WO2017052173A2

WO2017052173A2 - 실시간 지압력 및 인체스캔 제어방법

Info

Publication number: WO2017052173A2
Application number: PCT/KR2016/010503
Authority: WO
Inventors: 한상철; 박창수; 최희원; 송한림; 백근영
Original assignee: 주식회사 세라젬
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2017-03-30
Also published as: PE20180820A1; CL2019001548A1; EP3892252A1; EP3338754A2; SG11201802414WA; ES2881479T3; MY186772A; JP2018528019A; MX2022004977A; MX2018003627A; PL3892252T3; RS64465B1; ES2881479T8; EP3338754B1; PL3338754T3; CN106821719B; EP3338754A4; PH12018500660A1; CN106821719A; US10744065B2

Description

실시간 지압력 및 인체스캔 제어방법

본 출원은 2015년 09월 25일에 출원된 한국특허출원 제10-2015-0136424호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.

본 발명은 자동 구동형 지압부를 이용한 지압력 실시간 제어 시 사용자에 따른 목표지압력을 산출하기 위해 지압부의 수평구동 시, 수평구동모터의 전류의 변곡점을 측정하고, 해당위치에서의 지압부의 수직위치와 데이터베이스에 저장된 수평위치별 기준 수직위치와의 편차를 지압력 보정수치에 반영하여 목표지압력을 산출하는 실시간 지압력 및 인체스캔 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 지압이란 몸 표면의 일정 부위를 압박함으로써 건강의 증진 또는 질병의 치료를 도모하는 수기요법으로 지압력을 높이거나 낮추거나 일정하게 유지할 때 각기 다른 효과를 얻을 수 있다.

일반적인 지압의 경우 일정 부위에 수직으로 압력을 가한 뒤 이를 일정시간 일정하게 유지하고 압력을 해제하는 방식으로 이루어지며 압력을 일정하게 유지하기 위해서는 현재의 압력을 측정하고 이에 대하여 보정하는 절차가 필요하다.

종래의 자동온열기는 사용자의 체중에 따라 지압부를 누르는 힘을 이용하여 지압력을 제공하고, 이때 지압력의 크기는 체중의 크기에 비례하며 동일한 체중일 경우 제품에 가해지는 하중의 분포에 따라 다르다.

여기에서 하중의 분포란 사용자의 체중이 제품의 위치 별로 가해지는 정도의 차이를 의미하며, 사용자의 체중에 의한 하중이 도자에 집중적으로 분포하는 경우 지압력의 크기가 증가하고, 폼을 비롯한 기타 구조물에 집중되는 경우 지압력의 크기가 감소한다.

이때 지압부의 높이를 상승시키면 이전과 비교하여 하중이 도자에 집중되므로 지압력의 크기가 증가하게 되고, 반대로 지압부의 높이를 하강시키면 하중이 도자를 제외한 구조물에 집중되므로 지압력의 크기가 감소하며 이러한 원리를 이용하여 지압력의 크기를 제어할 수 있다.

또한 종래의 자동온열기는 지압부의 수직높이를 이용한 지압력 제어 개념을 도입하고 있으나, 현재의 지압력을 측정할 수 있는 수단이 없다는 점에서 현재의 지압력을 기준으로 증가 또는 감소시킬 뿐 사용자에 가해지는 지압력을 특정한 값으로 구현할 수 없다는 문제가 있다.

아울러 종래의 자동온열기에서 지압력 제어 알고리즘은 인체스캔이라는 과정을 통하여 사용자의 척추뼈 위치에 해당하는 수평위치를 검출하고, 해당위치에서의 마사지 강도에 따른 수직높이를 산출하면 지압부가 해당 수평위치를 통과할 때마다 이에 해당하는 수직위치로 이동하도록 제어하는 방식이다.

그러나 마사지 작업 중 사용자의 움직임에 따라 척추뼈 위치가 이동하는 경우나, 다른 사용자로 전환되는 경우 이에 해당하는 수직위치도 변화해야 하나 이전에 저장된 수직위치로 제어함에 따라 실제 지압력과 의도한 지압력 사이에는 차이가 발생하는 문제가 있다.

즉 상기한 바와 같은 문제는 사용자의 척추뼈 위치가 변경되었음에도 이전에 저장된 척추뼈 위치, 즉 지압부의 수직위치에 대응되는 지압력으로 마사지 작업을 수행하기 때문이며, 이는 사용자에 따른 척추뼈 위치 변위에 따른 변위값이 반영되지 않은 결과로 최적의 마사지효과를 얻는데에 한계가 있다.

선행기술문헌

대한민국 등록특허 제10-0495450호(2005.06.04.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

초기 마사지 과정에서 지압부의 수평구동 시, 수평구동모터에 인가된 구동전류 측정값의 변곡점을 측정하여 변곡점에 해당하는 지압부의 수직위치와 데이터베이스에 저장된 수평위치별 기준 수직위치와의 편차를 지압력 보정수치에 반영하여 새로운 목표지압력을 산출하고, 새로운 목표지압력을 지압력 제어에 반영함으로써 마사지작업 시, 사용자에 적합한 지압력을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 기존의 인체을 스캔한 정보를 이용한 제어방법과 달리 마사지 작업 중 사용자의 위치가 변경되는 경우 또는 사용자가 변경되어 스캔 정보가 달라지는 경우 실시간 인체스캔 정보를 이용하여 변경된 척추 위치를 능동적으로 추적하고, 이에 의하여 정확한 위치에 지압력을 제공하고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

