WO2021251584A1 - 웨어러블 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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WO2021251584A1
WO2021251584A1 PCT/KR2021/001528 KR2021001528W WO2021251584A1 WO 2021251584 A1 WO2021251584 A1 WO 2021251584A1 KR 2021001528 W KR2021001528 W KR 2021001528W WO 2021251584 A1 WO2021251584 A1 WO 2021251584A1
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user
torque
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wearable device
processor
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형승용
심영보
김경록
박정미
서기홍
이연백
최진희
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삼성전자주식회사
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    • A61H2230/62—Posture
    • A61H2230/625—Posture used as a control parameter for the apparatus

Definitions

  • the following embodiments relate to a wearable device that is worn on a user's body and outputs a torque to the user.
  • a walking assistance device refers to a device or device that helps patients who cannot walk on their own due to various diseases or accidents to perform a walking exercise for rehabilitation treatment.
  • the walking assistance device is mounted on the user's body to assist the user with muscle strength required for walking, and induces the user's walking so that the user can walk in a normal walking pattern.
  • a wearable device for outputting a torque according to one side includes: a motor; motor driver circuit; a communication circuit for receiving movement information of the first user from a server or an electronic device; a frame connected to the motor and worn on the lower body of a second user to support the lower body; sensor; and obtaining the motion information of the second user using the sensor, calculating a difference between the obtained motion information and the received motion information, and determining a torque strength based on the calculated difference, , a processor for controlling the motor driver circuit so that torque equal to the determined torque intensity is output from the motor.
  • the processor determines a gain for increasing the torque strength, determines the torque strength using the checked gain and the calculated difference, and the second The torque direction is determined in a direction opposite to the direction of the user's movement, the converter is controlled to draw power corresponding to the determined torque strength from the battery, and the motor rotates according to the determined torque direction.
  • Some switches of the motor driver circuit may be turned on and other switches may be turned off so as to output a torque that resists the movement of the second user.
  • the processor determines a gain for increasing the torque strength, determines the torque strength using the checked gain and the calculated difference, and moves the second user determines the torque direction in the same direction as the direction of Some switches of the motor driver circuit may be turned on and others of the motor driver circuit may be turned off to output a torque that assists the .
  • the received motion information includes the joint angle of the first user
  • the obtained motion information includes the joint angle of the second user
  • the motion information of the first user includes the joint angle of the first user.
  • the wearable device may be generated by sensing the movement of the first user.
  • the electronic device receives content streamed from the server, wherein the content includes image data and audio data generated by pre-photographing the movement of the first user, and the wearable device of the first user senses the movement of the first user to include the generated motion information-, extract the motion information of the first user from the content, and the communication circuit may receive the extracted motion information from the electronic device.
  • the communication circuit may transmit the motion information of the second user to the electronic device.
  • the second user may further include an Inertial Measurement Unit (IMU) sensor configured to obtain acceleration information, angular velocity information, and posture information, wherein the communication circuit transmits the obtained acceleration information, angular velocity information, and posture information to the electronic device. can be sent to the device.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • a remote training system is a server; a first wearable device worn by a first user; and a second wearable device worn by a second user.
  • the first wearable device is operable to obtain the motion information of the first user and transmit the motion information of the first user to the second wearable device through the server
  • the second wearable device is configured to transmit the motion information of the first user to the second wearable device through the server.
  • Receive the motion information of the first user obtain the motion information of the second user, calculate a difference between the motion information of the second user and the motion information of the first user, and based on the calculated difference
  • the torque intensity is determined as the raw material, and torque equal to the determined torque intensity is output to the second user.
  • the second wearable device determines a gain for increasing the torque strength, determines the torque strength using the checked gain and the calculated difference, and the second wearable device A torque direction is determined in a direction opposite to the direction of the user's movement, the converter is controlled to draw power corresponding to the determined torque strength from a battery, and a motor rotates according to the determined torque direction to rotate the second user
  • Some switches of the motor driver circuit may be turned on and other switches may be turned off so as to output a torque that resists the movement of the motor.
  • the second wearable device determines a gain for increasing the torque strength, determines the torque strength using the checked gain and the calculated difference, and the second wearable device
  • the torque direction is determined in the same direction as the user's movement direction
  • the converter is controlled to extract power corresponding to the determined torque strength from the battery, and the motor rotates according to the determined torque direction to rotate the second user
  • the motion information of the first user includes the joint angle of the first user
  • the motion information of the second user includes the joint angle of the second user
  • the first wearable device includes the motion of the second user.
  • Information may be transmitted to the second wearable device through the server.
  • the second wearable device is connected to the electronic device of the first user and transmits movement information of the first user to the electronic device of the first user
  • the second user wearable device is the electronic device of the second user.
  • connected to, and the electronic device of the first user transmits image data and audio data generated by photographing the movement of the first user to the server, and transmits the movement information of the first user to the server
  • the server time-synchronizes the image data, the audio data, and the movement information of the first user received from the electronic device of the first user, and collects the time-synchronized image data, the audio data, and the movement information of the first user transmit to the electronic device of the second user
  • the electronic device of the second user may output image data and audio data received from the server, and transmit the movement information of the first user to the first wearable device .
  • a streaming-based training system includes: a server for streaming video data, audio data, and content including movement information of a first user regarding exercise to an electronic device of a second user; and a wearable device connected to the electronic device.
  • the wearable device receives the motion information of the first user from the electronic device, obtains the motion information of the second user, calculates a difference between the obtained motion and the received motion information, and A torque strength may be determined based on the difference, and torque corresponding to the determined torque strength may be output to the second user.
  • a method of operating a wearable device for outputting a torque according to one side includes: receiving motion information of a first user from a server or an electronic device; obtaining motion information of the second user; calculating a difference between the obtained motion information and the received motion information; determining a torque strength based on the calculated difference; and controlling the motor driver circuit so that torque equal to the determined torque strength is output from the motor.
  • 1A to 2B are diagrams for explaining a wearable device according to an embodiment.
  • 3A to 3D are diagrams for explaining a torque of a wearable device according to an embodiment.
  • 4A to 4C are diagrams for explaining a trainer wearable device and a trainer wearable device according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a remote training system according to the embodiment.
  • 6A to 7D are diagrams for explaining a screen of a trayy electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a view for explaining another example of the remote training system according to the embodiment.
  • 9A to 9B are diagrams for explaining another example of a remote training system according to an embodiment.
  • 10A to 10C are diagrams for explaining a streaming-based training system according to an embodiment.
  • 11 is a diagram for explaining motion analysis and evaluation according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of operating a trayy wearable device according to an embodiment.
  • first or second may be used to describe various elements, these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one element from another.
  • a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.
  • 1A to 2B are diagrams for explaining a wearable device according to an embodiment.
  • the wearable device 100 includes a processor 110 , a first sensor 120 , a first motor driver circuit 130 , a first motor 140 , and an Inertial Measurement Unit (IMU) sensor 150 . , a memory 160 , and a communication circuit 170 .
  • One first sensor 120 , one first motor driver circuit 130 , and one first motor 140 are illustrated in FIG. 1A , but this is only an example, and the example shown in FIG. 1B
  • the wearable device 100 may include first and second sensors 120 and 121 , a plurality of motor driver circuits 130 and 131 , and a plurality of motors 140 and 141 .
  • the wearable device 100 may include a plurality of processors. The number of motor driver circuits, the number of motors, or the number of processors may vary according to a body part on which the wearable device 100 is worn.
  • each of the motors 140 and 141 may be located in the vicinity of the user's right hip joint and the left hip joint, respectively. This is for the wearable device 100 to apply a torque (or force) to the flexion and extension of each hip joint when the user walks.
  • flexion may represent forward rotation of the hip joint
  • extension may represent posterior rotation of the hip joint.
  • each of the motors 140 and 141 may be positioned to apply a torque (or force) to adduction and abduction of each hip joint.
  • the abduction may indicate a movement away from the body when the user moves laterally
  • the adduction may indicate a movement toward the body.
  • the wearable device 100 includes a frame for fixing the wearable device 100 to the user's body and supporting the body when the wearable device 100 is worn on the user's body.
  • a frame includes, for example, a waist wearing frame for fixing the wearable device 100 to the user's waist, and a leg wearing frame worn on the user's leg to fix a portion of the wearable device 100 to the user's leg.
  • the shape or configuration of the frame may be modified according to the implementation form.
  • the processor 110 , the memory 160 , the communication circuit 170 , etc. for controlling the operation of the wearable device 100 may be located on the back 101 of the user's waist.
  • the first motor 140 and the first sensor 120 may be located in the vicinity of the user's right hip joint 20R, and the second motor 141 and the second sensor 121 are located in the vicinity of the user's left hip joint 20L. can be located
  • Power is supplied to the first motor 140 located near the right hip joint 20R and the second motor 141 located near the left hip joint 20L so that the first motor 140 and the second motor 141 operate.
  • the force output from each of the first motor 140 and the second motor 141 is transmitted to each leg worn frame through the right/left transmission units 40R and 40L, and the force transmitted to the leg worn frame is It can be applied to the user's leg.
  • each of the motors 140 and 141 may be located in the vicinity of each of the right shoulder joint and the left shoulder joint. This is for the wearable device 100 to give torque to the flexion and extension of each shoulder joint. Without being limited to the example shown in FIG. 1E , each of the motors 140 and 141 may be positioned to apply a torque to the adduction and abduction of each shoulder joint.
  • the operation of the wearable device 100 will be described in more detail based on the configurations of the wearable device 100 .
  • the processor 110 controls the overall operation of the wearable device 100 .
  • the processor 110 may obtain movement information (eg, joint angle) of the user by using the first sensor 120 .
  • the first sensor 120 may include an encoder. Since the first motor 140 and the first sensor 120 are connected to each other, the shaft of the first sensor 120 may rotate as much as the first motor 140 rotates.
  • the first sensor 120 may transmit a bit value corresponding to each rotational position of the shaft to the processor 110 , and the processor 110 may calculate a rotation angle of the shaft based on the transmitted bit values.
  • the first sensor 120 may transmit a first bit value corresponding to the first rotational position to the processor 110 when the shaft is in the first rotational position, and when the shaft is rotated and is in the second rotational position, The second bit value corresponding to the second rotation position may be transmitted to the processor 110 .
  • the processor 110 may calculate the rotation angle of the shaft by subtracting the angle corresponding to the first bit value from the angle corresponding to the second bit value.
  • the first sensor 120 may calculate the rotation angle of the shaft by subtracting the second rotation position from the first rotation position of the shaft, and may transmit the calculated rotation angle to the processor 110 .
  • the first sensor 120 is not limited to the above-described encoder, and may include a resolver, an acceleration sensor, a gyro sensor, and the like.
  • the user's joint angle may correspond to the rotation angle of the shaft of the first sensor 120 .
  • the rotation angle of the shaft of the first sensor 120 may be used as a user's joint angle.
  • the rotation angle of the shaft of the first sensor 120 is expressed as the user's joint angle.
  • the processor 110 may calculate the angular velocity of the joint by using the user's joint angle. For example, if the joint angle obtained during T time is X, the processor 110 may calculate X/T as the joint angular velocity. Depending on the implementation, the first sensor 120 may calculate the angular velocity of the joint using the user's joint angle and transmit the calculated angular velocity to the processor 110 .
  • the first motor driver circuit 130 controls the operation of the first motor 140 under the control of the processor 110 .
  • the first motor driver circuit 130 may form an electrical path such that power is supplied from the battery to the first motor 140 under the control of the processor 110 .
  • An example of the first motor driver circuit 130 is shown in FIG. 2A .
  • the first motor driver circuit 130 illustrated in FIG. 2A is an H-bridge circuit and includes a plurality of switches 210 to 240 .
  • the first switch 210 and the fourth switch 240 may be turned on and the second switch 220 and the third switch 230 may be turned off under the control of the processor 110 .
  • the converter 202 may draw power from the battery 200 under the control of the processor 110 , and may supply the drawn power to the first motor 140 .
  • the first motor 140 When the first motor 140 is supplied with power when the first switch 210 and the fourth switch 240 are turned on and the second switch 220 and the third switch 230 are turned off, the first motor 140 rotates in the forward direction.
  • the forward rotation may indicate that the first motor 140 rotates in a clockwise direction.
  • the first motor 140 may rotate in the reverse direction.
  • the reverse rotation may indicate that the first motor 140 rotates in a counterclockwise direction.
  • the second switch 220 and the third switch 230 may be turned on and the first switch 220 and the fourth switch 240 may be turned off under the control of the processor 110, and the converter ( Power may be supplied from the battery 200 to the first motor 140 through 202 , and the first motor 140 may rotate in the reverse direction.
  • FIG. 2B An example of the second motor driver circuit 131 is shown in FIG. 2B .
  • the structure of the second motor driver circuit 131 may be the same as that of the first motor driver circuit 130 .
  • the second motor driver circuit 131 illustrated in FIG. 2B is an H-bridge circuit and includes a plurality of switches 250 to 280 .
  • the fifth switch 250 and the eighth switch 280 may be turned on and the sixth switch 260 and the seventh switch 270 may be turned off under the control of the processor 110 .
  • the converter 202 may extract power from the battery 200 and supply it to the second motor 141 under the control of the processor 110 .
  • the second motor 141 rotates in the forward direction when the fifth switch 250 and the eighth switch 280 are turned on and the sixth switch 260 and the seventh switch 270 are turned off when power is supplied.
  • the sixth switch 260 and the seventh switch 270 are turned on under the control of the processor 110 and the fifth switch 250 and the eighth switch 280 are turned off, and through the converter 202, the battery ( Power may be supplied from 200 to the second motor 141 .
  • the second motor 141 may rotate in the reverse direction.
  • the IMU sensor 150 may measure an acceleration and/or an angular velocity of the user's movement.
  • the user's movement may include movement in the x-axis direction, movement in the y-axis direction, and movement in the z-axis direction, and the IMU sensor 150 provides acceleration and/or angular velocity for movement in the x-axis direction.
  • acceleration and/or angular velocity for movement in the y-axis direction, and acceleration and/or angular velocity for movement in the z-axis direction may be measured.
  • the acceleration with respect to movement in each of the x-axis, y-axis, and z-axis may be referred to as acceleration information on the user's movement.
  • the angular velocity with respect to movement in each of the x-axis, y-axis, and z-axis may be referred to as angular velocity information for the user's movement.
  • the user may rotate about each of a longitudinal axis, a lateral axis, and a vertical axis.
  • the angle the user rotates about each of the longitudinal axis, the horizontal axis, and the vertical axis represents a roll angle, a pitch angle, and a yaw angle
  • the IMU sensor 150 provides a roll angle, a pitch angle, and You can measure the yaw angle.
  • the user's roll angle, pitch angle, and yaw angle may be referred to as user's posture information.
  • the memory 160 may store software necessary for the operation of the wearable device 100 . Also, the memory 160 may store the user's joint angle and joint angular velocity. In addition, the memory 160 may store acceleration information about the user's movement, angular velocity information, and user's posture information.
  • the memory 160 may include, but is not limited to, a non-volatile memory, a volatile memory, and the like.
  • the communication circuit 170 allows the wearable device 100 to communicate with the outside.
  • the communication circuit 170 may include one or more of a short-range wireless communication circuit, a Wi-Fi communication circuit, and a mobile communication circuit.
  • the short-range wireless communication circuit may communicate with an electronic device located in a short distance according to a short-range wireless communication method (eg, near field communication (NFC), Bluetooth, Zigbee, etc.).
  • the electronic device may include a mobile device (eg, a smart phone or tablet PC, etc.) and a display device (eg, a smart TV).
  • the Wi-Fi communication circuit may communicate with a server by accessing a network according to a Wi-Fi communication method.
  • the mobile communication circuit may communicate with a server by accessing a mobile communication network according to a mobile communication method (eg, 3G, 4G, 5G, etc.).
  • 3A to 3D are diagrams for explaining a torque of a wearable device according to an embodiment.
  • the wearable device 100 worn on the hip will be described as an example with reference to FIGS. 3A to 3D .
  • the wearable device 100 may generate a torque in the same direction as the user's movement direction.
  • the torque in the same direction as the moving direction of the user's movement may be referred to as "auxiliary torque".
  • the processor 110 may calculate or obtain the angular velocity of the user's right hip joint using the first sensor 120 .
  • the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 1 below so that auxiliary torque is provided to the user.
  • Control information for torque output may include torque intensity and torque direction, so that the processor 110 may determine the torque intensity and torque direction through Equation 1 above.
  • the first gain and the magnitude of the angular velocity are factors that determine the torque strength.
  • the torque strength determined only by the magnitude of the angular velocity may not be sufficient to assist the user's movement.
  • the processor 110 may determine the torque strength greater than the torque strength determined only by the magnitude of the angular velocity by multiplying the angular velocity by the first gain for increasing the torque strength as in Equation 1 above.
  • the processor 110 may multiply the first gain by the angular velocity to determine the torque intensity corresponding to a magnitude greater than the magnitude of the angular velocity.
  • the first gain may be adjusted by the processor 110 when there is a user adjustment request or the like. According to an embodiment, the first gain may be a fixed value.
  • the first gain may be, for example, an arbitrary value within the range of 0-2.
  • the range 0 to 2 described above is merely an example, and the range to which the first gain belongs is not limited to the above-described example.
  • the direction of the angular velocity is a factor determining the direction of the torque, and the processor 110 may determine the direction of the angular velocity as the direction of the torque.
  • the right hip joint rotates counterclockwise, so that the direction of the angular velocity is counterclockwise.
  • the processor 110 may determine the torque direction to be a counterclockwise direction.
  • the processor 110 may determine the angular velocity as control information for torque output. In this case, the processor 110 may determine the magnitude of the angular velocity as the torque strength, and determine the direction of the angular velocity as the torque direction.
  • the processor 110 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the torque intensity determined by the product of the first gain and the magnitude of the angular velocity (or the magnitude of the angular velocity) from the battery 200 . .
  • the processor 110 may turn on the second switch 220 and the third switch 230 of the first motor driver circuit 130 so that the first motor 140 rotates in the same direction as the direction of the angular velocity.
  • the first switch 210 and the fourth switch 240 may be turned off.
  • the power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 140 , so that the first motor 140 may output auxiliary torque to the right leg.
  • the second motor 141 may output auxiliary torque to the left leg.
  • the wearable device 100 may generate a torque in a direction opposite to the moving direction of the user's movement.
  • a torque in a direction opposite to the moving direction of the user's movement may be referred to as a “resistance torque”.
  • the processor 110 may calculate or obtain the angular velocity of the user's right hip joint using the first sensor 120 .
  • the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 2 below so that the resistance torque is provided to the user.
  • the control information for the torque output may include the torque intensity and the torque direction, and the processor 110 may determine the torque intensity and the torque direction through Equation 2 above.
  • the second gain and the magnitude of the angular velocity are factors that determine the torque strength.
  • the torque strength determined only by the magnitude of the angular velocity may not be sufficient to provide resistance to the user's movement.
  • the processor 110 may determine the torque strength greater than the torque strength determined only by the magnitude of the angular velocity by multiplying the angular velocity by the second gain for increasing the torque strength as in Equation 2 above.
  • the processor 110 may multiply the second gain by the angular velocity to determine the torque intensity corresponding to a magnitude greater than the magnitude of the angular velocity.
  • the torque strength may increase.
  • the second gain may be adjusted by the processor 110 when there is a user adjustment request or the like. According to an embodiment, the second gain may be a fixed value.
  • the second gain may be, for example, any value within the range of 0-2.
  • the range 0 to 2 described above is merely an example, and the range to which the second gain belongs is not limited to the above-described example.
  • Equation 2 "-1" is a factor determining the torque direction.
  • the processor 110 may determine the opposite direction of the angular velocity as the torque direction.
  • FIG. 3B the right hip joint rotates counterclockwise, so that the direction of the angular velocity is counterclockwise. Due to “-1”, the processor 110 may determine the torque direction as a clockwise direction opposite to the angular velocity.
  • the processor 110 may be determined as control information for torque output.
  • the processor 110 may determine the magnitude of the angular velocity as the torque strength, and determine the opposite direction of the angular velocity as the torque direction.
  • the processor 110 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the torque strength determined by the product of the second gain and the magnitude of the angular velocity (or the magnitude of the angular velocity) from the battery 200 . .
  • the processor 110 may turn on the first switch 210 and the fourth switch 240 of the first motor driver circuit 130 so that the first motor 140 rotates in a direction opposite to the direction of the angular velocity.
  • the second switch 220 and the third switch 230 may be turned off. Power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 140 , so that the first motor 140 may output a resistance torque to the right leg.
  • the second motor 141 may output a resistance torque to the left leg.
  • the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 3 below so that the user can feel a sense of resistance such as walking in a fluid such as water.
  • the processor 110 may have a second gain and The product of the magnitudes of may be determined as the torque strength, and the opposite direction of the angular velocity may be determined as the torque direction.
  • the processor 110 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the torque strength determined through Equation 3 from the battery 200 .
  • the processor 110 may turn on the first switch 210 and the fourth switch 240 of the first motor driver circuit 130 so that the first motor 140 rotates in a direction opposite to the direction of the angular velocity.
  • the second switch 220 and the third switch 230 may be turned off. Power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 140 , so that the first motor 140 may output a resistance torque to the right leg.
  • the second motor 141 may output a resistance torque to the left leg.
  • the hip angle increases as the user's right hip rotates counterclockwise and the left hip rotates clockwise in FIG. 3C .
  • the hip angle may correspond to the sum of the right hip joint angle and the left hip joint angle.
  • the wearable device 100 may provide a torque in a direction opposite to the direction of movement in which the hip angle increases to the user.
  • it will be described in detail.
  • the processor 110 may acquire the user's right hip joint angle using the first sensor 120 and may acquire the user's left hip joint angle using the second sensor 121 .
  • the processor 110 may calculate the hip angle by adding the right hip joint angle and the left hip joint angle.
  • the processor 110 may calculate the difference between the hip angle and the reference angle, and when the calculated difference is greater than 0, the following equation 4 is used so that a torque in the direction opposite to the direction of movement in which the hip angle increases is provided to the user. Control information for torque output may be determined accordingly. In other words, when the hip angle is greater than the reference angle, the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 4 below.
  • the third gain and the magnitude of the "hip angle-reference angle” are factors that determine the torque strength.
  • the torque strength determined only by the magnitude of the "hip angle-reference angle” may not be enough to provide resistance to the movement in the direction of increasing the hip angle.
  • the processor 110 multiplies the third gain for increasing the torque intensity by the "hip angle - the reference angle” as in Equation 4 above, and the torque greater than the torque intensity determined only by the size of the "hip angle - the reference angle” age can be determined.
  • the processor 110 may multiply the third gain by the "hip angle-reference angle” to determine a torque intensity corresponding to a magnitude greater than the magnitude of the "hip angle-reference angle".
  • Torque intensity may increase as the third gain and the "hip angle-reference angle" are larger.
  • the third gain may be adjusted by the processor 110 when there is a user adjustment request or the like. According to an embodiment, the third gain may be a fixed value.
  • the third gain may be, for example, any value within the range of 0-6.
  • the range 0 to 6 described above is merely an example, and the range to which the third gain belongs is not limited to the above-described example.
  • Equation 4 above “-1” is a factor determining the torque direction.
  • the processor 110 may determine a direction opposite to the increasing direction of the hip angle as the torque direction.
  • the right hip joint angle rotates counterclockwise and the left hip joint angle rotates clockwise, so the processor 110 may determine the direction of torque to be output to the right leg in a clockwise direction and output it to the left leg. You can determine the direction of the torque to be counterclockwise.
  • the processor 110 is may be determined as control information for torque output.
  • the processor 110 may determine the magnitude of the “hip angle-reference angle” as the torque intensity, and determine the opposite direction to the increasing direction of the hip angle as the torque direction.
