KR20240032337A - 스마트 운동기구 운영 시스템 및 이에 적용되는 관리 서버 - Google Patents

스마트 운동기구 운영 시스템 및 이에 적용되는 관리 서버 Download PDF

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KR20240032337A
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Abstract

스마트 운동기구 운영 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 운동기구 운영 시스템은, 사용자에 대한 정보를 입력하는 사용자 단말장치, 복수의 운동기구에 각각 설치되어 운동기구를 이용하는 사용자를 인식하는 복수의 인식모듈, 복수의 운동기구에 각각 설치되어 사용자의 운동량을 측정하는 복수의 운동모듈, 복수의 인식모듈로부터 사용자 인식정보를 수집하고, 복수의 운동모듈로부터 운동량을 수집한 후, 수집된 사용자 인식정보 및 운동량을 전송하는 운동기관 단말장치, 및 운동기관 단말장치로부터 사용자 인식정보 및 운동량을 전송받아 사용자별 운동정보를 생성하고, 생성된 사용자별 운동정보를 운동기관 단말장치로 전송하는 관리 서버를 포함한다.

Description

스마트 운동기구 운영 시스템 및 이에 적용되는 관리 서버 {SYSTEM FOR OPERATING SMART EXERCISE EQUIPMENT, AND MANAGEMENT SERVER APPLIED TO THE SYSTEM}
본 발명은 스마트 운동기구 운영 시스템 및 이에 적용되는 관리 서버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동으로 사용자를 인식하고, 사용자가 사용하는 운동기구의 운동량을 체크함으로써, 효율적으로 운동 관리가 가능한 스마트 운동기구 운영 시스템 및 이에 적용되는 관리 서버에 관한 것이다.
생활수준이 향상되면서 건강에 대한 관심은 점차 높아지고 있다. 건강을 유지하기 위해서는 다양한 방법들이 있지만, 그 중에서 가장 보편적으로는 개인별 신체특징 및 역량에 따라 적합한 운동을 하는 것이 가장 바람직한 것으로 알려져 있다.
개인의 의지에 따라 장소와 무관하게 운동을 할 수 있는 사람은 외부의 도움없이 운동을 할 수 있겠지만, 대부분의 경우 운동의 필요성을 느끼긴 하지만 실행에 옮기는 것이 어려워 운동을 하지 못하고 있다.
이에, 현대인들은 비용을 지불하더라도 타인의 도움을 받아 운동을 하고자 하며, 이러한 욕구를 충족하기 위하여 전문 강사와 전문 기구들을 갖춘 전문 운동공간들 예를 들면, 헬스장, 필라테스 학원, 및 요가학원 등이 우후죽순으로 생겨났다.
예를 들어, 한 동네에 헬스장이 4~5군데 존재한다고 하면, 헬스장 운영자의 측면에서는 많은 회원을 확보하기 위하여 이용요금을 낮추거나, 새로운 시설을 확충하는 등의 노력을 기울여야 한다. 만약, 헬스장 운영자가 초기 설비 이후 어떠한 노력도 하지 않는다면, 다른 헬스장(혹은 다른 운동공간들)과의 경쟁으로부터 도태하게 된다.
하지만, 다양한 운동공간들이 존재하는 상황에서, 무작정 이용요금을 낮추는 행위만으로는 경쟁력을 갖출 수 없고, 수시로 시설 확충을 할 수도 없는 것이 현실이므로, 다른 운동공간들과 획기적으로 차별화되고, 회원들이 흥미를 잃지 않도록 하기 위한 노력이 필요하다.
국내공개특허 제10-2022-0062154호(2022. 05. 16. 공개)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존에 설치되어 있는 운동기구에 손쉽게 장착이 가능한 운동모듈을 구비함으로써, 운동기구를 교체하지 않고도 효율적으로 사용자의 운동량을 자동으로 관리할 수 있는 스마트 운동기구 운영 시스템 및 이에 적용되는 관리 서버를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 운동기구 운영 시스템은, 사용자에 대한 정보를 입력하는 사용자 단말장치, 복수의 운동기구에 각각 설치되어 운동기구를 이용하는 사용자를 인식하는 복수의 인식모듈, 복수의 운동기구에 각각 설치되어 사용자의 운동량을 측정하는 복수의 운동모듈, 복수의 인식모듈로부터 사용자 인식정보를 수집하고, 복수의 운동모듈로부터 운동량을 수집한 후, 수집된 사용자 인식정보 및 운동량을 전송하는 운동기관 단말장치, 및 운동기관 단말장치로부터 사용자 인식정보 및 운동량을 전송받아 사용자별 운동정보를 생성하고, 생성된 사용자별 운동정보를 운동기관 단말장치로 전송하는 관리 서버를 포함한다.