본 발명에 따른 실시간 지압력 제어방법은 (a) 지압부의 수평위치별 기준 수직높이를 설정하고, 기준 수직높이 범위내에서 목표지압력을 설정하는 단계; (b) 로드셀에 가해지는 사용자의 하중 측정 데이터에 의하여 현재 측정지압력을 연산하는 단계; 및 (c) 상기 목표지압력과 현재 측정지압력을 비교하여 상기 지압부의 수직높이를 제어하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 상기 (c) 단계에서 상기 목표지압력보다 상기 현재 측정지압력이 크거나 또는 작은 경우에 각각 상기 지압부는 수직하강 또는 수직상승하고,

상기 목표지압력과 상기 현재 측정지압력이 동일한 경우 상기 지압부의 수직구동은 정지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 지압부의 현지 수직높이가 상기 기준 수직높이 범위를 벗어나는 경우 상기 측정지압력에 일정한 마진값을 부여하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 (a) 단계에서 상기 목표지압력은 최소값이 적용되고,

상기 지압부의 전진 및 후진 시, 수평구동모터에 인가되는 구동전류 측정값의 변곡점에 해당하는 수평특정위치를 결정하는 (a') 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 수평특정위치에서 상기 지압부의 수직높이와 상기 기준 수직높이와의 편차에 의하여 상기 목표지압력에 대한 보정값을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 구동전류 측정값의 변곡점은 현재 사용자의 특정 척추위치로 산출되고,

마사지 작업 중 상기 지압부의 수평이동 시, 수평구동모터에 인가되는 구동전류 측정값에 해당하는 현재 척추위치가 특정 척추위치와 상이한 경우 그 편차만큼 경혈점의 위치를 옵셋 보정하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 사용자의 전환으로 이전 척추위치의 경혈점과 현재 척추위치의 경혈점간의 간격 비율이 변동되는 경우 경혈점간의 비율을 보정하는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명에 따른 실시간 인체스캔 제어방법은

(A) 수평모터의 구동에 의한 전류 변동값 데이터를 수집하여 전류의 변동구간을 설정하고, 상기 변동구간에서의 최대 및 최소 변곡점에 해당하는 경혈점에서의 위치정보를 추출하는 단계; (B) 마사지 작업 중 현재 사용자의 경혈점 위치가 상기 (A) 단계에 대응하는 경혈점의 위치가 상이한 경우 각 위치간의 차이에 따른 보정값을 산출하는 단계; (C) 상기 (B) 단계에서 산출된 보정값만큼 현재 사용자의 각 경혈점의 위치를 보정하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 마사지 작업 중 현재 사용자의 경혈점간의 거리가 상기 (A) 단계에서 추출된 이전 경혈점간의 거리와 상이한 경우 현재의 경혈점간의 거리와 이전 경혈점간의 거리 비율만큼 현재 사용자의 경혈점간 거리 비율을 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시간 지압력 및 인체스캔 제어방법은 동일 사용자의 위치 변경이나, 사용자가 전환되는 경우 현재 사용자의 위치에서 변경된 척추뼈의 위치에 따라 새로운 목표지압력을 산출하여 지압력을 제어에 반영함으로써 사용자의 신체조건에 따른 최적의 마사지 강도제어가 실시간적으로 가능하게 된다.

또한 본 발명은 지압부의 수평구동을 위한 수평구동모터의 구동전류 측정값의 변곡점을 이용하고, 변곡점에 해당하는 특정 추척위치를 마사지 작업 중 실시간으로 검출하여 지압부 제어에 반영함으로써 사용자에 따른 실시간 맞춤형 마사지를 제공할 수 있으며, 특히 종전과 같이 별도의 인체스캔 작업이 필요없다는 점에서 작업효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 실시간 지압력 제어방법을 나타내는 흐름도,

도 2는 본 발명에 따른 실시간 지압력 및 인체스캔 제어방법의 구동모듈을 나타내는 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 실시간 인체스캔 제어방법을 나타내는 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 지압부의 수직높이 및 수평변위에 따른 로드셀 무게측정 데이터를 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 특정 목표지압력에서의 제어방법 적용결과를 나타내는 그래프,

도 6는 본 발명에 따른 사용자 체형에 따라 서로 다른 측정지압력 범위를 나타내는 그래프,

도 7은 본 발명에 따른 특정 목표지압력에서 기준 수평하강 및 상승 시 측정 데이터를 나타내는 그래프,

도 8은 본 발명에 따른 경추만곡이 적용된 인체스캔 수평전류 데이터를 나타내는 그래프,

도 9는 본 발명에 따른 정규분포 데이터의 특수성 평가기준을 나타내는 그래프,

도 10은 본 발명에 따른 인체스캔 제어방법에 따른 요추부 Peak 검출의 3가지 유형을 나타내는 그래프,

도 11은 본 발명에 따른 경추만곡 미적용 인체스캔 수평구동전류 데이터의 최대기울기 위치 검출을 나타내는 그래프,

도 12는 본 발명에 따른 온열기의 인체스캔 수평구동전류 테이터를 나타내는 그래프.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 실시간 지압력 및 인체스캔 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 지압력 인체스캔 제어방법은

지압부의 수평위치별 기준 수직높이를 설정하고, 기준 수직높이 범위내에서 목표지압력을 설정하는 (a) 단계(S100)와, 로드셀에 가해지는 사용자의 하중 측정 데이터에 의하여 현재 측정지압력을 연산하는 (b) 단계(S200)와, 목표지압력과 현재 측정지압력을 비교하여 지압부의 수직높이를 제어하는 (c) 단계(S300);를 포함하여 이루어진다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (a) 단계(S100)는 지압부의 수평위치별 기준 수직위치를 설정하고, 기준 수직위치 높이 범위내에서 목표지압력을 설정하는 과정이다.