  • the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 5 below so that torque in a direction opposite to the direction of movement in which the hip angle increases is provided to the user.
  • the processor 110 may determine the product of the magnitude of the hip angle and the third gain as the torque strength through Equation 5 above, and may determine the opposite direction to the increasing direction of the hip angle as the torque direction.
  • the processor 110 is may be determined as control information for torque output.
  • the processor 110 may determine the magnitude of the hip angle as the torque strength, and determine the opposite direction to the increasing direction of the hip angle as the torque direction.
  • the processor 110 converts the power corresponding to the torque strength determined by the converter 202 through Equation 4, another example of Equation 4, Equation 5, or another example of Equation 5 above from the battery 200. It is possible to control the converter 202 to withdraw.
  • the processor 110 applies a control signal to each of the first motor driver circuit 130 and the motor driver circuit 131 so that the first motor 140 and the second motor 141 rotate in the opposite direction to the increase direction of the hip angle.
  • the processor 110 may turn on the first switch 210 and the fourth switch 240 of the first motor driver circuit 130 so that the first motor 140 rotates clockwise, and The second switch 220 and the third switch 230 may be turned off.
  • the processor 110 may turn on the sixth switch 260 and the seventh switch 270 of the second motor driver circuit 131 so that the second motor 141 rotates counterclockwise, and the fifth switch ( 250) and the eighth switch 280 may be turned off.
  • the power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 140 and the second motor 141, respectively, so that the first motor 140 and the second motor 141 have resistance to movement in which the hip angle increases. Torque may be provided to the user.
  • the wearable device 100 may provide the user with a torque in a direction opposite to the direction of movement in which the user's one hip joint angle increases. Assume that the first hip joint of the user rotates counterclockwise in FIG. 3C and the second hip joint does not rotate.
  • the processor 110 may acquire the user's first hip joint angle using the first sensor 120 .
  • the processor 110 may calculate the difference between the first hip joint angle and the reference angle, and if the calculated difference is greater than 0, the following equation 6 may determine control information for torque output. In other words, when the first hip joint angle is greater than the reference angle, the processor 110 may determine the control information for torque output through Equation 6 below.
  • the processor 110 may determine the product of the magnitude of the "first hip joint angle-reference angle" and the third gain as the torque strength, and the opposite direction of the rotational direction of the first hip joint may be determined as the torque direction through Equation 6 above. have.
  • the processor 110 is may be determined as control information for torque output.
  • the size of the “first hip joint angle-reference angle” of the processor 110 may be determined as the torque strength, and a direction opposite to the rotation direction of the first hip joint may be determined as the torque direction.
  • the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 7 below so that a torque in a direction opposite to the direction of movement in which the hip joint angle increases is provided to the user.
  • the processor 110 may determine the product of the magnitude of the first hip joint angle and the third gain as the torque strength through Equation 7 above, and may determine the torque direction as the direction opposite to the rotation direction of the first hip joint.
  • the processor 110 is may be determined as control information for torque output.
  • the processor 110 may determine the magnitude of the first hip joint angle as the torque strength, and determine the opposite direction to the rotation direction of the first hip joint as the torque direction.
  • the processor 110 converts the power corresponding to the torque strength determined by the converter 202 through Equation 6, another example of Equation 6, Equation 7, or another example of Equation 7 above to the battery 200. It is possible to control the converter 202 to withdraw from .
  • the processor 110 may turn on the first switch 210 and the fourth switch 240 of the first motor driver circuit 130 so that the first motor 140 rotates in the opposite direction to the rotation direction of the first hip joint. and the second switch 220 and the third switch 230 may be turned off.
  • the power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 140 , so that the first motor 140 may provide the user with a torque resisting the movement in which the first hip joint angle increases.
  • the wearable device 100 may provide the user with a torque in the same direction as the direction of movement in which the user's hip angle increases.
  • a torque in the same direction as the direction of movement in which the user's hip angle increases.
  • the processor 110 may acquire the user's right hip joint angle using the first sensor 120 and the user's left hip joint angle using the second sensor 121 .
  • the processor 110 may calculate the hip angle by adding the right hip joint angle and the left hip joint angle.
  • the processor 110 may calculate the difference between the hip angle and the reference angle, and when the calculated difference is greater than 0, the following Equation 8 is applied so that the torque in the same direction as the direction of movement in which the hip angle increases is provided to the user. It is possible to determine the control information for the torque output. In other words, when the hip angle is greater than the reference angle, the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 8 below.
  • the fourth gain and the magnitude of the "hip angle-reference angle” are factors that determine the torque strength.
  • the torque strength determined only by the magnitude of the "hip angle - the reference angle” may not be enough to support the movement in the direction of increasing the hip angle.
  • the processor 110 multiplies the fourth gain for increasing the torque intensity by the "hip angle - the reference angle” as in Equation 8 above, and the torque greater than the torque intensity determined only by the size of the "hip angle - the reference angle” age can be determined.
  • the processor 110 may multiply the fourth gain by the "hip angle-reference angle” to determine a torque intensity corresponding to a magnitude greater than the magnitude of the "hip angle-reference angle".
  • Torque intensity may increase as the fourth gain and the "hip angle-reference angle" are larger.
  • the fourth gain may be adjusted by the processor 110 when there is a user adjustment request or the like. According to an embodiment, the fourth gain may be a fixed value.
  • the 4 gain may be, for example, any value within the range of 0-6.
  • the range 0 to 6 described above is merely an example, and the range to which the fourth gain belongs is not limited to the above-described example.
  • the processor 110 may determine the increasing direction of the hip angle as the torque direction.
  • the right hip joint angle rotates counterclockwise and the left hip joint angle rotates clockwise, so that the processor 110 may determine the direction of torque to be output to the right leg in a counterclockwise direction and The direction of the torque to be output can be determined clockwise.
  • the processor 110 may determine "hip angle-reference angle” as control information for torque output. In this case, the processor 110 may determine the magnitude of the “hip angle-reference angle” as the torque intensity, and determine the increasing direction of the hip angle as the torque direction.
  • the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 9 below so that torque in the same direction as the direction of movement in which the hip angle increases is provided to the user.
  • the processor 110 may determine the product of the magnitude of the hip angle and the fourth gain as the torque strength through Equation 9 above, and may determine the increase direction of the hip angle as the torque direction.
  • the processor 110 may determine the hip angle as control information for torque output.
  • the processor 110 may determine the magnitude of the hip angle as the torque strength, and determine the increase direction of the hip angle as the torque direction.
  • the processor 110 converts the power corresponding to the torque strength determined by the converter 202 through Equation 8, another example of Equation 8, Equation 9, or another example of Equation 9 above from the battery 200 It is possible to control the converter 202 to withdraw.
  • the processor 110 transmits a control signal to each of the first motor driver circuit 130 and the second motor driver circuit 131 so that the first motor 140 and the second motor 141 rotate in the hip angle increasing direction.
  • the processor 110 is configured with the second switch 220 of the first motor driver circuit 130 so that the first motor 140 rotates in the same direction as the rotation direction (ie, counterclockwise) of the right hip joint.
  • the third switch 230 may be turned on, and the first switch 210 and the fourth switch 240 may be turned off.
  • the processor 110 is configured to rotate the fifth switch 250 and the eighth switch 280 of the second motor driver circuit 131 so that the second motor 141 rotates in the same direction as the rotation direction (ie, clockwise) of the left hip joint. ) may be turned on, and the sixth switch 260 and the seventh switch 270 may be turned off.
  • the power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 140 and the second motor 141 , so that the first motor 140 and the second motor 141 provide an auxiliary torque for the movement in which the hip angle increases. can be provided to users.
  • the wearable device 100 may provide the user with a torque in the same direction as a movement in which the angle of one hip joint increases.
  • FIG. 3D it is assumed that the first hip joint of the user rotates counterclockwise and the second hip joint does not rotate.
  • the processor 110 may acquire the user's first hip joint angle using the first sensor 120 .
  • the processor 110 may calculate a difference between the first hip joint angle and the reference angle, and when the calculated difference is greater than 0, the first hip joint angle is lowered so that a torque in the same direction as the direction of movement increasing is provided to the user.
  • Control information for torque output may be determined through Equation (10). In other words, when the first hip joint angle is greater than the reference angle, the processor 110 may determine the control information for torque output through Equation 10 below.
  • the processor 110 may determine the product of the magnitude of the "first hip joint angle-reference angle" and the fourth gain as the torque strength, and determine the rotation direction of the first hip joint as the torque direction through Equation 10 above.
  • the processor 110 may determine "the first hip joint angle-reference angle” as control information for torque output. In this case, the processor 110 may determine the magnitude of the “first hip joint angle-reference angle” as the torque intensity, and determine the rotation direction of the first hip joint as the torque direction.
  • the processor 110 may determine control information for torque output through Equation 11 below so that a torque in the same direction as the direction of movement in which the first hip joint angle increases is provided to the user. .
  • the processor 110 may determine the torque intensity corresponding to the product of the magnitude of the first hip joint angle and the fourth gain through Equation 11 above, and may determine the rotation direction of the first hip joint as the torque direction.
  • the processor 110 may determine the first hip joint angle as control information for torque output.
  • the processor 110 may determine the magnitude of the first hip joint angle as the torque strength, and determine the rotation direction of the first hip joint as the torque direction.
  • the processor 110 converts the power corresponding to the intensity determined by the converter 202 through Equation 10, another example of Equation 10, Equation 11, or another example of Equation 11 above from the battery 200. It is possible to control the converter 202 to withdraw.
  • the processor 110 turns the second switch 220 and the third switch 230 of the first motor driver circuit 130 so that the first motor 140 rotates in the same direction as the rotation direction of the first hip joint. may be turned on, and the first switch 210 and the fourth switch 240 may be turned off.
  • Power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 140 , so that the first motor 140 may provide the user with an auxiliary torque for the movement in which the angle of the first hip joint increases.
  • 4A to 4C are diagrams for explaining a trainer wearable device and a trainer wearable device according to an embodiment.
  • a trainer wearable device 410 and a trainer wearable device 420 are illustrated.
  • the trainer wearable device 410 refers to a wearable device worn by the trainer, and the trainer wearable device 420 refers to a wearable device worn by the trainer.
  • the trainer may be expressed differently as the first user and the trainer may be expressed differently as the second user.
  • the trainer wearable device 420 may be expressed differently as a first wearable device, and the trainer wearable device 410 may be differently expressed as a second wearable device.
  • the trayy wearable device 410 includes a processor 410-1, a first sensor 410-2, a first motor driver circuit 410-3, a first motor 410-4, and an IMU sensor 410-8. ), a communication circuit 410 - 9 , and a memory 410 - 10 .
  • the trayy wearable device 410 includes first and second sensors 410-2 and 410-5, and a plurality of motor driver circuits 410-3 and 410- as shown in the example shown in FIG. 4B . 6), and a plurality of motors 410-4 and 410-7.
  • the trainer wearable device 420 includes a processor 420-1, a first sensor 420-2, a first motor driver circuit 420-3, and a first motor 420-4, an IMU sensor 420-8. ), a communication circuit 420 - 9 , and a memory 420 - 10 .
  • the trainer wearable device 420 may include first and second sensors 420-2 and 420-5, and a plurality of motor driver circuits 420-3 and 420-, as shown in the example shown in FIG. 4B . 6), it may include a plurality of motors 420-4 and 420-7.
  • the operations of the components in the trainer wearable device 410 and the operations of the components in the trainer wearable device 420 may be the same as the operations of the components in the wearable device 100 described with reference to FIGS. 1A to 3D .
  • the trainer wearing the trainer wearable device 420 and the trainer wearing the trainer wearable device 410 may raise and lower the knee of the first leg. Even if the trainer and the trainer are in different spaces, the trainer can learn the trainer's exercise exactly as intended by the trainer according to the movement (physical force) of the trainer transmitted through the trainer wearable device 410 . For example, if the trainer's movement is slower than the trainer's movement speed or if the posture is wrong, physical The force may be transmitted to the trainer through the trainer wearable device 410 , and the trainer may correct posture and movement through the force transmitted through the trainer wearable device 410 .
  • the trainer Rather than following the trainer's movements using only visual information, the trainer must exercise according to the trainer's posture to obtain the intended exercise effect, and through the trainer wearable device 410 that feeds back the trainer's movements. You can maximize the effect of exercise. Below, it will be described in detail.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a remote training system according to the embodiment.
  • the remote training system includes a trainer wearable device 410 , a trainer wearable device 420 , a server 530 , a trainer electronic device 510 , and a trainer electronic device 520 .
  • the trayy electronic device 510 refers to the trayy electronic device.
  • the Traney electronic device 510 may include Traney's mobile device (eg, a smart phone, a tablet terminal, etc.) and/or a display device (eg, a smart TV, etc.).
  • the trainer electronic device 520 refers to an electronic device of a trainer.
  • the trainer electronic device 520 may include a trainer's mobile device (eg, a smart phone, a tablet terminal, etc.) and/or a display device (eg, a smart TV, etc.).
  • the communication circuit 410 - 9 of the Traney wearable device 410 may be connected to a short-range wireless communication circuit of the Traney electronic device 510 through a short-range wireless communication link (eg, Bluetooth, etc.).
  • the communication circuit 420 - 9 of the trainer wearable device 420 may be connected to the short-range wireless communication circuit of the trainer electronic device 520 through a short-range wireless communication link (eg, Bluetooth, etc.).
  • the trayy electronic device 510 may include a Wi-Fi communication circuit and/or a mobile communication circuit, and may communicate with the server 530 through the Wi-Fi communication circuit or the mobile communication circuit.
  • the trainer electronic device 520 may include Wi-Fi communication circuitry and/or mobile communication circuitry, and may communicate with the server 530 through the Wi-Fi communication circuitry or mobile communication circuitry.
  • the trainer and the trainer perform the exercise of raising and lowering the knee of the first leg as described with reference to FIG. 4C .
  • the hip joint ie, the first hip joint
  • the trainer and the trainer may rotate counterclockwise.
  • the trainer electronic device 520 may generate audio data and image data about the trainer's exercise by photographing the trainer's exercise.
  • the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 may acquire the first hip joint angle X_1 of the trainer using the first sensor 420-2, and use the communication circuit 420-9 The first hip joint angle X_1 of the trainer may be transmitted to the trainer electronic device 520 .
  • the IMU sensor 420 - 8 of the trainer wearable device 420 may measure acceleration information, angular velocity information, and posture information about the movement of the trainer.
  • the acceleration information may include accelerations for the movement of the trainer in each direction of the x-axis, y-axis, and z-axis
  • the angular velocity information includes the trainer in each direction of the x-axis, y-axis, and z-axis.
  • the posture information may include a roll angle, a pitch angle, and a yaw angle of the trainer.
  • the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 may transmit acceleration information, angular velocity information, and posture information on the movement of the trainer to the trainer electronic device 520 using the communication circuit 420-9.
  • the trainer electronic device 520 may transmit audio data, image data, and the first hip joint angle X_1 of the trainer to the server 530 . Also, the trainer electronic device 520 may transmit acceleration information, angular velocity information, and posture information on the movement of the trainer to the server 530 .
  • the server 530 provides voice data, image data, and The first hip angle of the trainer ( time synchronization can be performed.
  • the audio data and the image data are generated by the trainer electronic device 520 and the first hip joint angle is generated by the trainer wearable device 420, and the first hip joint angle with the generating subject of voice data and image data
  • the subject of creation is different.
  • the server 530 is the trainer's voice, the trainer's motion shown in the image, and the first hip joint angle. can be synchronized in time.
  • ta may be the fastest among time values (ta, tb, tc, etc.) of audio data and image data.
  • the first hip joint angle may have time values (ta, tb, tc, etc.).
  • the server 530 provides audio data and image data and a first hip joint angle based on ta. can be synchronized.
  • the server 530 includes time-synchronized audio data, image data, and a first hip joint angle. may be transmitted to the trayy electronic device 510 .
  • the trayy electronic device 510 may display image data received from the server 530 on a display and may output audio data through a speaker. Accordingly, the trainer can visually see the trainer exercising through the trainer electronic device 510 and hear the trainer's voice.
  • the trainer electronic device 510 receives the first hip joint angle of the trainer received from the server 530 . may be transmitted to the trayy wearable device 410 .
  • the communication circuit 410 - 9 of the trainer wearable device 410 is the first hip joint angle of the trainer from the trainer electronic device 510 . can receive
  • the processor 410-1 of the trainer wearable device 410 is the first hip joint angle of the trainer can be set as the reference angle.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 is the first hip joint angle of the trainer can be set as the trainer's exercise posture.
  • the processor 410 - 1 of the Traney wearable device 410 uses the first sensor 410 - 2 to provide a first hip joint angle of the Traney. can be obtained.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 is the first hip joint angle of the trayy and reference angle difference between can be calculated.
  • the processor 410-1 of the Traney wearable device 410 calculates is greater than 0 means that the angle at which the trainer raises the knee of the first leg is larger than the reference angle.
  • the processor 410 - 1 may guide the trainer to lower the knee of the first leg by controlling the resistive torque to be provided to the first leg.
  • the first motor driver circuit 410-3 of the trayy wearable device 410 includes the first to fourth switches 210 to 240 in the same manner as the first motor driver circuit 130 illustrated in FIG. 2A . may include
  • the processor 410-1 is The torque strength may be determined by multiplying the magnitude of ⁇ by the gain (eg, the third gain described with reference to FIG. 3C ).
  • the processor 410 - 1 “ Torque intensity can be determined using a table to which the magnitude of and " torque intensity is mapped. Table 1 below shows An example of a table in which the magnitude of and torque intensity is mapped is shown.
  • the processor 410-1 is Since is greater than 0 to provide a resistance torque to the first leg of the trayy, a direction opposite to the rotational direction of the first hip joint of the trayy may be determined as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410-1 has the first switch 210 of the first motor driver circuit 410-3 so that the first hip joint of the tray rotates in the counterclockwise direction so that the first motor 410-4 rotates in the clockwise direction. ) and the fourth switch 240 may be turned on, and the second switch 220 and the third switch 230 may be turned off.
  • the power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 410-4 so that the first motor 410-4 can provide a resistive torque to the first leg, and the tray is no longer the first leg. Without raising the knee of the first leg higher, the knee of the first leg can be lowered according to the resistance torque provided. Accordingly, the processor 410 - 1 may guide the exercise posture of the trainer to be close to the exercise posture of the trainer.
  • the processor 410-1 of the Traney wearable device 410 calculates is less than 0 means that the angle at which the trainer raises the knee of the first leg is smaller than the reference angle. In this case, the trainer wearable device 410 may not provide a torque to the user. As another example, When is less than 0, the processor 410 - 1 may guide the trainer to further lift the knee of the first leg upward by controlling the auxiliary torque to be provided to the first leg. More specifically, the processor 410-1 is The torque strength can be determined by multiplying the magnitude and the gain. Here, the gain may be, for example, the third gain described with reference to FIG. 3C or the fourth gain described with reference to FIG. 4C, but is not limited thereto. Depending on the implementation, the processor 410 - 1 may determine the torque intensity using Table 1 above or may determine the torque intensity using Table 2 below, which is different from Table 1 above.
  • the processor 410-1 is Since is less than 0, the auxiliary torque must be provided to the first leg of the trayy, so that the rotational direction of the first hip joint of the trayy may be determined as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410-1 rotates the first hip joint of the tray in a counterclockwise direction so that the first motor 410-4 rotates in the counterclockwise direction so that the second of the first motor driver circuit 410-3 rotates in the counterclockwise direction.
  • the switch 220 and the third switch 230 may be turned on, and the first switch 210 and the fourth switch 240 may be turned off.
  • the power drawn out by the converter 202 is supplied to the first motor 410-4, so that the first motor 410-4 can provide an auxiliary torque to the first leg, and the tray uses the received auxiliary torque. With help, the knee of the first leg can be raised higher. Accordingly, the processor 410 - 1 may guide the exercise posture of the trainer to be close to the exercise posture of the trainer.
  • the IMU sensor 410 - 8 of the trayy wearable device 410 may measure acceleration information, angular velocity information, and posture information on the movement of the trayy.
  • the acceleration information may include the acceleration for the movement of the tray in each direction of the x-axis, the y-axis, and the z-axis
  • the angular velocity information may include the acceleration in each direction of the x-axis, the y-axis, and the z-axis.
  • An angular velocity of the movement of the trainer may be included, and the posture information may include a roll angle, a pitch angle, and a yaw angle of the trainer.
  • the processor 410 - 1 uses the communication circuit 410 - 9 to obtain the first hip joint angle of the tray. , acceleration information, angular velocity information, and posture information may be transmitted to the trayy electronic device 510 .
  • the trayy electronic device 510 has a first hip joint angle. , acceleration information, angular velocity information, and posture information may be transmitted to the server 530 .
  • Server 530 is the first hip joint angle of the tray , the trainee's acceleration information, angular velocity information, and posture information may be stored.
  • the server 530 may allow the trainer to receive feedback on the movement of the trainer through the trainer wearable device 420 . More specifically, the server 530 is the first hip joint angle of the tray may be transmitted to the trainer electronic device 520 and the trainer electronic device 520 may transmit the first hip joint angle of the trainer may be transmitted to the trainer wearable device 420 .
  • the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 is the first hip joint angle of the trainer and Trayney's first hip angle difference between can be calculated.
  • calculated by the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 is greater than 0 means that the angle at which the trainer raises the knee of the first leg is larger than the angle at which the trainer raises the knee of the first leg.
  • calculated by the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 is greater than 0 means that the trainer's movement is greater than the trainer's movement.
  • the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 feeds back to the trainer that the movement of the trainer is large, and the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 sends the trainer wearable device 420.
  • control the motor driver circuit 420-3 or 420-6 of the trainer to rotate the motor 420-4 or 420-7 of the trainer wearable device 420 clockwise to output resistance torque to the first leg of the trainer can be controlled
  • calculated by the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 is less than 0 means that the angle at which the trainer raises the knee of the first leg is smaller than the angle at which the trainer raises the knee of the first leg. In other words, calculated by the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 is less than 0 means that the movement of the trainer is smaller than that of the trainer.
  • the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 sends the trainer wearable device 420 ) by controlling the motor driver circuit 420-3 or 420-6 of the trainer wearable device 420 to rotate the motor 420-4 or 420-7 counterclockwise to apply auxiliary torque to the first leg of the trainer. output can be controlled.
  • the server 530 may calculate an evaluation score for the exercise of the trainer by comparing the movement information of the trainer with the movement information of the trainer. In other words, the server 530 may compare the movement information of the trainer with the movement information of the trainer to evaluate whether the trainer follows the movement of the trainer well.
  • the server 530 may switch from remote training to self-training when a certain amount of time has elapsed from the start of remote training between the trainer and the trainer, and in remote training with the trainer electronic device 510 and the trainer electronic device 520 . You may be notified that you have switched to self-training. Each of the trainer electronic device 510 and the trainer electronic device 520 may display on their display that remote training has been switched to self-training. In self-training, movement information of the trainer may not be transmitted to the trainer wearable device 410 .
  • the server 530 may increase the exercise intensity for the trainer by outputting a resistance torque of greater strength to the trainer.
  • the server 530 may transmit a control command to increase the exercise intensity to the trayy electronic device 510
  • the trayy electronic device 510 may transmit a control command from the server 530 to the trayy wearable device 410 .
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 may control the trayy to output a greater intensity of resistance torque. .
  • the processor 410 - 1 is the first hip joint angle of the tray using the first sensor 410 - 2 . can be obtained.
  • the torque strength may be determined by multiplying the magnitude of ⁇ by the third gain. Previously, in remote training, the torque strength was calculated through Equation 6 It can be determined by multiplying the magnitude of and the third gain, and the torque strength in self-training is It may be determined by multiplying the magnitude of ? and the third gain. Accordingly, torque strength may increase in self-training.