바람직하게, 인식모듈은, 지문인식장치, 및 NFC 리더기 중 어느 하나일 수 있다.
또한 바람직하게, 운동모듈은, 무게추를 갖는 운동기구에 설치되고, 무게추의 무게 조절을 위한 고정바의 위치가 변경되면, 고정바까지의 거리를 측정하는 초음파 센서, 및 초음파 센서에 의해 측정되는 거리값을 상기 관리 서버로 전송하는 제1 통신부를 포함하며, 관리 서버는, 초음파 센서로부터 측정된 최초 거리값을 이용하여 무게추의 중량정보를 취득하고, 무게추의 중량정보를 취득한 시점 이후에 측정된 거리값을 이용하여 운동 정보를 취득할 수 있다.
또한 바람직하게, 운동모듈은, 무게추를 갖는 운동기구에 설치되고, 무게추에 연결되는 도르래 장치, 도르래 장치와 상기 무게추의 무게 조절을 위한 고정바를 연결하는 연결벨트, 도르래와 연결되어 도르래의 운동량을 측정하는 회전운동센서, 및 회전운동센서에 의해 측정되는 운동량을 관리 서버로 전송하는 제2 통신부를 포함하며, 관리 서버는, 회전운동센서에 의해 측정되는 도르래의 회전수로 무게추의 중량정보 및 운동 정보를 취득할 수 있다.
또한 바람직하게, 도르래 장치는, 봉 형태의 일단에는 제1기어가 형성되고, 타단에는 연결벨트가 감겨 회전하는 도르래가 형성된 도르래부, 도르래부를 지지하는 몸체, 몸체의 상부에서 봉이 회전 가능하게 지지하는 지지부재, 및 몸체의 측면에서 제1 기어가 맞물려 회전 가능하게 형성되는 제2 기어를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 운동모듈은, 일정 길이를 갖는 봉의 양단에 원반이 장착되는 형태의 운동기구에 설치되고, 중심부에는 봉에 끼워지는 장착홈이 형성되고, 반 오픈 형태로 개폐가 가능한 몸체, 몸체의 내부에 수용되고, 운동기구의 움직임에 따른 가속도를 측정하는 자이로센서, 및 자이로센서에 의해 측정되는 가속도 값을 상기 운동기관 단말장치로 전송하는 제3 통신부를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 자이로센서는, 각속력 및 직선 가속도를 측정하는 6축 자이로 센서, 및 지자기 센서가 포함된 9축 자이로 센서 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 관리 서버는, 사용자에 대한 정보, 사용자별로 복수의 운동기구로부터 측정된 운동량을 전송받는 네트워크 인터페이스부, 전송받은 운동량을 기초로, 사용자가 사용한 운동기구에 해당하는 운동모듈의 종류에 따라 실제 운동량을 산출하는 운동량 산출부, 및 운동량 산출부에 의해 산출되는 실제 운동량을 기반으로, 사용자별로 운동정보를 생성하는 운동정보 생성부를 포함한다.
바람직하게, 운동모듈은, 초음파센서를 이용하여 거리값을 측정하는 방식, 회전운동센서를 이용하여 회전수를 측정하는 방식, 및 자이로센서를 이용하여 가속도값을 측정하는 방식 중 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존의 운동기구에 탈착이 가능한 형태의 운동모듈을 제공함으로써, 기존에 구비되어 있는 시설을 그대로 활용하면서도 사용자를 자동으로 인식하고, 인식된 사용자에 대한 운동량을 측정하여 운동에 관련된 정보를 제공하는 스마트 운동기구 운영 시스템 및 이에 적용되는 관리 서버를 제공하는 효과가 있다.
또한, 사용자가 운동을 진행하는 중에 자신의 운동량을 직접 체크하지 않더라도 사용자의 실제 운동량이 자동으로 체크됨에 따라, 보다 효율적인 운동 관리가 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
첨부된 도면은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 운동기구 운영 시스템의 네트워크 구성도,
도 2는 도 1에 도시한 관리 서버의 블록도,
도 3은 도 1에 도시한 운동모듈의 제1 실시예를 보인 도면,
도 4는 도 1에 도시한 운동모듈의 제2 실시예를 보인 도면,
도 5는 도 4에 도시한 운동모듈에 적용된 도르래 장치의 구조를 보인 도면,
도 6은 도 5에 도시한 도르래 장치를 이용한 운동량 측정 방식을 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 7a 및 도 7b는 도 1에 도시한 운동모듈의 제3 실시예를 보인 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 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, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
또한, 제1 엘리먼트 (또는 구성요소)가 제2 엘리먼트(또는 구성요소) 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1 엘리먼트(또는 구성요소)는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 운동기구 운영 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 운동기구 운영 시스템을 살펴본다. 본 스마트 운동기구 운영 시스템은, 사용자 단말장치(100), 복수의 운동모듈(300), 복수의 인식모듈(400), 관리 서버(500), 및 운동기관 단말장치(200)로 이루어진다. 또한, 본 스마트 운동기구 운영 시스템은 복수의 운동기구를 구비한 운동을 목적으로 하는 기관 예를 들면, 헬스장, 필라테스장 등에 구비될 수 있다.