먼저 본 발명에 따른 온열기는 지압부의 구동을 위한 구동모듈은 수평 및 수직구동모터로 BLDC 모터와, 도자부재가 전후방으로 2열 배치된 지압부로 구성되며, 사용자의 하중을 측정하기 위해 지압부 하부에 로드셀이 배치된다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (b) 단계(S100)는 사용자위 하중을 로드셀로 측정하여 측정지압력을 산출하는 과정이다.

즉 지압부의 상측에 가해진 무게는 지압부를 통하여 로드셀에 전달되며, 이에 따라 변화된 로드셀의 전기적 신호는 제어회로를 통하여 변화된 무게량으로 인식된다.

측정 무게량의 변화 시, 제어회로는 지압부의 높이를 상승 또는 하강시킴으로써 지압력의 크기를 원하는 값으로 제어할 수 있으며, 이를 통하여 일정한 지압력을 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 온열기의 지압력 제어를 위한 제어방법의 가장 큰 특징은 지압력 제어를 실시간적으로 구현할 수 있다는 점이다.

즉 종래의 온열기의 지압력 제어방법은 인체스캔이라는 과정을 통하여 사용자의 척추뼈 위치에 해당하는 수평위치를 검출하고, 해당위치에서의 마사지 강도에 따른 수직높이를 산출하면, 지압부가 해당 수평위치를 통과할 때마다 이에 해당하는 수직위치로 이동하도록 제어하는 방식이다.

이에 따라 마사지작업 중 사용자의 움직임에 따라 척추뼈 위치가 이동하는 경우 이에 해당하는 수직위치도 변화해야 하나 이전에 저장된 수직위치로 제어함에 따라 실제 지압력과 의도한 지압력 사이에는 차이가 발생하게 된다.

그러나 본 발명에 따른 실시간 인체스캔 제어방법은 지압부의 현재 수평위치에 해당하는 수직위치를 지압력 측정 및 분석을 통하여 실시간으로 산출하기 때문에 사용자의 움직임에 상관없이 지압력을 목표한 값으로 정확하게 제어할 수 있다.

이때 목표지압력은 수평위치에 따라 다르게 또는 동일하게 설정 가능하므로 사용자의 선택에 따라 지압력을 부분 구간별로 다르게 또는 전체 구간에 대하여 동일하게 제어할 수 있다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (c) 단계(S300)는 목표지압력과 측정지압력을 비교하여 지압부의 수직높이를 제어하는 과정이다.

이를 위해 본 발명에 따른 온열기는 도 3의 도시와 같이 지압부의 수직위치를 최상 및 최하로 고정시킨 후, 수평구동을 통하여 사용자의 척추 1번 위치부터 온열기의 최대 수평 Stroke 구간까지 이동 시, 지압부의 수평위치에 따라 로드셀에 의한 무게측정 데이터를 수집할 수 있다.

상기 데이터를 통하여 수평위치에 따라 지압부의 수직높이 제어를 통하여 변화 가능한 지압력의 차이를 확인할 수 있다.

예컨대 도 4의 도시에서 수평변위 300mm 지점의 로드셀 데이터는 수직높이의 최하가 약 180A/D, 수직높이의 최상이 약 290A/D이므로, 수평변위 300mm 지점의 위치에서 지압부의 수직높이 제어를 통하여 지압력을 180A/D ~ 290A/D의 범위 안에서 구현할 수 있음을 알 수 있다.

만일 수평변위 300mm 지점에서 수직높이가 최하단이었을 경우 목표지압력을 240A/D으로 설정하여 지압력 제어 동작을 시작하였다면 지압부의 수직높이를 상승시키다가 측정지압력이 목표지압력과 동일한 240A/D에 도달하는 순간 지압부의 수직구동을 정지시킴으로써 목표지압력인 240A/D를 구현하게 된다.

이를 조건식으로 표현하면 다음과 같다.

If (목표지압력 > 측정지압력) then 수직상승구동

Else if (목표지압력 < 측정지압력) then 수직하강구동

Else 수직구동정지

또한 도 5는 이러한 방식으로 목표지압력을 240A/D로 설정 후, 수평구동을 통하여 척추 1번 위치부터 온열기의 최대 수평 Stroke 구간까지 이동 시, 측정지압력이 지압부 수직이동가능 범위 내에서 목표지압력인 240A/D로 구현됨을 측정한 지압력 실시간 제어방법이 적용된 결과이다.

상기한 바와 같은 결과에 의하면 측정지압력이 목표지압력인 240A/D 보다 낮은 경우 지압부는 수직상승 구동되고, 반대로 240A/D 보다 높은 경우 지압부가 수직하강 구동되며, 240A/D일 경우 지압부가 수직정지상태로 구동하지 않음으로써 전체 마사지 구간에 대하여 240A/D의 목표지압력이 구현된다.

다만 이러한 제어는 수직구동범위 내에서 가능하며 만일 지압부가 수직최하 위치일 경우 더 이상의 지압력 감소가 불가능하며, 수직최상일 경우 지압력 증가가 불가능함을 알 수 있다.

이때 실제 제어환경 구성 시, 노이즈에 의한 로드셀 측정값은 흔들림이 발생할 수 있고, 이러한 경우 측정지압력 또한 흔들릴 수 있다.

따라서 목표지압력에 대하여 노이즈 범위를 적용할 필요가 있으며, 그 값은 현재 구현된 회로 노이즈의 2배 수준이 적절할 것으로 판단된다.

전술한 바와 같은 조건문은 노이즈 범위 적용 시 다음과 같이 변경될 수 있다.

