하도록 제어하는 서브 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 측정 장치.
제2항에 있어서, 상기 메인 센서는,
상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 상기 제2 관성값을 감지하는 메인 센서부;
상기 서브 센서로부터 상기 제1 관성값을 수신하는 메인 통신부; 및
상기 메인 센서부가 일정 주기로 상기 제2 관성값을 감지하도록 제어하되, 상기 제2 관성값을 상기 제1 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 메인 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 측정 장치.
제3항에 있어서, 상기 서브 센서부와 상기 메인 센서부는,
각각 가속도 센서, 자이로 센서, 및 지자기 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 측정 장치.
제3항에 있어서, 상기 메인 제어부는,
상기 제2 관성값을 기준으로 한 상기 제1 관성값의 변위로부터 상기 메인 센서에 대한 상기 서브 센서의 회전각을 측정하는 방식으로 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 것을 특징으로 하는 움직임 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 메인 센서는,
상기 서브 센서와 동기화를 위해 동기 신호를 송수신하여 동기화가 완료된 상태에서 감지된 상기 제1 관성값을 상기 제2 관성값과 비교하여 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 것을 특징으로 하는 움직임 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 메인 센서는,
상기 제1 관성값의 변화량 대비 상기 제2 관성값의 변화량이 더 적은 센서인 것을 특징으로 하는 움직임 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 객체와 상기 제2 객체는,
하나의 인체의 일 부분과 다른 부분, 인체의 일 부분과 운동 기구의 일 부분, 운동 기구의 일 부분과 인체의 일 부분, 및 하나의 운동 기구의 일 부분과 다른 부분 중 어느 하나의 조합 관계인 것을 특징으로 하는 움직임 측정 장치.
제1 객체에 부착되어 상기 제1 객체의 움직임 변화에 따른 제1 관성값을 감지하는 서브 센서, 및 제2 객체에 부착되어 상기 제2 객체의 움직임 변화에 따른 제2 관성값을 감지하는 메인 센서를 포함하는 움직임 측정 장치를 이용한 움직임 측정 방법에 있어서,
상기 제2 관성값을 기준으로 한 상기 제1 관성값의 변위로부터 상기 메인 센서에 대한 상기 서브 센서의 회전각을 측정하는 방식으로 상기 제2 객체에 대한 상기 제1 객체의 움직임을 측정하는 것을 특징으로 하는 움직임 측정 장치를 이용한 움직임 측정 방법.