  • the processor 410 - 1 may determine a direction opposite to the rotation direction of the first hip joint of the tray as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may obtain the angular velocity of the first joint and may determine the torque strength by multiplying the magnitude of the angular velocity by the second gain through Equation 2 .
  • the processor 410 - 1 may determine a direction opposite to the rotation direction of the first hip joint of the tray as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410-1 is configured to rotate the first switch 210 of the first motor driver circuit 410-3 so that the first motor 410-4 rotates clockwise when the first hip joint of the tray rotates in the counterclockwise direction. ) and the fourth switch 240 may be turned on, and the second switch 220 and the third switch 230 may be turned off. Power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 410 - 4 , so that the first motor 410 - 4 may provide a resistive torque to the first leg. Accordingly, the trainer who follows the trainer's exercise in the remote training can exercise by receiving a stronger torque in the self-training, thereby increasing the exercise effect.
  • the server 530 may increase the exercise intensity of the trainer by adjusting the gain to be high. More specifically, the server 530 may transmit the increased third gain to the trayy electronic device 510 .
  • the Traney electronic device 510 may transmit the increased third gain to the Traney wearable device 410 .
  • the processor 410 - 1 determines the torque strength by multiplying the magnitude of Y_1 by the increased third gain through Equation 7 above, so that the resistance torque having a greater strength is output to the trayy. Accordingly, the trainer wearable device 410 may allow the trainer to exercise at a higher exercise intensity.
  • the server 530 may lower the exercise intensity for the trainer by adjusting the third gain to be low.
  • the server 530 may transmit a control command for adjusting the third gain to a low level to the trayy electronic device 510 , and the trayy electronic device 510 transmits the control command of the server 530 to the trayy wearable device 410 . can be transmitted
  • the processor 410 - 1 may adjust the third gain to be low.
  • the processor 410 - 1 uses the first sensor 410 - 2 to the first hip joint angle of the tray can be obtained.
  • the torque strength may be determined by multiplying the magnitude of the third gain to be lowered.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 may determine a direction opposite to the rotation direction of the first hip joint of the trainer as the torque direction.
  • the server 530 may transmit a control command for adjusting the second gain to a low level to the trayy electronic device 510, and the trayy electronic device 510 transmits the control command of the server 530 to the trayy wearable device.
  • the processor 410 - 1 may adjust the second gain to be low.
  • the processor 410 may obtain the angular velocity of the first joint, and may determine the torque strength by multiplying the magnitude of the angular velocity by the low-adjusted second gain through Equation (2).
  • the processor 410 - 1 may determine a direction opposite to the rotation direction of the first hip joint of the tray as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410-1 is configured to rotate the first switch 210 of the first motor driver circuit 410-3 so that the first motor 410-4 rotates clockwise when the first hip joint of the tray rotates in the counterclockwise direction. ) and the fourth switch 240 may be turned on, and the second switch 220 and the third switch 230 may be turned off.
  • Power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 410 - 4 , so that the first motor 410 - 4 may provide a resistance torque of weak strength to the first leg. Accordingly, the trainer who did not follow the trainer's movement well in the remote training can exercise by receiving the resistance torque of weak strength in the self-training, and thus can perform an exercise optimized for the trainer's physical condition.
  • 6A to 7D are diagrams for explaining a screen of a trayy electronic device according to an embodiment.
  • the trayy electronic device 510 may include a mobile device 610 and a display device 710 .
  • the mobile device 610 may include, for example, a smart phone or a tablet terminal, and the display device 710 may include a smart TV.
  • FIGS. 7A and 7B show the trayy electronic device 510 is the display device 710 ) when the screen of the display device 710 is shown.
  • Traney's mobile device 610 may include a display 620 .
  • an image in which the camera of the mobile device 610 captures the tray may be displayed.
  • the mobile device 610 may notify the trainer that the trainer has started exercising.
  • the mobile device 610 may include time-synchronized audio data, image data, and a first hip joint angle from the server 530 . can receive
  • the mobile device 610 may output the message 620-2 and the remaining time 620-3 of “the trainer starts exercising” on the display 620 as in the example shown in FIG. 6A .
  • the remaining time 620-3 may indicate the remaining time until the trainer's image data is output. Accordingly, the trainer can know that the trainer has started the exercise through the visual information.
  • the mobile device 610 may display the trainer's image data on the display 620 as in the example shown in FIG. 6B .
  • the mobile device 610 may display an exercise image of the trainer on the display 620 .
  • the mobile device 610 may output voice data through a speaker, and the first hip joint angle of the trainer may be transmitted to the trayy wearable device 410 .
  • the mobile device 610 may display an exercise image of Trainee in the area 620-1.
  • the mobile device 610 may calculate the calories consumed by the trainer using the type of exercise and the exercise time currently being performed by the trainer, and display the calculated calories on the display 620 .
  • the server 530 may calculate the calories consumed by the trainer using the type of exercise and the exercise time currently being performed by the trainer and transmit the calculated calories to the mobile device 610 .
  • the mobile device 610 may display the calories received from the server 530 on the display 620 .
  • Trainee may wear a smart watch capable of measuring a heart rate, and the smart watch may be connected to the mobile device 610 through a short-range wireless communication link.
  • the smart watch may measure Traney's heart rate and transmit the measured heart rate to the mobile device 610 .
  • the mobile device 610 may display the measured heart rate on the display 520 .
  • the display device 710 may inform the trainer that the trainer has started exercising.
  • the display device 710 may include time-synchronized audio data, image data, and a first hip joint angle from the server 530 to the server 530 . can receive
  • the display device 710 may output the message 620-2 and the remaining time 620-3 of “the trainer starts exercising” on the display 620 as in the example shown in FIG. 7A . . Accordingly, the trainer can know that the trainer has started the exercise through the visual information.
  • the display device 710 may display image data of the trainer as in the example shown in FIG. 7B .
  • the display device 710 may display an exercise image of the trainer.
  • the display device 710 may output voice data through a speaker and transmit the first hip joint angle X_1 to the trayy wearable device 410 .
  • the display device 710 may calculate the calories consumed by the trainer using the type of exercise and exercise time currently being performed by the trainer and may display the calculated calories.
  • the server 530 may calculate the calories consumed by the trainer using the type of exercise and the exercise time currently being performed by the trainer and transmit the calculated calories to the display device 710 .
  • the display device 710 may display the calories received from the server 530 .
  • Trainee may wear a smart watch capable of measuring a heart rate, and the smart watch may be connected to the display device 710 through a short-range wireless communication link.
  • the smart watch may measure Traney's heart rate and transmit the measured heart rate to the display device 710 .
  • the display device 710 may display the measured heart rate.
  • the display device 710 in the remote training system may perform screen mirroring.
  • the mobile device 610 may be connected to the display device 710 through Wi-Fi Direct or Bluetooth.
  • the mobile device 610 includes time-synchronized audio data, image data, and a first hip joint angle from the server 530 . can receive, and can display voice data.
  • the mobile device 610 may output the screen of the mobile device 610 to the display device 710 through screen mirroring.
  • a soft button for the first mode and a soft button for the second mode may be exposed on the display of the trayy electronic device 510 .
  • the first mode may indicate a mode in which the trainer wearable device 410 provides torque to the trainer so that the trainer can follow the movement of the trainer.
  • the trainer may receive auxiliary torque from the trainer wearable device 410 as described above with reference to FIG. 5 .
  • the Traney electronic device 510 may transmit a control command to the Traney wearable device 410 so that the Traney wearable device 410 operates in the first mode.
  • the processor 410 - 1 of the Traney wearable device 410 may operate in the first mode according to a control command of the Traney electronic device 510 .
  • the processor 410-1 of the Traney wearable device 410 sets the first hip joint angle of the Traney.
  • the first hip angle of the false trainer If less than The torque strength can be determined by multiplying the magnitude and the gain.
  • the gain may be, for example, the third gain described with reference to FIG. 3C, but is not limited thereto.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 may control the converter 202 to draw power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410-1 of the trayy wearable device 410 rotates the first motor driver circuit 410-3 so that the first motor 410-4 rotates in the same direction as the rotation direction of the first hip joint of the trayy. ) can be controlled.
  • the trainer wearable device 410 may guide the exercise posture of the trainer so as to be close to the exercise posture of the trainer in the first mode.
  • the second mode is for the purpose of satisfying when the trainer cannot follow the trainer's movements 100% due to physical ability and wants to learn the timing of simple movements, and the trainer wearable device 410 gives movement to the trainer.
  • the giver may indicate a mode that informs the timing.
  • the trainer may receive a torque of a weak intensity without completely following the exercise posture of the trainer, and may receive a movement timing from the trainer wearable device 410 .
  • the trayy electronic device 510 may transmit a control command to the trayy wearable device 410 so that the trayy wearable device 410 operates in the second mode.
  • the processor 410 - 1 of the Traney wearable device 410 may operate in the second mode according to a control command of the Traney electronic device 510 .
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 adjusts the first hip joint angle of the trainer can be used to inform the trainer at the timing to move the first leg.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 is the first hip joint angle of the trainer When is increased, it is possible to guide the trainer to raise the first leg by outputting a torque of a weak intensity to the first leg of the trainer.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 is the first hip joint angle of the trainer When is increased, it is possible to inform the trainee the timing to raise the first leg through the output of the torque of the weak strength.
  • the processor 410-1 of the trainer wearable device 410 sets the angle of the trainer's first hip joint in a situation where the trainer raises the first leg. When is reduced, by outputting a torque of a weak intensity to the first leg of the trayy, it is possible to guide the trayy to lower the first leg. In other words, the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 sets the angle of the trainer's first hip joint in a situation where the trainer raises the first leg. When is decreased, it is possible to inform the trayy of the timing to lower the first leg through the output of the weak torque. In the second mode, the trainer may receive the movement timing from the trainer wearable device 410 through a torque of a weak intensity.
  • FIG. 8 is a view for explaining another example of the remote training system according to the embodiment.
  • the remote training system includes a trainer wearable device 410 , a trainer wearable device 420 , a trainer electronic device 510 , a trainer electronic device 520 , and a server 530 .
  • the trainer wearable device 410 may communicate with the server 530 through a mobile communication circuit or a Wi-Fi communication circuit
  • the trainer wearable device 420 may be a mobile communication circuit or a Wi-Fi communication circuit. It is possible to communicate with the server 530 through the.
  • the trainer and the trainer perform the exercise of raising and lowering the knee of the first leg as described with reference to FIG. 4C .
  • the hip joint ie, the first hip joint
  • the trainer and the trainer may rotate counterclockwise.
  • the trainer electronic device 520 may generate audio data and image data for the trainer's exercise by photographing the trainer exercising, and transmit the audio data and image data to the server 530 .
  • the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 uses the first sensor 420-2 to the first hip joint angle of the trainer can be obtained, and the first hip joint angle of the trainer using a mobile communication circuit or a wireless LAN communication circuit may be transmitted to the server 530 .
  • the server 530 provides voice data, image data, and 1st hip angle of the trainer time synchronization can be performed.
  • the audio data and the image data are generated by the trainer electronic device 520 and the first hip joint angle is generated by the trainer wearable device 420, and the first hip joint angle with the generating subject of voice data and image data
  • the subject of creation is different.
  • the server 530 is the trainer's voice, the trainer's motion shown in the image, and the first hip joint angle. can be synchronized in time.
  • time values ta, tb, tc, etc.
  • ta may be the fastest among time values (ta, tb, tc, etc.) of audio data and image data.
  • the server 530 provides audio data and image data and a first hip joint angle based on ta. can be synchronized.
  • the server 530 may transmit audio data and image data to the trayy electronic device 510 and the first hip joint angle. may be transmitted to the trayy wearable device 410 .
  • the trayy electronic device 510 may display image data received from the server 530 and output audio data through a speaker.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 receives the first hip joint angle of the trainer received from the server 530 . can be set as the reference angle.
  • the processor 410 - 1 of the Traney wearable device 410 uses the first sensor 410 - 2 to provide a first hip joint angle of the Traney. can be obtained.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 is the first hip joint angle of the trayy and reference angle difference between can be calculated.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 calculates When is greater than 0, by controlling the first motor driver circuit 410-3 to rotate the first motor 410-4 of the trayy wearable device 410 clockwise, the resistance torque to the first leg of the trayy can be controlled to be output. Accordingly, the trainer wearable device 410 may guide the trainer to lower the knee of the first leg. For this, since the matters described with reference to FIG. 5 may be applied, a detailed description thereof will be omitted.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 calculates When is less than 0, the torque may not be provided to the user.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 is When is less than 0, the auxiliary torque is applied to the first leg of the trayy by controlling the first motor driver circuit 410-3 to rotate the first motor 410-4 of the trayy wearable device 410 counterclockwise. can be controlled to be output. Accordingly, the trainer wearable device 410 may guide the trainer to further lift the knee of the first leg upward.
  • 9A to 9B are diagrams for explaining another example of a remote training system according to an embodiment.
  • the remote training system described with reference to FIGS. 5 to 8 may correspond to a one-to-one remote training system.
  • the present invention is not limited thereto, and a one-to-many remote training system including a plurality of trainer wearable devices 910-1 to 910-n may be implemented as in the example illustrated in FIGS. 9A to 9B .
  • Each trainer can learn the trainer's movements exactly as the trainer intended, according to the torque (or force) transmitted through his wearable device, even if he is in a different space from the trainer.
  • each of the trayy wearable devices 910-1 to 910-n may be the same as those of the trayy wearable device 410, so that each of the trayy wearable devices 910-1 to 910-n A detailed description of the components of will be omitted.
  • each of the plurality of trayy wearable devices 910-1 to 910-n is connected to each of the plurality of trayy electronic devices 920-1 to 920-n through a short-range wireless communication link. may be connected, and each of the plurality of trayy electronic devices 920 - 1 to 920 - n may communicate with the server 530 .
  • the description of the operation of each of the plurality of trayy wearable devices 910-1 to 910-n of FIG. 9A the description of the operation of the trayy wearable device 410 of FIG. 5 may be applied.
  • the description of the operation of the trayy electronic device 510 of FIGS. 5 and 6 may be applied, for a detailed description omit
  • the server 530 compares the movement information of each of the trainers with the movement information of the trainer to calculate an evaluation score for each exercise of the trainers, and ranks each of the trainers based on the calculated evaluation scores. may be determined, and rank information including the determined rank of each of the trainers may be generated.
  • the server 530 may transmit ranking information to each of the trayy electronic devices 920-1 to 920-n.
  • Each of the trayy electronic devices 920 - 1 to 920 - n may display ranking information on a display.
  • the remote training system of FIG. 9A may make the trainers have a competitive spirit by providing ranking information, so that the trainers may participate more actively in the exercise.
  • each of the plurality of trayy wearable devices 910 - 1 to 910 - n may communicate with the server 530 .
  • the description of the operation of each of the plurality of trayy wearable devices 910-1 to 910-n of FIG. 9B may be applied to the description of the operation of the trayy wearable device 410 of FIG. 8, and thus detailed description will be omitted. do.
  • the description of the operation of each of the plurality of trayy electronic devices 920 - 1 to 920 - n of FIG. 9B may be applied to the description of the operation of the trayy electronic device 510 of FIG. 8 , and thus a detailed description thereof will be omitted. do.
  • the server 530 may generate rank information including the rank of each of the trainers as described above with reference to FIG. 9A .
  • the server 530 may transmit rank information to each of the trayy wearable devices 910-1 to 910-n and display the rank information.
  • the remote training system of FIG. 9B can make the trainees have a competitive spirit by providing ranking information, so that the trainers can participate more actively in the exercise.
  • 10A to 10B are diagrams for explaining a streaming-based training system according to an embodiment.
  • the trainer wearable device 410 may provide the trainer with a force based on a difference between the trainer's real-time movement and the trainer's real-time movement, so that the trainer can accurately learn the exercise.
  • the trainer wearable device 410 may allow the trainer to exercise accurately with reference to the real-time movement of the trainer.
  • the trainer can receive an exercise guide according to the streamed content and the torque (or force) received through the trainer wearable device 410 , so that the trainer can accurately learn the exercise on the content.
  • the trainer can receive an exercise guide without being limited by time and place.
  • the streaming-based training system includes a Traney wearable device 410 , a Traney electronic device 510 , and a server 530 .
  • the server 530 may correspond to a cloud server, but is not limited thereto.
  • the server 530 may store a plurality of contents.
  • the contents may be stored in the cloud.
  • Each of the contents may include image data and audio data for each exercise of the trainer.
  • each of the contents may include movement information when the trainer performs each exercise. For example, in the example shown in FIG.
  • content 1 may include image and audio data for exercise 1 of the trainer, and movement information when the trainer wearing the trainer wearable device 420 performs exercise 1 may include
  • the movement information when the trainer performs Exercise 1 is obtained by the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 while the trainer performs Exercise 1, the first sensor 420-2 and/or the second sensor 420- 5) may include the joint angle of the trainer obtained using
  • Content 2 may include image and audio data for exercise 2 of the trainer, and may include movement information when the trainer wearing the trainer wearable device 420 performs exercise 2.
  • the movement information when the trainer performs Exercise 2 is obtained by the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 while the trainer performs Exercise 2, the first sensor 420-2 and/or the second sensor 420- 5) may include the joint angle of the trainer obtained using Content n may include image and audio data for exercise n of the trainer, and may include movement information when the trainer wearing the trainer wearable device 420 performs exercise n.
  • the movement information when the trainer performs exercise n is transmitted by the processor 420-1 of the trainer wearable device 420 to the first sensor 420-2 and/or the second sensor 420- while the trainer performs exercise n. 5) may include the joint angle of the trainer obtained using
  • the trayy electronic device 510 may receive a content list from the server 530 and display it on the trayy electronic device 510 .
  • the trayy may select the content 1000 from the content list displayed on the trayy electronic device 510 .
  • the content 1000 may be content for the exercise described with reference to FIG. 4C .
  • the content 1000 is a first hip joint angle obtained by a trainer wearing the trainer wearable device 420 performing the exercise described with reference to FIG. 4C .
  • the camera may include image data and audio data generated by photographing the exercise of the trainer.
  • the trayy electronic device 510 may request the server 530 to stream the content 1000 .
  • the server 530 may stream the content 1000 to the trayy electronic device 510 .
  • the server 530 may transmit the image data, the audio data, and the first hip joint angle X_1 of the trainer to the trainer electronic device 510 .
  • the trayy electronic device 510 may display image data and may output audio data through a speaker.
  • the trayy electronic device 510 shows the first hip joint angle in the content 1000 . can be extracted, and the extracted first hip joint angle may be transmitted to the trayy wearable device 410 .
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 has a first hip joint angle can be set as the reference angle.
  • the processor 410 - 1 of the Traney wearable device 410 uses the first sensor 410 - 2 to provide a first hip joint angle of the Traney. can be obtained.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 is the first hip joint angle of the trayy and reference angle difference between can be calculated.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 calculates When is greater than 0, by controlling the first motor driver circuit 410-3 to rotate the first motor 410-4 of the trayy wearable device 410 clockwise, the resistance torque to the first leg of the trayy can be controlled to be output. Accordingly, the trainer wearable device 410 may guide the trainer to lower the knee of the first leg. For this, since the matters described with reference to FIG. 5 may be applied, a detailed description thereof will be omitted.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 calculates When is less than 0, the torque may not be provided to the user.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 is When is less than 0, the auxiliary torque is applied to the first leg of the trayy by controlling the first motor driver circuit 410-3 to rotate the first motor 410-4 of the trayy wearable device 410 counterclockwise. can be controlled to be output. Accordingly, the trainer wearable device 410 may guide the trainer to further lift the knee of the first leg upward. For this, since the matters described with reference to FIG. 5 may be applied, a detailed description thereof will be omitted.
  • content related to a walking exercise may be reproduced on the display device 1020 .
  • the trainer may perform a walking exercise on a treadmill 1010 . If the trainer's own walking posture is different from the walking posture of the trainer on the content, the trainer can receive a torque through the trainer wearable device 410, so that the trainer can learn the correct posture walking exercise from the content.
  • FIG. 10C will be described in detail.
  • the server 530 displays image data, audio data, and right hip joint angle on the display device 1020 related to gait motion. , and the left hip angle of the trainer You can stream content including
  • the display device 1020 may display image data related to a walking exercise and output audio data through a speaker.
  • the display device 1020 shows the right hip joint angle of the trainer in the content received from the server 530 . and left hip angle can be extracted and the extracted right hip joint angle and left hip angle may be transmitted to the trayy wearable device 410 .
  • the processor 410-1 of the trayy wearable device 410 uses the first sensor 410-2 to the right hip joint angle of the trayy. can be obtained, and the angle of the left hip joint of the tray using the second sensor 410-5 can be obtained.
  • the processor 410-1 of the trainer wearable device 410 is the right hip joint angle of the trainer. can be set as the reference angle for the trainer's right leg, the trainer's left hip angle can be set as the reference angle for the trayy's left leg.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 is the right hip joint angle of the trainer and the reference angle for the right leg difference between can be calculated.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 calculates is greater than 0, through Equation 6
  • the torque intensity may be determined by multiplying the magnitude of the s by the third gain, and a direction opposite to the rotation direction of the right hip joint of the tray may be determined as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410 - 1 is configured to rotate the second switch 220 of the first motor driver circuit 410 - 3 so that the first motor 410 - 4 rotates counterclockwise.
  • the power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 410 - 4 , so that the first motor 410 - 4 may provide a resistive torque to the right leg.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 calculates If is less than 0, the right leg may not be torqued. As another example, the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 is is less than 0, through Equation 10
  • the torque intensity may be determined by multiplying the magnitude of , and the fourth gain, and the rotation direction of the right hip joint of the tray may be determined as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410-1 includes a first switch 210 of the first motor driver circuit 410-3 so that the first motor 410-4 rotates clockwise when the rotation direction of the right hip joint of the tray is clockwise.
  • the fourth switch 240 may be turned on, and the second switch 220 and the third switch 230 may be turned off. Power drawn by the converter 202 is supplied to the first motor 410 - 4 , so that the first motor 410 - 4 may provide auxiliary torque to the right leg.
  • the processor 410-1 of the trayy wearable device 410 is the left hip joint angle of the trayy. and the reference angle for the left leg difference between can be calculated.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 calculates is greater than 0, through Equation 6
  • the torque intensity may be determined by multiplying the magnitude of the s by the third gain, and a direction opposite to the rotation direction of the left hip joint of the tray may be determined as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410-1 is configured to set the fifth switch 250 of the second motor driver circuit 410-6 so that the second motor 410-7 rotates clockwise when the rotation direction of the left hip joint of the tray is counterclockwise. ) and the eighth switch 280 may be turned on, and the sixth switch 260 and the seventh switch 270 may be turned off. Power drawn by the converter 202 is supplied to the second motor 410 - 7 , so that the second first motor 410 - 4 may provide a resistive torque to the left leg.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 calculates If is less than 0, the left leg may not be torqued. As another example, the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 is is less than 0, through Equation 10
  • the torque intensity may be determined by multiplying the magnitude of , and the fourth gain, and the rotation direction of the left hip joint of the tray may be determined as the torque direction.
  • the processor 410 - 1 may control the converter 202 so that the converter 202 draws power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410-1 is configured to configure the sixth switch 260 of the second motor driver circuit 410-6 so that the second motor 410-47 rotates counterclockwise. ) and the seventh switch 270 may be turned on, and the fifth switch 250 and the eighth switch 280 may be turned off.
  • the power drawn by the converter 202 is the second motor 410- 7), the second motor 410-7 may provide auxiliary torque to the left leg.
  • 11 is a view for explaining motion analysis and evaluation according to the embodiment.
  • server 530 analyzes and evaluates the walking motion of the trainer through FIG. 11 .
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 uses the first sensor 410 - 2 to rotate the right hip joint angle can be obtained and the left hip joint angle using the second sensor 410-5 can be obtained.