사용자 단말장치(100)는 운동을 목적으로 하는 기관을 방문하여 운동을 하는 사용자가 소지한 단말장치에 해당하는 것으로, 사용자에 대한 정보를 입력할 수 있다.
사용자 단말장치(100)에는 관리 서버(500)에서 배포하는 전용 앱이 설치될 수 있다. 전용 앱을 통해, 사용자 단말장치(100)는 사용자에 대한 정보를 입력할 수 있고, 관리 서버(500)에서 제공하는 각종 정보를 사용자에게 전달할 수 있으며, 운동기관 단말장치(200)와의 정보 교류도 가능하다.
복수의 인식모듈(400)은 운동을 목적으로 하는 기관에 설치된 복수의 운동기구에 설치되어 운동기구를 이용하는 사용자를 인식하기 위한 목적으로 설치되는 모듈이다.
인식모듈(400)이 운동기구를 이용하는 사용자를 인식하기 위한 방법으로는, 사용자가 사용자 단말장치(100)를 소지한 상태에서 사용자 단말장치(100)에 내장된 NFC(Near Field Communication) 기능을 활용하는 방식, 사용자의 인체 일부 예를 들면, 지문, 홍채, 안면 등을 인식하는 방식을 적용할 수 있다. 그러므로, 인식모듈(400)은 지문인식장치, 및 NFC 리더기일 수 있다.
예를 들어, 인식모듈(400)이 NFC 리더기인 경우, 사용자가 사용자 단말장치(100)를 소지한 상태에서 운동기구에 접근하면, 인식모듈(400)은 사용자가 운동기구에 접근하였음을 인지함은 물론, 어떤 사용자인지의 식별도 가능하다. 이에 의해, 특정 사용자가 어떤 운동기구를 사용하는지를 파악할 수 있다.
또한, 사용자가 사용자 단말장치(100)를 소지한 상태에서 운동을 하는 상태에 대해 번거로움을 느낄 수 있는데, 이를 해소하기 위한 방안으로 바코드 혹은 QR 코드 등이 인쇄된 일회용 팔찌를 착용하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 인식모듈(400)은 바코드 리더기 혹은 QR코드 리더기일 수 있다.
복수의 인식모듈(400)은 복수의 운동기구에 일대일 대응하게 설치되거나 혹은 복수의 운동기구를 기설정된 대수에 따라 그룹으로 형성한 후 그룹별로 설치될 수도 있다.
복수의 운동모듈(300)은 복수의 운동기구에 각각 설치되어, 사용자의 운동량을 측정하기 위한 모듈이다. 운동기구들은 그 목적에 따라 그 형태가 상이하다. 이에 따라, 본 실시예에서는 운동기구별 특징에 따라 운동모듈(300)의 구성을 다르게 형성하였다. 운동기구에 따라 다르게 형성된 운동모듈(300)에 대하여는 후술하는 도 3 내지 도 7에서 보다 상세히 설명한다.
관리 서버(500)는 사용자 단말장치(100)로부터 사용자에 대한 정보를 입력받아 저장하고, 운동기관 단말장치(200)로부터 전송되는 사용자 인식정보 및 운동량에 의해 사용자의 실제 운동량을 산출하고, 산출된 실제 운동량을 기반으로 사용자별 운동정보를 생성 및 관리하며, 사용자 단말장치(100) 및 운동기관 단말장치(200)로 사용자별 운동정보를 전송한다.
운동기관 단말장치(200)는 운동기관 운영자에 해당하는 단말장치로, 인식모듈(400)로부터 사용자 인식정보를 수집하고, 운동모듈(300)로부터는 운동량을 수집한다. 운동기관 단말장치(200)와 인식모듈(400) 및 운동모듈(300)간의 통신에는 비용 절감을 위해 근거리 무선통신을 활용하는 것이 바람직하다.
이후, 운동기관 단말장치(200)는 사용자 인식정보 및 운동량을 관리 서버(500)로 전송한다. 또한, 운동기관 단말장치(200)는 관리 서버(500)로부터 사용자별 운동정보를 전송받아 회원들의 운동정보를 관리할 수 있다.
