KR20240047282A - 운동 프로그램을 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 제어 방법 - Google Patents

운동 프로그램을 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

운동 프로그램을 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 제어 방법이 제공될 수 있다. 전자 장치는 웨어러블 장치와 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 전자 장치는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 웨어러블 장치를 착용한 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공할 수 있다. 프로세서는 사용자가 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제1 자세 점수를 측정할 수 있다. 프로세서는 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교할 수 있다. 프로세서는 비교 결과에 기초하여 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정할 수 있다. 프로세서는 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공할 수 있다.

Description

운동 프로그램을 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 제어 방법{ELECTRONIC DEVICE AND WEARABLE DEVICE FOR PROVIDING EXERCISE PROGRAM, AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
아래 실시예들은 운동 프로그램을 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 제어 방법에 관한 것이다.
웨이트 트레이닝은 근육에 반복적인 자극을 주어 근성장을 시키는 운동을 나타낼 수 있다. 사용자는 트레이너의 보조를 받아 웨이트 트레이닝을 효율적으로 수행할 수 있다. 사용자는 피트니스 어플리케이션 또는 동영상을 통해 웨이트 트레이닝을 효율적으로 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치는 웨어러블 장치와 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 전자 장치는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 웨어러블 장치를 착용한 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공할 수 있다. 프로세서는 사용자가 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제1 자세 점수를 측정할 수 있다. 프로세서는 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교할 수 있다. 프로세서는 비교 결과에 기초하여 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정할 수 있다. 프로세서는 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 방법은 웨어러블 장치를 착용한 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 제어 방법은 사용자가 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제1 자세 점수를 측정하는 동작을 포함할 수 있다. 제어 방법은 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교하는 동작을 포함할 수 있다. 제어 방법은 비교 결과에 기초하여 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정하는 동작을 포함할 수 있다. 제어 방법은 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 제2 운동 프로그램을 제공하는 동작은 사용자가 제2 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제2 자세 점수를 측정하는 동작을 포함할 수 있다. 제2 운동 프로그램을 제공하는 동작은 제2 자세 점수가 자세 경계 값의 제어 마진을 벗어나는 경우, 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 웨어러블 장치가 사용자의 다리에 착용되었을 때 사용자의 다리를 지지하기 위한 다리 지지 프레임을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 사용자의 움직임에 대한 운동 부하를 발생시키는 구동 모듈을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공할 수 있다. 프로세서는 사용자가 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제1 자세 점수를 측정할 수 있다. 프로세서는 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교할 수 있다. 프로세서는 비교 결과에 기초하여 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정할 수 있다. 프로세서는 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 웨어러블 장치와 전자 장치를 포함하는 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 웨어러블 장치의 정면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 측면도이다.
도 5a 및 도 5b는, 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 6a는 일 실시예에 따른, 웨어러블 장치와 전자 장치 간의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 일 실시예에 따른, 수중 모션 모드를 제공하는 장치들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6c는 일 실시예에 따른, 수중 모션 모드를 제공하는 장치들의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6d는 일 실시예에 따른, 가상 현실 상의 수중 모션 환경의 예시를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 전자 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 제어 방법을 도시하는 플로우 차트이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 준비 운동 구간에서의 운동 강도 및 자세 점수의 변화를 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 자세 점수의 측정에 사용되는 인자들의 예시를 도시하는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 운동 강도의 조절에 사용되는 인자들의 예시를 도시하는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 준비 운동 구간 및 맞춤형 운동 구간에서의 운동 강도 및 자세 점수의 변화를 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 맞춤형 운동 구간에서 운동 강도의 실시간 조절이 이루어지는 예시를 도시하는 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 일 실시예에 따른, 제어 방법을 상세 예시를 도시하는 플로우 차트이다.
도 15는 일 실시예에 따른, 가상 화면의 구성 예시를 도시하는 도면이다.
도 16a는 일 실시예에 따른, 가상 객체의 운동 강도 인자들의 예시를 도시하는 도면이다.
도 16b, 도 16c 및 도 16d는 일 실시예에 따른, 가상 객체의 변형을 예시적으로 도시하는 도면들이다.
도 17a 및 도 17b는 일 실시예에 따른, 가상 객체를 이용한 운동 방식의 예시들을 도시하는 도면들이다.
도 18은 일 실시예에 따른, 지면에서 수행 가능한 운동 프로그램의 예시를 도시한다.
도 19는 일 실시예에 따른, 운동 강도의 조절에 사용되는 인자들의 다른 예시를 도시하는 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른, 스마트글래스 없이 운동 프로그램이 제공되는 예시를 도시하는 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른, 운동 프로그램을 진행 상태에 관한 정보를 표시하는 전자 장치의 인터페이스 화면의 예시를 도시한다.
도 22는 일 실시예에 따른, 운동 프로그램의 선택 메뉴를 표시하는 전자 장치의 인터페이스 화면의 예시를 도시한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에서 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체에 착용되어 사용자(110)의 보행(walking), 운동(exercise) 및/또는 작업을 보조해 주는 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체 능력(예: 보행 능력, 운동 능력)을 측정하는데 이용될 수도 있다. 실시예들에서 '웨어러블 장치'의 용어는 '웨어러블 로봇', '보행 보조 장치', 또는 '운동 보조 장치'로 대체될 수 있다. 사용자(110)는 사람 또는 동물일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체(예: 하체(다리, 발목, 무릎 등), 상체(몸통, 팔, 손목 등), 또는 허리)에 착용되어 사용자(110)의 신체 움직임에 보조력(assistance force) 및/또는 저항력(resistance force)의 외력을 가할 수 있다. 보조력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향과 동일한 방향으로 적용되는 힘으로, 사용자(110)의 신체 움직임을 도와주는 힘을 나타낸다. 저항력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향에 반대되는 방향으로 적용되는 힘으로, 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하는 힘을 나타낸다. '저항력'의 용어는 '운동 부하'로도 지칭될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 보행을 보조하는 보행 보조 모드로 동작하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈(120)로부터 발생한 보조력을 사용자(110)의 신체에 가하는 것에 의해 사용자(110)의 보행을 도울 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행에 필요한 힘을 보조해 줌으로써 사용자(110)의 독립적인 보행을 가능하게 하거나 또는 장시간 보행을 가능하게 하여 사용자(110)의 보행 능력을 확장시켜 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 보행 습관이나 보행 자세가 비정상인 보행자의 보행을 개선시키는데 도움을 줄 수도 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 운동 효과를 강화하기 위한 운동 보조 모드로 동작하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(120)로부터 발생하는 저항력을 사용자(110)의 신체에 가하는 것에 의해 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하거나 사용자(110)의 신체 움직임에 저항을 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 허리(또는 골반)와 다리(예: 허벅지)에 착용되는 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치인 경우, 웨어러블 장치(100)는 다리에 착용된 상태로 사용자(110)의 신체 움직임에 운동 부하를 제공하여 사용자(110)의 다리에 대한 운동 효과를 보다 강화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 운동 보조 모드에서 사용자(110)의 신체 움직임을 도와주기 위해 보조력을 사용자(110)의 신체에 가할 수도 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 운동 보조 모드에서 일부 운동 구간에서는 보조력을 제공하고, 일부 운동 구간에서는 저항력을 제공하는 것과 같이 보조력과 저항력을 운동 구간 또는 시간 구간별로 조합하여 제공할 수도 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드로 동작하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 사용자가 보행이나 운동을 수행하는 과정에서 웨어러블 장치(100)에 구비된 센서들(예: 각도 센서(125), 관성 측정 장치(inertial measurement unit; IMU)(135))를 이용하여 사용자의 움직임 정보를 측정하고, 측정된 움직임 정보를 기초로 사용자의 신체 능력을 평가할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에서는 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 것과 같은 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치(100)를 예를 들어 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다. 위에서 설명한 것과 같이 웨어러블 장치(100)는 허리 및 다리(특히 허벅지) 이외의 다른 신체 부위(예: 상박, 하박, 손, 종아리, 발)에도 착용될 수도 있고, 착용되는 신체 부위에 따라 웨어러블 장치(100)의 형태와 구성이 달라질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 신체에 착용되었을 때 사용자(110)의 신체를 지지하기 위한 지지 프레임(예: 도 3의 다리 지지 프레임(50, 55), 허리 지지 프레임(20, 25)), 사용자의 신체 움직임(예: 다리 움직임, 상체 움직임)에 대한 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(예: 도 5a의 센서 모듈(520)), 사용자의 다리에 적용되는 외력을 발생시키는 구동 모듈(120)(예: 도 3의 구동 모듈(35, 45)) 및 웨어러블 장치(100)를 제어하는 제어 모듈(130)(예: 도 5a 및 도 5b의 제어 모듈(510))을 포함할 수 있다.
센서 모듈은 각도 센서(125) 및 관성 측정 장치(135)를 포함할 수 있다. 각도 센서(125)는 사용자(110)의 고관절 각도 값을 측정할 수 있다. 각도 센서(125)는 예를 들어 엔코더(encoder) 및/또는 홀 센서(hall sensor)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각도 센서(125)는 좌측 고관절 부근 및 우측 고관절 부근에 각각 위치할 수 있고, 사용자(110)의 좌측 고관절의 고관절 각도 값 및 사용자(110)의 우측 고관절의 고관절 각도 값을 측정할 수 있다. 좌측 고관절의 고관절 각도 값은 사용자(110)의 왼쪽 다리의 각도에 대응하고, 우측 고관절의 고관절 각도 값은 사용자(110)의 오른쪽 다리의 각도에 대응할 수 있다. 관성 측정 장치(135)는 사용자(110)의 움직임에 따른 가속도 및 회전 속도의 변화를 측정할 수 있다. 관성 측정 장치(135)는 예를 들어 사용자(110)의 상체 움직임 값을 측정할 수 있다. 관성 측정 장치(135)는 가속도 센서 및/또는 각속도 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(130) 및 관성 측정 장치(135)는 웨어러블 장치(100)의 하우징(예: 도 3의 하우징(80)) 내에 배치될 수 있다. 하우징은 웨어러블 장치(100)의 지지 프레임의 외부에 형성 또는 부착될 수 있고, 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용하였을 때 허리 뒷 편에 위치할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210))와 연동하여 사용자(110)의 신체 능력을 측정(또는 평가)하는 신체 능력 측정(또는 평가) 기능을 제공할 수 있다. 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 전자 장치에서 실행되는 프로그램(예: 어플리케이션)을 통해 안내되는 가이드에 따른 동작들을 할 때, 웨어러블 장치(100)는 센서 모듈을 통해 사용자의 움직임에 따른 센서 데이터를 획득할 수 있다. 전자 장치는 웨어러블 장치(100)에 의해 획득된 센서 데이터를 분석하여 사용자의 신체 능력(예: 보행 능력, 근력, 낙상 가능성 등)을 추정하고, 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자(110)에게 제공할 수 있다. 전자 장치와 웨어러블 장치(100)는 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 다양한 측정 방법(예: 보행 능력 테스트, TUG 테스트, 5xSTS 테스트, SPPB 테스트)을 제공할 수 있다. 제공 가능한 측정 방법으로서 새로운 측정 방법이 추가되거나 또는 기존 측정 방법의 세부 과정이 업데이트될 수 있다. 사용자(110)는 수행하고자 하는 측정 방법을 선택할 수 있으며, 사용자(110)에 의해 선택된 측정 방법을 수행하기 위한 가이드가 사용자(110)에게 제공될 수 있다.