If (목표지압력 > (측정지압력 + 노이즈 범위)) then 수직상승구동

Else if (목표지압력 < (측정지압력 - 노이즈 범위)) then 수직하강구동

Else 수직구동정지

도 5의 결과를 기준으로 할 때, 노이즈 범위를 10A/D로 설정하는 경우 목표지압력 240A/D에 대하여 측정지압력이 250A/D 보다 큰 경우 지압부는 수직하강 구동되며, 측정지압력이 230A/D 보다 작은 경우 지압부는 수직상승 구동하게 된다.

만일 측정지압력이 230A/D ~ 250A/D 범위에 속하게 된다면 지압부는 수직구동 정지상태가 되며, 이를 지압력 제어 안정화상태라고 할 수 있고,

상기한 바와 같이 지압부가 수직구동되는 경우는 편의상 지압력 제어 불안정상태라고 할 수 있다.

다만 지금까지의 내용을 이용하여 지압력 실시간 제어방법의 구현이 가능하나, 사용자가 전환되는 경우 현재 사용에 따른 다른 목표지압력의 적용되어야 한다는 점이다.

도 6의 도시의 경우 지압부의 수직위치를 최상 및 최하로 고정시킨 후 수평구동을 통하여 사용자의 척추 1번부터 온열기의 최대 수평 Stroke 구간까지 이동 시 사용자의 체형에 따라 다른 측정지압력의 범위를 나타낸다.

즉 사용자 A(저체중)의 경우 수평변위 300mm 지점의 로드셀 데이터가 약 170A/D ~ 260A/D 범위에서 변화하며, 사용자 B(고체중)의 경우 약 250A/D ~ 320A/D의 범위에서 변화함을 알 수 있다.

이 경우 적정 목표지압력을 상기 범위의 중간수준이라 한다면, 사용자 A의 경우 215A/D, 사용자 B의 경우 285A/D로 두 값은 동일하지 않으며, 만일 사용자 A에 대하여 사용자 B에 해당하는 목표지압력 285A/D를 적용하다면 이는 지압부의 수직구동을 통하여 구현 가능한 최대지압력을 초과하는 값으로 적절한 값이 아님을 알 수 있다.

이렇게 사용자마다 목표지압력이 상이하고, 적절하지 않은 목표지압력의 적용 시, 지압부 수직구동을 통하여 구현 가능한 범위를 벗어나게 되어 지압력 실시간 제어방법을 적용할 수 없게 된다.

이에 따라 사용자에 따라 다른 목표지압력을 자동 산출하기 위한 제어방법이 고려되어야 할 필요가 있다.

즉 다른 목표지압력을 자동 산출하기 위한 제어방법의 원리는 수평특정위치에서의 지압부 수직높이를 이용하여 목표지압력을 보정하는 것이다.

즉 도 7은 특정 사용자에 대하여 목표지압력이 240A/D 기준의 지압력 실시간 제어방법을 적용한 결과이며, 이를 이용하여 지압부의 전진(이하 '수평하강'이라 함) 또는 후진(이하 '수평상승'이라 함) 시 수평특정위치의 구분 및 이때 지압부의 수직높이를 이용하여 목표지압력 보정값을 산출할 수 있다.

이 경우 수평특정위치의 구분은 지압부의 수평이동을 위해 도입된 수평구동모터의 구동전류 측정값의 변곡점을 이용하게 된다.

이는 목표지압력과 상관없이 전체 마사지 구간에 대하여 수평구동전류는 수평하강 및 상승 시, 각각 3개의 변곡점을 나타내며 이때의 지압부 수평위치를 수평특정위치라고 한다.

이하에서는 수평구동전류를 이용한 변곡점 구분방법에 따른 실시간 인체스캔 제어방법을 보다 상세하게 기술하기로 한다.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 실시간 인체스캔 제어방법은

이 경우 본 발명에 따른 실시간 인체스캔 제어방법은 전술한 바와 같은 실시간 지압력 제어방법에서 지압부의 수평하강 또는 상승 시, 수평구동모터에 인가되는 구동전류 측정값의 변곡점에 해당하는 수평특정위치를 결정하는 (a') 단계(S110)에 포함된다.

본 발명에 따른 (A) 단계는 사용자에 따라 서로 다른 경혈점의 위치 검출방법은 사용자 전체 척추구간에 대하여 지압부의 수평이동 시, 지압부에 가해지는 반발력의 변화를 이용하여 척추의 특정위치를 추적하는 것으로, 수평구동모터의 구동전류를 이용함으로써 구현된다.

이 경우 경혈점의 위치는 척추의 특정위치와 연관되므로 척추 특정위치의 추적은 경혈점 위치에 대한 추적을 의미한다.

따라서 지압부의 수직위치를 고정한 상태에서 수평구동을 통하여 사용자의 척추 1번 위치에서부터 온열기의 최대 수평 Stroke 구간까지 이동 시, 지압부의 수평위치에 따라 도 7과 같은 수평구동모터의 구동전류 데이터를 수집할 수 있다.

도 8에서 데이터의 변곡점인 A1 ~ C, a1 ~ c의 위치는 각각 특정 척추뼈의 위치와 연관시킬 수 있으며, 특히 C의 위치는 척추뼈 24번 하측의 위치에 해당함을 시험대상자 138명의 인체스캔 테스트에서 확인할 수 있다.

이에 비하여 A1 ~ B, a1 ~ c이 위치는 사용자에 따라 연관되는 척추뼈의 위치가 상이하여 인체스캔 제어방법에 적용할 수 없다.