운동기관 단말장치(200)는 사용자로부터 사용자에 대한 정보를 입력받아 관리 서버(500)로 전송할 수 있다. 이 경우는 사용자 단말장치(100)를 통해 사용자에 대한 정보를 입력하는 동작을 운동기관 단말장치(200)에서 대신 수행하는 경우에 해당한다.
본 실시예에서는, 하나의 운동기관 단말장치(200)를 도시하였으나, 이는 반드시 여기에 한정되지 않음은 자명하다. 즉, 관리 서버(500)에 연결되는 운동기관 단말장치(200)는 복수 개가 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 하나의 운동기관에 설치된 상태를 도시한 것이다. 또한, 하나의 운동기관에도 하나 이상의 운동기관 단말장치(200)가 배치되어 사용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 관리 서버의 블록도이다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관리 서버(500)는 네트워크 인터페이스부(510), 운동량 산출부(520), 운동정보 생성부(530), 저장부(540), 및 제어부(550)를 포함한다.
네트워크 인터페이스부(510)는 관리 서버(500)의 네트워크 인터페이스를 지원한다. 네트워크 인터페이스부(510)를 통해 관리 서버(500)는 사용자 단말장치(100), 및 운동기관 단말장치(200)와 통신하여 상호간에 소정 정보를 송수신할 수 있다.
예를 들면, 네트워크 인터페이스부(510)는 사용자 단말장치(100) 혹은 운동기관 단말장치(200)로부터 사용자에 대한 정보를 전송받을 수 있고, 운동기관 단말장치(200)로부터 사용자 인식정보 및 운동량을 전송받을 수 있다.
운동량 산출부(520)는 운동기관 단말장치(200)로부터 전송받은 운동량을 이용하여, 사용자가 사용한 운동기구에 해당하는 운동모듈(300)의 종류에 따라 사용자의 실제 운동량을 산출한다.
여기서, 운동모듈(300)의 종류는, 초음파센서를 이용하여 거리값을 측정하는 방식, 회전운동센서를 이용하여 회전수를 측정하는 방식, 및 자이로센서를 이용하여 가속도값을 측정하는 방식 중 어느 하나일 수 있다.
운동정보 생성부(530)는 운동량 산출부(520)에 의해 산출된 사용자의 실제 운동량을 기반으로, 사용자 혹은 운동기관 운영자에게 제공할 목적의 운동정보를 생성한다. 사용자에게 제공할 목적의 운동정보와 운동기관 운영자에게 제공할 목적의 운동정보는 각자의 제공 목적에 맞게 서로 다른 포맷으로 생성되는 것이 바람직하다.
운동정보 생성부(530)에 의해 생성되는 운동정보는 사용자 및 운영자가 직관적으로 운동의 효과를 확인할 수 있도록 그래프, 도표 등을 사용하여 운동정보를 생성하는 것이 바람직하다.
저장부(540)는 본 관리 서버(500)의 동작에 필요한 모든 정보를 저장한다. 도시한 바와 같이, 저장부(540)는 사용자에 대한 정보를 관리하기 위한 사용자 DB(542), 및 운동기관에 대한 정보를 관리하기 위한 운동기관 DB(544)를 구비할 수 있다. 여기서, 운동기관 DB(544)에는 운동기관별로 구비된 운동기구의 종류 및 대수에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 저장부(540)는 운동량 산출부(520)에서 실제 운동량 산출에 사용할 수식을 저장할 수 있다.
제어부(550)는 본 관리 서버(500)의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 제어부(550)는 네트워크 인터페이스부(510), 운동량 산출부(520), 운동정보 생성부(530), 및 저장부(540)들 간의 신호 입출력을 제어한다.
도 3은 도 1에 도시한 운동모듈의 제1 실시예를 보인 도면이다.
본 실시예에서는 무게추(W)를 포함하는 운동기구를 예시하였다. 무게추(W)에는 사용자가 자신의 운동 강도를 조절하기 위하여 무게를 조절할 수 있는 고정바(W1)가 설치되어 있다. 통상, 무게추(W)를 구성하는 블록(b)들에는 고정바(W1)가 삽입되는 홀이 형성되어 있고, 고정바(W1)를 각 무게에 해당하는 블록(b)에 형성된 홀에 삽입하여 무게를 조절할 수 있다.
무게추(W)의 하부에서, 고정바(W1)와 대응하는 위치에 운동모듈(310)이 장착된다. 즉, 운동모듈(310)은 고정바(W1)의 위치 및 움직임을 감지하여야 하므로, 무게추(W) 및 고정바(W1)의 하부에 장착된다. 본 실시예에 따른 운동모듈(310)은 초음파 센서(312) 및 제1 통신부(314)를 포함한다.