웨어러블 장치(100)와 전자 장치는 주기적으로 사용자의 신체 능력을 측정할 수 있고, 사용자에게 신체 능력 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자의 신체 능력 정보는 전자 장치에 등록된 사람(예: 가족, 의료진, 운동 강사)의 단말에 전달될 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치를 포함하는 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 관리 시스템(200)은 사용자의 신체 움직임을 보조하기 위한 웨어러블 장치(100), 전자 장치(210), 다른 웨어러블 장치(220), 및 서버(230)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 관리 시스템(200)에는 이 장치들 중 적어도 하나(예: 다른 웨어러블 장치(220) 또는 서버(230))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 장치(예: 웨어러블 장치(100)에 대한 전용 컨트롤러 장치)가 추가될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 보행 보조 모드에서 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 움직임을 보조할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 다리에 착용되어 사용자의 다리 움직임을 보조하기 위한 보조력을 발생시킴으로써 사용자의 보행을 도와줄 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 운동 보조 모드에서 사용자의 운동 효과를 강화하기 위하여 사용자의 신체 움직임을 방해하기 위한 저항력을 생성하여 사용자의 신체에 가할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)와 연동하여 사용자의 신체 능력을 측정하는데 이용될 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)의 제어 하에 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 모드인 신체 능력 측정 모드로 동작할 수 있고, 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임에 의해 획득된 센서 데이터를 전자 장치(210)에 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 수신한 센서 데이터를 분석하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다.
전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)와 통신할 수 있고, 웨어러블 장치(100)를 원격으로 제어하거나 또는 웨어러블 장치(100)의 상태 정보(예: 배터리 잔량)를 사용자에게 제공할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 웨어러블 장치(100)의 센서에 의해 획득된 센서 데이터를 수신할 수 있고, 수신한 센서 데이터를 기초로 사용자의 신체 상태나 신체 능력을 판단할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)를 제어하기 위한 프로그램(예: 어플리케이션)을 실행시킬 수 있고, 사용자는 해당 프로그램을 통해 웨어러블 장치(100)의 동작이나 설정 값(예: 토크 세기, 오디오 크기)을 조정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(210)는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치(210)는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있으나, 전술한 장치들에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(210)는 근거리 무선 통신 또는 셀룰러 통신을 이용하여 서버(230)와 연결될 수 있다. 서버(230)는 전자 장치(210)로부터 웨어러블 장치(100)를 이용하는 사용자에 대한 사용자 정보(예: 이름, 나이, 성별) 및/또는 해당 사용자에 대한 신체 능력 정보를 수신하고, 수신한 사용자 정보 및/또는 신체 능력 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 서버(230)는 웨어러블 장치(100)에 의해 사용자에게 제공될 수 있는 다양한 운동 프로그램이나 신체 능력 측정 프로그램을 전자 장치(210)에 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100) 및/또는 전자 장치(210)는 다른 웨어러블 장치(220)와 연결될 수 있다. 다른 웨어러블 장치(220)는 예를 들어 무선 이어폰(222), 스마트워치(224) 또는 스마트글래스(226)일 수 있으나, 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)에 의해 생성된 신체 능력 정보 및/또는 웨어러블 장치(100)의 상태 정보는 다른 웨어러블 장치(220)로 전달되어 다른 웨어러블 장치(220)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100), 전자 장치(210) 및 다른 웨어러블 장치(220) 간에는 무선 통신(예: 블루투스 통신)을 통해 서로 연결될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 정면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치(100)는 하우징(80), 허리 지지 프레임(20, 25), 구동 모듈(35, 45), 다리 지지 프레임(50, 55), 허벅지 체결부(1, 2) 및 허리 체결부를 포함할 수 있다. 허리 체결부는 벨트(60) 및 보조 벨트(75)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)에는 이들 구성요소들 중 적어도 하나(예: 보조 벨트(75))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소(예: 허벅지 체결부(1, 2)나 허리 체결부의 체결을 감지하기 위한 체결 감지 모듈)가 추가될 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(80)의 내부에는 제어 모듈(미도시)(예: 도 1의 제어 모듈(130), 도 5a 및 도 5b의 제어 모듈(510)), 관성 측정 장치(미도시)(예: 도 1의 관성 측정 장치(135)) 및 배터리(미도시)가 배치될 수 있다. 하우징(80)은 제어 모듈, 관성 측정 장치 및 배터리를 보호할 수 있다. 하우징(80)은 예를 들어 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용된 상태를 기준으로, 사용자의 등 또는 허리 뒷 쪽에 배치될 수 있다. 제어 모듈은 웨어러블 장치(100)를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있고, 제어 신호를 통해 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 모듈은 구동 모듈(35, 45)의 액츄에이터(30, 40)를 제어하기 위한 프로세서, 메모리 및 통신 모듈을 포함하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 웨어러블 장치(100)의 각 구성요소들에 배터리의 전력을 공급하기 위한 전력 공급 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 하나 이상의 센서로부터 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(미도시)(예: 도 5a의 센서 모듈(520))을 포함할 수 있다. 센서 모듈은 사용자의 움직임에 따라 변하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 모듈은 사용자의 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득할 수 있다. 센서 모듈은 예를 들어 사용자의 상체 움직임 값을 측정하기 위한 관성 측정 장치(예: 도 1의 관성 측정 장치(135)) 및 사용자의 고관절 각도 값을 측정하기 위한 각도 센서(예: 도 1의 각도 센서(125))를 포함할 수 있으나, 이제 한정되지는 않는다. 예를 들어 센서 모듈은 위치 센서, 온도 센서, 생체 신호 센서 또는 근접 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 허리 지지 프레임(20, 25)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용되었을 때 사용자의 신체 일부를 지지할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자의 외면의 적어도 일부에 접촉할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자 신체의 접촉 부분에 대응하는 형상으로 만곡 형성될 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 예를 들어 사용자의 허리(또는 골반)의 외면을 따라서 감싸는 형상일 수 있고, 사용자의 허리 또는 골반을 지지할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자 허리의 오른쪽 부근을 지지하는 제1 허리 지지 프레임(25) 및 사용자 허리의 왼쪽 부근을 지지하는 제2 허리 지지 프레임(20)을 포함할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 하우징(80)에 연결될 수 있다.
허리 체결부는 허리 지지 프레임(20, 25)에 연결되고, 허리 지지 프레임(20, 25)을 사용자의 허리에 고정시킬 수 있다. 허리 체결부는 예를 들어 한 쌍의 벨트(60) 및 보조 벨트(75)를 포함할 수 있다. 보조 벨트(75)는 한 쌍의 벨트(60) 중 어느 하나의 벨트와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 한 쌍의 벨트(60)는 허리 지지 프레임(20, 25)에 연결될 수 있다. 한 쌍의 벨트(60)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하기 전 상태에서는 전방(+x 방향)으로 뻗어 있는 형상을 유지할 수 있고, 사용자가 한 쌍의 허리 지지 프레임(20) 안쪽으로 진입하는 것을 방해하지 않을 수 있다. 사용자가 한 쌍의 허리 지지 프레임(20, 25) 안쪽으로 진입한 상태에서는, 한 쌍의 벨트(60)는 변형되어, 사용자의 전방 부분을 감쌀 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25) 및 한 쌍의 벨트(60)는 사용자 허리의 둘레를 전체적으로 감쌀 수 있다. 일 실시예에서, 보조 벨트(75)는 한 쌍의 벨트(60)가 서로 오버랩된 상태에서 한 쌍의 벨트(60)를 서로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 벨트(60) 중 어느 하나의 벨트는 보조 벨트(75)와 함께 다른 하나의 벨트를 감쌀 수 있다.
구동 모듈(35, 45)은 제어 모듈에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 신체에 적용되는 외력(또는 토크)을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(35, 45)는 제어 모듈의 제어 하에 사용자의 다리에 적용되는 외력을 발생시킬 수 있다. 일 실시예에서, 구동 모듈(35, 45)은 사용자의 오른쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제1 구동 모듈(45) 및 사용자의 왼쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제2 구동 모듈(35)을 포함할 수 있다. 제1 구동 모듈(45)은 제1 액츄에이터(40) 및 제1 조인트 부재(43)를 포함할 수 있고, 제2 구동 모듈(35)은 제2 액츄에이터(30) 및 제2 조인트 부재(33)를 포함할 수 있다. 제1 액츄에이터(40)는 제1 조인트 부재(43)로 전달되는 동력을 제공하고, 제2 액츄에이터(30)는 제2 조인트 부재(33)로 전달되는 동력을 제공할 수 있다. 제1 액츄에이터(40) 및 제2 액츄에이터(30)는 각각 배터리로부터 전력을 제공받아 동력(또는 토크)을 생성하는 모터를 포함할 수 있다. 모터는 전력이 공급되어 구동될 때 사용자의 신체 움직임을 보조하기 위한 힘(보조력)이나 신체 움직임을 방해하는 힘(저항력)을 제공할 수 있다. 일 실시예에서 제어 모듈은 모터에 공급되는 전압 및/또는 전류를 조절하여 모터에 의해 발생되는 힘의 세기 및 힘의 방향을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 각각 제1 액츄에이터(40) 및 제2 액츄에이터(30)로부터 동력을 전달받고, 전달받은 동력을 기초로 사용자의 신체에 외력을 가할 수 있다. 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 각각 사용자의 관절부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 각각 허리 지지 프레임(25, 20)의 일측에 배치될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)의 일측은 제1 액츄에이터(40)에 연결되고, 타측은 제1 다리 지지 프레임(55)에 연결될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)는 제1 액츄에이터(40)로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)의 일측에는 제1 조인트 부재(43)의 회전 각도(사용자의 관절 각도에 대응함)를 측정하기 위한 각도 센서로서 동작할 수 있는 엔코더 또는 홀 센서가 배치될 수 있다. 제2 조인트 부재(33)의 일측은 제2 액츄에이터(30)에 연결되고, 타측은 제2 다리 지지 프레임(50)에 연결될 수 있다. 제2 조인트 부재(333)는 제2 액츄에이터(30)로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제2 조인트 부재(33)의 일측에도 제2 조인트 부재(33)의 회전 각도를 측정하기 위한 각도 센서로서 동작할 수 있는 엔코더 또는 홀 센서가 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 액츄에이터(40)는 제1 조인트 부재(43)의 측 방향에 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터(30)는 제2 조인트 부재(33)의 측 방향에 배치될 수 있다. 제1 액츄에이터(40)의 회전축 및 제1 조인트 부재(43)의 회전축은 서로 이격되도록 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터(30)의 회전축 및 제2 조인트 부재(33)의 회전축도 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 액츄에이터(30, 40) 및 조인트 부재(33, 43)는 회전축을 공유할 수도 있다. 일 실시예에서, 각각의 액츄에이터(30, 40)는 조인트 부재(33, 43)와 이격되어 배치될 수도 있다. 이 경우 구동 모듈(35, 45)은 액츄에이터(30, 40)로부터 조인트 부재(33, 43)로 동력을 전달하는 동력 전달 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 동력 전달 모듈은 기어(gear)와 같은 회전체일 수도 있고, 와이어(wire), 케이블, 스트링(string), 스프링, 벨트, 또는 체인과 같은 길이 방향의 부재일 수도 있다. 다만, 실시예의 범위가 전술된 액츄에이터(30, 40)와 조인트 부재(33, 43) 간의 위치 관계 및 동력 전달 구조에 의해 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 다리 지지 프레임(50, 55)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 다리에 착용되었을 때 사용자의 다리(예: 허벅지)를 지지할 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 예를 들어 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 동력을 사용자의 허벅지에 전달할 수 있고, 해당 동력이 사용자의 다리 움직임에 가해지는 외력으로서 작용할 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)의 일 단부는 조인트 부재(33, 43)와 연결되어 회동될 수 있고, 다리 지지 프레임(50, 55)의 타 단부는 허벅지 체결부(1, 2)의 커버(11, 21)에 연결됨에 따라, 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 지지하면서 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 동력을 사용자의 허벅지에 전달할 수 있다. 예를 들어, 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지의 길이 방향을 따라서 연장될 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 절곡되어 사용자의 허벅지 둘레의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 다리 지지 프레임(50, 55)의 상부는 사용자의 신체 중 측방(+y 방향 또는 -y 방향)을 향하는 부분을 커버할 수 있고, 다리 지지 프레임(50, 55)의 하부는 사용자의 신체 중 전방(+x 방향)을 향하는 부분을 커버할 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 오른쪽 다리를 지지하기 위한 제1 다리 지지 프레임(55) 및 사용자의 왼쪽 다리를 지지하기 위한 제2 다리 지지 프레임(50)을 포함할 수 있다.