  • the IMU sensor 410 - 8 of the trayy wearable device 410 may acquire acceleration information, angular velocity information, and posture information of the trayy.
  • the communication circuit 410 - 9 of the Traney wearable device 410 is the right hip joint angle , left hip angle , acceleration information, angular velocity information, and posture information may be transmitted to the server 530 .
  • the communication circuit 410 - 9 of the trayy wearable device 410 is a right hip joint angle.
  • left hip angle , acceleration information, angular velocity information, and posture information may be transmitted to the trayy electronic device 510 , and the trayy electronic device 510 may transmit the right hip joint angle.
  • left hip angle , acceleration information, angular velocity information, and posture information may be transmitted to the server 530 .
  • Server 530 is the right hip joint angle of the tray , left hip angle , acceleration information, angular velocity information, and posture information may determine the primary gait characteristic of the trainer.
  • Primary gait characteristics are, for example, steps per minute (cadence), step width (representing the distance between the centers of the heels of both feet), swing time for each leg, stance time, stride length ( stride) time, step time, and the like.
  • the swing time represents the time the leg is away from the ground
  • the stance time represents the time the leg is in contact with the ground.
  • the stride time represents the interval between the point when the heel of the leg is off the ground and the point when the heel of the same leg comes off the ground again
  • the step time is the time when the heel of the other leg is off the ground from the point when the heel of the other leg is off the ground. Indicates the interval between time points. It will be described in detail with reference to FIG. 13 .
  • the graph 1110 shows the left hip joint angle. represents the trajectory of the graph 1120 and the right hip joint angle represents the trajectory of
  • the server 530 calculates the difference between the time t2 of the first negative peak value and the time t1 of the first positive peak value as the swing time of the left leg.
  • the difference between the time (t5) of the second positive peak value and the time (t2) of the first negative peak value can be calculated as the stance time of the left leg, the time of the second positive peak value (t5) and the first positive peak value
  • the difference between time t1 (or the sum of the swing time of the left leg and the stance time of the left leg) can be calculated as the stride time of the left leg.
  • the server 530 can calculate the difference between the time (t4) of the second negative peak value and the time (t3) of the second positive peak value as the swing time of the right leg in the graph 1120, the time of the third positive peak value
  • the difference between (t7) and the time (t4) of the second negative peak value can be calculated as the stance time of the right leg, and the difference between the time (t7) of the third positive peak value and the time (t3) of the second positive peak value ( Alternatively, the sum of the swing time of the right leg and the stance time of the right leg) can be calculated as the stride time of the right leg.
  • the server 530 may calculate the difference between the time t6 of the second negative peak value of the graph 1110 and the time t4 of the second negative peak value of the graph 1120 as the step time of the left leg.
  • the server 530 may calculate the difference between the time t4 of the second negative peak value of the graph 1120 and the time t2 of the first negative peak value of the graph 1110 as the step time of the right leg.
  • the server 530 may determine the maximum value among several positive peak values of the graph 1110 as the maximum bending angle of the left thigh, and determine the minimum value among several negative peak values of the graph 1110 as the maximum extension angle of the left thigh. can The server 530 may determine the maximum flexion angle and the maximum extension angle of the left thigh as the range of motion of the left hip joint. In addition, the server 530 can determine the maximum value among several positive peak values of the graph 1120 as the maximum bending angle of the right thigh, and set the minimum value among the several negative peak values of the graph 1120 to the maximum extension angle of the right thigh. can be decided with The server 530 may determine the maximum bending angle and the maximum extension angle of the right thigh as the movement range of the right hip joint.
  • the server 530 may calculate the walking speed of the trayy by integrating the acceleration information of the trayy, and may calculate a variance value of the walking speed. Also, the server 530 may calculate the step length of each leg by multiplying the calculated walking speed by the step time of each leg, and may calculate a variance value of the step length of each leg. Also, the server 530 may calculate the stride length of each leg by multiplying the calculated walking speed and the stride time of each leg.
  • the server 530 may calculate the cadence of the trainer based on one swing time of a certain leg of the trainer. As an example, the server 530 determines that one swing time of a leg is if time, can be calculated as Traney's cadence.
  • the server 530 may determine the secondary gait characteristic used to directly evaluate the gait ability of the trayy through the primary gait characteristic of the trayy.
  • Secondary gait characteristics may include, for example, gait symmetry, gait age, and the like. Gait symmetry may indicate a degree to which both legs are symmetrical while the trainer is walking.
  • the server 530 may determine the gait symmetry of the trainer based on the stance time and the swing time of both legs. As an example, the server 530 may determine gait symmetry according to Equation 12 below.
  • Equation 12 above represents the stance time of the left leg / the swing time of the left leg, represents the stance time of the right leg/swing time of the right leg.
  • the gait symmetry may be calculated close to zero according to Equation (12).
  • the server 530 may determine the gait symmetry of the tray based on the difference between the movement ranges of both hip joints. More specifically, the server 530 may calculate the difference between the maximum flexion angle of the left thigh and the maximum flexion angle of the right thigh, and may calculate the difference between the maximum extension angle of the left thigh and the maximum extension angle of the right thigh . If the server 530 calculates that the difference between the maximum flexion angle of the left thigh and the maximum flexion angle of the right thigh and the difference between the maximum extension angle of the left thigh and the maximum extension angle of the right thigh is close to zero, the tray is symmetrical. You can decide that you are walking.
  • the server 530 may determine a gait exercise suitable for the trainer through the secondary gait characteristic of the trainer and recommend the determined gait exercise to the trainer.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of operating a trayy wearable device according to an embodiment.
  • the communication circuit 410 - 9 of the Traney wearable device 410 receives movement information of the trainer from the server 530 or the Traney electronic device 510 . It may include movement information of the trainer, for example, the joint angle of the trainer.
  • the movement information of the trainer may be generated by sensing the movement of the trainer by the first sensor 420 - 2 of the trainer wearable device 420 located remotely.
  • the trayy electronic device 510 may receive content streaming from the server 530 .
  • the content may include image data and audio data generated by pre-photographing the movement of the trainer, and may include movement information generated by the trainer wearable device 420 sensing the movement of the trainer.
  • the trainer electronic device 510 may extract the trainer's motion information from the content and transmit the extracted motion information to the trainery wearable device 410 .
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 acquires movement information of the trayy using the first sensor 410 - 2 .
  • the motion information of the trainer may include, for example, a joint angle of the trainer.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 calculates a difference between the received motion information and the acquired motion information.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 may calculate “acquired motion information—received motion information”.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 calculates a difference between the received motion information and the acquired motion information.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 may set the received motion information as reference information and calculate a difference between the set reference information and the acquired motion information. have.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 determines the torque intensity based on the calculated difference.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 is configured to increase the torque intensity when “acquired motion information—received motion information” is greater than a predetermined value (eg, 0). (For example, the above-described third gain) may be checked, and the torque strength may be determined using the checked gain and “acquired motion information-received motion information”.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 determines the torque direction in the opposite direction to the movement direction of the trayy when "acquired motion information - received motion information" is greater than a predetermined value.
  • the processor 410 - 1 of the trainer wearable device 410 is configured to generate a gain (eg, the fourth gain described above) for increasing torque strength when “acquired motion information—received motion information” is less than a predetermined value. ), and the torque strength can be determined using the confirmed gain and "acquired motion information-received motion information".
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 determines the torque direction in the same direction as the movement direction of the trayy when "acquired motion information-received motion information" is smaller than a predetermined value.
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 controls the motor driver circuit so that torque equal to the determined torque intensity is output from the first motor 410 - 4 .
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 may control the converter 202 to draw power corresponding to the determined torque strength from the battery 200 .
  • the processor 410 - 1 of the trayy wearable device 410 turns on some switches of the first motor driver circuit 410 - 3 and turns off the remaining switches so that the motor rotates according to the determined torque direction to output torque. can do.
  • the embodiments described above may be implemented by a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component.
  • the apparatus, methods, and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA) array), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using a general purpose computer or special purpose computer.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and a software application running on the operating system.
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • OS operating system
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
  • Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device.
  • the software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave.
  • the software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in a computer-readable recording medium.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination, and the program instructions recorded on the medium are specially designed and configured for the embodiment, or are known and available to those skilled in the art of computer software.
  • the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks.
  • - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or a plurality of software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

Abstract

트레이니에 착용되어 토크를 출력하는 웨어러블 장치가 개시된다. 일 실시예는 모터; 모터 드라이버 회로; 서버 또는 전자 장치로부터 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하는 통신 회로; 상기 모터와 연결되고, 제2 사용자의 하체에 착용되어 상기 하체를 지지하는 프레임; 센서; 및 상기 센서를 이용하여 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하고, 상기 획득된 움직임 정보와 상기 수신된 움직임 정보 사이의 차이를 계산하며, 상기 계산된 차이를 기초로 토크(torque) 세기를 결정하고, 상기 결정된 토크 세기만큼의 토크가 상기 모터에서 출력되도록 상기 모터 드라이버 회로를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

웨어러블 장치 및 이의 동작 방법
아래 실시예들은 사용자의 신체에 착용되어 사용자에게 토크를 출력하는 웨어러블 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 보행 보조 장치(walking assistance device)는 각종 질환이나 사고 등으로 인하여 스스로 걷지 못하는 환자들이 재활 치료를 위한 보행 운동을 할 수 있도록 도와주는 기구 또는 장치를 말한다. 최근 고령화 사회가 심화됨에 따라 다리 관절의 문제로 정상적인 보행이 어렵거나 보행에 대해 불편을 호소하는 사람들이 증가하여 보행 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 보행 보조 장치는 사용자의 신체에 장착되어 사용자가 보행하는데 필요한 근력을 보조(assistance)해 주고, 사용자가 정상적인 보행 패턴으로 보행할 수 있도록 사용자의 보행을 유도한다.
일 측에 따른 토크를 출력하는 웨어러블 장치는 모터; 모터 드라이버 회로; 서버 또는 전자 장치로부터 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하는 통신 회로; 상기 모터와 연결되고, 제2 사용자의 하체에 착용되어 상기 하체를 지지하는 프레임; 센서; 및 상기 센서를 이용하여 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하고, 상기 획득된 움직임 정보와 상기 수신된 움직임 정보 사이의 차이를 계산하며, 상기 계산된 차이를 기초로 토크(torque) 세기를 결정하고, 상기 결정된 토크 세기만큼의 토크가 상기 모터에서 출력되도록 상기 모터 드라이버 회로를 제어하는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는 상기 계산된 차이가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인(gain)을 확인하고, 상기 확인된 게인과 상기 계산된 차이를 이용하여 상기 토크 세기를 결정하며, 상기 제2 사용자의 움직임의 방향의 반대 방향으로 토크 방향을 결정하고, 컨버터가 상기 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리에서 인출(draw)하도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 결정된 토크 방향에 따라 상기 모터가 회전하여 상기 제2 사용자의 움직임에 저항을 주는 토크를 출력하도록 상기 모터 드라이버 회로의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 계산된 차이가 미리 정해진 값보다 작은 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인을 확인하고, 상기 확인된 게인과 상기 계산된 차이를 이용하여 상기 토크 세기를 결정하며, 상기 제2 사용자의 움직임의 방향과 동일한 방향으로 토크 방향을 결정하고, 컨버터가 상기 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리에서 인출하도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 결정된 토크 방향에 따라 상기 모터가 회전하여 상기 제2 사용자의 움직임을 보조하는 토크를 출력하도록 상기 모터 드라이버 회로의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프할 수 있다.
상기 수신된 움직임 정보는 상기 제1 사용자의 관절 각도를 포함하고, 상기 획득된 움직임 정보는 상기 제2 사용자의 관절 각도를 포함하며, 상기 제1 사용자의 움직임 정보는 원격에 위치한 상기 제1 사용자의 웨어러블 장치가 상기 제1 사용자의 움직임을 센싱하여 생성될 수 있다.
상기 전자 장치는 상기 서버로부터 컨텐츠를 스트리밍받고 -상기 컨텐츠는 상기 제1 사용자의 움직임을 미리 촬영하여 생성된 영상 데이터, 음성 데이터, 및 상기 제1 사용자의 웨어러블 장치가 상기 제1 사용자의 움직임을 센싱하여 생성된 움직임 정보를 포함함-, 상기 컨텐츠에서 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 추출하며, 상기 통신 회로는 상기 전자 장치로부터 상기 추출된 움직임 정보를 수신할 수 있다.
상기 통신 회로는 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 상기 전자 장치로 전송할 수 있다.
상기 제2 사용자의 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 획득하는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 통신 회로는 상기 획득된 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 상기 전자 장치로 전송할 수 있다.
일 측에 따른 원격 트레이닝 시스템은 서버; 제1 사용자에 착용되는 제1 웨어러블 장치; 및 제2 사용자에 착용되는 제2 웨어러블 장치를 포함한다.
상기 제1 웨어러블 장치는 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 획득하고, 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 상기 서버를 통해 상기 제2 웨어러블 장치로 전송되도록 동작하고, 상기 제2 웨어러블 장치는 상기 서버를 통해 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하고, 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하며, 상기 제2 사용자의 움직임 정보와 상기 제1 사용자의 움직임 정보 사이의 차이를 계산하고, 상기 계산된 차이를 기초로 토크 세기를 결정하고, 상기 결정된 토크 세기만큼의 토크를 상기 제2 사용자에 출력한다.
상기 제2 웨어러블 장치는 상기 계산된 차이가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인을 확인하고, 상기 확인된 게인과 상기 계산된 차이를 이용하여 상기 토크 세기를 결정하며, 상기 제2 사용자의 움직임의 방향의 반대 방향으로 토크 방향을 결정하며, 컨버터가 상기 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리에서 인출하도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 결정된 토크 방향에 따라 모터가 회전하여 상기 제2 사용자의 움직임에 저항을 주는 토크를 출력하도록 모터 드라이버 회로의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프할 수 있다.
상기 제2 웨어러블 장치는 상기 계산된 차이가 미리 정해진 값보다 작은 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인을 확인하고, 상기 확인된 게인과 상기 계산된 차이를 이용하여 상기 토크 세기를 결정하며, 상기 제2 사용자의 움직임의 방향과 동일한 방향으로 토크 방향을 결정하고, 컨버터가 상기 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리에서 인출하도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 결정된 토크 방향에 따라 모터가 회전하여 상기 제2 사용자의 움직임을 보조하는 토크를 출력하도록 모터 드라이버 회로의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프할 수 있다.
상기 제1 사용자의 움직임 정보는 상기 제1 사용자의 관절 각도를 포함하고, 상기 제2 사용자의 움직임 정보는 상기 제2 사용자의 관절 각도를 포함하며, 상기 제1 웨어러블 장치는 상기 제2 사용자의 움직임 정보가 상기 서버를 통해 상기 제2 웨어러블 장치로 전송되도록 할 수 있다.
상기 제2 웨어러블 장치는 상기 제1 사용자의 전자 장치와 연결되고, 상기 제1 사용자의 전자 장치로 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 전송하며, 상기 제2 사용자 웨어러블 장치는 상기 제2 사용자의 전자 장치와 연결되고, 상기 제1 사용자의 전자 장치는 상기 제1 사용자의 움직임을 촬영하여 생성된 영상 데이터 및 음성 데이터를 상기 서버로 전송하고, 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 상기 서버로 전송하며, 상기 서버는 상기 제1 사용자의 전자 장치로부터 수신된 영상 데이터, 음성 데이터, 및 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 시간 동기화하고, 상기 시간 동기화된 영상 데이터, 음성 데이터, 및 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 상기 제2 사용자의 전자 장치로 전송하고, 상기 제2 사용자의 전자 장치는 상기 서버로부터 수신된 영상 데이터와 음성 데이터를 출력하고, 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 상기 제1 웨어러블 장치로 전송할 수 있다.
일 측에 따른 스트리밍 기반 트레이닝 시스템은 운동에 관한 영상 데이터, 음성 데이터, 및 제1 사용자의 움직임 정보를 포함하는 컨텐츠를 제2 사용자의 전자 장치로 스트리밍하는 서버; 및 상기 전자 장치와 연결되는 웨어러블 장치를 포함한다.
상기 웨어러블 장치는 상기 전자 장치로부터 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하고, 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하며, 상기 획득된 움직임과 상기 수신된 움직임 정보 사이의 차이를 계산하고, 상기 계산된 차이를 기초로 토크 세기를 결정하고, 상기 결정된 토크 세기만큼의 토크를 상기 제2 사용자에 출력할 수 있다.
일 측에 따른 토크를 출력하는 웨어러블 장치의 동작 방법은 서버 또는 전자 장치로부터 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하는 단계; 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 움직임 정보와 상기 수신된 움직임 정보 사이의 차이를 계산하는 단계; 상기 계산된 차이를 기초로 토크 세기를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 토크 세기만큼의 토크가 상기 모터에서 출력되도록 상기 모터 드라이버 회로를 제어하는 단계를 포함한다.
도 1a 내지 도 2b는 실시예에 따른 웨어러블 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 실시예에 따른 웨어러블 장치의 토크를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 실시예에 따른 트레이니 웨어러블 장치와 트레이너 웨어러블 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 원격 트레이닝 시스템의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 7d는 실시예에 따른 트레이니 전자 장치의 화면을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 원격 트레이닝 시스템의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9b는 실시예에 따른 원격 트레이닝 시스템의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 내지 10c는 실시예에 따른 스트리밍 기반 트레이닝 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 실시예에 따른 운동 분석 및 평가를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 실시예에 따른 트레이니 웨어러블 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
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.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
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 1a 내지 도 2b는 실시예에 따른 웨어러블 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 프로세서(110), 제1 센서(120), 제1 모터 드라이버 회로(130), 제1 모터(140), IMU(Inertial Measurement Unit) 센서(150), 메모리(160), 및 통신 회로(170)를 포함한다. 도 1a에는 하나의 제1 센서(120), 하나의 제1 모터 드라이버 회로(130), 및 하나의 제1 모터(140)가 도시되어 있으나 이는 예시적인 사항일 뿐, 도 1b에 도시된 예와 같이 웨어러블 장치(100)는 제1 및 제2 센서(120 및 121), 복수의 모터 드라이버 회로들(130 및 131), 및 복수의 모터들(140 및 141)을 포함할 수 있다. 또한, 구현에 따라 웨어러블 장치(100)는 복수의 프로세서들을 포함할 수 있다. 모터 드라이버 회로 개수, 모터 개수, 또는 프로세서 개수는 웨어러블 장치(100)가 착용되는 신체 부위에 따라 달라질 수 있다.
도 1c 및 도 1d에 웨어러블 장치(100)가 hip에 착용된 일례가 도시된다. 도 1c에는 모터들(140 및 141) 각각이 사용자의 오른쪽 고관절과 왼쪽 고관절 각각의 부근에 위치할 수 있다. 이는 사용자의 보행 시 웨어러블 장치(100)가 각 고관절의 굴곡(flexion)과 신전(extension)에 토크(또는 힘)를 주기 위한 것이다. 여기서, 굴곡은 고관절의 전방 회전을 나타낼 수 있고, 신전은 고관절의 후방 회전을 나타낼 수 있다. 도 1c에 도시된 예로 제한되지 않고, 모터들(140 및 141) 각각은 각 고관절의 내전(adduction)과 외전(abduction)에 토크(또는 힘)를 줄 수 있도록 위치할 수 있다. 여기서, 외전은 사용자가 측면으로 운동할 때 신체에서 멀어지는 움직임을 나타낼 수 있고 내전은 신체로 가까워지는 움직임을 나타낼 수 있다.
도 1d를 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용되었을 때, 웨어러블 장치(100)를 사용자의 신체에 고정시키고 신체를 지지하기 위한 프레임을 포함한다. 이러한 프레임은, 예를 들어 웨어러블 장치(100)를 사용자의 허리에 고정시키기 위한 허리 착용 프레임과 사용자의 다리에 착용되어 웨어러블 장치(100)의 일 부분을 사용자의 다리에 고정시키기 위한 다리 착용 프레임을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(100)의 구현 형태에 따라 프레임의 형태나 구성은 그 구현 형태에 맞게 변형될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 프로세서(110), 메모리(160), 통신 회로(170) 등은 사용자의 허리 뒤쪽(101)에 위치할 수 있다. 사용자의 오른쪽 고관절(20R) 부근에는 제1 모터(140)와 제1 센서(120)가 위치할 수 있고, 사용자의 왼쪽 고관절(20L) 부근에는 제2 모터(141)와 제2 센서(121)가 위치할 수 있다.
오른쪽 고관절(20R) 부근에 위치한 제1 모터(140)와 왼쪽 고관절(20L) 부근에 위치한 제2 모터(141)에 전력이 공급되어 제1 모터(140)와 제2 모터(141)가 동작하는 경우, 제1 모터(140)와 제2 모터(141) 각각으로부터 출력되는 힘은 오른쪽/왼쪽 전달부(40R, 40L)를 통해 각각의 다리 착용 프레임에 전달되고, 다리 착용 프레임에 전달된 힘은 사용자의 다리에 가해질 수 있다.
도 1e에 웨어러블 장치(100)가 상체에 착용된 일례가 도시된다. 모터들(140 및 141) 각각은 오른쪽 어깨 관절과 왼쪽 어깨 관절 각각의 부근에 위치할 수 있다. 이는 웨어러블 장치(100)가 각 어깨 관절의 굴곡과 신전에 토크를 주기 위한 것이다. 도 1e에 도시된 예로 제한되지 않고, 모터들(140 및 141) 각각은 각 어깨 관절의 내전과 외전에 토크를 줄 수 있도록 위치할 수 있다.
이하에서는, 웨어러블 장치(100)의 구성들을 기초로 웨어러블 장치(100)의 동작을 보다 자세히 설명한다.
프로세서(110)는 웨어러블 장치(100)의 전체적인 동작을 제어한다.
프로세서(110)는 제1 센서(120)를 이용하여 사용자의 움직임 정보(예를 들어, 관절 각도)를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 센서(120)는 엔코더를 포함할 수 있다. 제1 모터(140)와 제1 센서(120)는 서로 연결되어 있어 제1 모터(140)가 회전한 만큼 제1 센서(120)의 샤프트(shaft)는 회전할 수 있다. 제1 센서(120)는 샤프트의 각 회전 위치에 해당하는 비트값을 프로세서(110)에 전달할 수 있고, 프로세서(110)는 전달받은 비트값들을 기초로 샤프트의 회전 각도를 계산할 수 있다. 일례로, 제1 센서(120)는 샤프트가 제1 회전 위치에 있으면 제1 회전 위치에 해당하는 제1 비트값을 프로세서(110)로 전달할 수 있고, 샤프트가 회전하여 제2 회전 위치에 있으면, 제2 회전 위치에 해당하는 제2 비트값을 프로세서(110)로 전달할 수 있다. 프로세서(110)는 제2 비트값에 해당하는 각도에서 제1 비트값에 해당하는 각도를 차감하여 샤프트의 회전 각도를 계산할 수 있다. 구현에 따라, 제1 센서(120)는 샤프트의 제1 회전 위치에서 제2 회전 위치를 차감하여 샤프트의 회전 각도를 계산할 수 있고 계산된 회전 각도를 프로세서(110)에 전달할 수 있다.
제1 센서(120)는 상술한 엔코더로 제한되지 않고, 레졸버(resolver), 가속도 센서, 자이로 센서 등을 포함할 수 있다.
제2 센서(121)에 대한 설명에는 제1 센서(120)에 대한 설명이 적용될 수 있으므로, 제2 센서(121)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
사용자의 관절은 제1 모터(140)의 토크에 의해 회전할 수 있으므로, 사용자의 관절 각도는 제1 센서(120)의 샤프트의 회전 각도에 해당할 수 있다. 웨어러블 장치(100)에서 제1 센서(120)의 샤프트의 회전 각도는 사용자의 관절 각도로 활용될 수 있다. 이하, 설명의 편의 상 제1 센서(120)의 샤프트의 회전 각도를 사용자의 관절 각도로 표현한다.