초음파 센서(312)는 초음파를 통해 고정바(W1)와의 거리를 측정한다. 무게추(W)가 사용되고 있지 않은 경우, 고정바(W1)와의 거리가 장시간 동일한 값을 가진다. 이후, 특정 사용자가 무게추(W)를 사용하고자 하는 경우, 고정바(W1)를 이동시키면, 초음파 센서(312)에서 측정되는 거리값이 이전과 달라지게 된다. 이에 의해, 고정바(W1)가 고정된 위치를 계산하여 사용자가 설정한 무게값을 파악할 수 있다.
이후, 사용자가 무게추(W)를 포함하는 운동기구를 사용할 때마다 초음파 센서(312)에서 측정하는 거리값이 달라지는데, 이에 의해 고정바(W1)의 움직임이 파악되며, 운동 횟수 및 강도에 관한 정보를 취득할 수 있다.
제1 통신부(314)는 초음파 센서(312)에 의해 측정된 센서값을 운동기관 단말장치(200)로 전송한다. 통상, 운동기관 단말장치(200)와 제1 통신부(314)는 운동기관 내부에 설치되는 것이므로, 운동기관 단말장치(200)와 제1 통신부(314) 간의 통신은 블루투스와 같은 근거리 통신망으로 구현될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시한 운동모듈의 제2 실시예를 보인 도면이다.
본 실시예에서는 이전 실시예에서와 마찬가지로 무게추(W)를 포함하는 운동기구에 설치되는 운동모듈(320)의 다른 예를 도시하였다. 도 3에서는 초음파 센서(312)를 이용하여 운동량을 측정하는 예를 보였으나, 본 실시예에서는 도르래 원리를 이용하여 회전 운동에 의해 운동량을 측정하는 예를 보인다.
본 실시예에서, 운동모듈(320)은 연결 벨트(330)를 통해 무게추(W)의 고정바(W1)와 연결된다. 운동모듈(320)의 위치는 이전 실시예와 마찬가지로 무게추(W)의 하부 및 고정바(W1)가 삽입되는 위치의 하부에 설치된다. 본 실시예에 따른 운동모듈(320)의 구조에 관하여는 후술하는 도 5에서 보다 상세히 설명한다.
도 5는 도 4에 도시한 운동모듈에 적용된 도르래 장치의 구조를 보인 도면이다.
본 실시예에 따른 운동모듈(320)은 도르래 장치(325), 연결벨트(330), 회전운동센서(328), 및 제2 통신부(329)를 포함한다.
도르래 장치(325)는 봉 형태로 형성되어 봉의 일단에는 제1 기어(327)가 형성되고, 타단에는 연결벨트(330)가 감겨 회전하는 도르래(326)가 형성된다.
도르래 장치(325)는 몸체(321)에 의해 지지된다. 몸체(321)는 직육면체 형상으로 형성될 수 있으며, 내부에는 수용공간이 있어 회전운동센서(328) 및 제2 통신부(329)가 수용된다. 여기서, 회전운동센서(328)는 로터리 엔코더(Rotary encoder)일 수 있다.
몸체(321)의 상부에는 도르래 장치(325)의 봉이 회전 가능하도록 끼워지는 적어도 하나의 지지부재(322) 및 회전부재(323)가 형성된다. 도르래 장치(325)는 지지부재(322) 및 회전부재(323)에 의해 회전 가능하게 고정된다.
몸체(321)의 일 측면에는 도르래 장치(325)에 형성된 제1 기어(327)와 맞물려 회전 가능하게 형성되는 제2 기어(324)가 형성된다. 회전운동센서(328)는 제2 기어(324)와 연결되어 설치된다.
또한, 도르래(326)는 외부 링(326a)과 내부 링(326b)이 결합된 형태이다. 내부 링(326b)은 내부에 태엽 스프링(326c)이 장착되어 있으며, 내부 링(326b)이 외부 링(326a)에 삽입되는 형태로 내부 링(326b)과 외부 링(326a)이 결합된다.
내부 링(326b)은 봉에 고정되어 있어 회전하지 않고, 외부 링(326a)은 회전 운동을 하게 된다. 이때, 회전운동의 반대방향으로 태엽 스프링(326c)이 장력을 가하게 되어, 운동이 이루어진 후 외부 링(326a)은 제자리로 회귀한다.
제1 기어(327)의 속도와 가동 범위가 크기 때문에, 감속 기어를 통해 제2 기어(324)에 낮은 속도와 가동 범위를 전달한다. 제2 기어(324)에 연결된 회전운동센서(328)에서 회전속도를 측정한다.
이러한 동작에 의해, 회전운동센서(328)에 의해 측정된 회전속도가 관리 서버(500)로 전송되어 운동량 산출부(520)에 의해 사용자의 실제 운동량을 산출하는데 사용된다.