허벅지 체결부(1, 2)는 다리 지지 프레임(50, 55)에 연결되고, 다리 지지 프레임(50, 55)을 허벅지에 고정시킬 수 있다. 허벅지 체결부(1, 2)는 제1 다리 지지 프레임(55)을 사용자의 오른쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제1 허벅지 체결부(2) 및 제2 다리 지지 프레임(50)을 사용자의 왼쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제2 허벅지 체결부(1)를 포함할 수 있다. 제1 허벅지 체결부(2)는 제1 커버(21), 제1 체결 프레임(22) 및 제1 스트랩(23)을 포함할 수 있고, 제2 허벅지 체결부(1)는 제2 커버(11), 제2 체결 프레임(12) 및 제2 스트랩(13)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 커버(11, 21)는 구동 모듈(35, 45)에서 발생된 토크를 사용자의 허벅지에 가할 수 있다. 커버(11, 21)는 사용자의 허벅지의 일측에 배치되어, 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 커버(11, 21)는 예를 들어 사용자의 허벅지의 전면에 배치될 수 있다. 커버(11, 21)는 사용자의 허벅지의 둘레 방향을 따라 배치될 수 있다. 커버(11, 21)는 다리 지지 프레임(50, 55)의 타 단부를 중심으로 양측으로 연장될 수 있고, 사용자의 허벅지에 대응하는 만곡면을 포함할 수 있다. 커버(11, 21)의 일단은 체결 프레임(12, 22)에 연결되고, 타단은 스트랩(13, 23)에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 체결 프레임(12, 22)의 일단은 커버(11, 21)의 일측에 연결되고, 타단은 스트랩(13, 23)에 연결될 수 있다. 체결 프레임(12, 22)은 예를 들어 사용자의 허벅지의 적어도 일부의 둘레를 감싸도록 배치되어, 사용자의 허벅지가 다리 지지 프레임(50, 55)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 제1 체결 프레임(22)은 제1 커버(21)와 제1 스트랩(23) 사이를 이어주는 체결 구조를 가지고, 제2 체결 프레임(12)은 제2 커버(11)와 제2 스트랩(13) 사이를 이어주는 체결 구조를 가질 수 있다.
스트랩(13, 23)은 사용자의 허벅지의 둘레에서 커버(11, 21) 및 체결 프레임(12, 22)이 감싸지 않는 나머지 부분을 둘러쌀 수 있고, 탄성이 있는 소재(예: 밴드)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 근위 부분 및 원위 부분을 각각 지지하여, 근위 부분 및 원위 부분 사이의 상대적인 움직임을 보조할 수 있다. 웨어러블 장치(100)의 구성요소들 중 사용자의 근위 부분에 착용되는 구성요소들을 '근위 착용부'라고 지칭하고, 원위 부분에 착용되는 구성요소들을 '원위 착용부'라고 지칭할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)의 구성요소들 중 하우징(80), 허리 지지 프레임(20, 25), 한 쌍의 벨트(60) 및 보조 벨트(70)는 근위 착용부에 해당할 수 있고, 허벅지 체결부(1, 2)는 원위 착용부에 해당할 수 있다. 예를 들어, 근위 착용부는 사용자의 허리 또는 골반에 착용되고, 원위 착용부는 사용자의 허벅지 또는 종아리에 착용될 수 있다. 근위 착용부 및 원위 착용부가 착용되는 위치는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 근위 착용부는 사용자의 몸통 또는 어깨에 착용되고, 원위 착용부는 사용자의 상박(upper arm) 또는 하박(lower arm)에 착용될 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 웨어러블 장치(예: 웨어러블 장치(100))는 제어 시스템(500)에 의해 제어될 수 있다. 제어 시스템(500)은 제어 모듈(510), 센서 모듈(520), 구동 모듈(530) 및 배터리(540)를 포함할 수 있다. 구동 모듈(530)은 동력(예: 토크)를 발생시킬 수 있는 모터(534) 및 모터(534)를 구동시키기 위한 모터 드라이버 회로(532)를 포함할 수 있다. 도 5a의 실시예에서는 하나의 모터 드라이버 회로(532) 및 하나의 모터(534)를 포함하는 구동 모듈(530)과 하나의 센서 모듈(510)이 도시되어 있으나, 이는 예시일 뿐이다. 도 5b를 참조하면, 도시된 실시예와 같이 센서 모듈(520, 520-1), 모터 드라이버 회로(532, 532-1) 및 모터(534, 534-1)는 복수 개(예: 2개 이상)일 수 있다. 모터 드라이버 회로(532) 및 모터(534)를 포함하는 구동 모듈(530)은 도 3의 제1 구동 모듈(45)에 대응할 수 있고, 모터 드라이버 회로(532-1) 및 모터(534-1)를 포함하는 구동 모듈(530-1)은 도 3의 제2 구동 모듈(45)에 대응할 수 있다. 아래에서 설명되는 센서 모듈(520), 모터 드라이버 회로(532) 및 모터(534) 각각에 대한 설명은 도 5b에 도시된 센서 모듈(520-1), 모터 드라이버 회로(532-1) 및 모터(534-1)에도 적용될 수 있다.
도 5a로 돌아오면, 센서 모듈(520)은 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(520)은 사용자의 움직임에 따라 변하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(520)은 사용자의 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 포함할 수 있다. 센서 모듈(520)은 획득된 센서 데이터를 제어 모듈(510)에 전달할 수 있다. 센서 모듈(520)은 예를 들어 관성 측정 장치, 각도 센서(예: 엔코더, 홀 센서), 위치 센서, 근접 센서, 생체 신호 센서 및 온도 센서 등을 포함할 수 있다. 관성 측정 장치는 사용자의 상체 움직임 값을 측정할 수 있다. 예를 들어, 관성 측정 장치는 사용자의 움직임에 따른 X축, Y축 및 Z축의 가속도 및 X축, Y축 및 Z축의 각속도를 센싱할 수 있다. 각도 센서는 사용자의 다리 움직임에 따른 고관절 각도 값을 측정할 수 있다. 각도 센서에 의해 측정될 수 있는 센서 데이터는 예를 들어 오른쪽 다리의 고관절 각도 값, 왼쪽 다리의 고관절 각도 값 및 다리의 운동 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다.
배터리(540)는 웨어러블 장치의 각 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 웨어러블 장치는 배터리(540)의 전력을 웨어러블 장치의 각 구성요소의 동작 전압에 맞게 변환하여 각 구성요소에 공급할 수 있다.
구동 모듈(530)은 제어 모듈(510)의 제어 하에 사용자의 다리에 적용되는 외력을 발생시킬 수 있다. 구동 모듈(530)은 사용자의 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하고, 제어 모듈(510)에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 다리에 적용되는 토크를 발생시킬 수 있다. 제어 모듈(510)은 제어 신호를 모터 드라이버 회로(532)로 전송할 수 있고, 모터 드라이버 회로(532)는 제어 신호에 대응하는 전류 신호를 생성하여 모터(534)에 공급함으로써 모터(534)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 신호에 따라 모터(534)에 전류 신호가 공급되지 않을 수도 있다. 모터(534)는 모터(534)에 전류 신호가 공급되어 구동될 때 사용자의 다리 움직임을 보조하는 힘이나 다리 움직임을 방해하는 토크를 발생시킬 수 있다.
제어 모듈(510)은 웨어러블 장치의 전체적인 동작을 제어하며, 각각의 구성요소(예: 구동 모듈(530))를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 모듈(510)은 프로세서(512), 메모리(514) 및 통신 모듈(516)을 포함할 수 있다.
프로세서(512)는 예를 들어 소프트웨어를 실행하여 프로세서(512)에 연결된 웨어러블 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(512)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈(516))로부터 수신된 명령(instructions) 또는 데이터를 메모리(514)에 저장하고, 메모리(514)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하며, 처리 후의 결과 데이터를 메모리(514)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(512)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(514)는 제어 모듈(510)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(512))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어, 센서 데이터, 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(514)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리(예: RAM, DRAM, SRAM)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(516)은 제어 모듈(510)과 웨어러블 장치의 다른 구성요소 또는 외부의 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210) 또는 제2 웨어러블 장치(220)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(516)은 예를 들어 외부의 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210))에 센서 모듈(520)에 의해 획득된 센서 데이터를 전송하고, 전자 장치로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(516)은 프로세서(512)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(516)은 무선 통신 모듈(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 예를 들어 블루투스, WiFi(wireless fidelity), ANT, 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크, 또는 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크를 통하여 웨어러블 장치의 다른 구성요소 및/또는 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 사용자의 다리에 착용되었을 때 사용자의 다리를 지지하기 위한 다리 지지 프레임(예: 도 3의 다리 지지 프레임(50, 55), 허리 지지 프레임(20, 25))을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자의 움직임에 대한 운동 부하를 발생시키는 구동 모듈(예: 구동 모듈(120), 구동 모듈(35), 구동 모듈(45), 구동 모듈(530), 구동 모듈(530-1))을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 프로세서(512)를 포함할 수 있다. 프로세서(512)는 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공할 수 있다. 프로세서(512)는 사용자가 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제1 자세 점수를 측정할 수 있다. 프로세서(512)는 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교할 수 있다. 프로세서(512)는 비교 결과에 기초하여 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정할 수 있다. 프로세서(512)는 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공할 수 있다.
자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함할 수 있다. 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정될 수 있다.