프로세서(110)는 사용자의 관절 각도를 이용하여 관절의 각속도를 계산할 수 있다. 일례로, 프로세서(110)는 T 시간 동안 획득한 관절 각도가 X이면, X/T를 관절의 각속도로 계산할 수 있다. 구현에 따라, 제1 센서(120)는 사용자의 관절 각도를 이용하여 관절의 각속도를 계산할 수 있고 계산된 각속도를 프로세서(110)에 전달할 수 있다.
제1 모터 드라이버 회로(130)는 프로세서(110) 제어 하에 제1 모터(140)의 동작을 제어한다. 일례로, 제1 모터 드라이버 회로(130)는 프로세서(110) 제어 하에 배터리에서 제1 모터(140)로 전력이 공급되도록 전기적 경로를 형성할 수 있다. 도 2a에 제1 모터 드라이버 회로(130)의 일례가 도시된다.
도 2a에 도시된 제1 모터 드라이버 회로(130)는 H 브릿지 회로로, 복수의 스위치들(210 내지 240)을 포함한다. 프로세서(110)의 제어 하에 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)가 턴 온되고 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)가 턴 오프될 수 있다. 프로세서(110)의 제어 하에 컨버터(202)는 배터리(200)에서 전력을 인출(draw)할 수 있고, 인출된 전력을 제1 모터(140)에 공급할 수 있다.
제1 모터(140)는 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)가 턴 온되고 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)가 턴 오프되었을 때 전력을 공급받으면 정방향으로 회전할 수 있다. 여기서, 정방향 회전은 제1 모터(140)가 시계 방향으로 회전하는 것을 나타낼 수 있다. 이와 달리, 제1 모터(140)는 역방향 회전할 수 있다. 여기서, 역방향 회전은 제1 모터(140)가 반시계 방향으로 회전하는 것을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(110)의 제어 하에 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)가 턴 온되고 제1 스위치(220)와 제4 스위치(240)가 턴 오프될 수 있고, 컨버터(202)를 통해 배터리(200)에서 제1 모터(140)로 전력이 공급될 수 있으며, 제1 모터(140)는 역방향으로 회전할 수 있다.
도 2b에 제2 모터 드라이버 회로(131)의 일례가 도시된다. 제2 모터 드라이버 회로(131)의 구조는 제1 모터 드라이버 회로(130)의 구조와 동일할 수 있다. 도 2b에 도시된 제2 모터 드라이버 회로(131)는 H 브릿지 회로로, 복수의 스위치들(250 내지 280)을 포함한다. 프로세서(110)의 제어 하에 제5 스위치(250)와 제8 스위치(280)가 턴 온되고 제6 스위치(260)와 제7 스위치(270)가 턴 오프될 수 있다. 프로세서(110)의 제어 하에 컨버터(202)는 배터리(200)에서 전력을 인출하여 제2 모터(141)에 공급할 수 있다.
제2 모터(141)는 제5 스위치(250)와 제8 스위치(280)가 턴 온되고 제6 스위치(260)와 제7 스위치(270)가 턴 오프되었을 때 전력을 공급받으면 정방향으로 회전할 수 있다. 프로세서(110)의 제어 하에 제6 스위치(260)와 제7 스위치(270)가 턴 온되고 제5 스위치(250)와 제8 스위치(280)가 턴 오프되며, 컨버터(202)를 통해 배터리(200)에서 제2 모터(141)로 전력이 공급될 수 있다. 이 때 제2 모터(141)는 역방향으로 회전할 수 있다.
도 1a로 돌아와서, IMU 센서(150)는 사용자의 움직임에 대한 가속도 및/또는 각속도를 측정할 수 있다. 사용자의 움직임은 x축 방향으로의 움직임, y축 방향으로의 움직임, 및 z축 방향으로의 움직임을 포함할 수 있고, IMU 센서(150)는 x축 방향으로의 움직임에 대한 가속도 및/또는 각속도, y축 방향으로의 움직임에 대한 가속도 및/또는 각속도, 및 z축 방향으로의 움직임에 대한 가속도 및/또는 각속도를 측정할 수 있다. x축, y축, z축 각각의 방향으로의 움직임에 대한 가속도는 사용자의 움직임에 대한 가속도 정보라 지칭될 수 있다. x축, y축, z축 각각의 방향으로의 움직임에 대한 각속도는 사용자의 움직임에 대한 각속도 정보라 지칭될 수 있다.
사용자가 움직일 때 사용자는 종축(longitudinal axis), 횡축(lateral axis), 및 수직축(vertical axis) 각각을 중심으로 회전할 수 있다. 사용자가 종축, 횡축, 및 수직축 각각을 중심으로 회전한 각도는 롤(roll) 각도, 피치(pitch) 각도, 및 요(yaw) 각도를 나타내는데, IMU 센서(150)는 롤 각도, 피치 각도, 및 요 각도를 측정할 수 있다. 사용자의 롤 각도, 피치 각도, 및 요 각도는 사용자의 자세(posture) 정보로 지칭될 수 있다.
메모리(160)는 웨어러블 장치(100)의 동작에 필요한 소프트웨어를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(160)는 사용자의 관절 각도, 관절의 각속도를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(160)는 사용자의 움직임에 대한 가속도 정보, 각속도 정보, 및 사용자의 자세 정보를 저장할 수 있다.
메모리(160)는 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
통신 회로(170)는 웨어러블 장치(100)가 외부와 통신하도록 한다.
통신 회로(170)는 근거리 무선 통신 회로, 와이파이 통신 회로, 및 이동 통신 회로 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 근거리 무선 통신 회로는 근거리 무선 통신 방식(예를 들어, NFC(Near Field Communication), 블루투스, 지그비 등)에 따라 근거리에 위치한 전자 장치와 통신을 수행할 수 있다. 전자 장치는 모바일 장치(예를 들어, 스마트폰 또는 태블릿 PC 등) 및 디스플레이 장치(예를 들어, 스마트 TV)를 포함할 수 있다. 와이파이 통신 회로는 와이파이 통신 방식에 따라 네트워크에 접속하여 서버와 통신을 수행할 수 있다. 이동 통신 회로는 이동 통신 방식(예를 들어, 3G, 4G, 5G 등)에 따라 이동 통신망에 접속하여 서버와 통신을 수행할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 실시예에 따른 웨어러블 장치의 토크를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d를 통해 hip에 착용되는 웨어러블 장치(100)를 예를 들어 설명한다.
도 3a, 도 1a및 1b를 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 움직임의 진행 방향과 동일한 방향의 토크를 생성할 수 있다. 사용자의 움직임의 진행 방향과 동일한 방향의 토크는 "보조 토크"라 지칭될 수 있다.
도 3a에서, 프로세서(110)는 제1 센서(120)를 이용하여 사용자의 오른쪽 고관절의 각속도를 계산 또는 획득할 수 있다.
프로세서(110)는 보조 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 1을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
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토크 출력을 위한 제어 정보는 토크 세기(intensity)와 토크 방향을 포함할 수 있어, 프로세서(110)는 위 수학식 1을 통해 토크 세기와 토크 방향을 결정할 수 있다.
제1 게인과 각속도의 크기는 토크 세기를 결정짓는 요소이다. 각속도의 크기만으로 결정된 토크 세기는 사용자의 움직임을 보조할 정도의 세기가 아닐 수 있다. 이로 인해, 프로세서(110)는 토크 세기를 증가시키기 위한 제1 게인을 위 수학식 1과 같이 각속도에 곱하여 각속도의 크기만으로 결정된 토크 세기보다 더 큰 토크 세기를 결정할 수 있다. 달리 표현하면, 프로세서(110)는 각속도의 크기보다 더 큰 크기에 해당하는 토크 세기를 결정하도록 제1 게인과 각속도를 곱할 수 있다.
제1 게인과 각속도의 크기가 클수록 토크 세기는 증가할 수 있다. 제1 게인은 사용자 조정 요청 등이 있을 때 프로세서(110)에 의해 조정될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 게인은 고정값일 수 있다.
제1 게인은, 예를 들어, 0~2 범위 내의 임의의 값일 수 있다. 앞서 설명한 0~2 범위는 예시적인 사항일 뿐 제1 게인이 속한 범위는 전술한 예로 제한되지 않는다.
각속도의 방향은 토크 방향을 결정짓는 요소로, 프로세서(110)는 각속도의 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 도 3a에서 오른쪽 고관절은 반시계 방향으로 회전하고 있어 각속도의 방향은 반시계 방향이다. 프로세서(110)는 토크 방향을 반시계 방향으로 결정할 수 있다.
구현에 따라, 프로세서(110)는 각속도를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 각속도의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, 각속도의 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(110)는 컨버터(202)가 제1 게인과 각속도의 크기의 곱(또는 각속도의 크기)으로 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 각속도의 방향과 동일한 방향으로 제1 모터(140)가 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130)의 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 온할 수 있고, 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(140)로 공급됨으로써 제1 모터(140)는 오른쪽 다리에 보조 토크를 출력할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 모터(141)는 왼쪽 다리에 보조 토크를 출력할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 움직임의 진행 방향과 반대 방향의 토크를 생성할 수 있다. 사용자의 움직임의 진행 방향과 반대 방향의 토크는 "저항 토크"라 지칭될 수 있다.
도 3b에서, 프로세서(110)는 제1 센서(120)를 이용하여 사용자의 오른쪽 고관절의 각속도를 계산 또는 획득할 수 있다.
프로세서(110)는 저항 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 2를 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000002
토크 출력을 위한 제어 정보는 토크 세기와 토크 방향을 포함할 수 있어, 프로세서(110)는 위 수학식 2를 통해 토크 세기와 토크 방향을 결정할 수 있다.
제2 게인과 각속도의 크기는 토크 세기를 결정짓는 요소이다. 각속도의 크기만으로 결정된 토크 세기는 사용자의 움직임에 저항을 제공할 정도의 세기가 아닐 수 있다. 이로 인해, 프로세서(110)는 토크 세기를 증가시키기 위한 제2 게인을 위 수학식 2와 같이 각속도에 곱하여 각속도의 크기만으로 결정된 토크 세기보다 더 큰 토크 세기를 결정할 수 있다. 달리 표현하면, 프로세서(110)는 각속도의 크기보다 더 큰 크기에 해당하는 토크 세기를 결정하도록 제2 게인과 각속도를 곱할 수 있다.
제2 게인과 각속도의 크기가 클수록 토크 세기는 증가할 수 있다. 제2 게인은 사용자 조정 요청 등이 있을 때 프로세서(110)에 의해 조정될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 게인은 고정값일 수 있다.
제2 게인은, 예를 들어, 0~2 범위 내의 임의의 값일 수 있다. 앞서 설명한 0~2 범위는 예시적인 사항일 뿐 제2 게인이 속한 범위는 전술한 예로 제한되지 않는다.
수학식 2에서 "-1"은 토크 방향을 결정짓는 요소이다. 프로세서(110)는 각속도의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 도 3b에서 오른쪽 고관절은 반시계 방향으로 회전하고 있어 각속도의 방향은 반시계 방향이다. "-1"로 인해 프로세서(110)는 토크 방향을 각속도의 반대 방향인 시계 방향으로 결정할 수 있다.
구현에 따라, 프로세서(110)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000003
를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 각속도의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, 각속도의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(110)는 컨버터(202)가 제2 게인과 각속도의 크기의 곱(또는 각속도의 크기)으로 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 각속도의 방향과 반대 방향으로 제1 모터(140)가 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130)의 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 온할 수 있고, 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(140)로 공급됨으로써 제1 모터(140)는 오른쪽 다리에 저항 토크를 출력할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 모터(141)는 왼쪽 다리에 저항 토크를 출력할 수 있다.
어떤 물체가 유체에서 움직이는 경우 해당 물체의 움직임에 저항하는 힘이 발생한다. 이 때, 힘은 물체의 속도의 제곱에 비례할 수 있다. 도 3b에서 프로세서(110)는 사용자가 물속 등의 유체에서 걷는 것과 같은 저항감을 느낄 수 있도록 아래 수학식 3을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000004
프로세서(110)는 위 수학식 3을 통해 제2 게인과
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000005
의 크기의 곱을 토크 세기로 결정할 수 있고, 각속도의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(110)는 컨버터(202)가 수학식 3을 통해 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 각속도의 방향과 반대 방향으로 제1 모터(140)가 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130)의 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 온할 수 있고, 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(140)로 공급됨으로써 제1 모터(140)는 오른쪽 다리에 저항 토크를 출력할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 모터(141)는 왼쪽 다리에 저항 토크를 출력할 수 있다.
도 3c에서 사용자의 오른쪽 고관절이 반시계 방향으로 회전하고 왼쪽 고관절이 시계 방향으로 회전함으로써 hip 각도가 증가한다고 가정하자. 여기서, 후술하겠지만, hip 각도는 오른쪽 고관절 각도와 왼쪽 고관절 각도의 합에 해당할 수 있다. 도 3c에서 웨어러블 장치(100)는 hip 각도가 증가하는 움직임의 방향과 반대 방향의 토크를 사용자에게 제공할 수 있다. 이하, 자세히 설명한다.
프로세서(110)는 제1 센서(120)를 이용하여 사용자의 오른쪽 고관절 각도를 획득할 수 있고 제2 센서(121)를 이용하여 사용자의 왼쪽 고관절 각도를 획득할 수 있다. 프로세서(110)는 오른쪽 고관절 각도와 왼쪽 고관절 각도를 더하여 hip 각도를 계산할 수 있다.
프로세서(110)는 hip 각도와 기준 각도 사이의 차이를 계산할 수 있고, 계산된 차이가 0보다 큰 경우, hip 각도가 증가하는 움직임의 방향과 반대 방향의 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 4에 따라 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(110)는 hip 각도가 기준 각도보다 클 때 아래 수학식 4을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000006
위 수학식 4에서, 제3 게인과 "hip 각도―기준 각도"의 크기는 토크 세기를 결정짓는 요소이다. "hip 각도―기준 각도"의 크기만으로 결정된 토크 세기는 hip 각도의 증가 방향의 움직임에 저항을 제공할 정도의 세기가 아닐 수 있다. 이로 인해, 프로세서(110)는 토크 세기를 증가시키기 위한 제3 게인을 위 수학식 4와 같이 "hip 각도―기준 각도"에 곱하여 "hip 각도―기준 각도"의 크기만으로 결정된 토크 세기보다 더 큰 토크 세기를 결정할 수 있다. 달리 표현하면, 프로세서(110)는 "hip 각도―기준 각도"의 크기보다 더 큰 크기에 해당하는 토크 세기를 결정하도록 제3 게인과 "hip 각도―기준 각도"을 곱할 수 있다.
제3 게인과 "hip 각도―기준 각도"의 크기가 클수록 토크 세기는 증가할 수 있다. 제3 게인은 사용자 조정 요청 등이 있을 때 프로세서(110)에 의해 조정될 수 있다. 실시예에 따라, 제3 게인은 고정값일 수 있다.
제3 게인은, 예를 들어, 0~6 범위 내의 임의의 값일 수 있다. 앞서 설명한 0~6 범위는 예시적인 사항일 뿐 제3 게인이 속한 범위는 전술한 예로 제한되지 않는다.
위 수학식 4에서 "-1"은 토크 방향을 결정짓는 요소이다. 프로세서(110)는 hip 각도의 증가 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 도 3c에서 오른쪽 고관절 각도는 반시계 방향으로 회전하고 있고 왼쪽 고관절 각도는 시계 방향으로 회전할 수 있어, 프로세서(110)는 오른쪽 다리에 출력될 토크의 방향을 시계 방향으로 결정할 수 있고 왼쪽 다리에 출력될 토크의 방향을 반시계 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 4와 다른 예로, 프로세서(110)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000007
를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 "hip 각도―기준 각도"의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, hip 각도의 증가 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 4와 또 다른 예로, 프로세서(110)는 hip 각도가 증가하는 움직임의 방향과 반대 방향의 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 5를 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000008
프로세서(110)는 위 수학식 5를 통해 hip 각도의 크기와 제3 게인의 곱을 토크 세기로 결정할 수 있고, hip 각도의 증가 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 5와 다른 예로, 프로세서(110)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000009
를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 hip 각도의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, hip 각도의 증가 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(110)는 컨버터(202)가 위 수학식 4, 위 수학식 4의 다른 예, 위 수학식 5, 또는 수학식 5의 다른 예를 통해 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 hip 각도의 증가 방향과 반대로 제1 모터(140)와 제2 모터(141)가 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130) 및 모터 드라이버 회로(131) 각각에 제어 신호를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(110)는 제1 모터(140)가 시계 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130)의 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 온할 수 있고, 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 오프할 수 있다. 프로세서(110)는 제2 모터(141)가 반시계 방향으로 회전하도록 제2 모터 드라이버 회로(131)의 제6 스위치(260)와 제7 스위치(270)를 턴 온할 수 있고, 제5 스위치(250)와 제8 스위치(280)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(140)와 제2 모터(141) 각각으로 공급됨으로써 제1 모터(140)와 제2 모터(141)는 hip 각도가 증가하는 움직임에 대한 저항 토크를 사용자에게 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 한 쪽 고관절 각도가 증가하는 움직임의 방향과 반대 방향의 토크를 사용자에게 제공할 수 있다. 도 3c에서 사용자의 제1 고관절이 반시계 방향으로 회전하고 제2 고관절은 회전하지 않는다고 가정하자.
프로세서(110)는 제1 센서(120)를 이용하여 사용자의 제1 고관절 각도를 획득할 수 있다.
프로세서(110)는 제1 고관절 각도와 기준 각도 사이의 차이를 계산할 수 있고, 계산된 차이가 0보다 큰 경우, 고관절 각도가 증가하는 움직임의 방향과 반대 방향의 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 6을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(110)는 제1 고관절 각도가 기준 각도보다 클 때 아래 수학식 6을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000010
프로세서(110)는 위 수학식 6를 통해 "제1 고관절 각도―기준 각도"의 크기와 제3 게인의 곱을 토크 세기로 결정할 수 있고, 제1 고관절의 회전 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 6과 다른 예로, 프로세서(110)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000011
를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110) "제1 고관절 각도―기준 각도"의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, 제1 고관절의 회전 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 6과 또 다른 예로, 프로세서(110)는 고관절 각도가 증가하는 움직임의 방향과 반대 방향의 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 7을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000012
프로세서(110)는 위 수학식 7를 통해 제1 고관절 각도의 크기와 제3 게인의 곱을 토크 세기로 결정할 수 있고, 제1 고관절의 회전 방향의 반대 방향을 토크 방향을 결정할 수 있다.
위 수학식 7과 다른 예로, 프로세서(110)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000013
를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 제1 고관절 각도의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, 제1 고관절의 회전 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(110)는 컨버터(202)가 위 수학식 6, 위 수학식 6의 다른 예, 위 수학식 7, 또는 위 수학식 7의 다른 예를 통해 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 제1 고관절의 회전 방향과 반대로 제1 모터(140)가 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130)의 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 온할 수 있고, 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(140)로 공급됨으로써 제1 모터(140)는 제1 고관절 각도가 증가하는 움직임에 대한 저항 토크를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 3d에서 사용자의 오른쪽 고관절이 반시계 방향으로 회전하고 왼쪽 고관절이 시계 방향으로 회전함으로써 hip 각도가 증가한다고 가정하자. 도 3d에서 웨어러블 장치(100)는 사용자의 hip 각도가 증가하는 움직임의 방향과 동일한 방향의 토크를 사용자에게 제공할 수 있다. 이하, 자세히 설명한다.
도 3d에서 프로세서(110)는 제1 센서(120)를 이용하여 사용자의 오른쪽 고관절 각도를 획득할 수 있고 제2 센서(121)를 이용하여 사용자의 왼쪽 고관절 각도를 획득할 수 있다. 프로세서(110)는 오른쪽 고관절 각도와 왼쪽 고관절 각도를 합쳐 hip 각도를 계산할 수 있다.
프로세서(110)는 hip 각도와 기준 각도 사이의 차이를 계산할 수 있고, 계산된 차이가 0보다 큰 경우, hip 각도가 증가하는 움직임의 방향과 동일한 방향의 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 8을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(110)는 hip 각도가 기준 각도보다 클 때 아래 수학식 8을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000014
위 수학식 8에서, 제4 게인과 "hip 각도―기준 각도"의 크기는 토크 세기를 결정짓는 요소이다. "hip 각도―기준 각도"의 크기만으로 결정된 토크 세기는 hip 각도의 증가 방향의 움직임을 보조할 정도의 세기가 아닐 수 있다. 이로 인해, 프로세서(110)는 토크 세기를 증가시키기 위한 제4 게인을 위 수학식 8과 같이 "hip 각도―기준 각도"에 곱하여 "hip 각도―기준 각도"의 크기만으로 결정된 토크 세기보다 더 큰 토크 세기를 결정할 수 있다. 달리 표현하면, 프로세서(110)는 "hip 각도―기준 각도"의 크기보다 더 큰 크기에 해당하는 토크 세기를 결정하도록 제4 게인과 "hip 각도―기준 각도"을 곱할 수 있다.
제4 게인과 "hip 각도―기준 각도"의 크기가 클수록 토크 세기는 증가할 수 있다. 제4 게인은 사용자 조정 요청 등이 있을 때 프로세서(110)에 의해 조정될 수 있다. 실시예에 따라, 제4 게인은 고정값일 수 있다.
4 게인은, 예를 들어, 0~6 범위 내의 임의의 값일 수 있다. 앞서 설명한 0~6 범위는 예시적인 사항일 뿐 제4 게인이 속한 범위는 전술한 예로 제한되지 않는다.
프로세서(110)는 hip 각도의 증가 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 도 3d에서, 오른쪽 고관절 각도는 반시계 방향으로 회전하고 있고 왼쪽 고관절 각도는 시계 방향으로 회전할 수 있어, 프로세서(110)는 오른쪽 다리에 출력될 토크의 방향을 반시계 방향으로 결정할 수 있고 왼쪽 다리에 출력될 토크의 방향을 시계 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 8과 다른 예로, 프로세서(110)는 "hip 각도―기준 각도"를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 "hip 각도―기준 각도"의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, hip 각도의 증가 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 8과 또 다른 예로, 프로세서(110)는 hip 각도가 증가하는 움직임의 방향과 동일한 방향의 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 9를 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000015
프로세서(110)는 위 수학식 9를 통해 hip 각도의 크기와 제4 게인의 곱을 토크 세기로 결정할 수 있고, hip 각도의 증가 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 9와 다른 예로, 프로세서(110)는 hip 각도를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 hip 각도의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, hip 각도의 증가 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(110)는 컨버터(202)가 위 수학식 8, 위 수학식 8의 다른 예, 위 수학식 9, 또는 수학식 9의 다른 일례를 통해 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 hip 각도의 증가 방향으로 제1 모터(140)와 제2 모터(141)가 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130) 및 제2 모터 드라이버 회로(131) 각각에 제어 신호를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(110)는 제1 모터(140)가 오른쪽 고관절의 회전 방향(즉, 반시계 방향)과 동일한 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130)의 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 온할 수 있고, 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 오프할 수 있다. 프로세서(110)는 제2 모터(141)가 왼쪽 고관절의 회전 방향(즉, 시계 방향)과 동일한 방향으로 회전하도록 제2 모터 드라이버 회로(131)의 제5 스위치(250)와 제8 스위치(280)를 턴 온할 수 있고, 제6 스위치(260)와 제7 스위치(270)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(140)와 제2 모터(141)로 공급됨으로써 제1 모터(140)와 제2 모터(141)는 hip 각도가 증가하는 움직임에 대한 보조 토크를 사용자에게 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 웨어러블 장치(100)는 한 쪽 고관절 각도가 증가하는 움직임과 동일한 방향의 토크를 사용자에게 제공할 수 있다. 도 3d에서, 사용자의 제1 고관절이 반시계 방향으로 회전하고 제2 고관절은 회전하지 않는다고 가정하자.