본 테스트 결과에 따른 척추뼈 23번 하측위치 측정정확도는 요추부 부하의 최대치를 이용한 척추길이 산출로, 먼저 귀밑(척추 1번 상측)에서 골발뼈 상측(척추 23번 하측)까지의 거리를 측정하고, 인체스캔 데이터 중 요추부 최대치의 위치(도 7에서 'C')를 이용하여 척추 24번 하측위치 검출 후, 척추 23번을 산출한 결과이다.

이 결과에 따르면 도 8에서 'A'에 대한 'B'의 오차평균 및 표준편차를 산출하며, 척추 23번 하측위치 측정 오차평균은 3.63mm 이고, 표준편차는 30.85mm 이다.

이 경우 한국인 인체치수조사 결과에 의하면 한국인 평균 척추길이는 668mm로 이를 30개의 척추뼈 개수로 나누면 척추뼈 1개의 평균길이인 22.27mm가 산출된다.

인체스캔 정확도의 목표를 척추뼈 1개의 평균길이라고 할 때, 정규분포의 특수성을 고려하면 전체 측정대상에 대하여 70%를 목표범위에 포함시키기 위해서는 "오차평균 + 표준편차"의 값이 22.27mm 이하가 되어야 하며, 상기 측정결과에 따르면 34.48mm로 목표범위를 벗어남을 알 수 있다.

(도 9는 정규분포 데이터의 특수성에 따라 표준편차 ±1배 범위 내에 약 70%이 데이터가, 표준편차 ±2배 범위 내에 약 95%의 데이터가 포함됨을 나타낸다.)

상기 측정결과의 표준편차가 평균오차에 비하여 상대적으로 큰 것은 인체스캔 수평구동전류 데이터가 크게 도 10과 같은 3가지 형태로 나타나기 때문이며, 1개의 Peak가 명확하게 검출되지 않는 경우 인체스캔 결과에 큰 오차를 유발하게 된다.

이 경우 1개의 Peak가 명확하게 검출되지 않는 가장 큰 원인은 지압부가 상하 2열의 구조이기 때문이며 사용자의 골반부 통과 시, 상측열과 하측열에서 각각의 Peak이 발생하거나 이들이 합산된 형태가 나타나기 때문이다.

이에 따라 본 발명에 따른 인체스캔 제어방법은 다음과 같은 개선을 통하여 보다 측정정확도를 향상시키게 된다.

즉 도 11의 도시와 같이 지압부 상하 2열 구조에 의한 영향을 최소화하기 위하여 인체스캔 수평구동전류 데이터에 대하여 지압부 상하간격인 64mm 전후에 대한 변화량이 최대인 지점을 이용하는 제어방법으로 이를 통한 척추뼈 23번 하측위치 측정정확도는 다음과 같다.

시험대상자 12명, 요추부 부하의 최대기울기를 이용한 척추길이 산출하기 위해 시험방법은 먼저 귀밑(척추 1번 상측)에서 골반뼈 상측(척추 23번 하측)까지의 거리 측정하고, 다음으로 인체스캔 데이터 중 요추부 최대기울기의 위치를 이용하여 척추 24번 하측위치 검출 후 척추 23번 산출한 결과이다.

이 결과에 따르면 도 8에서 'A'에 대한 'B'의 오차평균 및 표준편차를 산출하며, 척추 23번 하측위치 측정 오차평균은 6.25mm 이고, 표준편차는 15.74mm 이다.

즉, "오차평균 + 표준편차"의 값이 21.99mm로 척추뼈 1개의 평균길이인 22.27mm보다 작으므로 전체 측정대상에 대하여 70%를 목표범위에 포함시키게 됨을 알 수 있다.

다만 상기한 바와 같은 제어방법은 자동모드 구동의 초반부 인체스캔이라는 별도의 구간에서만 경혈점의 위치추적이 가능하며, 인체스캔 이후 사용자의 자세변화에 따른 경혈점의 위치 변동 시, 이를 온열기에 반영할 수 없다는 한계가 발생하게 된다.

따라서 이하에서는 실시간 인체스캔 제어방법이 특정 구간에서만 인체스캔이 가능했던 것을 마사지 진행 중 상시 경혈점의 위치추적을 통하여 변경된 위치를 온열기에 반영하고 있다.

이때 지압부의 수직위치는 고정상태가 아니어도 큰 영향을 미치지 않는다.

또한 기존의 수평 Full Stroke 구동이 완전히 끝난 후 경혈점의 위치를 산출하여 온열기에 적용하는 방식이 아닌 최소한의 수평구동을 통하여 특정 위치를 지날 때 마다 즉시 경혈점의 위치를 산출하여 온열기에 적용하게 된다.

부가적으로 온열기의 동작 중 사용자의 움직임에 따른 경혈점의 위치보정 뿐만 아니라 사용자 전환 시 일부 구간의 수평이동만으로 이를 인식하여 경혈점의 위치를 재산출함으로써 인체스캔 과정이 마사지 동작 자체에 포함될 수 있다.

이를 위해 도 12는 지압부의 수직위치를 고정 또는 강도조절을 위한 Up/Down 동작 상태에서 수평구동을 통하여 사용자의 척추 1번 위치에서부터 온열기의 최대 수평 Stroke 구간까지 이동 시 지압부의 수평위치에 따른 수평구동모터 구동전류 측정 데이터를 나타내고 있다.

상기 데이터의 경우 수평구동전류의 측정 데이터에 다소 흔들림이 있으나 특정 구간에 대한 평균을 통한 보정 시 안정된 형태로 변환할 수 있다.

이때 특정 구간이라 함은 수평변위 기준 보정범위를 의미하며 오차의 최소화를 위하여 지압부 상하간격을 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단하며 경혈점 검출의 신속성을 위하여 그 범위를 적절히 축소시킬 필요가 있다.