프로세서(512)는, 제1 운동 프로그램 및 제2 운동 프로그램 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 디스플레이 장치에 가상 객체를 표시하여, 사용자의 움직임을 유도할 수 있다. 프로세서(512)는, 웨어러블 장치를 통해 사용자의 움직임에 대한 운동 부하를 발생시킬 수 있다.
도 6a는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치 간의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)를 사용하는 사용자의 사용자 단말 또는 웨어러블 장치(100)의 전용 컨트롤러일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100)와 전자 장치(210)는 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 연결될 수 있다.
전자 장치(210)는 디스플레이(2112)에 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하거나 또는 사용자의 신체 능력 측정을 위한 사용자 인터페이스(user interface; UI) 화면을 표시할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 전자 장치(210)의 디스플레이(212) 상의 UI 화면을 통해 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 명령(예: 신체 능력 측정 모드로의 실행 명령)을 입력할 수 있다. 전자 장치(210)는 명령에 대응하는 제어 명령을 생성하고, 생성된 제어 명령을 웨어러블 장치(100)로 전송할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 수신된 제어 명령에 따라 동작할 수 있고, 제어 결과 및/또는 측정된 데이터(예: 센서 데이터)를 전자 장치(210)로 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 제어 결과 및/또는 웨어러블 장치(100)의 데이터를 분석하여 도출한 결과 정보(예: 신체 능력 정보)를 디스플레이(212)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
도 6b는 일 실시예에 따른, 수중 모션 모드를 제공하는 장치들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b를 참조하면, 동작(601)에서 제어 장치(610)(예: 도 2의 전자 장치(210), 무선 이어폰(222), 및 스마트워치(224))는 웨어러블 장치의 수중 모션 모드(underwater motion mode)로의 진입을 결정할 수 있다. 수중 모션 모드는 아쿠아 모드(aqua mode)에 해당하거나, 아쿠아 모드에 포함되거나, 혹은 아쿠아 모드를 포함할 수 있다. 수중 모션 모드에 따라 사용자가 수중 모션을 가상으로 체험할 수 있는 환경이 제공될 수 있다. 수중 모션은 사용자 신체의 전부 또는 일부가 수중에서 움직이는 것을 의미할 수 있다.
제어 장치(610)는 수중 모션 모드로의 진입을 원하는 사용자의 제어 장치(610)에 대한 입력에 따라 수중 모션 모드로의 진입을 결정할 수 있다. 제어 장치(610)가 전자 장치(210) 및/또는 스마트워치(224)에 해당하는 경우, 전자 장치(210)에 수중 모션 모드로의 진입을 위한 버튼이 표시될 수 있고, 사용자가 해당 버튼을 선택함에 따라 수중 모션 모드로의 진입이 결정될 수 있다. 제어 장치(610)가 무선 이어폰(222)에 해당하는 경우 무선 이어폰(222)에 대한 조작(예: 멀티 터치 입력)에 따라 수중 모션 모드로의 진입이 결정될 수 있다. 제어 장치(610)는 웨어러블 장치(100)에 의한 저항력의 상승이 필요한 경우, 자체적으로 수중 모션 모드로의 진입을 결정할 수 있다. 웨어러블 장치(100)를 이용한 운동 프로그램의 운동 강도를 올릴 필요가 있는 경우, 제어 장치(610)는 자체적으로 수중 모션 모드로의 진입을 결정할 수 있다.
동작(602)에서 제어 장치(610)는 웨어러블 장치(100)를 제어하기 위한 제어 정보를 웨어러블 장치(100)로 전송할 수 있다. 제어 장치(610)는 웨어러블 장치(100)가 수중 모션 환경에 부합되는 포스 피드백을 출력할 수 있게 제어 정보를 웨어러블 장치(100)로 전송할 수 있다. 제어 정보는, 예를 들어, 게인 κ 및 딜레이 △t 중 적어도 하나의 파라미터를 포함할 수 있다. 제어 장치(610)는 가정된 수중 환경의 수심, 물살 방향, 및 물살 속도 중 적어도 하나에 기초하여 파라미터를 결정할 수 있다. 게인은 음의 게인 -κ에 해당할 수 있다. 음의 게인 -κ에 따라 사용자의 신체 움직임 방향에 반대되는 방향의 저항력이 발생할 수 있다. 음의 게인 -κ은 사용자의 신체 움직임을 방해할 수 있다. 게인의 절대 값은 수심이 깊을수록, 모션 방향과 물살 방향이 반대 방향을 이루면서 물살 속도가 빠를수록 커질 수 있다.
웨어러블 장치(100)는 동작(603)에서 제어 장치(610)로부터 수신한 제어 정보를 기초로 포스 출력 정보를 결정하고, 동작(604)에서 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 출력할 수 있다. 일례로, 웨어러블 장치(100)는 음의 게인 -κ를 이용하여 포스 출력 정보를 결정할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 결정된 포스 출력 정보를 기초로 포스 피드백을 출력할 수 있다. 이 때, 출력되는 포스 피드백은 사용자의 모션에 저항을 주는 저항력에 해당할 수 있다. 사용자가 실제 현실에서 수중 모션을 지속하면 하체 근육의 피로감을 느낀다. 웨어러블 장치(100)는 사용자가 가상 현실 상에서 수중 모션을 취하는 경우, 사용자가 실제 현실에서 수중 모션을 취할 때 받는 느낌을 가상 현실에서 받을 수 있게 저항력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 수심 변화, 물살의 변화와 같은 상세한 가상 환경 변화에 따라 저항력이 조절될 수 있다 이로 인해, 사용자는 실제 현실에서 수중 모션을 취할 때 받는 느낌을 가상 현실에서 경험할 수 있다.
도 6c는 일 실시예에 따른, 수중 모션 모드를 제공하는 장치들의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6c를 참조하면, 전자 장치(210) 및 다른 웨어러블 장치(611)로부터 구현 장치(630)로 수중 모션 모드로의 진입을 위한 제어 명령이 전송될 수 있다. 다른 웨어러블 장치(611)는 무선 이어폰(222) 및 스마트워치(224)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구현 장치(630)는 제어 명령에 따라 수중 모션 모드를 구현할 수 있다. 구현 장치(630)를 통해 사용자는 가상 세계에서 수중 모션 환경을 체험할 수 있다. 구현 장치(630)는 웨어러블 장치(100) 및 디스플레이 장치(620)(예: 도 2의 스마트글래스(226), 도 7의 디스플레이 모듈(740), 도 20의 제1 전자 장치(2010))를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전자 장치(210) 및 다른 웨어러블 장치(611)는 도 6b의 제어 장치(610)에 해당할 수 있다. 수중 모션 모드로의 진입은 전자 장치(210) 및/또는 다른 웨어러블 장치(611)에 대한 사용자 입력에 따라 결정되거나, 및/또는 전자 장치(210) 및/또는 다른 웨어러블 장치(611)에 의해 자체적으로 결정될 수 있다. 전자 장치(210)를 통해 수중 모션 모드로의 진입이 결정된 경우, 전자 장치(210)는 제어 명령을 구현 장치(630)로 전송할 수 있다. 다른 웨어러블 장치(611)를 통해 수중 모션 모드로의 진입이 결정된 경우, 다른 웨어러블 장치(611)는 제어 명령을 구현 장치(630)로 직접적으로 전송하거나 전자 장치(210)를 통해 구현 장치(630)로 간접적으로 전송할 수 있다.
도 6d는 일 실시예에 따른, 가상 현실 상의 수중 모션 환경의 예시를 나타내는 도면이다.
디스플레이 장치(예: 도 2의 스마트글래스(226), 도 7의 디스플레이 모듈(740), 도 20의 제1 전자 장치(2010))는 도 6d와 같은 수중 모션 환경을 디스플레이할 수 있다.
사용자가 모션을 하면 디스플레이 장치는 사용자가 수중 모션을 하는 것과 같은 시각적 피드백을 디스플레이에 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 시각적으로 물 속을 걷는 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 사용자가 가상 현실 상에서 도 7에 도시된 수중 모션 환경에 진입하면, 음의 게인 -κwater 및 포스 피드백의 출력 타이밍을 늦추는 딜레이 △twater를 착용형 장치(110)에 전송할 수 있다.
착용형 장치(110)는 음의 게인 -κwater, 딜레이 △twater를 이용하여 수중 모션 환경에 부합되는 포스 출력 정보를 결정할 수 있다.
착용형 장치(110)는 결정된 포스 출력 정보를 기초로 저항력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 사용자는 실제 현실에서 물 속을 걸을 때 물에 의해 저항을 받는다. 이와 유사하게, 착용형 장치(110)는 가상 현실에서 사용자가 수중 모션을 하는 경우, 사용자에게 저항력의 포스 피드백을 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 실제 현실에서의 수중 모션과 유사하게 가상 현실에서 수중 모션을 할 때 저항력을 받을 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7을 참고하면, 전자 장치(210)는 프로세서(710), 메모리(720), 통신 모듈(730) 및 디스플레이 모듈(740)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(210)에 하나 이상의 다른 구성요소(예: 입력 모듈, 센서 모듈)가 추가될 수 있다.
프로세서(710)는 프로세서(710)에 연결된 전자 장치(210)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(710)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈(730))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리(720)에 저장하고, 메모리(720)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 메모리(720)에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(710)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다.
메모리(720)는 전자 장치(210)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(710) 또는 통신 모듈(730))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 프로그램(예: 어플리케이션) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(720)는 프로세서(710)에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어를 포함할 수 있다. 메모리(720)는, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
통신 모듈(730)은 전자 장치(210)와 다른 전자 장치(예: 웨어러블 장치(100), 다른 웨어러블 장치(220), 서버(230)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(730)은 프로세서(710)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(290)은 무선 통신을 수행하는 무선 통신 모듈 (예: 블루투스 통신 모듈, 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈 (예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈들 중 해당하는 통신 모듈은 제1 통신 네트워크(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 통신 네트워크 (예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다.
디스플레이 모듈(740)은 전자 장치(210)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(740)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(740)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)와 통신을 수행하는 통신 모듈(730)을 포함할 수 있다. 전자 장치(210)는 프로세서(710)를 포함할 수 있다. 프로세서(710)는 웨어러블 장치를 착용한 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공할 수 있다. 프로세서(710)는 사용자가 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제1 자세 점수를 측정할 수 있다. 프로세서(710)는 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교할 수 있다. 프로세서(710)는 비교 결과에 기초하여 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정할 수 있다. 프로세서(710)는 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공할 수 있다.
자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함할 수 있다. 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정될 수 있다.
프로세서(710)는, 개인 운동 강도를 설정하기 위해, 제1 운동 프로그램의 현재 운동 강도의 변화에 따라 제1 시점에 제1 자세 점수와 상단 경계 값이 교차하면 제1 시점의 제1 현재 운동 강도를 하단 강도 값으로 설정할 수 있다. 프로세서(710)는, 개인 운동 강도를 설정하기 위해, 제1 운동 프로그램의 현재 운동 강도의 변화에 따라 제2 시점에 제1 자세 점수와 하단 경계 값이 교차하면 제2 시점의 제2 현재 운동 강도를 하단 강도 값으로 설정할 수 있다.