프로세서(110)는 제1 센서(120)를 이용하여 사용자의 제1 고관절 각도를 획득할 수 있다. 프로세서(110)는 제1 고관절 각도와 기준 각도 사이의 차이를 계산할 수 있고, 계산된 차이가 0보다 큰 경우, 제1 고관절 각도가 증가하는 움직임의 방향과 동일한 방향의 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 10을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(110)는 제1 고관절 각도가 기준 각도보다 클 때 아래 수학식 10을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000016
프로세서(110)는 위 수학식 10을 통해 "제1 고관절 각도―기준 각도"의 크기와 제4 게인의 곱을 토크 세기로 결정할 수 있고, 제1 고관절의 회전 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 10과 다른 예로, 프로세서(110)는 "제1 고관절 각도―기준 각도"를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 "제1 고관절 각도―기준 각도"의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, 제1 고관절의 회전 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 10과 또 다른 예로, 프로세서(110)는 제1 고관절 각도가 증가하는 움직임의 방향과 동일한 방향의 토크가 사용자에게 제공되도록 아래 수학식 11을 통해 토크 출력을 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000017
프로세서(110)는 위 수학식 11을 통해 제1 고관절 각도의 크기와 제4 게인의 곱에 해당하는 토크 세기를 결정할 수 있고, 제1 고관절의 회전 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
위 수학식 11과 다른 예로, 프로세서(110)는 제1 고관절 각도를 토크 출력을 위한 제어 정보로 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 제1 고관절 각도의 크기를 토크 세기로 결정할 수 있고, 제1 고관절의 회전 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(110)는 컨버터(202)가 위 수학식 10, 위 수학식 10의 다른 예, 위 수학식 11, 또는 위 수학식 11의 다른 예를 통해 결정된 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 제1 고관절의 회전 방향과 동일한 방향으로 제1 모터(140)가 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(130)의 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 온할 수 있고, 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 오프할 수 있다.
컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(140)로 공급됨으로써 제1 모터(140)는 제1 고관절 각도가 증가하는 움직임에 대한 보조 토크를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 실시예에 따른 트레이니 웨어러블 장치와 트레이너 웨어러블 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 트레이니(trainee) 웨어러블 장치(410)와 트레이너(trainer) 웨어러블 장치(420)가 도시된다.
트레이니 웨어러블 장치(410)는 트레이니가 착용한 웨어러블 장치를 지칭하고, 트레이너 웨어러블 장치(420)는 트레이너가 착용한 웨어러블 장치를 지칭한다. 트레이너는 제1 사용자로 달리 표현될 수 있고 트레이니는 제2 사용자로 달리 표현될 수 있다. 트레이너 웨어러블 장치(420)는 제1 웨어러블 장치로 달리 표현될 수 있고 트레이니 웨어러블 장치(410)는 제2 웨어러블 장치로 달리 표현될 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)는 프로세서(410-1), 제1 센서(410-2), 제1 모터 드라이버 회로(410-3), 제1 모터(410-4), IMU 센서(410-8), 통신 회로(410-9), 및 메모리(410-10)를 포함할 수 있다. 이에 제한되지 않고, 트레이니 웨어러블 장치(410)에는 도 4b에 도시된 예와 같이 제1 및 제2 센서(410-2 및 410-5), 복수의 모터 드라이버 회로들(410-3 및 410-6), 및 복수의 모터들(410-4 및 410-7)을 포함할 수 있다.
트레이너 웨어러블 장치(420)는 프로세서(420-1), 제1 센서(420-2), 제1 모터 드라이버 회로(420-3), 및 제1 모터(420-4), IMU 센서(420-8), 통신 회로(420-9), 및 메모리(420-10)를 포함할 수 있다. 이에 제한되지 않고, 트레이너 웨어러블 장치(420)는 도 4b에 도시된 예와 같이, 제1 및 제2 센서(420-2 및 420-5), 복수의 모터 드라이버 회로들(420-3 및 420-6), 복수의 모터들(420-4 및 420-7)를 포함할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410) 내의 구성요소들의 동작과 트레이너 웨어러블 장치(420) 내의 구성요소들의 동작은 도 1a 내지 도 3d를 통해 설명한 웨어러블 장치(100) 내의 구성요소들의 동작과 동일할 수 있다.
도 4c에 도시된 예와 같이, 트레이너 웨어러블 장치(420)를 착용한 트레이너와 트레이니 웨어러블 장치(410)를 착용한 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 올렸다 내렸다 하는 운동을 할 수 있다. 트레이너와 트레이니는 서로 다른 공간에 있어도 트레이니는 트레이니 웨어러블 장치(410)를 통해 전달되는 트레이너의 움직임(물리적인 힘)에 따라 트레이너의 운동을 트레이너 의도대로 정확히 배울 수 있다. 일례로, 트레이니가 트레이너의 움직임 보다 속도가 늦거나 자세가 틀어질 경우 트레이너의 움직임 속도와 트레이니의 움직임 속도 사이의 차이(또는 트레이너의 자세와 트레이니의 자세 사이의 차이)에 기반한 물리적인 힘이 트레이니 웨어러블 장치(410)를 통해 트레이니에게 전달될 수 있고, 트레이니는 트레이니 웨어러블 장치(410)를 통해 전달된 힘을 통해 자세와 움직임을 교정할 수 있다. 트레이니는 트레이너의 자세대로 운동을 해야 트레이너가 의도한 운동 효과를 얻을 수 있고, 트레이너의 움직임을 피드백하는 트레이니 웨어러블 장치(410)를 통해서 트레이너의 움직임을 시각적인 정보만을 이용하여 따라하는 것보다 운동 효과를 극대화 할 수 있다. 아래에서, 자세히 설명한다.
도 5는 실시예에 따른 원격 트레이닝 시스템의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 원격 트레이닝 시스템은 트레이니 웨어러블 장치(410), 트레이너 웨어러블 장치(420), 서버(530), 트레이니 전자 장치(510), 및 트레이너 전자 장치(520)를 포함한다.
트레이니 전자 장치(510)는 트레이니의 전자 장치를 지칭한다. 트레이니 전자 장치(510)는 트레이니의 모바일 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 단말 등) 및/또는 디스플레이 장치(예를 들어, 스마트 TV 등)를 포함할 수 있다.
트레이너 전자 장치(520)는 트레이너의 전자 장치를 지칭한다. 트레이너 전자 장치(520)는 트레이너의 모바일 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 단말 등) 및/또는 디스플레이 장치(예를 들어, 스마트 TV 등)를 포함할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 통신 회로(410-9)는 트레이니 전자 장치(510)의 근거리 무선 통신 회로와 근거리 무선 통신 링크(예를 들어, 블루투스 등)를 통해 연결될 수 있다. 마찬가지로, 트레이너 웨어러블 장치(420)의 통신 회로(420-9)는 트레이너 전자 장치(520)의 근거리 무선 통신 회로와 근거리 무선 통신 링크(예를 들어, 블루투스 등)를 통해 연결될 수 있다.
트레이니 전자 장치(510)는 와이파이 통신 회로 및/또는 이동 통신 회로를 포함할 수 있고, 와이파이 통신 회로 또는 이동 통신 회로를 통해 서버(530)와 통신할 수 있다. 마찬가지로, 트레이너 전자 장치(520)는 와이파이 통신 회로 및/또는 이동 통신 회로를 포함할 수 있고, 와이파이 통신 회로 또는 이동 통신 회로를 통해 서버(530)와 통신할 수 있다.
트레이너와 트레이니가 도 4c를 통해 설명한 제1 다리의 무릎을 위로 올렸다 내렸다 하는 운동을 한다고 가정하자. 트레이너와 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 올릴 때 트레이너와 트레이니 각각의 제1 다리의 고관절(즉, 제1 고관절)은 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
트레이너 전자 장치(520)는 트레이너가 운동하는 것을 촬영함으로써 트레이너의 운동에 대한 음성 데이터와 영상 데이터를 생성할 수 있다.
트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)는 제1 센서(420-2)를 이용하여 트레이너의 제1 고관절 각도(X_1)를 획득할 수 있고, 통신 회로(420-9)를 이용하여 트레이너의 제1 고관절 각도(X_1)를 트레이너 전자 장치(520)로 전송할 수 있다.
트레이너 웨어러블 장치(420)의 IMU 센서(420-8)는 트레이너의 움직임에 대한 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 측정할 수 있다. 위에서 설명한 것과 같이, 가속도 정보는 x축, y축, z축 각각의 방향으로의 트레이너의 움직임에 대한 가속도를 포함할 수 있고, 각속도 정보는 x축, y축, z축 각각의 방향으로의 트레이너의 움직임에 대한 각속도를 포함할 수 있으며, 자세 정보는 트레이너의 롤 각도, 피치 각도, 및 요 각도를 포함할 수 있다. 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)는 통신 회로(420-9)를 이용하여 트레이너의 움직임에 대한 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 트레이너 전자 장치(520)로 전송할 수 있다.
트레이너 전자 장치(520)는 음성 데이터, 영상 데이터, 및 트레이너의 제1 고관절 각도(X_1)를 서버(530)로 전송할 수 있다. 또한, 트레이너 전자 장치(520)는 트레이너의 움직임에 대한 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 서버(530)로 전송할 수 있다.
서버(530)는 트레이너 전자 장치(520)와 트레이너 웨어러블 장치(420)의 데이터 샘플링 시간 차이에 의해 발생할 수 있는 음성/영상 데이터와 고관절 각도 데이터의 불일치 문제를 방지하기 위해 음성 데이터, 영상 데이터, 및 트레이너의 제1 고관절 각도(
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000018
에 시간 동기화를 수행할 수 있다. 음성 데이터 및 영상 데이터는 트레이너 전자 장치(520)에 의해 생성되고 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000019
는 트레이너 웨어러블 장치(420)에 의해 생성되어, 음성 데이터 및 영상 데이터의 생성 주체와 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000020
의 생성 주체는 다르다. 이에 따라, 서버(530)는 트레이너의 음성, 영상 속에서 보여지는 트레이너의 운동, 및 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000021
가 시간적으로 동기화되도록 할 수 있다. 일례로, 음성 데이터 및 영상 데이터에 시간값들(ta, tb, tc 등)이 있을 수 있다. 여기서, 음성 데이터 및 영상 데이터의 시간값들(ta, tb, tc 등) 중에서 ta가 가장 빠를 수 있다. 또한, 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000022
에 시간값들(ta, tb, tc 등)이 있을 수 있다. 서버(530)는 ta를 기준으로 음성 데이터 및 영상 데이터와 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000023
를 동기화할 수 있다.
서버(530)는 시간 동기화된 음성 데이터, 영상 데이터, 및 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000024
를 트레이니 전자 장치(510)로 전송할 수 있다.
트레이니 전자 장치(510)는 서버(530)로부터 수신된 영상 데이터를 디스플레이에 표시할 수 있고 음성 데이터를 스피커를 통해 출력할 수 있다. 이에 따라, 트레이니는 트레이니 전자 장치(510)를 통해 트레이너가 운동하는 것을 시각적으로 볼 수 있고 트레이너의 음성을 들을 수 있다.
또한, 트레이니 전자 장치(510)는 서버(530)로부터 수신한 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000025
를 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다. 다시 말해, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 통신 회로(410-9)는 트레이니 전자 장치(510)로부터 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000026
를 수신할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000027
를 기준 각도로 설정할 수 있다. 달리 표현하면, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000028
를 트레이너의 운동 자세로 설정할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 제1 센서(410-2)를 이용하여 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000029
를 획득할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000030
와 기준 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000031
사이의 차이
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000032
를 계산할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)가 계산한
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000033
가 0보다 큰 것은 기준 각도에 비해 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 올린 각도가 크다는 것을 의미한다. 이 경우, 프로세서(410-1)는 저항 토크가 제1 다리에 제공되도록 제어함으로써 트레이니가 제1 다리의 무릎을 내리도록 가이드할 수 있다. 보다 구체적으로, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 제1 모터 드라이버 회로(410-3)는 도 2a에 도시된 제1 모터 드라이버 회로(130)와 동일하게 제1 내지 제4 스위치(210 내지 240)를 포함할 수 있다. 프로세서(410-1)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000034
의 크기와 게인(예를 들어, 도 3c를 통해 설명한 제3 게인)을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 구현에 따라, 프로세서(410-1)는 "
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000035
의 크기 및 " 토크 세기가 맵핑된 표를 이용하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 아래 표 1은
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000036
의 크기와 토크 세기가 맵핑된 표의 일례를 보여준다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000037
프로세서(410-1)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000038
가 0보다 커서 트레이니의 제1 다리에 저항 토크가 제공되어야 하므로, 트레이니의 제1 고관절의 회전 방향과의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절이 반시계 방향으로 회전하므로 제1 모터(410-4)가 시계 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(410-3)의 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 온할 수 있고, 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 오프할 수 있다.
컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(410-4)로 공급됨으로써 제1 모터(410-4)는 제1 다리에 저항 토크를 제공할 수 있고, 트레이니는 더 이상 제1 다리의 무릎을 더 높게 올리지 않고 제공받은 저항 토크에 따라 제1 다리의 무릎을 내릴 수 있다. 이에 따라, 프로세서(410-1)는 트레이니의 운동 자세가 트레이너의 운동 자세에 가까워지도록 가이드할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)가 계산한
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000039
가 0보다 작은 것은 기준 각도에 비해 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 올린 각도가 작다는 것을 의미한다. 이 경우, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 토크를 사용자에게 제공하지 않을 수 있다. 다른 예로,
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000040
가 0보다 작은 경우 프로세서(410-1)는 보조 토크가 제1 다리에 제공되도록 제어함으로써 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 더 들어올리게 가이드할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(410-1)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000041
의 크기와 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 여기서, 게인은, 예를 들어, 도 3c를 통해 설명한 제3 게인 또는 도 4c를 통해 설명한 제4 게인일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 구현에 따라, 프로세서(410-1)는 위 표 1을 이용하여 토크 세기를 결정하거나 위 표 1과 다른 아래 표 2를 이용하여 토크 세기를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000042
프로세서(410-1)는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000043
가 0보다 작아서 보조 토크가 트레이니의 제1 다리에 제공되어야 하므로, 트레이니의 제1 고관절의 회전 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절이 반시계 방향으로 회전하므로 제1 모터(410-4)가 반시계 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(410-3)의 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 온할 수 있고, 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 오프할 수 있다.
컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(410-4)로 공급됨으로써 제1 모터(410-4)는 제1 다리에 보조 토크를 제공할 수 있고, 트레이니는 제공받은 보조 토크의 도움으로 제1 다리의 무릎을 더 위로 올릴 수 있다. 이에 따라, 프로세서(410-1)는 트레이니의 운동 자세가 트레이너의 운동 자세에 가까워지도록 가이드할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 IMU 센서(410-8)는 트레이니의 움직임에 대한 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 측정할 수 있다. 위에서 설명한 것과 같이, 가속도 정보는 x축, y축, z축 각각의 방향으로의 트레이니의 움직임에 대한 가속도를 포함할 수 있고, 각속도 정보는 x축, y축, z축 각각의 방향으로의 트레이니의 움직임에 대한 각속도를 포함할 수 있으며, 자세 정보는 트레이니의 롤 각도, 피치 각도, 및 요 각도를 포함할 수 있다.
프로세서(410-1)는 통신 회로(410-9)를 이용하여 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000044
, 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 트레이니 전자 장치(510)로 전송할 수 있다.
트레이니 전자 장치(510)는 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000045
, 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 서버(530)로 전송할 수 있다. 서버(530)는 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000046
, 트레이니의 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 저장할 수 있다.
실시예에 있어서, 서버(530)는 트레이너가 트레이너 웨어러블 장치(420)를 통해 트레이니의 움직임을 피드백받을 수 있도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 서버(530)는 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000047
를 트레이너 전자 장치(520)로 전송할 수 있고 트레이너 전자 장치(520)는 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000048
를 트레이너 웨어러블 장치(420)로 전송할 수 있다.
트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)는 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000049
와 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000050
사이의 차이
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000051
를 계산할 수 있다.
트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)에 의해 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000052
가 0보다 큰 것은 트레이너가 제1 다리의 무릎을 위로 올린 각도에 비해 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 올린 각도가 크다는 것을 의미한다. 다시 말해, 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)에 의해 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000053
가 0보다 큰 것은 트레이너의 움직임 보다는 트레이니의 움직임이 크다는 것을 의미한다. 이 경우, 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)는 트레이너에게 트레이니의 움직임이 크다는 것을 피드백하기 위해, 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)는 트레이너 웨어러블 장치(420)의 모터 드라이버 회로(420-3 또는 420-6)을 제어하여 트레이너 웨어러블 장치(420)의 모터(420-4 또는 420-7)을 시계 방향으로 회전시킴으로써 트레이너의 제1 다리에 저항 토크를 출력하도록 제어할 수 있다.
트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)에 의해 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000054
가 0보다 작은 것은 트레이너가 제1 다리의 무릎을 위로 올린 각도에 비해 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 올린 각도가 작다는 것을 의미한다. 다시 말해, 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)에 의해 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000055
가 0보다 작은 것은 트레이너의 움직임 보다는 트레이니의 움직임이 작다는 것을 의미한다. 이 경우, 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)는 트레이너에게 트레이니의 움직임이 작다는 것을 피드백하기 위해, 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)는 트레이너 웨어러블 장치(420)의 모터 드라이버 회로(420-3 또는 420-6)을 제어하여 트레이너 웨어러블 장치(420)의 모터(420-4 또는 420-7)을 반시계 방향으로 회전시킴으로써 트레이너의 제1 다리에 보조 토크를 출력하도록 제어할 수 있다.
실시예에 있어서, 서버(530)는 트레이니의 움직임 정보를 트레이너의 움직임 정보와 비교하여 트레이니의 운동에 대한 평가 점수를 계산할 수 있다. 달리 표현하면, 서버(530)는 트레이니의 움직임 정보를 트레이너의 움직임 정보와 비교하여 트레이니가 트레이너의 움직임을 잘 따라하는지를 평가할 수 있다.
<셀프 트레이닝>
서버(530)는 트레이니와 트레이너 사이의 원격 트레이닝이 시작된 후부터 일정 시간이 경과한 경우 원격 트레이닝에서 셀프 트레이닝으로 전환할 수 있고, 트레이니 전자 장치(510)와 트레이너 전자 장치(520)로 원격 트레이닝에서 셀프 트레이닝으로 전환되었음을 통지할 수 있다. 트레이니 전자 장치(510)와 트레이너 전자 장치(520) 각각은 자신의 디스플레이에 원격 트레이닝에서 셀프 트레이닝으로 전환되었음을 표시할 수 있다. 셀프 트레이닝에서, 트레이너의 움직임 정보는 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송되지 않을 수 있다.
셀프 트레이닝에서, 서버(530)는 트레이니의 평가 점수가 일정 기준 이상인 경우, 트레이니에게 더 큰 세기의 저항 토크가 출력되게 함으로써 트레이니에 대한 운동 강도를 높일 수 있다. 서버(530)는 트레이니 전자 장치(510)에게 운동 강도를 높이는 제어 명령을 전송할 수 있고 트레이니 전자 장치(510)는 서버(530)의 제어 명령을 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다. 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 서버(530)의 제어 명령을 트레이니 전자 장치(510)로부터 수신하는 경우 트레이니에게 더 큰 세기의 저항 토크가 출력되도록 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 프로세서(410-1)는 제1 센서(410-2)를 이용하여 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000056
를 획득할 수 있다. 프로세서(410-1)는 도 3c를 통해 설명한 수학식 7을 통해
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000057
의 크기와 제3 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 앞서, 원격 트레이닝에서 토크 세기는 수학식 6을 통해
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000058
의 크기와 제3 게인을 곱하여 결정될 수 있고, 셀프 트레이닝에서 토크 세기는
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000059
의 크기와 제3 게인을 곱하여 결정될 수 있다. 이에 따라, 셀프 트레이닝에서 토크 세기가 증가할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절의 회전 방향과의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 구현에 따라, 프로세서(410-1)는 제1 관절의 각속도를 획득할 수 있고 수학식 2를 통해 각속도의 크기와 제2 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절의 회전 방향과의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절이 반시계 방향으로 회전하면 제1 모터(410-4)가 시계 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(410-3)의 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 온할 수 있고, 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(410-4)로 공급됨으로써 제1 모터(410-4)는 제1 다리에 저항 토크를 제공할 수 있다. 이에 따라, 원격 트레이닝에서 트레이너의 운동을 잘 따라한 트레이니는 셀프 트레이닝에서 더 강한 세기의 토크를 제공받아 운동할 수 있어 운동 효과를 높일 수 있다.
서버(530)는 게인을 높게 조절함으로써 트레이니의 운동 강도를 높일 수 있다. 보다 구체적으로, 서버(530)는 증가된 제3 게인을 트레이니 전자 장치(510)로 전송할 수 있다. 트레이니 전자 장치(510)는 증가된 제3 게인을 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다. 프로세서(410-1)는 위 수학식 7을 통해 Y_1의 크기와 증가된 제3 게인를 곱하여 토크 세기를 결정함으로써 더 큰 세기의 저항 토크가 트레이니에게 출력되도록 할 수 있다. 이에 따라, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 트레이니가 더 높은 운동 강도에서 운동하도록 할 수 있다.
셀프 트레이닝에서, 서버(530)는 트레이니의 평가 점수가 일정 기준 미만인 경우, 제3 게인을 낮게 조절하여 트레이니에 대한 운동 강도를 낮출 수 있다. 서버(530)는 트레이니 전자 장치(510)에게 제3 게인을 낮게 조절하는 제어 명령을 전송할 수 있고 트레이니 전자 장치(510)는 서버(530)의 제어 명령을 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다.
프로세서(410-1)는 서버(530)의 제어 명령을 트레이니 전자 장치(510)로부터 수신하는 경우 제3 게인을 낮게 조절할 수 있다. 프로세서(410-1)는 제1 센서(410-2)를 이용하여 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000060
를 획득할 수 있다. 프로세서(410-1)는 도 3c를 통해 설명한 수학식 7을 통해
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000061
의 크기와 낮게 조절 제3 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절의 회전 방향과의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 구현에 따라, 서버(530)는 제2 게인을 낮게 조절하는 제어 명령을 트레이니 전자 장치(510)로 전송할 수 있고, 트레이니 전자 장치(510)는 서버(530)의 제어 명령을 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다. 프로세서(410-1)는 제2 게인을 낮게 조절할 수 있다. 프로세서(410)는 제1 관절의 각속도를 획득할 수 있고 수학식 2를 통해 각속도의 크기와 낮게 조절된 제2 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절의 회전 방향과의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다.
프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절이 반시계 방향으로 회전하면 제1 모터(410-4)가 시계 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(410-3)의 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 온할 수 있고, 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(410-4)로 공급됨으로써 제1 모터(410-4)는 제1 다리에 약한 세기의 저항 토크를 제공할 수 있다. 이에 따라, 원격 트레이닝에서 트레이너의 운동을 잘 따라하지 못한 트레이니는 셀프 트레이닝에서 약한 세기의 저항 토크를 제공받아 운동할 수 있어, 트레이니의 신체 상태에 최적화된 운동을 수행할 수 있다.
도 6a 내지 도 7d는 실시예에 따른 트레이니 전자 장치의 화면을 설명하기 위한 도면이다.
트레이니 전자 장치(510)는 모바일 장치(610)와 디스플레이 장치(710)를 포함할 수 있다. 모바일 장치(610)는 예를 들어 스마트폰, 태블릿 단말 등을 포함할 수 있고, 디스플레이 장치(710)는 스마트 TV 등을 포함할 수 있다.