제2 통신부(329)는 회전운동센서(328)에 의해 측정된 센서값을 운동기관 단말장치(200)로 전송한다. 통상, 운동기관 단말장치(200)와 제2 통신부(329)는 운동기관 내부에 설치되는 것이므로, 운동기관 단말장치(200)와 제2 통신부(329) 간의 통신은 블루투스와 같은 근거리 통신망으로 구현될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시한 도르래 장치를 이용한 운동량 측정 방식을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에서는, 로터리 엔코더 방식을 사용한 운동모듈(320)을 적용한 무게추를 포함하는 운동기구의 운동량 측정 방법을 설명하기 위해, 무게추(W) 및 운동모듈(320)을 간략화하여 도시하였다.
무게추(W)는 6개의 블록들(b1 내지 b6)을 포함한다. 블록(b1 내지 b6)은 중심에 고정바(W1)가 삽입될 수 있는 조절홈(W2)이 형성되어 있다.
무게추(W)에 고정바(W1)가 삽입된 블록(b3)과 그 위의 블록(b1 및 b2)들이 운동에 부하를 주게 된다. 부하의 무게는 블록(b1 내지 b3)의 무게만큼에 해당한다. 여기서, 사용자가 무게추(W)에서 고정바(W1)를 고정한 초기 위치를 부하의 무게를 통해 확인할 수 있다.
연결벨트(330)에 가해지는 힘에 의해, 도르래(326)가 회전한다. 이때, 도르래(326) 내측에 있는 태엽 스프링(326c)을 통해 봉과 연결되어 있는 내부 링(326b)은 연결벨트(330)에 가해지는 힘과 반대 방향으로 힘을 주게 된다.
태엽 스프링(326c)은 무게추(W)의 블록(b1 내지 b3)이 올라간 뒤 다시 내려올 때 연결벨트(330)가 팽팽하게 다시 도르래(326)에 감기도록 하는 역할을 한다. 또한, 태엽 스프링(326c)의 장력은 사용자에게 체감 가능한 부하를 주지 않으면서도, 연결벨트(330)를 팽팽하게 유지시켜 줄 수 있다. 이를 위해, 연결벨트(330)는 탄성이 없는 줄을 사용하여야 한다.
이러한 무게추(W)를 포함하는 운동기구에 로터리 엔코더 방식을 활용한 운동모듈(300)을 적용하였을 때, 관리 서버(500)의 운동량 산출부(520)에서는 다음과 같이 사용자의 실제 운동량을 산출할 수 있다.
제1 기어(327)의 토크로 인해 제2 기어(324)가 회전된다. 이때, 제1 기어(327)와 제2 기어(324)의 기어비는 로터리 엔코더의 가동 범위와 분해능을 고려해 적절히 설정되어야 한다. 여기서, 기어비(N)는 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.
여기서, n₁, ω₁, 및 T₁은 각각 제1 기어(327)의 잇수, 각속도, 및 토크이고, n₂, ω₂, 및 T₂는 각각 제2 기어(324)의 잇수, 각속도, 및 토크이다.
수학식 1에서, n₁=10, n₂=20이라면, N = n₂/ n₁= 20/10 = 2이다. 이에 의해, 각속도는 1/2배로 감소하고, 토크는 2배 증가한다.
제2 기어(324)와 연결된 로터리 센서를 통해 특정 시각별 각도를 알아낼 수 있고(무게추(W)의 위치 및 운동량), 이를 단위시간별 각 변위를 통해 각속도를 알아낼 수 있다(무게추(W)의 속도 및 운동 강도).
초기 무게추(W)의 고정바(W1)가 삽입된 위치를 통해 부하를 계산할 수 있다. 고정바(W1)에 연결벨트(330)가 연결되어 있을 때의 센서 값을 So라 하면, 제1 기어에 연결된 도르래(326)의 위치(θo)는 수학식 2와 같이 나타난다.
R은 도르래(326)의 반지름이고, ho는 도르래(326)와 무게추(W) 중 최하단 블록(b6) 중심간의 거리, NW는 전체 무게추의 개수, NW₁은 부하가 걸리지 않은 블록(b4 내지 b6)의 개수, NW₂는 부하가 걸린 블록(b1 내지 b3)의 개수, hs는 블록간의 거리이다.
NW₂=NW-NW₁이므로, 부하가 걸린 블록(b1 내지 b3)의 개수(NW₂)는 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
블록(b1 내지 b6) 하나의 중량을 m₁이라 하면, 부하를 받는 중량(m)은 수학식 4에 의해 산출한다.
위의 과정을 통해, 센서값과 무게추(W)의 고정바(W1)의 위치 관계는 수학식 5와 같이 정리된다.