프로세서(710)는, 제1 운동 프로그램 및 제2 운동 프로그램 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 디스플레이 장치에 가상 객체를 표시하여, 사용자의 움직임을 유도할 수 있다. 프로세서(710)는, 제1 운동 프로그램 및 제2 운동 프로그램 중 적어도 하나를 제공하기 위해, 웨어러블 장치를 통해 사용자의 움직임에 대한 운동 부하를 발생시킬 수 있다.
초기 운동 강도 범위 및 개인 운동 강도 범위 중 적어도 일부는 가상 객체에 따른 제1 강도 인자 및 운동 부하에 따른 제2 강도 인자에 따라 설정될 수 있다.
제1 강도 인자는 사용자의 무게 중심과 가상 객체 간의 거리에 관한 제1 서브 강도 인자, 가상 객체를 포함하는 이웃 가상 객체들 간의 간격에 관한 제2 서브 강도 인자, 가상 객체의 높이에 관한 제3 서브 강도 인자, 가상 객체의 크기에 관한 제4 서브 강도 인자, 및 가상 객체의 이동 속도에 관한 제5 서브 강도 인자 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.
제1 자세 점수 및 제2 자세 점수 중 적어도 하나는 사용자의 자세 안정성에 관한 제1 자세 인자 및 사용자와 가상 객체 간의 거리에 따른 제2 자세 인자에 따라 결정될 수 있다.
프로세서(710)는, 제2 운동 프로그램을 제공하기 위해, 사용자가 제2 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제2 자세 점수를 측정할 수 있다. 프로세서(710)는, 제2 운동 프로그램을 제공하기 위해, 제2 자세 점수가 자세 경계 값의 제어 마진을 벗어나는 경우, 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절할 수 있다.
자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함할 수 있다. 상단 경계 값에 관해 제1 상단 제어 마진 및 제1 하단 제어 마진이 설정될 수 있다. 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정될 수 있다. 프로세서(710)는, 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하기 위해, 제2 자세 점수가 제1 상단 제어 마진을 초과하는 경우 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 증가시킬 수 있다. 프로세서(710)는, 현재 운동 강도의 증가에 따라 제2 자세 점수가 제1 하단 제어 마진을 하회하는 경우 현재 운동 강도의 증가를 멈출 수 있다.
하단 경계 값에 관해 제2 상단 제어 마진 및 제2 하단 제어 마진이 설정될 수 있다. 프로세서(710)는, 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하기 위해, 제2 자세 점수가 제2 하단 제어 마진을 하회하는 경우 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 감소시킬 수 있다. 프로세서(710)는, 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하기 위해, 현재 운동 강도의 감소에 따라 제2 자세 점수가 제2 상단 제어 마진을 초과하는 경우 현재 운동 강도의 감소를 멈출 수 있다.
프로세서(710)는, 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하기 위해, 제2 자세 점수가 자세 경계 값의 제어 마진을 벗어남에 따라 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 실시간으로 조절할 수 있다.
개인 운동 강도 범위는 사용자의 좌측 신체 부위에 대한 좌측 강도 범위 및 사용자의 우측 신체 부위에 대한 우측 강도 범위를 포함할 수 있다.
제2 운동 프로그램의 제공 및 제2 자세 점수의 측정은 좌측 강도 범위 및 우측 강도 범위에 대해 독립적으로 수행될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른, 제어 방법을 도시하는 플로우 차트이다. 도 8을 참조하면, 동작(810)에서 웨어러블 장치를 착용한 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램이 제공될 수 있다. 제1 운동 구간은 준비 운동 구간에 해당할 수 있다. 동작(820)에서 사용자가 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제1 자세 점수가 측정될 수 있다. 동작(830)에서 제1 자세 점수가 자세 경계 값과 비교될 수 있다. 동작(840)에서 비교 결과에 기초하여 사용자의 개인 운동 강도 범위가 설정될 수 있다. 동작(850)에서 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램이 제공될 수 있다. 제2 운동 프로그램은 맞춤형 운동 프로그램에 해당할 수 있다.
동작(850)은 사용자가 제2 운동 프로그램을 수행하는 동안 사용자의 제2 자세 점수를 측정하는 동작을 포함할 수 있다. 동작(850)은 제2 자세 점수가 자세 경계 값의 제어 마진을 벗어나는 경우, 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하는 동작을 포함할 수 있다.
자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함할 수 있다. 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정될 수 있다. 동작(840)은 제1 운동 프로그램의 현재 운동 강도의 변화에 따라 제1 시점에 제1 자세 점수와 상단 경계 값이 교차하면 제1 시점의 제1 현재 운동 강도를 하단 강도 값으로 설정하는 동작을 포함할 수 있다. 동작(840)은 제1 운동 프로그램의 현재 운동 강도의 변화에 따라 제2 시점에 제1 자세 점수와 하단 경계 값이 교차하면 제2 시점의 제2 현재 운동 강도를 상단 강도 값으로 설정하는 동작을 포함할 수 있다.
웨어러블 장치를 이용한 운동 프로그램은 가상 컨텐츠를 통해 제공될 수 있다. 가상 컨텐츠는 가상 수중 환경 및 가상 객체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가상 수중 환경에서 가상 객체가 제공되거나, 가상 지상 환경에서 가상 객체가 제공되거나, 가상 객체 없는 가상 수중 환경이 제공될 수 있다. 동작(810) 및 동작(850) 중 적어도 일부는 디스플레이 장치에 가상 컨텐츠(예: 가상 객체)를 표시하여, 사용자의 움직임을 유도하는 동작을 포함할 수 있다. 동작(810) 및 동작(850) 중 적어도 일부는 웨어러블 장치를 통해 사용자의 움직임에 대한 운동 부하를 발생시키는 동작을 포함할 수 있다.
자세 경계 값의 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함할 수 있다. 상단 경계 값에 관해 제1 상단 제어 마진 및 제1 하단 제어 마진이 설정될 수 있다. 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정될 수 있다. 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하는 동작은 제2 자세 점수가 제1 상단 제어 마진을 초과하는 경우 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 증가시키는 동작을 포함할 수 있다. 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하는 동작은 현재 운동 강도의 증가에 따라 제2 자세 점수가 제1 하단 제어 마진을 하회하는 경우 현재 운동 강도의 증가를 멈추는 동작을 포함할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른, 준비 운동 구간에서의 운동 강도 및 자세 점수의 변화를 예시적으로 도시하는 도면이다. 도 9를 참조하면, 준비 운동 구간에서 준비 운동의 운동 강도(910)의 변화에 따른 자세 점수(920)가 측정될 수 있다. 운동 강도(910)의 변화에 따른 자세 점수(920)에 기초하여 사용자의 맞춤형 강도 범위가 설정될 수 있다. 사용자는 웨어러블 장치(예: 웨어러블 장치(100))를 착용한 채 디스플레이 장치(예: 도 2의 스마트글래스(226), 도 7의 디스플레이 모듈(740), 도 20의 제1 전자 장치(2010))의 가상 컨텐츠(예: 가상 객체)에 의해 유도된 움직임을 취할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자의 움직임에 대한 운동 부하를 발생시킬 수 있다. 가상 객체에 따른 제1 강도 인자 및 운동 부하에 따른 제2 강도 인자에 따라 운동 강도(910)가 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 운동 강도(910)는 사용자의 개별적인 운동 능력에 따라 상위 범위, 중간 범위, 및 하위 범위로 분류될 수 있다. 다만, 운동 강도(910)의 분류가 이에 제한되는 것은 아니다. 준비 운동 구간에서 준비 운동의 운동 강도(910)가 조절될 수 있다. 운동 강도(910)의 변화에 따른 사용자의 자세 점수(920)에 기초하여 사용자의 운동 능력에 따른 운동 강도(910)의 상위 범위, 중간 범위, 및 하위 범위가 설정될 수 있다. 자세 점수(920)의 중간 범위를 유지할 수 있는 수준의 강도가 운동 강도(910)의 중간 범위로 설정될 수 있다. 자세 점수(920)의 중간 범위는 적정 자세 범위로 부를 수 있다.
자세 점수(920)는 자세 경계 값에 따라 상위 범위, 중간 범위, 및 하위 범위로 분류될 수 있다. 다만, 자세 점수(990)의 분류가 이에 제한되는 것은 아니다. 자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함할 수 있다. 상단 경계 값은 상위 범위와 중간 범위를 구분할 수 있다. 하단 경계 값은 중간 범위와 하위 범위를 구분할 수 있다. 자세 경계 값은 임상적인 데이터를 통해 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 운동 프로그램을 수행함에 있어서 적절한 운동 효과가 달성되고 부작용이 발생되지 않는 적절한 운동 자세의 범위가 미리 결정될 수 있다. 이러한 적절한 운동 자세의 범위가 중간 범위로 설정될 수 있다. 예를 들어, 운동 프로그램이 진행됨에 따라 자세 경계 값은 사용자의 운동 데이터에 따라 최적화될 수 있다. 도 9의 예시에서 자세 경계 값의 상단 경계 값(921) 및 하단 경계 값(922)에 따라 중간 범위가 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 준비 운동 구간에서 운동 강도(910)는 초기 값으로부터 점차 높아질 수 있다. 예를 들어, 초기 값은 사용자의 이전 운동 결과에 따라 설정되거나, 혹은 미리 주어진 값으로 설정될 수 있다. 운동 강도(910)가 조절되는 동안, 자세 점수(920)가 측정될 수 있다. 운동 강도(910)의 변화에 따라 제1 시점에 자세 점수(920)와 자세 경계 값의 상단 경계 값(921)이 교차할 수 있다. 제1 시점의 제1 운동 강도(911)는 운동 강도(910)의 중간 범위의 하단 강도 값으로 설정될 수 있다. 제2 시점에 자세 점수(920)와 자세 경계 값의 하단 경계 값(922)이 교차할 수 있다. 제2 시점의 제2 운동 강도(912)는 운동 강도(910)의 상단 강도 값으로 설정될 수 있다. 제1 운동 강도(911)의 상단 강도 값과 제2 운동 강도(912)의 하단 강도 값에 의해 형성되는 운동 강도(910)의 중간 범위가 사용자를 위한 맞춤형 강도 범위로 설정될 수 있다. 맞춤형 강도 범위는 개인 운동 강도 범위로 부를 수 있다. 운동 강도(910)의 중간 범위를 기준으로 상위 범위는 사용자에게 고강도에 해당할 수 있고, 하위 범위는 저강도에 해당할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른, 자세 점수의 측정에 사용되는 인자들의 예시를 도시하는 도면이다. 자세 점수는 운동 프로그램이 요구하는 자세에 특화된 평가 인자(assessment factor)에 기초하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 도 10의 인자들은 무릎 들어 올리기(knee up) 운동에 관한 자세 점수의 측정에 이용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자세 점수는 사용자의 자세 안정성에 관한 자세 인자(posture factor)에 따라 측정될 수 있다. 무릎 들어 올리기를 수행할 때 불필요한 움직임 없이 안정적인 자세를 취할수록 자세 점수가 높게 평가될 수 있다. 자세 안정성에 관한 자세 인자는 관성 센서(예: 예: 웨어러블 장치(100)의 관성 측정 장치(135), 스마트글래스(226)의 관성 측정 장치)를 이용하여 측정될 수 있다.