도 6a와 도 6b에는 트레이니 전자 장치(510)가 모바일 장치(610)일 때 모바일 장치(610)의 화면이 도시되고, 도 7a와 도 7b에는 트레이니 전자 장치(510)가 디스플레이 장치(710)일 때 디스플레이 장치(710)의 화면이 도시된다.
도 6a를 참조하면, 트레이니의 모바일 장치(610)는 디스플레이(620)를 포함할 수 있다.
영역(620-1)에는 모바일 장치(610)의 카메라가 트레이니를 촬영하는 영상이 표시될 수 있다.
모바일 장치(610)는 트레이니에게 트레이너가 운동을 시작하였음을 알려줄 수 있다. 일례로, 모바일 장치(610)는 서버(530)로부터 시간 동기화된 음성 데이터, 영상 데이터, 및 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000062
를 수신할 수 있다. 이 경우, 모바일 장치(610)는 도 6a에 도시된 예와 같이 "트레이너가 운동을 시작합니다"의 메시지(620-2) 및 잔여 시간(620-3)을 디스플레이(620)에 출력할 수 있다. 여기서, 잔여 시간(620-3)은 트레이너의 영상 데이터가 출력되기 까지의 잔여 시간을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 트레이니는 시각적인 정보를 통해 트레이너가 운동을 시작하였음을 알 수 있다.
모바일 장치(610)는 잔여 시간(620-3)이 경과하는 경우 도 6b에 도시된 예와 같이 트레이너의 영상 데이터를 디스플레이(620)에 표시할 수 있다. 다시 말해, 모바일 장치(610)는 디스플레이(620)에 트레이너의 운동 영상을 표시할 수 있다. 또한, 모바일 장치(610)는 음성 데이터를 스피커를 통해 출력할 수 있고, 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000063
를 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다.
모바일 장치(610)는 영역(620-1)에 트레이니의 운동 영상을 표시할 수 있다.
모바일 장치(610)는 트레이니가 현재 수행하고 있는 운동의 종류 및 운동 시간을 이용하여 트레이니가 소모한 칼로리를 계산할 수 있고 계산된 칼로리를 디스플레이(620)에 표시할 수 있다. 구현에 따라, 서버(530)는 트레이니가 현재 수행하고 있는 운동의 종류 및 운동 시간을 이용하여 트레이니가 소모한 칼로리를 계산할 수 있고 계산된 칼로리를 모바일 장치(610)로 전송할 수 있다. 모바일 장치(610)는 서버(530)로부터 수신한 칼로리를 디스플레이(620)에 표시할 수 있다.
트레이니는 심박수 측정이 가능한 스마트 워치를 착용할 수 있고 스마트 워치는 모바일 장치(610)와 근거리 무선 통신 링크를 통해 연결될 수 있다. 스마트 워치는 트레이니의 심박수를 측정할 수 있고 측정된 심박수를 모바일 장치(610)로 전송할 수 있다. 모바일 장치(610)는 측정된 심박수를 디스플레이(520)에 표시할 수 있다.
도 7a에서, 디스플레이 장치(710)는 트레이니에게 트레이너가 운동을 시작하였음을 알려줄 수 있다. 일례로, 디스플레이 장치(710)는 서버(530)로부터 서버(530)로부터 시간 동기화된 음성 데이터, 영상 데이터, 및 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000064
를 수신할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 장치(710)는 도 7a에 도시된 예와 같이 "트레이너가 운동을 시작합니다"의 메시지(620-2) 및 잔여 시간(620-3)을 디스플레이(620)에 출력할 수 있다. 이에 따라, 트레이니는 시각적인 정보를 통해 트레이너가 운동을 시작하였음을 알 수 있다.
디스플레이 장치(710)는 잔여 시간(620-3)이 경과한 경우, 도 7b에 도시된 예와 같이, 트레이너의 영상 데이터를 표시할 수 있다. 다시 말해, 디스플레이 장치(710)는 트레이너의 운동 영상을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(710)는 음성 데이터를 스피커를 통해 출력할 수 있고, 제1 고관절 각도(X_1)를 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다.
디스플레이 장치(710)는 트레이니가 현재 수행하고 있는 운동의 종류 및 운동 시간을 이용하여 트레이니가 소모한 칼로리를 계산할 수 있고 계산된 칼로리를 표시할 수 있다. 구현에 따라, 서버(530)는 트레이니가 현재 수행하고 있는 운동의 종류 및 운동 시간을 이용하여 트레이니가 소모한 칼로리를 계산할 수 있고 계산된 칼로리를 디스플레이 장치(710)로 전송할 수 있다. 디스플레이 장치(710)는 서버(530)로부터 수신한 칼로리를 표시할 수 있다.
트레이니는 심박수 측정이 가능한 스마트 워치를 착용할 수 있고 스마트 워치는 디스플레이 장치(710)와 근거리 무선 통신 링크를 통해 연결될 수 있다. 스마트 워치는 트레이니의 심박수를 측정할 수 있고 측정된 심박수를 디스플레이 장치(710)로 전송할 수 있다. 디스플레이 장치(710)는 측정된 심박수를 표시할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 통해 설명한 예와 달리, 원격 트레이닝 시스템에서 디스플레이 장치(710)는 스크린 미러링(screen mirroring)을 수행할 수 있다. 일례로, 모바일 장치(610)는 디스플레이 장치(710)와 와이파이 다이렉트 또는 블루투스를 통해 연결될 수 있다. 모바일 장치(610)는 서버(530)로부터 시간 동기화된 음성 데이터, 영상 데이터, 및 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000065
를 수신할 수 있고, 음성 데이터를 표시할 수 있다. 이 때, 모바일 장치(610)는 스크린 미러링을 통해 디스플레이 장치(710)에 모바일 장치(610)의 화면을 출력할 수 있다.
실시예에 있어서, 도 7c와 도 7d에 도시된 예와 같이, 트레이니 전자 장치(510)의 디스플레이에는 제1 모드에 대한 소프트 버튼과 제2 모드에 대한 소프트 버튼이 노출될 수 있다.
제1 모드는 트레이니가 트레이너의 움직임을 따라할 수 있도록 트레이니 웨어러블 장치(410)가 토크를 트레이니에게 제공하는 모드를 나타낼 수 있다. 제1 모드에서, 트레이니는 앞서 도 5를 통해 설명한 것과 같이 트레이니 웨어러블 장치(410)로부터 보조 토크를 제공받을 수 있다. 일례로, 트레이니 전자 장치(510)는 트레이니가 제1 모드를 선택하는 경우, 트레이니 웨어러블 장치(410)가 제1 모드에서 동작하도록 제어 명령을 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다. 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니 전자 장치(510)의 제어 명령에 따라 제1 모드에서 동작할 수 있다.
제1 모드에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000066
가 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000067
보다 작은 경우,
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000068
의 크기와 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 게인은, 예를 들어, 도 3c를 통해 설명한 제3 게인일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 또한, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 제1 모터(410-4)가 트레이니의 제1 고관절의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(410-3)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 제1 모드에서 트레이니의 운동 자세가 트레이너의 운동 자세에 가까워지도록 가이드할 수 있다.
제2 모드는 신체적인 능력에 의해 트레이니가 트레이너 동작을 100% 따라하지 못할 경우와 단순 동작의 타이밍 학습을 원할 경우에 이를 만족하는 목적으로서, 트레이니 웨어러블 장치(410)가 트레이니에게 움직임을 주는 타이밍을 알려주는 모드를 나타낼 수 있다. 제2 모드에서, 트레이니는 트레이너의 운동 자세를 완전히 따라하지 않아도 약한 세기의 토크를 전달 받아 트레이니 웨어러블 장치(410)로부터 움직임 타이밍을 제공받을 수 있다.
트레이니 전자 장치(510)는 트레이니가 제2 모드를 선택한 경우 트레이니 웨어러블 장치(410)가 제2 모드에서 동작하도록 제어 명령을 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다. 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니 전자 장치(510)의 제어 명령에 따라 제2 모드에서 동작할 수 있다.
제2 모드에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000069
를 이용하여 트레이니가 제1 다리를 움직일 타이밍을 트레이니에게 알려줄 수 있다. 일례로, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000070
가 증가하면 트레이니의 제1 다리에 약한 세기의 토크를 출력함으로써 트레이니가 제1 다리를 올리게 가이드할 수 있다. 달리 표현하면, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000071
가 증가하면, 약한 세기의 토크의 출력을 통해 트레이니에게 제1 다리를 올릴 타이밍을 알려줄 수 있다. 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니가 제1 다리를 올린 상황에서 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000072
가 감소하면, 트레이니의 제1 다리에 약한 세기의 토크를 출력함으로써 트레이니가 제1 다리를 내리게 가이드할 수 있다. 달리 표현하면, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니가 제1 다리를 올린 상황에서 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000073
가 감소하면, 약한 세기의 토크의 출력을 통해 트레이니에게 제1 다리를 내릴 타이밍을 알려줄 수 있다. 제2 모드에서, 트레이니는 움직임 타이밍을 약한 세기의 토크를 통해 트레이니 웨어러블 장치(410)로부터 제공받을 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 원격 트레이닝 시스템의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 원격 트레이닝 시스템은 트레이니 웨어러블 장치(410), 트레이너 웨어러블 장치(420), 트레이니 전자 장치(510), 트레이너 전자 장치(520), 및 서버(530)를 포함한다. 도 5를 통해 설명한 예와 달리, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 이동 통신 회로 또는 와이파이 통신 회로를 통해 서버(530)와 통신할 수 있고, 트레이너 웨어러블 장치(420)는 이동 통신 회로 또는 와이파이 통신 회로를 통해 서버(530)와 통신할 수 있다.
트레이너와 트레이니가 도 4c를 통해 설명한 제1 다리의 무릎을 위로 올렸다 내렸다 하는 운동을 한다고 가정하자. 트레이너와 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 올릴 때 트레이너와 트레이니 각각의 제1 다리의 고관절(즉, 제1 고관절)은 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
트레이너 전자 장치(520)는 트레이너가 운동하는 것을 촬영함으로써 트레이너의 운동에 대한 음성 데이터와 영상 데이터를 생성할 수 있고, 음성 데이터와 영상 데이터를 서버(530)로 전송할 수 있다.
트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)는 제1 센서(420-2)를 이용하여 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000074
를 획득할 수 있고, 이동 통신 회로 또는 무선랜 통신 회로를 이용하여 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000075
를 서버(530)로 전송할 수 있다.
서버(530)는 트레이너 전자 장치(520)와 트레이너 웨어러블 장치(420)의 데이터 샘플링 시간 차이에 의해 발생할 수 있는 음성/영상 데이터와 고관절 각도 데이터의 불일치 문제를 방지하기 위해 음성 데이터, 영상 데이터, 및 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000076
에 시간 동기화를 수행할 수 있다. 음성 데이터 및 영상 데이터는 트레이너 전자 장치(520)에 의해 생성되고 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000077
는 트레이너 웨어러블 장치(420)에 의해 생성되어, 음성 데이터 및 영상 데이터의 생성 주체와 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000078
의 생성 주체는 다르다. 이에 따라, 서버(530)는 트레이너의 음성, 영상 속에서 보여지는 트레이너의 운동, 및 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000079
가 시간적으로 동기화되도록 할 수 있다. 일례로, 음성 데이터 및 영상 데이터에 시간값들(ta, tb, tc 등)이 있을 수 있다. 여기서, 음성 데이터 및 영상 데이터의 시간값들(ta, tb, tc 등) 중에서 ta가 가장 빠를 수 있다. 또한, 제1 고관절 각도(X_1)에 시간값들(ta, tb, tc 등)이 있을 수 있다. 서버(530)는 ta를 기준으로 음성 데이터 및 영상 데이터와 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000080
를 동기화할 수 있다.
서버(530)는 음성 데이터와 영상 데이터를 트레이니 전자 장치(510)로 전송할 수 있고, 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000081
를 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다.
트레이니 전자 장치(510)는 서버(530)로부터 수신된 영상 데이터를 표시할 수 있고 음성 데이터를 스피커를 통해 출력할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 서버(530)로부터 수신한 트레이너의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000082
를 기준 각도로 설정할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 제1 센서(410-2)를 이용하여 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000083
를 획득할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000084
와 기준 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000085
사이의 차이
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000086
를 계산할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000087
가 0보다 큰 경우, 제1 모터 드라이버 회로(410-3)을 제어하여 트레이니 웨어러블 장치(410)의 제1 모터(410-4)를 시계 방향으로 회전시킴으로써 트레이니의 제1 다리에 저항 토크가 출력되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 트레이니가 제1 다리의 무릎을 내리게끔 가이드할 수 있다. 이에 대해선 도 5를 통해 설명한 사항이 적용될 수 있으므로, 자세한 설명을 생략한다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000088
가 0보다 작은 경우, 토크를 사용자에게 제공하지 않게 할 수 있다. 다른 예로, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000089
가 0보다 작은 경우 제1 모터 드라이버 회로(410-3)을 제어하여 트레이니 웨어러블 장치(410)의 제1 모터(410-4)를 반시계 방향으로 회전시킴으로써 트레이니의 제1 다리에 보조 토크가 출력되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 더 들어올리게 가이드할 수 있다.
이에 대해선 도 5를 통해 설명한 사항이 적용될 수 있으므로, 자세한 설명을 생략한다.
도 1a 내지 도 7b를 통해 기술된 사항들은 도 8을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 9a 내지 도 9b 도 9는 실시예에 따른 원격 트레이닝 시스템의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8을 통해 설명한 원격 트레이닝 시스템은 일대일 원격 트레이닝 시스템에 해당할 수 있다. 이에 제한되지 않고, 도 9a 내지 도 9b에 도시된 예와 같이 복수의 트레이니 웨어러블 장치들(910-1 내지 910-n)을 포함하는 일대다 원격 트레이닝 시스템이 구현될 수 있다. 각 트레이니는 트레이너와 다른 공간에 있어도 자신의 웨어러블 장치를 통해 전달되는 토크(또는 힘)에 따라 트레이너의 운동을 트레이너 의도대로 정확히 배울 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치들(910-1 내지 910-n) 각각의 구성요소는 트레이니 웨어러블 장치(410)의 구성요소와 동일할 수 있어, 트레이니 웨어러블 장치들(910-1 내지 910-n) 각각의 구성요소에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 9a에 도시된 예의 경우, 복수의 트레이니 웨어러블 장치들(910-1 내지 910-n) 각각은 복수의 트레이니 전자 장치들(920-1 내지 920-n) 각각과 근거리 무선 통신 링크를 통해 연결될 수 있고, 복수의 트레이니 전자 장치들(920-1 내지 920-n) 각각은 서버(530)와 통신할 수 있다. 도 9a의 복수의 트레이니 웨어러블 장치들(910-1 내지 910-n) 각각의 동작에 대한 설명은 도 5의 트레이니 웨어러블 장치(410)의 동작에 대한 설명이 적용될 수 있어 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. 도 9a의 복수의 트레이니 전자 장치들(920-1 내지 920-n) 각각에 대한 설명은 도 5와 도 6의 트레이니 전자 장치(510)의 동작에 대한 설명이 적용될 수 있어, 상세한 설명을 생략한다.
도 9a에서, 서버(530)는 트레이니들 각각의 움직임 정보를 트레이너의 움직임 정보와 비교하여 트레이니들 각각의 운동에 대한 평가 점수를 계산할 수 있고, 계산된 평가 점수들을 기초로 트레이니들 각각의 순위를 결정할 수 있으며, 트레이니들 각각의 결정된 순위를 포함하는 순위 정보를 생성할 수 있다. 서버(530)는 트레이니 전자 장치들(920-1 내지 920-n) 각각으로 순위 정보를 전송할 수 있다. 트레이니 전자 장치들(920-1 내지 920-n) 각각은 순위 정보를 디스플레이에 표시할 수 있다. 도 9a의 원격 트레이닝 시스템은 순위 정보의 제공을 통해 트레이니들이 경쟁심을 갖게 할 수 있어, 트레이니들이 운동에 보다 열심히 참여하게 끔 할 수 있다.
도 9b에 도시된 예의 경우, 복수의 트레이니 웨어러블 장치들(910-1 내지 910-n) 각각은 서버(530)와 통신할 수 있다. 도 9b의 복수의 트레이니 웨어러블 장치들(910-1 내지 910-n) 각각의 동작에 대한 설명은 도 8의 트레이니 웨어러블 장치(410)의 동작에 대한 설명이 적용될 수 있어, 상세한 설명을 생략한다. 도 9b의 복수의 트레이니 전자 장치들(920-1 내지 920-n) 각각의 동작에 대한 설명은 도 8의 트레이니 전자 장치(510)의 동작에 대한 설명이 적용될 수 있어, 상세한 설명을 생략한다.
도 9b에서, 서버(530)는 앞서 도 9a를 통해 설명한 것과 같이 트레이니들 각각의 순위를 포함하는 순위 정보를 생성할 수 있다. 서버(530)는 트레이니 웨어러블 장치들(910-1 내지 910-n) 각각으로 순위 정보를 전송할 수 있고, 순위 정보를 표시할 수 있다. 도 9b의 원격 트레이닝 시스템은 순위 정보의 제공을 통해 트레이니들이 경쟁심을 갖게 할 수 있어, 트레이니들이 운동에 보다 열심히 참여하게 끔 할 수 있다.
도 10a 내지 도 10b는 실시예에 따른 스트리밍 기반 트레이닝 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
앞서 설명한 원격 트레이닝 시스템에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 트레이너의 실시간 움직임과 트레이니의 실시간 움직임 사이의 차이에 기반한 힘을 트레이니에게 제공함으로써 트레이니가 운동을 정확히 배우게 할 수 있다. 달리 표현하면, 앞서 설명한 원격 트레이닝 시스템에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 트레이너의 실시간 움직임을 레퍼런스로 하여 트레이니가 운동을 정확히 하도록 할 수 있다. 후술할 스트리밍 기반 트레이닝 시스템에서, 트레이니는 스트리밍되는 컨텐츠와 트레이니 웨어러블 장치(410)를 통해 전달받는 토크(또는 힘)에 따라 운동 가이드를 받을 수 있어, 컨텐츠 상의 운동을 정확히 배울 수 있다. 또한, 스트리밍 기반 트레이닝 시스템에서, 트레이니는 시간과 장소에 제한받지 않고 운동 가이드를 받을 수 있다.
도 10a를 참조하면, 스트리밍 기반 트레이닝 시스템은 트레이니 웨어러블 장치(410), 트레이니 전자 장치(510), 및 서버(530)를 포함한다.
도 10a에서 서버(530)는 클라우드 서버에 해당할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
서버(530)는 복수의 컨텐츠들을 저장할 수 있다. 달리 표현하면, 컨텐츠들은 클라우드에 저장될 수 있다. 컨텐츠들 각각은 트레이너의 각 운동에 대한 영상 데이터 및 음성 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 컨텐츠들 각각은 트레이너가 각 운동을 할 때의 움직임 정보를 포함할 수 있다. 일례로, 도 10b에 도시된 예에서, 컨텐츠 1은 트레이너의 운동 1에 대한 영상 및 음성 데이터를 포함할 수 있고, 트레이너 웨어러블 장치(420)를 착용한 트레이너가 운동 1을 할 때의 움직임 정보를 포함할 수 있다. 트레이너가 운동 1을 할 때의 움직임 정보는 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)가 트레이너가 운동 1을 수행하는 동안 제1 센서(420-2) 및/또는 제2 센서(420-5)를 이용하여 획득한 트레이너의 관절 각도를 포함할 수 있다. 컨텐츠 2는 트레이너의 운동 2에 대한 영상 및 음성 데이터를 포함할 수 있고, 트레이너 웨어러블 장치(420)를 착용한 트레이너가 운동 2를 할 때의 움직임 정보를 포함할 수 있다. 트레이너가 운동 2를 할 때의 움직임 정보는 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)가 트레이너가 운동 2를 수행하는 동안 제1 센서(420-2) 및/또는 제2 센서(420-5)를 이용하여 획득한 트레이너의 관절 각도를 포함할 수 있다. 컨텐츠 n은 트레이너의 운동 n에 대한 영상 및 음성 데이터를 포함할 수 있고, 트레이너 웨어러블 장치(420)를 착용한 트레이너가 운동 n을 할 때의 움직임 정보를 포함할 수 있다. 트레이너가 운동 n을 할 때의 움직임 정보는 트레이너 웨어러블 장치(420)의 프로세서(420-1)가 트레이너가 운동 n을 수행하는 동안 제1 센서(420-2) 및/또는 제2 센서(420-5)를 이용하여 획득한 트레이너의 관절 각도를 포함할 수 있다.
도 10a로 돌아와서, 트레이니 전자 장치(510)는 서버(530)에 접속한 경우 서버(530)로부터 컨텐츠 리스트를 수신하여 트레이니 전자 장치(510)에 표시할 수 있다.
트레이니는 트레이니 전자 장치(510)에 표시된 컨텐츠 리스트에서 컨텐츠(1000)를 선택할 수 있다. 컨텐츠(1000)는 도 4c를 통해 설명한 운동을 위한 컨텐츠일 수 있다. 컨텐츠(1000)는 트레이너 웨어러블 장치(420)를 착용한 트레이너가 도 4c를 통해 설명한 운동을 수행함으로써 획득된 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000090
, 카메라가 트레이너의 운동을 촬영하여 생성된 영상 데이터, 및 음성 데이터를 포함할 수 있다.
트레이니 전자 장치(510)는 트레이니가 컨텐츠(1000)를 선택한 경우 서버(530)에 컨텐츠(1000)를 스트리밍할 것을 요청할 수 있다.
서버(530)는 트레이니 전자 장치(510)에 컨텐츠(1000)를 스트리밍할 수 있다. 다시 말해, 서버(530)는 영상 데이터, 음성 데이터, 및 트레이너의 제1 고관절 각도(X_1)를 트레이니 전자 장치(510)에 전송할 수 있다.
트레이니 전자 장치(510)는 영상 데이터를 표시할 수 있고 음성 데이터를 스피커를 통해 출력할 수 있다. 또한, 트레이니 전자 장치(510)는 컨텐츠(1000)에서 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000091
를 추출할 수 있고, 추출된 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000092
를 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000093
를 기준 각도로 설정할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 제1 센서(410-2)를 이용하여 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000094
를 획득할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니의 제1 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000095
와 기준 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000096
사이의 차이
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000097
를 계산할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000098
가 0보다 큰 경우, 제1 모터 드라이버 회로(410-3)을 제어하여 트레이니 웨어러블 장치(410)의 제1 모터(410-4)를 시계 방향으로 회전시킴으로써 트레이니의 제1 다리에 저항 토크가 출력되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 트레이니가 제1 다리의 무릎을 내리게끔 가이드할 수 있다. 이에 대해선 도 5를 통해 설명한 사항이 적용될 수 있으므로, 자세한 설명을 생략한다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000099
가 0보다 작은 경우, 토크를 사용자에게 제공하지 않게 할 수 있다. 다른 예로, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000100
가 0보다 작은 경우 제1 모터 드라이버 회로(410-3)을 제어하여 트레이니 웨어러블 장치(410)의 제1 모터(410-4)를 반시계 방향으로 회전시킴으로써 트레이니의 제1 다리에 보조 토크가 출력되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 트레이니 웨어러블 장치(410)는 트레이니가 제1 다리의 무릎을 위로 더 들어올리게 가이드할 수 있다. 이에 대해선 도 5를 통해 설명한 사항이 적용될 수 있으므로, 자세한 설명을 생략한다.
도 10c에 도시된 예에서, 디스플레이 장치(1020)에 보행 운동에 관한 컨텐츠가 재생될 수 있다. 트레이니는 트레드밀(treadmill)(1010) 위에서 보행 운동을 수행할 수 있다. 트레이니는 자신의 보행 자세가 컨텐츠 상의 트레이너의 보행 자세와 차이가 있으면 트레이니 웨어러블 장치(410)를 통해 토크를 전달받을 수 있어, 컨텐츠로부터 정확한 자세의 보행 운동을 배울 수 있다. 이하, 도 10c에 도시된 예에 대해 상세히 설명한다.