상기 데이터의 변곡점인 A ~ C, a ~ c의 위치는 각각 특정 척추뼈의 위치와 연관시킬 수 있으며, 특히 C의 위치는 기존 인체스캔 제어방법과 마찬가지로 척추뼈 24번 하측의 위치에 해당함을 예상할 수 있다.

또한 실시간 인체스캔 제어방법에 따른 (B)단계는 시작은 A ~ B, a ~ c의 위치를 경혈점 검출에 이용하는 것이다.

이 경우 A ~ B, a ~ c의 위치는 사용자에 따라 연관되는 척추뼈의 위치가 상이하여 직접적으로 척추뼈의 위치로 적용할 수 없다.

그러나 각각의 사용자에 대하여 A ~ C, a ~ c 서로간의 거리는 일정하다.

예컨대 특정 사용자의 변곡점 위치 A가 마시지 진행 중 Offset X만큼 이동된 거리에서 검출된 경우 A로부터 B ~ C, a ~ c까지의 거리는 일정하므로 B ~ C, a ~ c의 위치도 X의 Offset만큼 변화하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 (C) 단계는 변곡점 위치 A가 이동된 경우 이와 연관된 경추부 척추뼈 위치의 이동을 직접적으로 추적하는 것이 아닌 A의 이동에 따른 척추뼈 24번 하측위치 C의 이동을 통하여 다른 척추뼈의 이동위치를 간접적으로 추적하는 원리를 이용하는 것이다.

상기한 바와 같은 추적원리는 수평모터 구동전류 변곡점에 대하여 A ~ C, a ~ c의 위치를 구분하는 것이 중요하다.

여기서 도 12의 데이터를 관찰하면 A, C, a, c의 경우 데이터가 증가하다 감소하는 특성을 확인할 수 있으며 B, b의 경우 데이터가 감소하다가 증가하는 특성을 확인할 수 있다.

하지만 이러한 특성은 A ~ C, a ~ c의 위치가 아닌 다른 지점에서도 일시적으로 나타날 수 있으므로 자칫하면 전혀 다른 위치를 A~C, a~c의 위치로 판단하는 오류를 범하게 된다.

또한 A와 C, a와 c는 동일한 특성을 갖으므로 그 구분이 모호하다.

이에 따라 A ~ C, a ~ c의 위치를 판단하는 경우 전체 수평 이동구간을 3개의 영역으로 구분하여 변곡점을 확인하는 절차를 적용하도록 한다.

수평 이동구간을 3개의 영역으로 구분할 때 고려해야 할 것으로 사용자의 신장에 따른 척추길이를 구분하는 것이다.

710mm의 수평 이동범위를 갖는 본 발명에 따른 온열기의 경우 1200mm ~ 1864mm 신장의 사용자에 대하여 안정된 인체스캔이 가능한 것으로 공지하고 있으며 이는 상기 신장길이에 대하여 한국인 인체치수조사 결과에 따른 신장대비 척추길이 평균비율인 41.53% 적용 시 척추길이가 498mm ~ 774mm이기 때문이다.

여기에서 774mm의 수치는 수평 이동구간 710mm에 지압부 상하거리 64mm를 더한 값에 해당한다.

서구형 체형의 사용자의 경우 한국인에 비하여 하체의 길이 대비 상체의 길이가 더 짧은 특징을 갖으며 이 경우 안정된 인체스캔이 가능한 최대신장은 상기 1864mm 보다 더 높은 값이 되겠다.

이와 같이 사용자 신장에 대하여 언급한 이유는 수평 이동구간을 3개의 영역으로 구분할 때 498mm ~ 774mm의 척추길이에 대하여 예외없이 A ~ C, a ~ c의 위치가 검출되어야 하기 때문이다.

이를 위해 시험대상자 5명에 대한 인체스캔 테스트를 통하여 A, B, C, a, b, c의 위치를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1와 같다.

또한 테스트 결과를 이용하여 1번째 영역에 A와 a가, 2번째 영역에 B와 b가, 3번째 영역에 C와 c가 위치하도록 영역을 구분하기 위한 지점을 설정할 수 있으며 이는 하기 표 2와 같다.

[표 1]

[표 2]

본 결과에 따르면 스캔 시작위치로부터 256mm, 459mm 지점을 경계로 3개의 영역으로 구분 시 A ~ C 및 a ~ c의 검출구간이 겹치지 않는 것을 확인할 수 있다.

또한 상기 데이터의 경우 A ~ C, a ~ c의 위치측정에 있어서 수평구동모터 구동전류 일정구간(±64mm) 평균치의 최대치와 최소치를 이용하였다.

만일 도 11에 도시된 바와 같이 최대기울기를 이용하면 보다 정확한 데이터 추출이 가능하다.

이상의 내용을 바탕으로 추후 마사지 동작 중 A ~ C, a ~ c의 위치를 검출하는 방법은 다음과 같다.

수평하강 시 수평구동 전류에 대하여 첫 번째 영역에서 최대값인 지점은 A, 두 번째 영역에 대하여 최소값인 지점은 B, 세 번째 영역에서 최대값인 지점은 C이다.

수평상승 시 수평구동 전류에 대하여 첫 번째 영역에서 최소값인 지점은 a, 두 번째 영역에 대하여 최대값인 지점은 b, 세 번째 영역에서 최소값인 지점은 c이다.

만일 사용자의 움직임에 따른 A ~ C, a ~ c의 위치 변화 시 상기 3개의 영역을 구분하는 경계의 위치도 동일하게 변경하여야 한다.