자세 안정성에 관한 자세 인자는 피치(pitch)에 관한 자세 인자(a)를 포함할 수 있다. 자세 인자(a)는 운동 시 골반이 앞/뒤(전후방)로 기우는지는 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 자세 인자(a)의 점수 범위는 임상 데이터를 통해 사전에 결정될 수 있다. 예를 들어, 2°(후방)~8°(전방)의 자세 인자(a)는 상위 범위로 평가될 수 있다. 0°~2°(후방) 및 8°~10°(전방)의 자세 인자(a)는 중간 범위로 평가될 수 있다. 그 밖의 범위의 자세 인자(a)는 하위 범위로 평가될 수 있다.
자세 안정성에 관한 자세 인자는 롤(roll)에 관한 자세 인자(b)를 포함할 수 있다. 자세 인자(b)는 지면으로부터 골반 중심이 평행하는지를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 자세 인자(b)의 점수 범위는 임상 데이터를 통해 사전에 결정될 수 있다. 예를 들어, 0°~10°의 자세 인자(b)는 상위 범위로 평가될 수 있다. 10°~20°의 자세 인자(b)는 중간 범위로 평가될 수 있다. 그 밖의 범위의 자세 인자(b)는 하위 범위로 평가될 수 있다.
자세 안정성에 관한 자세 인자는 요(yaw)에 관한 자세 인자(c)를 포함할 수 있다. 자세 인자(c)는 동작 시 골반이 회전하는지를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 자세 인자(c)의 점수 범위는 임상 데이터를 통해 사전에 결정될 수 있다. 예를 들어, 0°~10°의 자세 인자(c)는 상위 범위로 평가될 수 있다. 10°~20°의 자세 인자(c)는 중간 범위로 평가될 수 있다. 그 밖의 범위의 자세 인자(c)는 하위 범위로 평가될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자세 점수는 사용자와 가상 컨텐츠(예: 가상 객체) 간의 거리에 따른 자세 인자(d)에 따라 측정될 수 있다. 무릎 들어 올리기를 통해 가상 객체를 넘을 때 자세 인자(d)가 클수록 자세 점수가 높게 평가될 수 있다. 자세 인자(d)는 동작 인식 센서(예: 전자 장치(210), 스마트글래스 (226)의 카메라, TOF 센서, 초음파 센서)를 이용하여 측정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자세 점수는 각속도에 따른 자세 인자(e)에 따라 측정될 수 있다. 무릎 들어 올리기를 할 때 자세 인자(e)가 저하되면 자세 점수가 낮게 평가될 수 있다. 자세 인자(e)는 각도 센서(예: 각도 센서(125))를 이용하여 측정될 수 있다. 그 밖에, 센서 데이터(예: 근전도(Electromyography) 데이터)가 기타 자세 인자로 인용될 수 있다.
도 10의 예시에 따르면, 아래 수학식 1과 같이 자세 점수가 결정될 수 있다.
수학식 1에서, S는 자세 점수, a는 자세 인자(a), b는 자세 인자(b), c는 자세 인자(c), d는 자세 인자(d), e는 자세 인자(e)를 나타낼 수 있다. W4, W5, W6, W7, W8은 가중치를 나타낼 수 있다. f는 기타 자세 인자를 나타낼 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른, 운동 강도의 조절에 사용되는 인자들의 예시를 도시하는 도면이다. 도 11을 참조하면, 운동 강도는 운동 부하에 따른 강도 인자(p)에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 운동 부하는 웨어러블 장치(예: 웨어러블 장치)의 구동 모듈(예: 구동 모듈(120), 구동 모듈(35), 구동 모듈(45), 구동 모듈(530), 구동 모듈(530-1))의 액추에이터 토크에 의해 조절될 수 있다. 구동 모듈은 사용자의 신체 움직임 방향의 반대 방향으로 운동 부하를 발생시킬 수 있다.
운동 강도는 가상 컨텐츠를 통해 조절될 수 있다. 운동 강도는 가상 각체에 따른 강도 인자들(q, r)에 따라 설정될 수 있다. 강도 인자(q)는 동작 템포를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 가상 객체들을 빠르게 넘어야 하는 상황은 사용자의 동작 템포를 증가시킬 수 있다. 강도 인자(r)는 동작 범위를 나타낼 수 있다. 동작 범위는 양 다리 사이의 각도에 대응할 수 있다. 예를 들어, 높은 가상 객체를 넘어야 하는 상황은 사용자의 동작 범위를 증가시킬 수 있다.
도 11의 예시에 따르면, 아래 수학식 2와 같이 운동 강도가 결정될 수 있다.
수학식 2에서, I는 운동 강도, p는 강도 인자(p), q는 강도 인자(q), r은 강도 인자(r)를 나타낼 수 있다. W1, W2, W3은 가중치를 나타낼 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른, 준비 운동 구간 및 맞춤형 운동 구간에서의 운동 강도 및 자세 점수의 변화를 예시적으로 도시하는 도면이다. 도 12를 참조하면, 맞춤형 강도 범위 및 운동 프로그램 정보에 기초하여 맞춤형 운동 프로그램이 제공될 수 있다. 준비 운동 구간을 통해 맞춤형 강도 범위의 하단 강도 값(1211) 및 상단 강도 값(1212)이 설정될 수 있다. 운동 프로그램 정보는 운동 유형을 포함할 수 있다. 운동 프로그램 정보의 운동 유형은 사용자에 의해 선택되거나, 운동 어플리케이션에 의해 추천될 수 있다. 도 12는 인터벌 트레이닝의 예시를 나타내지만, 이에 제한되지 않는다. 시간(t0)에 맞춤형 운동 프로그램이 시작될 수 있다. 맞춤형 운동 프로그램이 시작되면 맞춤형 운동 구간(1220) 동안 운동 프로그램 정보에 따른 유형의 운동 프로그램이 제공될 수 있다. 해당 유형의 운동 프로그램의 강도는 사용자의 맞춤형 강도 범위에 따라 설정될 수 있다. 도 12의 예시에서 맞춤형 운동 구간(1220) 동안 하단 강도 값(1211) 및 상단 강도 값(1212)에 따른 인터벌 트레이닝 프로그램이 제공될 수 있다. 맞춤형 운동을 통해 부상이 방지되고 운동 효과가 극대화될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른, 맞춤형 운동 구간에서 운동 강도의 실시간 조절이 이루어지는 예시를 도시하는 도면이다. 도 13을 참조하면, 준비 운동 구간 동안 운동 강도(1310)에 따른 자세 점수(1320)가 측정될 수 있다. 예를 들어, 운동 강도(1310)의 증가에 따른 자세 점수(1320)의 변화가 측정될 수 있다. 제1 자세 점수(1321)는 자세 점수(1320)의 중간 범위의 상단 경계 값(1341)보다 높기 때문에, 운동 강도(1310)가 더 증가될 수 있다. 제2 자세 점수(1322)는 상단 경계 값(1341)과 같기 때문에, 제2 자세 점수(1332)가 측정된 시점의 운동 강도가 맞춤형 강도 범위의 하단 강도 값(1332)으로 결정될 수 있다. 제3 자세 점수(1323)는 자세 점수(1320)의 중간 범위의 하단 경계 값(1342)과 같기 때문에, 제3 자세 점수(1323)가 측정된 시점의 운동 강도가 맞춤형 강도 범위의 상단 강도 값(1331)으로 결정될 수 있다.
상단 강도 값(1331) 및 하단 강도 값(1332)을 통해 맞춤형 강도 범위가 결정됨에 따라 준비 운동 구간이 종료되고 맞춤형 운동 구간이 시작될 수 있다. 맞춤형 운동 구간에서는 운동 프로그램 정보에 따른 유형의 운동이 맞춤형 강도 정보에 따른 개인 운동 강도 범위에서 제공될 수 있다. 맞춤형 운동 구간 동안 개인 운동 강도 범위에 따른 운동 강도(1310)가 조절될 수 있고, 운동 강도(1310)의 조절에 따른 자세 점수(1320)가 측정될 수 있다.
맞춤형 운동 구간에서 자세 점수(1320)에 따라 운동 강도(1310)의 실시간 제어가 이루어질 수 있다. 운동 강도(1310)의 조절에 제어 마진들(1351, 1352)이 이용될 수 있다. 자세 점수(1320)가 상단 경계 값(1341) 및/또는 하단 경계 값(1342)을 벗어날 때마다 운동 강도(1310)를 조절하는 것은 연산량이나 운동 효과에 있어서 비효율적일 수 있다. 예를 들어, 자세 점수(1320)가 하단 제어 마진(1352)을 하회하는 경우 운동 강도(1310)가 감소될 수 있다. 운동 강도(1310)의 감소에 따라 자세 점수(1320)가 상단 제어 마진(1351)을 초과하는 경우 운동 강도(1310)의 감소가 중단될 수 있다. 도 13에는 하단 경계 값(1342)의 제어 마진들(1351, 1352)이 도시되어 있으나, 상단 경계 값(1341)에도 제어 마진들이 설정될 수 있다. 예를 들어, 자세 점수(1320)가 상단 경계 값(1341)의 상단 제어 마진을 초과하는 경우 현재 운동 강도(1310)가 증가될 수 있다. 운동 강도(1310)의 증가에 따라 자세 점수(1320)가 상단 경계 값(1341)의 하단 제어 마진을 하회하는 경우 운동 강도(1310)의 증가가 중단될 수 있다.
맞춤형 운동 구간에서의 사용자의 운동에 따라 제4 자세 점수(1324)가 측정될 수 있다. 제4 자세 점수(1324)는 하단 경계 값(1342)과 같을 수 있다. 제4 자세 점수(1324)가 하단 제어 마진(1352)보다 크기 때문에 운동 강도(1310)의 실시간 제어가 이루어지지 않을 수 있다. 제5 자세 점수(1325)는 하단 제어 마진(1352)과 같을 수 있다. 제5 자세 점수(1325)가 측정된 시점 이후로 자세 점수(1320)가 하단 제어 마진(1352)을 하회하므로, 운동 강도(1310)가 감소될 수 있다. 제6 자세 점수(1326)는 상단 제어 마진(1351)과 같을 수 있다. 제6 자세 점수(1326)가 측정된 시점 이후로 자세 점수(1320)가 상단 제어 마진(1351)을 초과하므로, 운동 강도(1310)의 감소가 중단될 수 있다. 운동 강도(1310)는 유지되거나 다시 증가될 수 있다. 도 13은 운동 강도(1310)가 상단 강도 값(1331)으로 회복되는 예시가 도시된다. 맞춤형 운동 구간의 종료에 따라 운동 강도(1310)는 제1 운동 강도(1311)와 같이 최소화될 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 일 실시예에 따른, 제어 방법을 상세 예시를 도시하는 플로우 차트이다. 도 14a를 참조하면, 동작(1401)에서 운동 강도가 초기 값으로 초기화될 수 있다. 예를 들어, 초기 값은 사용자의 이전 운동 결과에 따라 설정되거나, 혹은 미리 주어진 값으로 설정될 수 있다. 동작(1402)에서 초기 운동 강도에 기초하여 운동 프로그램이 실행될 수 있다. 운동 강도는 가상 객체에 따른 제1 강도 인자 및 운동 부하에 따른 제2 강도 인자 중 적어도 일부에 따라 설정될 수 있다. 동작(1403)에서 현재 자세 점수가 측정된다. 안정성에 관한 자세 인자, 사용자와 가상 객체 간의 거리에 따른 자세 인자, 각속도에 따른 자세 인자, 및 기타 자세 인자 중 적어도 일부에 따라 측정될 수 있다.