서버(530)는 디스플레이 장치(1020)에 보행 운동에 관한 영상 데이터, 음성 데이터, 트레이너의 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000101
, 및 트레이너의 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000102
를 포함하는 컨텐츠를 스트리밍할 수 있다.
디스플레이 장치(1020)는 보행 운동에 관한 영상 데이터를 표시할 수 있고 음성 데이터를 스피커를 통해 출력할 수 있다. 디스플레이 장치(1020)는 서버(530)로부터 수신한 컨텐츠에서 트레이너의 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000103
와 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000104
를 추출할 수 있고 추출된 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000105
와 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000106
를 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 제1 센서(410-2)를 이용하여 트레이니의 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000107
를 획득할 수 있고, 제2 센서(410-5)를 이용하여 트레이니의 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000108
를 획득할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이너의 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000109
를 트레이니의 오른쪽 다리에 대한 기준 각도로 설정할 수 있고, 트레이너의 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000110
를 트레이니의 왼쪽 다리에 대한 기준 각도로 설정할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니의 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000111
와 오른쪽 다리에 대한 기준 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000112
사이의 차이
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000113
를 계산할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000114
가 0보다 큰 경우, 수학식 6을 통해
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000115
의 크기와 제3 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있고, 트레이니의 오른쪽 고관절의 회전 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 오른쪽 고관절의 회전 방향이 시계 방향이면 제1 모터(410-4)가 반시계 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(410-3)의 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 온할 수 있고, 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(410-4)로 공급됨으로써 제1 모터(410-4)는 오른쪽 다리에 저항 토크를 제공할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000116
가 0보다 작은 경우, 오른쪽 다리에 토크가 제공되지 않게 할 수 있다. 다른 예로, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000117
가 0보다 작은 경우, 수학식 10을 통해
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000118
의 크기와 제4 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있고, 트레이니의 오른쪽 고관절의 회전 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 오른쪽 고관절의 회전 방향이 시계 방향이면 제1 모터(410-4)가 시계 방향으로 회전하도록 제1 모터 드라이버 회로(410-3)의 제1 스위치(210)와 제4 스위치(240)를 턴 온할 수 있고, 제2 스위치(220)와 제3 스위치(230)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제1 모터(410-4)로 공급됨으로써 제1 모터(410-4)는 오른쪽 다리에 보조 토크를 제공할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 트레이니의 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000119
와 왼쪽 다리에 대한 기준 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000120
사이의 차이
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000121
를 계산할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000122
가 0보다 큰 경우, 수학식 6을 통해
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000123
의 크기와 제3 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있고, 트레이니의 왼쪽 고관절의 회전 방향의 반대 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 왼쪽 고관절의 회전 방향이 반시계 방향이면 제2 모터(410-7)가 시계 방향으로 회전하도록 제2 모터 드라이버 회로(410-6)의 제5 스위치(250)와 제8 스위치(280)를 턴 온할 수 있고, 제6 스위치(260)와 제7 스위치(270)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제2 모터(410-7)로 공급됨으로써 제2 제1 모터(410-4)는 왼쪽 다리에 저항 토크를 제공할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000124
가 0보다 작은 경우, 왼쪽 다리에 토크가 제공되도록 하지 않을 수 있다. 다른 예로, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000125
가 0보다 작은 경우, 수학식 10을 통해
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000126
의 크기와 제4 게인을 곱하여 토크 세기를 결정할 수 있고, 트레이니의 왼쪽 고관절의 회전 방향을 토크 방향으로 결정할 수 있다. 프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 프로세서(410-1)는 트레이니의 왼쪽 고관절의 회전 방향이 반시계 방향이면 제2 모터(410-47가 반시계 방향으로 회전하도록 제2 모터 드라이버 회로(410-6)의 제6 스위치(260)와 제7 스위치(270)를 턴 온할 수 있고, 제5 스위치(250)와 제8 스위치(280)를 턴 오프할 수 있다. 컨버터(202)에 의해 인출된 전력은 제2 모터(410-7)로 공급됨으로써 제2 모터(410-7)는 왼쪽 다리에 보조 토크를 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 9b를 통해 기술된 사항들은 도 10a 내지 도 10b를 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 11은 은 실시예에 따른 운동 분석 및 평가를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 통해 서버(530)가 트레이니의 보행 운동을 분석 및 평가하는 것을 설명한다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 제1 센서(410-2)를 이용하여 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000127
를 획득할 수 있고 제2 센서(410-5)를 이용하여 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000128
를 획득할 수 있다. 또한, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 IMU 센서(410-8)는 트레이니의 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 획득할 수 있다.
트레이니 웨어러블 장치(410)의 통신 회로(410-9)는 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000129
, 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000130
, 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 서버(530)로 전송할 수 있다. 구현에 따라, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 통신 회로(410-9)는 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000131
, 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000132
, 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 트레이니 전자 장치(510)로 전송할 수 있고, 트레이니 전자 장치(510)는 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000133
, 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000134
, 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 서버(530)로 전송할 수 있다.
서버(530)는 트레이니의 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000135
, 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000136
, 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보 중 하나 이상을 통해 트레이니의 1차 보행 특징을 결정할 수 있다. 1차 보행 특징은, 예를 들어, 분당 걸음 수(cadence), 양 발의 뒷꿈치 중심 사이의 거리를 나타내는 스텝 넓이(step width), 각 다리의 스윙(swing) 시간, 스탠스(stance) 시간, 보폭(stride) 시간, 스텝(step) 시간 등을 포함할 수 있다. 여기서, 스윙 시간은 다리가 지면과 떨어져 있는 시간을 나타내고 스탠스 시간은 다리가 지면과 붙어 있는(contact) 시간을 나타낸다. 또한, 보폭 시간은 다리의 뒷꿈치가 지면에서 떨어진 시점과 같은 다리의 뒷꿈치가 다시 지면에서 떨어진 시점 사이의 간격을 나타내고, 스텝 시간은 다리의 뒷꿈치가 지면에서 떨어진 시점부터 다른 다리의 뒷꿈치가 지면에서 떨어진 시점 사이의 간격을 나타낸다. 도 13을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
도 11에서, 그래프(1110)는 왼쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000137
의 궤적을 나타내고 그래프(1120)는 오른쪽 고관절 각도
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000138
의 궤적을 나타낸다.
서버(530)는 그래프(1110)에서, 첫번째 음(negative)의 피크값의 시간(t2)과 첫번째 양(positive)의 피크값의 시간(t1) 사이의 차이를 왼쪽 다리의 스윙 시간으로 계산할 수 있고, 두번째 positive 피크값의 시간(t5)와 첫번째 negative 피크값의 시간(t2) 사이의 차이를 왼쪽 다리의 스탠스 시간으로 계산할 수 있으며, 두번째 positive 피크값의 시간(t5)와 첫번째 positive 피크값의 시간(t1) 사이의 차이(또는 왼쪽 다리의 스윙 시간과 왼쪽 다리의 스탠스 시간의 합)를 왼쪽 다리의 보폭 시간으로 계산할 수 있다.
서버(530)는 그래프(1120)에서, 두번째 negative 피크값의 시간(t4)과 두번째 positive 피크값의 시간(t3) 사이의 차이를 오른쪽 다리의 스윙 시간으로 계산할 수 있고, 세번째 positive 피크값의 시간(t7)과 두번째 negative 피크값의 시간(t4) 사이의 차이를 오른쪽 다리의 스탠스 시간으로 계산할 수 있으며, 세번째 positive 피크값의 시간(t7)와 두번째 positive 피크값의 시간(t3) 사이의 차이(또는 오른쪽 다리의 스윙 시간과 오른쪽 다리의 스탠스 시간의 합)를 오른쪽 다리의 보폭 시간으로 계산할 수 있다.
서버(530)는 그래프(1110)의 두번째 negative 피크값의 시간(t6)과 그래프(1120)의 두번째 negative 피크값의 시간(t4) 사이의 차이를 왼쪽 다리의 스텝 시간으로 계산할 수 있다. 서버(530)는 그래프(1120)의 두번째 negative 피크값의 시간(t4)와 그래프(1110)의 첫번째 negative 피크값의 시간(t2) 사이의 차이를 오른쪽 다리의 스텝 시간으로 계산할 수 있다.
서버(530)는 그래프(1110)의 여러 positive 피크값들 중 최대값을 왼쪽 허벅지의 최대 굴곡 각도로 결정할 수 있고 그래프(1110)의 여러 negative 피크값들 중 최소값을 왼쪽 허벅지의 최대 신전 각도로 결정할 수 있다. 서버(530)는 왼쪽 허벅지의 최대 굴곡 각도와 최대 신전 각도를 왼쪽 고관절의 움직임 범위(range of motion)로 결정할 수 있다. 또한, 서버(530)는 그래프(1120)의 여러 positive 피크값들 중 최대값을 오른쪽 허벅지의 최대 굴곡 각도로 결정할 수 있고 그래프(1120)의 여러 negative 피크값들 중 최소값을 오른쪽 허벅지의 최대 신전 각도로 결정할 수 있다. 서버(530)는 오른쪽 허벅지의 최대 굴곡 각도와 최대 신전 각도를 오른쪽 고관절의 움직임 범위로 결정할 수 있다.
서버(530)는 트레이니의 가속도 정보를 적분하여 트레이니의 보행 속도를 계산할 수 있고, 보행 속도의 분산(variance)값을 계산할 수 있다. 또한, 서버(530)는 계산된 보행 속도와 각 다리의 스텝 시간을 곱하여 각 다리의 스텝 길이(length)를 계산할 수 있고, 각 다리의 스텝 길이의 분산값을 계산할 수 있다. 또한, 서버(530)는 계산된 보행 속도와 각 다리의 보폭 시간을 곱하여 각 다리의 보폭 길이를 계산할 수 있다.
서버(530)는 트레이니의 어떤 다리의 1회 스윙 시간을 통해 트레이니의 cadence를 계산할 수 있다. 일례로, 서버(530)는 어떤 다리의 1회 스윙 시간이
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000139
시간이면,
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000140
를 트레이니의 cadence로 계산할 수 있다.
서버(530)는 트레이니의 1차 보행 특징을 통해 트레이니의 보행 능력을 직접적으로 평가하는데 활용되는 2차 보행 특징을 결정할 수 있다. 2차 보행 특징은, 예를 들어, 보행 대칭성(symmetry), 보행 나이 등을 포함할 수 있다. 보행 대칭성은 트레이니가 보행 동안 양 다리가 대칭되는 정도를 나타낼 수 있다.
서버(530)는 양 쪽 다리의 스탠스 시간과 스윙 시간을 기초로 트레이니의 보행 대칭성을 결정할 수 있다. 일례로, 서버(530)는 아래 수학식 12에 따라 보행 대칭성을 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000141
위 수학식 12에서
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000142
는 왼쪽 다리의 스탠스 시간/왼쪽 다리의 스윙 시간을 나타내고,
Figure PCTKR2021001528-appb-img-000143
는 오른쪽 다리의 스탠스 시간/오른쪽 다리의 스윙 시간을 나타낸다.
트레이니의 보행이 대칭 보행에 가까우면 수학식 12에 따라 보행 대칭성은 0에 가깝게 계산될 수 있다.
다른 일례로, 서버(530)는 양 쪽 고관절의 움직임 범위 사이의 차이를 기초로 트레이니의 보행 대칭성을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 서버(530)는 왼쪽 허벅지의 최대 굴곡 각도와 오른쪽 허벅지의 최대 굴곡 각도 사이의 차이를 계산할 수 있고, 왼쪽 허벅지의 최대 신전 각도와 오른쪽 허벅지의 최대 신전 각도 사이의 차이를 계산할 수 있다. 서버(530)는 왼쪽 허벅지의 최대 굴곡 각도와 오른쪽 허벅지의 최대 굴곡 각도 사이의 차이 및 왼쪽 허벅지의 최대 신전 각도와 오른쪽 허벅지의 최대 신전 각도 사이의 차이 각각이 0에 가깝게 계산되면, 트레이니가 대칭 보행을 하고 있다고 결정할 수 있다.
서버(530)는 트레이니의 2차 보행 특징을 통해 트레이니에 적합한 보행 운동을 결정할 수 있고 결정된 보행 운동을 트레이니에 추천할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 트레이니 웨어러블 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 단계(1210)에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 통신 회로(410-9)는 서버(530) 또는 트레이니 전자 장치(510)로부터 트레이너의 움직임 정보를 수신한다. 트레이너의 움직임 정보, 예를 들어, 트레이너의 관절 각도를 포함할 수 있다.
일례로, 트레이너의 움직임 정보는 원격에 위치한 트레이너 웨어러블 장치(420)의 제1 센서(420-2)가 트레이너의 움직임을 센싱하여 생성된 것일 수 있다.
다른 일례로, 트레이니 전자 장치(510)는 서버(530)로부터 컨텐츠를 스트리밍받을 수 있다. 이 때, 컨텐츠는 트레이너의 움직임을 미리 촬영하여 생성된 영상 데이터, 음성 데이터를 포함할 수 있고, 트레이너 웨어러블 장치(420)가 트레이너의 움직임을 센싱하여 생성된 움직임 정보를 포함할 수 있다. 트레이니 전자 장치(510)는 컨텐츠에서 트레이너의 움직임 정보를 추출할 수 있고 추출된 움직임 정보를 트레이니 웨어러블 장치(410)로 전송할 수 있다.
단계(1220)에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 제1 센서(410-2)를 이용하여 트레이니의 움직임 정보를 획득한다. 트레이니의 움직임 정보는, 예를 들어, 트레이니의 관절 각도를 포함할 수 있다.
단계(1230)에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 수신된 움직임 정보와 획득된 움직임 정보 사이의 차이를 계산한다. 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 "획득된 움직임 정보―수신된 움직임 정보"를 계산할 수 있다. 도 12에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 수신된 움직임 정보와 획득된 움직임 정보 사이의 차이를 계산하는 것으로 설명하였다. 이에 제한되지 않고, 위에서 설명한 것과 같이, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 수신된 움직임 정보를 기준 정보로 설정할 수 있고 설정된 기준 정보와 획득된 움직임 정보 사이의 차이를 계산할 수 있다.
단계(1240)에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 계산된 차이를 기초로 토크 세기를 결정한다. 일례로, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 "획득된 움직임 정보―수신된 움직임 정보"가 미리 정해진 값(예를 들어, 0)보다 큰 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인(예를 들어, 상술한 제3 게인)을 확인할 수 있고, 확인된 게인과 "획득된 움직임 정보―수신된 움직임 정보"를 이용하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 또한, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 "획득된 움직임 정보―수신된 움직임 정보"가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 트레이니의 움직임의 방향의 반대 방향으로 토크 방향을 결정할 수 있다. 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 "획득된 움직임 정보―수신된 움직임 정보"가 미리 정해진 값보다 작은 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인(예를 들어, 상술한 제4 게인)을 확인할 수 있고, 확인된 게인과 "획득된 움직임 정보―수신된 움직임 정보"를 이용하여 토크 세기를 결정할 수 있다. 또한, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 "획득된 움직임 정보―수신된 움직임 정보"가 미리 정해진 값보다 작은 경우, 트레이니의 움직임의 방향과 동일한 방향으로 토크 방향을 결정할 수 있다.
단계(1250)에서, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 결정된 토크 세기만큼의 토크가 제1 모터(410-4)에서 출력되도록 모터 드라이버 회로를 제어한다. 일례로, 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 컨버터(202)가 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리(200)에서 인출하도록 컨버터(202)를 제어할 수 있다. 트레이니 웨어러블 장치(410)의 프로세서(410-1)는 모터가 결정된 토크 방향에 따라 회전하여 토크를 출력하도록 제1 모터 드라이버 회로(410-3)의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프할 수 있다.
도 1a 내지 도 11을 통해 기술된 사항들은 도 12를 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
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), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 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.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 토크를 출력하는 웨어러블 장치에 있어서,
    모터;
    모터 드라이버 회로;
    서버 또는 전자 장치로부터 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하는 통신 회로;
    상기 모터와 연결되고, 제2 사용자의 하체에 착용되어 상기 하체를 지지하는 프레임;
    센서; 및
    상기 센서를 이용하여 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하고, 상기 획득된 움직임 정보와 상기 수신된 움직임 정보 사이의 차이를 계산하며, 상기 계산된 차이를 기초로 토크(torque) 세기를 결정하고, 상기 결정된 토크 세기만큼의 토크가 상기 모터에서 출력되도록 상기 모터 드라이버 회로를 제어하는 프로세서
    를 포함하는,
    웨어러블 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 계산된 차이가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인(gain)을 확인하고, 상기 확인된 게인과 상기 계산된 차이를 이용하여 상기 토크 세기를 결정하며, 상기 제2 사용자의 움직임의 방향의 반대 방향으로 토크 방향을 결정하고, 컨버터가 상기 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리에서 인출(draw)하도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 결정된 토크 방향에 따라 상기 모터가 회전하여 상기 제2 사용자의 움직임에 저항을 주는 토크를 출력하도록 상기 모터 드라이버 회로의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프하는,
    웨어러블 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 계산된 차이가 미리 정해진 값보다 작은 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인을 확인하고, 상기 확인된 게인과 상기 계산된 차이를 이용하여 상기 토크 세기를 결정하며, 상기 제2 사용자의 움직임의 방향과 동일한 방향으로 토크 방향을 결정하고, 컨버터가 상기 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리에서 인출하도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 결정된 토크 방향에 따라 상기 모터가 회전하여 상기 제2 사용자의 움직임을 보조하는 토크를 출력하도록 상기 모터 드라이버 회로의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프하는,
    웨어러블 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 움직임 정보는 상기 제1 사용자의 관절 각도를 포함하고, 상기 획득된 움직임 정보는 상기 제2 사용자의 관절 각도를 포함하며,
    상기 제1 사용자의 움직임 정보는 원격에 위치한 상기 제1 사용자의 웨어러블 장치가 상기 제1 사용자의 움직임을 센싱하여 생성된 것인,
    웨어러블 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 서버로부터 컨텐츠를 스트리밍받고 -상기 컨텐츠는 상기 제1 사용자의 움직임을 미리 촬영하여 생성된 영상 데이터, 음성 데이터, 및 상기 제1 사용자의 웨어러블 장치가 상기 제1 사용자의 움직임을 센싱하여 생성된 움직임 정보를 포함함-, 상기 컨텐츠에서 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 추출하며,
    상기 통신 회로는 상기 전자 장치로부터 상기 추출된 움직임 정보를 수신하는,
    웨어러블 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신 회로는 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 상기 전자 장치로 전송하는,
    웨어러블 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 사용자의 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 획득하는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서
    를 더 포함하고,
    상기 통신 회로는 상기 획득된 가속도 정보, 각속도 정보, 및 자세 정보를 상기 전자 장치로 전송하는,
    웨어러블 장치.
  8. 원격 트레이닝 시스템에 있어서,
    서버;
    제1 사용자에 착용되는 제1 웨어러블 장치; 및
    제2 사용자에 착용되는 제2 웨어러블 장치
    를 포함하고,
    상기 제1 웨어러블 장치는 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 획득하고, 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 상기 서버를 통해 상기 제2 웨어러블 장치로 전송되도록 동작하고,
    상기 제2 웨어러블 장치는 상기 서버를 통해 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하고, 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하며, 상기 제2 사용자의 움직임 정보와 상기 제1 사용자의 움직임 정보 사이의 차이를 계산하고, 상기 계산된 차이를 기초로 토크 세기를 결정하고, 상기 결정된 토크 세기만큼의 토크를 상기 제2 사용자에 출력하는,
    원격 트레이닝 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 웨어러블 장치는,
    상기 계산된 차이가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인을 확인하고, 상기 확인된 게인과 상기 계산된 차이를 이용하여 상기 토크 세기를 결정하며, 상기 제2 사용자의 움직임의 방향의 반대 방향으로 토크 방향을 결정하며, 컨버터가 상기 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리에서 인출하도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 결정된 토크 방향에 따라 모터가 회전하여 상기 제2 사용자의 움직임에 저항을 주는 토크를 출력하도록 모터 드라이버 회로의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프하는,
    원격 트레이닝 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 웨어러블 장치는,
    상기 계산된 차이가 미리 정해진 값보다 작은 경우, 토크 세기 증가를 위한 게인을 확인하고, 상기 확인된 게인과 상기 계산된 차이를 이용하여 상기 토크 세기를 결정하며, 상기 제2 사용자의 움직임의 방향과 동일한 방향으로 토크 방향을 결정하고, 컨버터가 상기 결정된 토크 세기에 해당하는 전력을 배터리에서 인출하도록 상기 컨버터를 제어하고, 상기 결정된 토크 방향에 따라 모터가 회전하여 상기 제2 사용자의 움직임을 보조하는 토크를 출력하도록 모터 드라이버 회로의 일부 스위치들을 턴 온하고 나머지 스위치들을 턴 오프하는,
    원격 트레이닝 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 사용자의 움직임 정보는 상기 제1 사용자의 관절 각도를 포함하고, 상기 제2 사용자의 움직임 정보는 상기 제2 사용자의 관절 각도를 포함하며,
    상기 제1 웨어러블 장치는 상기 제2 사용자의 움직임 정보가 상기 서버를 통해 상기 제2 웨어러블 장치로 전송되도록 하는,
    원격 트레이닝 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 웨어러블 장치는 상기 제1 사용자의 전자 장치와 연결되고, 상기 제1 사용자의 전자 장치로 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 전송하며,
    상기 제2 사용자 웨어러블 장치는 상기 제2 사용자의 전자 장치와 연결되는,
    원격 트레이닝 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 사용자의 전자 장치는 상기 제1 사용자의 움직임을 촬영하여 생성된 영상 데이터 및 음성 데이터를 상기 서버로 전송하고, 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 상기 서버로 전송하며,
    상기 서버는 상기 제1 사용자의 전자 장치로부터 수신된 영상 데이터, 음성 데이터, 및 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 시간 동기화하고, 상기 시간 동기화된 영상 데이터, 음성 데이터, 및 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 상기 제2 사용자의 전자 장치로 전송하고,
    상기 제2 사용자의 전자 장치는 상기 서버로부터 수신된 영상 데이터와 음성 데이터를 출력하고, 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 상기 제1 웨어러블 장치로 전송하는,
    원격 트레이닝 시스템.
  14. 스트리밍 기반 트레이닝 시스템에 있어서,
    운동에 관한 영상 데이터, 음성 데이터, 및 제1 사용자의 움직임 정보를 포함하는 컨텐츠를 제2 사용자의 전자 장치로 스트리밍하는 서버; 및
    상기 전자 장치와 연결되는 웨어러블 장치
    를 포함하고,
    상기 웨어러블 장치는,
    상기 전자 장치로부터 상기 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하고, 상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하며, 상기 획득된 움직임과 상기 수신된 움직임 정보 사이의 차이를 계산하고, 상기 계산된 차이를 기초로 토크 세기를 결정하고, 상기 결정된 토크 세기만큼의 토크를 상기 제2 사용자에 출력하는,
    스트리밍 기반 트레이닝 시스템.
  15. 토크를 출력하는 웨어러블 장치의 동작 방법에 있어서,
    서버 또는 전자 장치로부터 제1 사용자의 움직임 정보를 수신하는 단계;
    상기 제2 사용자의 움직임 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 움직임 정보와 상기 수신된 움직임 정보 사이의 차이를 계산하는 단계;
    상기 계산된 차이를 기초로 토크 세기를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 토크 세기만큼의 토크가 상기 모터에서 출력되도록 상기 모터 드라이버 회로를 제어하는 단계
    를 포함하는,
    웨어러블 장치의 동작 방법.
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