운동량 산출부(520)는 h의 변화를 통해 운동량을 알 수 있으며, h를 미분하여 운동속도도 파악할 수 있다. 운동속도(h')는 수학식 6과 같다.
수학식 1 내지 6에 의한 사용자의 실제 운동량, 및 운동 속도 산출은 도 4 및 도 5에 도시한 도르래 장치(325)를 포함하고 있는 운동모듈(300)에 로터리 엔코더 방식을 적용하였을 때에 사용될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 1에 도시한 운동모듈의 제3 실시예를 보인 도면이다.
도 7a에서는 제3 실시예에 따른 운동모듈(340)을 도시하였고, 도 7b에서는 제3 실시예에 따른 운동모듈(340)이 운동기구(D)에 장착된 상태를 도시하였다.
도시한 바와 같이, 운동기구(D)는 일정 길이를 갖는 봉(D1)의 양단에 원반(D2, D3)이 장착되는 형태의 기구로, 바벨, 덤벨, 및 아령과 같은 형태일 수 있다. 또한, 바벨, 덤벨, 및 아령과 같이 긴 봉을 갖지 않았더라도 운동모듈(340)이 장착될 수 있는 형태를 구비한 경우에는 모두 적용될 수 있다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 운동모듈(340)은 몸체(341), 자이로센서(344), 및 제3 통신부(345)를 포함한다.
몸체(341)는 원반 형태로 형성되되, 중심부에는 운동기구(D)의 봉(D1)에 끼워지는 장착홈(342)이 형성되고, 반 오픈 형태로 개폐가 가능하게 구비된다. 몸체(341)가 반 오픈 형태로 개폐되도록 하기 위하여, 오픈 부위의 일측에는 힌지(343)가 구비될 수 있다.
몸체(341)의 내부에는 소정 크기의 수용공간이 형성되어 자이로센서(344) 및 제3 통신부(345)를 수용한다.
자이로센서(344)는 운동기구(D)의 움직임에 따른 가속도를 측정한다. 자이로센서(344)는 3축의 회전 각속력을 측정할 수 있고, 가속도센서는 3축의 병진 가속도를 측정할 수 있다. 이에, 6축 자이로/가속도 센서(회전 3축, 및 직선 3축)를 구성하면, 자이로 센서(344)와 가속도 센서의 퓨전을 통해 자이로 센서의 각속력 값에 노이즈 및 오차를 제거할 수 있다.
이러한 점을 감안하여, 자이로센서(344)를 각속력 및 직선 가속도를 측정하는 6축 자이로 센서, 및 지자기 센서가 포함된 9축 자이로 센서 중 하나로 구현할 수 있다. 이 경우, 자이로 센서(344)를 통해 가속도 뿐만 아니라, 회전 운동의 운동값까지도 측정이 가능하다.
제3 통신부(345)는 자이로센서(344)에 의해 측정된 가속도 값을 운동기관 단말장치(200)로 전송한다. 통상, 운동기관 단말장치(200)와 제3 통신부(345)는 운동기관 내부에 설치되는 것이므로, 운동기관 단말장치(200)와 제3 통신부(345) 간의 통신은 블루투스와 같은 근거리 통신망으로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 스마트 운동기구 운영 시스템에서는 무게추(W)를 구비한 형태의 운동기구와 봉(D1)을 구비한 형태의 운동기구(D)와 같은 일반적인 운동기구에 장착이 가능한 형태의 운동모듈(300)을 제공한다. 이에 따라, 기존에 기설치되어 있는 운동기구들의 구조 변경 없이 운동모듈(300)을 장착할 수 있다.
그러므로, 운동기관 운영자 입장에서는 회원의 운동량을 자동으로 체크하는 시스템을 구비하기 위하여 기존의 운동기구들을 교체하거나 새로 구비할 필요 없이, 기존의 운동기구들을 그대로 사용하면서도 자동으로 회원의 운동량을 자동으로 체크하는 시스템을 구비할 수 있는 이점이 있다.