동작(1405)에서 현재 자세 점수와 적정 자세 범위의 상단 경계 값이 비교된다. 현재 자세 점수가 상단 경계 값보다 크거나 같다면 동작(1407)이 수행될 수 있다. 현재 자세 점수가 상단 경계 값보다 작다면 동작(1406)이 수행될 수 있다. 동작(1406)에서 현재 자세 점수와 적정 자세 범위의 하단 경계 값이 비교된다. 현재 자세 점수가 하단 경계 값보다 작거나 같다면 동작(1407)이 수행될 수 있다. 현재 자세 점수가 상단 경계 값보다 크다면 동작(1411)이 수행될 수 있다.
동작(1407)에서 현재 자세 점수가 표시될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 현재 자세 점수는 전자 장치(예: 전자 장치(210))의 운동 어플리케이션을 통해 표시될 수 있다. 현재 자세 점수가 상단 경계 값과 같다면 동작(1409)에서 현재 운동 강도가 개인 운동 강도 범위의 상단 강도 값으로 저장될 수 있다. 현재 자세 점수가 상단 경계 값과 같지 않다면 동작(1410)에서 운동 강도가 증가될 수 있다. 동작(1411)에서 현재 자세 점수가 표시될 수 있다. 현재 자세 점수가 하단 경계 값과 같다면 동작(1413)에서 현재 운동 강도가 개인 운동 강도 범위의 하단 강도 값으로 저장될 수 있다.
도 14b를 참조하면, 동작(1421)에서 맞춤형 강도에 기초하여 운동 프로그램이 시작될 수 있다. 맞춤형 운동 프로그램에서 자세 점수에 따라 운동 강도의 실시간 제어가 수행될 수 있다. 동작(1422)에서 맞춤형 강도에 기초하여 운동 프로그램이 시작될 수 있다. 운동 프로그램은 맞춤형 운동 정보(1423)에 기초하여 설정될 수 있다. 맞춤형 운동 정보(1423)는 맞춤형 강도 범위 및/또는 운동 프로그램 정보를 포함할 수 있다.
동작(1425)에서 맞춤형 강도 범위의 상한 운동 강도로 운동 프로그램을 진행 시 현재 자세 점수가 적정 자세 범위의 하단 경계 값보다 작은지 체크될 수 있다. 현재 자세 점수가 하단 경계 값보다 작다면 동작(1426)이 수행될 수 있다. 동작(1426)에서 현재 자세 점수가 하단 경계 값의 하단 제어 마진보다 큰지 체크될 수 있다. 현재 자세 점수가 하단 제어 마진보다 작다면 동작(1427)이 수행될 수 있다. 동작(1427)에서 운동 강도 감소 안내가 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 운동 강도 감소 안내는 전자 장치(예: 전자 장치(210))의 운동 어플리케이션을 통해 표시될 수 있다. 동작(1428)에서 운동 강도가 감소될 수 있다.
동작(1429)에서 현재 자세 점수가 하단 경계 값의 상단 제어 마진보다 큰지 체크될 수 있다. 현재 자세 점수가 상단 제어 마진보다 크다면 동작(1430)이 수행될 수 있다. 동작(1430)에서 운동 강도 증가 안내가 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 운동 강도 증가 안내는 전자 장치(예: 전자 장치(210))의 운동 어플리케이션을 통해 표시될 수 있다. 동작(1431)에서 운동 강도가 증가될 수 있다. 운동 강도의 증가에 따라 가상 컨텐츠(예: 가상 수중 환경 및/또는 가상 객체)가 변화할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(예: 도 2의 스마트글래스(226), 도 7의 디스플레이 모듈(740), 도 20의 제1 전자 장치(2010))를 통해 제공되는 수중 환경에 변화가 나타날 수 있다. 예를 들어, 수심이 깊어지면서 사용자의 신체가 물에 더 많이 잠기는 상황, 및/또는 사용자의 움직임에 저항을 주는 물살이 빨라지는 상황이 표현될 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른, 가상 화면의 구성 예시를 도시하는 도면이다. 도 15를 참조하면, 가상 화면은 가상 객체들(1501) 및 운동 안내 메시지(1502)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 가상 객체들(1501)은 장애물에 해당할 수 있다. 사용자는 운동 안내 메시지(1502)에 따라 가상 객체들(1501)을 왼발로 연속으로 넘을 수 있다. 도 15는 스마트글래스(예: 스마트글래스(226))를 통해 가상 화면이 제공되는 예시를 나타낸다. 사용자는 스마트글래스를 통해 관측되는 가상 객체들(1501)을 넘으면서 운동 프로그램을 수행할 수 있다. 사용자의 신체가 가상 객체들(1501)에 닿는 경우, 웨어러블 장치(예: 웨어러블 장치(100))에 진동이 발생하거나, 가상 객체들(1501) 주변에 충돌을 표현하는 시각 효과가 제공될 수 있다. 도 15는 무릎 들어 올리기 운동의 예시에 해당할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 운동 프로그램이 제공될 수 있다.
도 16a는 일 실시예에 따른, 가상 객체의 운동 강도 인자들의 예시를 도시하는 도면이다. 도 16a를 참조하면, 가상 객체에 따른 운동 강도 인자는 사용자의 무게 중심과 가상 객체 간의 거리에 관한 강도 인자(k1), 가상 객체를 포함하는 이웃 가상 객체들 간의 간격에 관한 강도 인자(k2), 가상 객체의 높이에 관한 강도 인자(k3), 가상 객체의 크기에 관한 강도 인자(k4), 및 가상 객체의 이동 속도에 관한 강도 인자(k5) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 강도 인자(k4)는 가상 객체의 폭을 포함할 수 있다.
도 16a의 예시에 따르면, 아래 수학식 3과 같이 가상 객체에 따른 운동 강도가 결정될 수 있다.
수학식 3에서 V는 운동 강도, k1은 강도 인자(k1), k2는 강도 인자(k2), k3는 강도 인자(k3), k4는 강도 인자(k4), k5는 강도 인자(k5)를 나타낼 수 있다. W1, W2, W3, W4, W5는 가중치를 나타낼 수 있다. k6은 기타 인자에 따른 상수 항을 나타낼 수 있다.
도 16b, 도 16c 및 도 16d는 일 실시예에 따른, 가상 객체의 변형을 예시적으로 도시하는 도면들이다. 도 16b는 가상 객체의 크기 조절에 관한 예시를 나타낸다. 도 16b를 참조하면, 가상 객체(1621)에 비해 가상 객체(1622)의 크기가 더 크다. 가상 객체(1621)에 따른 운동 강도에 비해 가상 객체(1622)에 따른 운동 강도가 더 높을 수 있다. 가상 객체(1622)의 긴 폭에 의해 사용자의 자세 유지력이 향상될 수 있다. 도 16b는 가상 객체의 높이 조절에 관한 예시를 나타낸다. 도 16c를 참조하면 다른 높이를 갖는 가상 객체들이 제공될 수 있다. 도 16c의 예시를 통해 운동의 사용자의 가동 범위를 점차적으로 향상될 수 있다.
도 16d는 양쪽 신체 부위(예: 좌측 다리 및 우측 다리)로 다른 패턴의 가상 객체가 제공되는 예시를 나타낸다. 도 16d의 예시에 따르면 개인 운동 강도 범위로 사용자의 좌측 신체 부위에 대한 좌측 강도 범위 및 상기 사용자의 우측 신체 부위에 대한 우측 강도 범위가 별도로 저장될 수 있다. 운동 프로그램의 제공 및 자세 점수의 측정은 좌측 강도 범위 및 우측 강도 범위에 대해 독립적으로 수행될 수 있다. 도 16d의 예시에 따르면 양쪽 신체 부위에 서로 다른 운동 효과가 나타날 수 있다. 어느 한 쪽 신체 부위가 나머지 한 쪽 신체 부위보다 약한 경우, 약한 쪽에 맞춰서 운동 프로그램을 진행함으로써, 양쪽 신체 부위의 운동 능력의 균형이 맞춰질 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 일 실시예에 따른, 가상 객체를 이용한 운동 방식의 예시들을 도시하는 도면들이다. 도 17a는 가상 객체들이 사용자에게 다가오는 방식을 나타낼 수 있다. 사용자는 제자리에서 가상 객체들을 넘을 수 있다. 도 17b는 가상 객체들이 고정되는 방식을 나타낼 수 있다. 사용자는 가상 객체들에 다가가면서 가상 객체들을 넘을 수 있다. 도 17a의 방식은 실내 운동에 적합할 수 있다. 도 17b의 방식은 야외 운동에 적합할 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른, 지면에서 수행 가능한 운동 프로그램의 예시를 도시한다. 도 18을 참조하면, 사용자는 지면에 엎드린 상태로 가상 객체(1801)를 향해 양쪽 무릎을 번갈아 뻗을 수 있다. 가상 객체(1801)를 넘는 운동 방식과 달리 도 18의 운동 방식에 따르면 사용자의 무릎이 가상 객체(1801)에 닿는 것이 올바른 운동 방법일 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른, 운동 강도의 조절에 사용되는 인자들의 다른 예시를 도시하는 도면이다. 도 19를 참조하면, 자세 점수는 사용자의 자세 안정성에 관한 자세 인자에 따라 측정될 수 있다. 자세 안정성에 관한 자세 인자는 피치(pitch)에 관한 자세 인자, 롤(roll)에 관한 자세 인자, 및 고관절 굽힘 각도에 관한 자세 인자 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
피치(pitch)에 관한 자세 인자는 동작 시 골반이 앞/뒤로 과도하게 기울지 않는지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 77°(후만(kyphosis))~83°(전만(lordosis))의 자세 인자는 상위 범위로 평가될 수 있다. 75°~77°(후만), 83°~85°(전만)의 자세 인자는 중간 범위로 평가될 수 있다. 그 밖의 범위의 자세 인자는 하위 범위로 평가될 수 있다.
롤(roll)에 관한 자세 인자는 동작 시 골반이 회전하지 않는지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 0°~10°의 자세 인자는 상위 범위로 평가될 수 있다. 10°~20°의 자세 인자는 중간 범위로 평가될 수 있다. 그 밖의 범위의 자세 인자는 하위 범위로 평가될 수 있다.