이에 대하여 추가로 고려해야 할 부분이 있는데, 이는 온열기 사용 중 사용자 전환에 따라 경혈점 간의 간격이 변화하는, 즉 스캔 시작위치로부터 C까지의 길이에 대한 A부터 C, B부터 C, a부터 C, b부터 C, c부터 C까지의 길이 비율이 변화하는 경우에 대한 인식방법이 그것이다.

다시 말하면 A ~ C, a ~ c의 단일 위치 변동 시 변화된 값만큼 전체 경혈점의 위치에 대하여 Offset을 적용하는 1차적 개념에 A~C, a~c의 복수 위치 변동 시 변화된 비율만큼 전체 경혈점에 대하여 구간 비율을 통하여 보정하는 2차적 개념을 더하는 것이며 이를 통하여 실시간 인체스캔 제어방법을 보완하고자 한다.

이를 위하여 본 발명에 따른 실시간 인체스캔 제어방법은 상기 표 1의 데이터를 이용하여 구간 비율을 통하여 경혈점의 위치를 보정하는 과정을 더 포함하게 된다.

지압부 수직높이가 최저일 경우 시험대상자1의 A의 위치는 178mm, B의 위치는 430mm이다.

만일 마사지 구동 중 A의 위치가 200mm 지점으로 이동한 경우 상기 1차적 개념을 적용하면 B의 위치는 430+(200-178) = 452mm가 된다.

이때 사용자의 움직임이 제품 동작에 따른 자연스러운 움직임이라 한다면 A를 통과한 후 특별한 동작없이(중간에 수평 방향전환 또는 정지, 3D 모션이 없는 경우) B를 통과한다면 B의 위치는 상기 산출된 452mm에서 검출되어야 한다.

만일 B의 위치가 452mm가 아닌 다른 위치에서 검출된다면 이는 단순한 사용자의 움직임이 아닌 사용자의 전환으로 판단할 수 있으며 이 경우 1차적 개념을 통한 경혈점의 Offset 이동이 아닌 2차적 개념을 이용한 경혈점의 구간 비율을 이용한 보정이 필요하다.

물론 452mm에 대하여 일정량의 측정오차 범위를 적용할 필요가 있으며 2차적 개념은 A~C, a~c의 위치에 대하여 연속으로 2개 위치를 통과한 경우에 한정하여 적용 가능하다.

만일 B의 위치가 452mm가 아닌 440mm에서 검출되었다고 가정하고, 측정허용 오차범위를 10mm로 적용한다면 B의 위치 오차는 측정허용 오차범위인 10mm를 초과하므로 2차적 개념의 적용대상에 포함된다.

이를 이용하면 A와 B의 간격은 기존 430-178 = 252mm에서 440-200 = 240mm로 축소되었음을 확인할 수 있다. 결론적으로 이전 단계의 현재 경혈점으로부터 다른 경혈점까지의 거리를 R이라 한다면 현재 단계의 현재 경혈점으로부터 다른 경혈점까지의 거리 Rn은 다음과 같다.

[식 1]

'Rn = R x (두 지점의 현재거리 / 두 지점의 이전거리) = R x 240 / 252'

이에 따른 스캔 시작위치로부터의 떨어진 특정 경혈점의 변경된 위치 Pn는 다음과 같다.

[식 2]

'Pn = 현재위치 - Rn'

만일 특정 경혈점의 위치가 스캔 시작위치로부터 P 떨어진 거리에 위치하였었다면 변경된 특정 경혈점 Pn의 위치 변화량 Dp는 다음과 같다.

[식 3]

'Dp = P - Pn'

온열기 동작 컨셉에 따라 Dp가 일정값 이상인 경우 이를 사용자 전환으로 인식하여 리모컨 디스플레이(Display) 및 구동모드 재시작 등 별도의 새로운 프로세스를 적용할 수도 있다.

상기한 바와 같은 방법으로 수평구동모터 구동전류 변곡점에 의한 수평특정위치가 구분되면,

정상적인 목표지압력이 설정된 상태라면 수평특정위치에서의 수직높이는 표준 척추만곡의 특정 값과 유사한 값을 나타내게 된다.

만일 수직높이가 상기 특정한 값보다 낮으면 목표지압력이 낮게 설정 되었음을, 높으면 목표지압력이 높게 설정 되었음을 의미하는 것을 알 수 있다.

또한 현재의 설정지압력과 적절한 목표지압력 간의 편차는 현재의 수직높이와 상기 특정위치에서의 수직높이와의 편차에 비례하므로 이를 이용하여 적절한 목표지압력 산출을 위한 현재의 목표지압력에 대한 보정값을 산출할 수 있다.

아울러 목표지압력이 적절하게 설정되었을 경우 지압력 실시간 제어방법을 통하여 구현되는 수평특정위치에서의 지압부의 수직높이 기준을 다음과 같이 적용할 수 있다.

'A : 수직 최대 높이, B : 수직 최대 높이의 1/4 위치, C : 수직 최대 높이의 3/4 위치'

'a : 수직 최대 높이, b : 수직 최대 높이의 3/4 위치, c : 수직 최저 높이'

이 경우 목표지압력 자동산출 제어방법은 목표지압력이 최저값인 상태로 시작하게 된다.

온열기의 동작이 시작하는 경우 목표지압력이 최저값인 상태이므로 현재지압력에 관계없이 지압부는 수직 최대높이로 상승하게 된다.

이에 따라 온열기의 동작은 체형에 관계없이 수직높이가 최대로 올라오게 되는 경추부에서 시작하게 된다.

목표지압력이 최저값인 상태로 동작 시 지압부의 수직위치는 항상 수직최대높이이므로 목표지압력은 특정위치마다 수직높이 비교를 통하여 점차 상승하게 된다.