또한, 운동을 하는 사용자의 입장에서는, 운동을 진행하는 과정에서 자신이 직접 운동량을 카운트할 필요없이, 해당 운동기구에서 자신을 인식하고, 인식된 운동기구에서 운동을 진행할 경우 자신의 운동량이 자동으로 카운트되므로, 쉽고 효율적으로 운동량을 관리할 수 있는 이점이 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 사용자 단말장치 200 : 운동기관 단말장치
300 : 운동모듈 400 : 인식모듈
500 : 관리 서버

Claims (9)

  1. 사용자에 대한 정보를 입력하는 사용자 단말장치;
    복수의 운동기구에 각각 설치되어 상기 운동기구를 이용하는 사용자를 인식하는 복수의 인식모듈;
    상기 복수의 운동기구에 각각 설치되어 상기 사용자의 운동량을 측정하는 복수의 운동모듈;
    상기 복수의 인식모듈로부터 사용자 인식정보를 수집하고, 상기 복수의 운동모듈로부터 상기 운동량을 수집한 후, 상기 수집된 사용자 인식정보 및 상기 운동량을 전송하는 운동기관 단말장치; 및
    상기 운동기관 단말장치로부터 상기 사용자 인식정보 및 상기 운동량을 전송받아 사용자별 운동정보를 생성하고, 상기 생성된 사용자별 운동정보를 상기 운동기관 단말장치로 전송하는 관리 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기구 운영 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인식모듈은, 지문인식장치, 및 NFC 리더기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스마트 운동기구 운영 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동모듈은, 무게추를 갖는 운동기구에 설치되고,
    상기 무게추의 무게 조절을 위한 고정바의 위치가 변경되면, 상기 고정바까지의 거리를 측정하는 초음파 센서; 및
    상기 초음파 센서에 의해 측정되는 거리값을 상기 관리 서버로 전송하는 제1 통신부;를 포함하며,
    상기 관리 서버는, 상기 초음파 센서로부터 측정된 최초 거리값을 이용하여 상기 무게추의 중량정보를 취득하고, 상기 무게추의 중량정보를 취득한 시점 이후에 측정된 거리값을 이용하여 운동 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기구 운영 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동모듈은, 무게추를 갖는 운동기구에 설치되고,
    상기 무게추에 연결되는 도르래 장치;
    상기 도르래 장치와 상기 무게추의 무게 조절을 위한 고정바를 연결하는 연결벨트;
    상기 도르래와 연결되어 상기 도르래의 운동량을 측정하는 회전운동센서; 및
    상기 회전운동센서에 의해 측정되는 운동량을 상기 관리 서버로 전송하는 제2 통신부;를 포함하며,
    상기 관리 서버는, 상기 회전운동센서에 의해 측정되는 상기 도르래의 회전수로 상기 무게추의 중량정보 및 운동 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기구 운영 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도르래 장치는,
    봉 형태의 일단에는 제1기어가 형성되고, 타단에는 상기 연결벨트가 감겨 회전하는 도르래가 형성된 도르래부;
    상기 도르래부를 지지하는 몸체;
    상기 몸체의 상부에서 상기 봉이 회전 가능하게 지지하는 지지부재; 및
    상기 몸체의 측면에서 상기 제1 기어가 맞물려 회전 가능하게 형성되는 제2 기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기구 운영 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동모듈은, 일정 길이를 갖는 봉의 양단에 원반이 장착되는 형태의 운동기구에 설치되고,
    중심부에는 상기 봉에 끼워지는 장착홈이 형성되고, 반 오픈 형태로 개폐가 가능한 몸체;
    상기 몸체의 내부에 수용되고, 상기 운동기구의 움직임에 따른 가속도를 측정하는 자이로센서; 및
    상기 자이로센서에 의해 측정되는 가속도 값을 상기 운동기관 단말장치로 전송하는 제3 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 운동기구 운영 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 자이로센서는, 각속력 및 직선 가속도를 측정하는 6축 자이로 센서, 및 지자기 센서가 포함된 9축 자이로 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스마트 운동기구 운영 시스템.
  8. 사용자에 대한 정보, 사용자별로 복수의 운동기구로부터 측정된 운동량을 전송받는 네트워크 인터페이스부;
    상기 전송받은 운동량을 기초로, 상기 사용자가 사용한 운동기구에 해당하는 운동모듈의 종류에 따라 실제 운동량을 산출하는 운동량 산출부; 및
    상기 운동량 산출부에 의해 산출되는 실제 운동량을 기반으로, 상기 사용자별로 운동정보를 생성하는 운동정보 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관리 서버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 운동모듈은, 초음파센서를 이용하여 거리값을 측정하는 방식, 회전운동센서를 이용하여 회전수를 측정하는 방식, 및 자이로센서를 이용하여 가속도값을 측정하는 방식 중 하나인 것을 특징으로 하는 관리 서버.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220062154A (ko) 2020-11-06 2022-05-16 주식회사 겟잇프레쉬 운동종류와 운동량 분석 및 개인별 생활습관 분석을 통한 건강관리 방법 도출 프로세스에 관한 장치 및 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220062154A (ko) 2020-11-06 2022-05-16 주식회사 겟잇프레쉬 운동종류와 운동량 분석 및 개인별 생활습관 분석을 통한 건강관리 방법 도출 프로세스에 관한 장치 및 방법

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