고관절 굽힘 각도는 다리를 적정 각도로 구부렸다 펴는지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 40° 이상(R(right)), 60° 이상(L(light))의 자세 인자는 상위 범위로 평가될 수 있다. 30°~40°(R), 50°~60°(L)의 자세 인자는 중간 범위로 평가될 수 있다. 그 밖의 범위의 자세 인자는 하위 범위로 평가될 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따른, 스마트글래스 없이 운동 프로그램이 제공되는 예시를 도시하는 도면이다. 도 20을 참조하면, 제1 전자 장치(2010)는 사용자의 움직임을 유도하는 가상 객체를 표시할 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 장치(2010)는 텔레비전과 같은 비착용형 디스플레이 장치일 수 있다. 제2 전자 장치(2020)는 동작 인식 센서(예: 카메라, TOF 센서, 초음파 센서)포함할 수 있고, 동작 인식 센서를 이용하여 사용자의 움직임을 측정할 수 있다. 제1 전자 장치(2010)는 가상 객체와 함께 사용자의 현재 모습을 표시할 수 있다. 사용자는 제1 전자 장치(2010)를 보면서 운동 프로그램을 수행할 수 있다. 제1 전자 장치(2010)가 동작 인식 센서를 갖는 경우, 제2 전자 장치(2020) 없이 운동 프로그램이 제공될 수 있다. 제1 전자 장치(2010)는 운동 강도에 대한 시뮬레이션, 현재 운동 강도, 현재 자세 점수, 현재 자세 지표, 및 운동 가이드 중 적어도 일부를 더 표시할 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따른, 운동 프로그램을 진행 상태에 관한 정보를 표시하는 전자 장치의 인터페이스 화면의 예시를 도시한다. 도 21을 참조하면, 인터페이스 화면은 영역들(2110, 2120, 2130, 2140) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 제1 영역(2110)은 운동 프로그램의 진행과 관련된 인공지능 이미지 및/또는 비디오 효과를 나타낼 수 있다. 제2 영역(2120)은 운동 강도에 대한 시뮬레이션 및/또는 현재 운동 강도를 나타낼 수 있다. 제3 영역(2130)은 현재 자세 점수를 나타낼 수 있다. 제4 영역(2140)은 현재 자세 지표를 나타낼 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른, 운동 프로그램의 선택 메뉴를 표시하는 전자 장치의 인터페이스 화면의 예시를 도시한다. 도 22를 참조하면, 제1 화면(2210)은 운동 프로그램의 진행 정보를 나타낼 수 있다. 제2 화면(2220)은 현재 라운드에서 수행 가능한 운동 프로그램을 나타낼 수 있다. 제3 화면(2230)은 운동량 선택 메뉴를 나타낼 수 있다.
본 개시(disclosure)의 다양한 실시예들에 의하면, 사용자가 웨어러블 장치(100)와 전자 장치(210)를 이용하여 별도의 측정하는 사람 및 고가의 측정 장비가 없더라도 스스로 손쉽게 신체 능력을 측정하는 것이 가능해진다. 실시예들을 통해 사용자는 자신의 보행 능력, 근력, 낙상 가능성 평가, 균형력 등을 비교적 정확하게 평가받을 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 개시의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 또는 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들은 기기(machine)에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 메모리(514))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서는 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 개시에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치(210)에 있어서,
    웨어러블 장치(100)와 통신을 수행하는 통신 모듈(730); 및
    상기 웨어러블 장치를 착용한 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공하고,
    상기 사용자가 상기 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 상기 사용자의 제1 자세 점수를 측정하고,
    상기 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교하고,
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정하고,
    상기 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공하는, 프로세서(710)
    를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함하고,
    상기 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정되는,
    전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 개인 운동 강도를 설정하기 위해,
    상기 제1 운동 프로그램의 현재 운동 강도의 변화에 따라 제1 시점에 상기 제1 자세 점수와 상기 상단 경계 값이 교차하면 상기 제1 시점의 제1 현재 운동 강도를 상기 하단 강도 값으로 설정하고,
    상기 제1 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도의 변화에 따라 제2 시점에 상기 제1 자세 점수와 상기 하단 경계 값이 교차하면 상기 제2 시점의 제2 현재 운동 강도를 상기 하단 강도 값으로 설정하는,
    전자 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 운동 프로그램 및 상기 제2 운동 프로그램 중 적어도 하나를 제공하기 위해,
    디스플레이 장치에 가상 객체를 표시하여, 상기 사용자의 움직임을 유도하고,
    상기 웨어러블 장치를 통해 상기 사용자의 상기 움직임에 대한 운동 부하를 발생시키는,
    전자 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 초기 운동 강도 범위 및 상기 개인 운동 강도 범위 중 적어도 일부는
    상기 가상 객체에 따른 제1 강도 인자 및 상기 운동 부하에 따른 제2 강도 인자에 따라 설정되는,
    전자 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 강도 인자는
    상기 사용자의 무게 중심과 상기 가상 객체 간의 거리에 관한 제1 서브 강도 인자,
    상기 가상 객체를 포함하는 이웃 가상 객체들 간의 간격에 관한 제2 서브 강도 인자,
    상기 가상 객체의 높이에 관한 제3 서브 강도 인자,
    상기 가상 객체의 크기에 관한 제4 서브 강도 인자, 및
    상기 가상 객체의 이동 속도에 관한 제5 서브 강도 인자
    중 적어도 하나에 기초하여 설정되는, 전자 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 강도 인자는
    아쿠아 모드의 수중 환경의 수심, 물살 방향, 및 물살 속도 중 적어도 하나에 기초한 파라미터에 따라 결정되는,
    전자 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 자세 점수 및 상기 제2 자세 점수 중 적어도 하나는
    상기 사용자의 자세 안정성에 관한 제1 자세 인자 및 상기 사용자와 상기 가상 객체 간의 거리에 따른 제2 자세 인자에 따라 결정되는,
    전자 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제2 운동 프로그램을 제공하기 위해,
    상기 사용자가 상기 제2 운동 프로그램을 수행하는 동안 상기 사용자의 제2 자세 점수를 측정하고,
    상기 제2 자세 점수가 상기 자세 경계 값의 제어 마진을 벗어나는 경우, 상기 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하는,
    전자 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함하고,
    상기 상단 경계 값에 관해 제1 상단 제어 마진 및 제1 하단 제어 마진이 설정되고,
    상기 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정되고,
    상기 프로세서는, 상기 제2 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도를 조절하기 위해,
    상기 제2 자세 점수가 상기 제1 상단 제어 마진을 초과하는 경우 상기 제2 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도를 증가시키고,
    상기 현재 운동 강도의 증가에 따라 상기 제2 자세 점수가 상기 제1 하단 제어 마진을 하회하는 경우 상기 현재 운동 강도의 증가를 멈추는,
    전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하단 경계 값에 관해 제2 상단 제어 마진 및 제2 하단 제어 마진이 설정되고,
    상기 프로세서는, 상기 제2 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도를 조절하기 위해,
    상기 제2 자세 점수가 상기 제2 하단 제어 마진을 하회하는 경우 상기 제2 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도를 감소시키고,
    상기 현재 운동 강도의 감소에 따라 상기 제2 자세 점수가 상기 제2 상단 제어 마진을 초과하는 경우 상기 현재 운동 강도의 감소를 멈추는,
    전자 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하기 위해,
    상기 제2 자세 점수가 상기 자세 경계 값의 제어 마진을 벗어남에 따라 상기 제2 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도를 실시간으로 조절하는,
    전자 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 개인 운동 강도 범위는
    상기 사용자의 좌측 신체 부위에 대한 좌측 강도 범위 및 상기 사용자의 우측 신체 부위에 대한 우측 강도 범위를 포함하는,
    전자 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 운동 프로그램의 제공 및 상기 제2 자세 점수의 측정은 상기 좌측 강도 범위 및 상기 우측 강도 범위에 대해 독립적으로 수행되는,
    전자 장치.
  15. 웨어러블 장치를 착용한 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공하는 동작(810);
    상기 사용자가 상기 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 상기 사용자의 제1 자세 점수를 측정하는 동작(820);
    상기 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교하는 동작(830);
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정하는 동작(840); 및
    상기 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공하는 동작(850)
    를 포함하고,
    상기 제2 운동 프로그램을 제공하는 동작은
    상기 사용자가 상기 제2 운동 프로그램을 수행하는 동안 상기 사용자의 제2 자세 점수를 측정하는 동작;
    상기 제2 자세 점수가 상기 자세 경계 값의 제어 마진을 벗어나는 경우, 상기 제2 운동 프로그램의 현재 운동 강도를 조절하는 동작을 포함하는,
    제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함하고,
    상기 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정되고,
    상기 개인 운동 강도 범위를 설정하는 동작은
    상기 제1 운동 프로그램의 현재 운동 강도의 변화에 따라 제1 시점에 상기 제1 자세 점수와 상기 상단 경계 값이 교차하면 상기 제1 시점의 제1 현재 운동 강도를 상기 하단 강도 값으로 설정하는 동작; 및
    상기 제1 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도의 변화에 따라 제2 시점에 상기 제1 자세 점수와 상기 하단 경계 값이 교차하면 상기 제2 시점의 제2 현재 운동 강도를 상기 상단 강도 값으로 설정하는 동작
    를 포함하는, 제어 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 제1 운동 프로그램을 제공하는 동작 및 상기 제2 운동 프로그램을 제공하는 동작 중 적어도 일부는
    디스플레이 장치에 가상 객체를 표시하여, 상기 사용자의 움직임을 유도하는 동작; 및
    상기 웨어러블 장치를 통해 상기 사용자의 상기 움직임에 대한 운동 부하를 발생시키는 동작
    를 포함하는, 제어 방법.
  18. 제15항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자세 경계 값의 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함하고,
    상기 상단 경계 값에 관해 제1 상단 제어 마진 및 제1 하단 제어 마진이 설정되고,
    상기 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정되고,
    상기 제2 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도를 조절하는 동작은
    상기 제2 자세 점수가 상기 제1 상단 제어 마진을 초과하는 경우 상기 제2 운동 프로그램의 상기 현재 운동 강도를 증가시키는 동작; 및
    상기 현재 운동 강도의 증가에 따라 상기 제2 자세 점수가 상기 제1 하단 제어 마진을 하회하는 경우 상기 현재 운동 강도의 증가를 멈추는 동작
    를 포함하는, 제어 방법.
  19. 웨어러블 장치(100)에 있어서,
    상기 웨어러블 장치(100)가 사용자의 다리에 착용되었을 때 상기 사용자의 다리를 지지하기 위한 다리 지지 프레임(50; 55);
    상기 사용자의 움직임에 대한 운동 부하를 발생시키는 구동 모듈(120; 35; 45; 530; 530-1);
    상기 사용자에게 초기 운동 강도 범위에 따른 제1 운동 구간의 제1 운동 프로그램을 제공하고,
    상기 사용자가 상기 제1 운동 프로그램을 수행하는 동안 상기 사용자의 제1 자세 점수를 측정하고,
    상기 제1 자세 점수를 자세 경계 값과 비교하고,
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 사용자의 개인 운동 강도 범위를 설정하고,
    상기 개인 운동 강도 범위에 따라 제2 운동 구간의 제2 운동 프로그램을 제공하는, 프로세서(512)
    를 포함하는, 웨어러블 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 자세 경계 값은 상단 경계 값 및 하단 경계 값을 포함하고,
    상기 개인 운동 강도 범위는 상단 강도 값 및 하단 강도 값에 의해 결정되는,
    웨어러블 장치.
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