지압부의 수평하강 및 상승을 통하여 6개의 수평특정위치에 대한 수직높이 비교를 통한 목표지압력 산출이 완료되면 이후 마사지 강도의 적용이 가능하며 만일 제품 동작 중 사용자 전환 상태를 인식하는 경우 상기 목표지압력 자동산출 제어방법을 재적용 할 필요가 있다.

또한 A, a, c 위치의 경우 지압부의 수직높이 기준이 최상 또는 최하로서 수직높이를 비교할 수 없는 경우가 있으며, 이를 고려하여 측정지압력과 목표지압력의 편차를 새로운 목표지압력 산출에 반영하며 이에 대한 적절한 비율을 적용하기 위하여 보정상수 'F'를 적용하는 것이 바람직하다.

아울러 목표지압력 자동산출 제어방법은 각각의 수평특정위치에서 수직위치 비교를 통하여 목표지압력을 바로 변환할 수도 있지만, 급격한 목표지압력 변화의 방지 및 순간 측정오차로 인한 전체 목표지압력 산출 오류를 방지하기 위하여 보정상수 'P'를 적용하여 단계적으로 보정하는 것을 바람직하며, 이때의 보정상수 'P'는 0.5을 적용하되 사용조건에 따라 적절히 변경 가능하다.

최종적으로 6개 특정위치에서의 보정값에 대한 평균치를 적용하여 최종 목표지압력을 산출하게 된다.

이 경우 보정상수 F와 P를 이용한 새로운 목표지압력 산출 및 최종 목표지압력 산출은 다음의 공식이 적용한다.

[식 4]

신규 목표지압력 = 이전 목표지압력 + 보정상수 F x (측정지압력 - 목표지압력) + 보정상수 P x (수직 기준위치 - 수직 현재위치)

[식 5]

최종 목표지압력 = (A~C, a~c 위치에서의 목표지압력 합) / 특정위치 개수 6

이와 같이 로드셀 무게측정 데이터에 따른 지압부의 수직높이 제어 시 측정 및 제어가 실시간으로 구현됨에 따라 사용자의 움직임에 상관없이 목표한 지압력으로 부분 및 전체 구간에 대하여 다르게 또는 동일하게 제어할 수 있게 된다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 실시간 인체스캔 제어방법을 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

(a) 지압부의 수평위치별 기준 수직높이를 설정하고, 기준 수직높이 범위내에서 목표지압력을 설정하는 단계(S100);

(b) 로드셀에 가해지는 사용자의 하중 측정 데이터에 의하여 현재 측정지압력을 연산하는 단계(S200); 및

(c) 상기 목표지압력과 현재 측정지압력을 비교하여 상기 지압부의 수직높이를 제어하는 단계(S300);를 포함하여 이루어진 실시간 지압력 제어방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c) 단계(S300)에서

상기 목표지압력보다 상기 현재 측정지압력이 크거나 또는 작은 경우에 각각 상기 지압부는 수직하강 또는 수직상승하고,

상기 목표지압력과 상기 현재 측정지압력이 동일한 경우 상기 지압부의 수직구동은 정지하는 것을 특징으로 하는 실시간 지압력 제어방법.
제 2 항에 있어서,

상기 지압부의 현재 수직높이가 상기 기준 수직높이 범위를 벗어나는 경우 상기 측정지압력에 일정한 마진값을 부여하는 것을 특징으로 하는 실시간 지압력 제어방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (a) 단계(S100)에서 상기 목표지압력은 최소값이 적용되고,

상기 지압부의 전진 및 후진 시, 수평구동모터에 인가되는 구동전류 측정값의 변곡점에 해당하는 수평특정위치를 결정하는 (a') 단계(S110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 지압력 제어방법.
제 4 항에 있어서,

상기 수평특정위치에서 상기 지압부의 수직높이와 상기 기준 수직높이와의 편차에 의하여 상기 목표지압력에 대한 보정값을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 지압력 제어방법.
제 4 항에 있어서,

상기 구동전류 측정값의 변곡점은 현재 사용자의 특정 척추위치로 산출되고,

마사지 작업 증 상기 지압부의 수평이동 시, 수평구동모터에 인가되는 구동전류 측정값에 해당하는 현재 척추위치가 특정 척추위치와 상이한 경우 그 편차만큼 경혈점의 위치를 옵셋 보정하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 실시간 지압력 제어방법.
제 6 항에 있어서,

사용자의 전환으로 이전 척추위치의 경혈점과 현재 척추위치의 경혈점간의 간격 비율이 변동되는 경우 경혈점간의 비율을 보정하는 것을 특징으로 하는 실시간 지압력 제어방법.
(A) 수평모터의 구동에 의한 전류 변동값 데이터를 수집하여 전류의 변동구간을 설정하고, 상기 변동구간에서의 최대 및 최소 변곡점에 해당하는 경혈점에서의 위치정보를 추출하는 단계;

(B) 마사지 작업 중 현재 사용자의 경혈점 위치가 상기 (A) 단계에 대응하는 경혈점의 위치가 상이한 경우 각 위치간의 차이에 따른 보정값을 산출하는 단계;

(C) 상기 (B) 단계에서 산출된 보정값만큼 현재 사용자의 각 경혈점의 위치를 보정하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 인체스캔 제어방법.
제 8 항에 있어서,

마사지 작업 중 현재 사용자의 경혈점간의 거리가 상기 (A) 단계에서 추출된 이전 경혈점간의 거리와 상이한 경우 현재의 경혈점간의 거리와 이전 경혈점간의 거리 비율만큼 현재 사용자의 경혈점간 거리 비율을 보정하는 것을 특징으로 하는 실시간 인체스캔 제어방법.