WO2024106933A1 - 사용자의 보행 자세를 교정하는 방법 및 그 방법을 수행하는 웨어러블 장치 - Google Patents

사용자의 보행 자세를 교정하는 방법 및 그 방법을 수행하는 웨어러블 장치 Download PDF

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WO2024106933A1
WO2024106933A1 PCT/KR2023/018340 KR2023018340W WO2024106933A1 WO 2024106933 A1 WO2024106933 A1 WO 2024106933A1 KR 2023018340 W KR2023018340 W KR 2023018340W WO 2024106933 A1 WO2024106933 A1 WO 2024106933A1
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wearable device
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김대현
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삼성전자주식회사
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    • A63B2230/62—Measuring physiological parameters of the user posture
    • A63B2230/625—Measuring physiological parameters of the user posture used as a control parameter for the apparatus

Definitions

  • This application relates to technology for controlling wearable devices.
  • a wearable device includes a base body positioned at the user's waist when the wearable device is worn on the user's body, a waist support frame and a leg support frame for supporting at least a portion of the user's body. , a thigh fastening unit for fixing the leg support frame to the user's thigh, an inertial measurement unit (IMU) disposed within the base body, (including a motor and/or circuit) for generating torque applied to the user's leg.
  • IMU inertial measurement unit
  • Driving module - the driving module is located between the waist support frame and the leg support frame -, an angle sensor for measuring a rotation angle of the leg support frame, a control including at least one processor to control the wearable device
  • the leg support frame includes a first portion of the leg support frame directly or indirectly connected to the drive module, a second portion of the leg support frame directly or indirectly connected to the thigh fastening portion, and the first portion of the leg support frame.
  • a hinge connecting the leg support frame and the second partial leg support frame, and controlling movement of the second partial leg support frame relative to the first partial leg support frame (comprising an actuator and/or circuit) ) may include additional drive modules.
  • a method of controlling a wearable device determines whether the user's walking state is normal based on test movement information of the user of the wearable device obtained through a test walk. An operation of determining, if the walking state is not a normal state, an operation of determining first correction torque information based on test movement information, wherein the first correction torque information is transmitted to at least one of a drive module and an additional drive module of the wearable device. and outputting a first correction torque corresponding to the first correction torque information through at least one of the driving module and the additional driving module.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a wearable device worn on a user's body, according to an embodiment.
  • Figure 2 is a diagram for explaining an exercise management system including a wearable device and an electronic device, according to an embodiment.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the back of a wearable device, according to one embodiment.
  • Figure 4 shows a left side view of a wearable device, according to one embodiment.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the configuration of a control system for a wearable device, according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining mutual operations between a wearable device and an electronic device, according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 8A shows a leg support frame including a first partial leg support frame and a second partial leg support frame, according to one embodiment.
  • Figure 8b shows a further drive module controlling the movement of the second partial leg support frame relative to the first partial leg support frame, according to one embodiment.
  • Figure 9 is a flowchart of a method for outputting a first correction torque for correcting a user's walking posture, according to an embodiment.
  • FIG. 10 illustrates a method of obtaining information on a user's straight leg movement, according to an embodiment.
  • Figure 11 illustrates a method of obtaining test pelvic movement information of a user, according to one embodiment.
  • FIG. 12 illustrates a method of obtaining lateral leg movement information of a user, according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method for determining whether a user's walking state is normal based on a test motion range and a reference motion deviation, according to an embodiment.
  • Figure 14 is a flowchart of a method of executing a muscle strengthening exercise program based on the first corrected movement range and the test movement range, according to one embodiment.
  • Figure 15 is a flowchart of a method of executing a muscle strength assistance exercise program when the user's walking state is normal, according to an embodiment.
  • Figure 16A is a flowchart of a method of executing a muscle strength assistance exercise program, according to one embodiment.
  • FIG. 16B illustrates gain values of an operation protocol in a walking assistance mode that change over time, according to an embodiment.
  • Figure 17 is a flowchart of a method for outputting a second correction torque to correct a user's walking posture, according to an embodiment.
  • Figure 18A is a flowchart of a method of executing a muscle strengthening exercise program according to one embodiment.
  • 18B to 18D each show gain values of an operation protocol in cardiorespiratory strength mode that change over time, according to one embodiment.
  • 18E to 18G each show gain values of an operation protocol in a muscle strength strengthening mode that change over time, according to an embodiment.
  • 18H to 18J each show gain values of an operation protocol in an interval training mode that change with time, according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a wearable device worn on a user's body, according to an embodiment.
  • the wearable device 100 is worn on the body of the user 110 to assist the user 110 in walking, exercising, and/or working. It could be a device.
  • the wearable device 100 may be used to measure the physical capabilities (eg, walking ability, exercise ability, exercise posture) of the user 110.
  • the term 'wearable device' may be replaced with 'wearable robot', 'walking assistance device', or 'exercise assistance device'.
  • User 110 may be a human or an animal, but is not limited thereto.
  • the wearable device 100 is worn on the body (e.g., lower body (legs, ankles, knees, etc.), upper body (torso, arms, wrists, etc.), or waist) of the user 110 and assists the body movements of the user 110.
  • An external force of assistance force and/or resistance force may be applied.
  • the assisting force is a force applied in the same direction as the direction of body movement of the user 110, and represents a force that assists the body movement of the user 110.
  • Resistance force is a force applied in a direction opposite to the direction of body movement of the user 110, and represents a force that hinders the body movement of the user 110.
  • the term 'resistance' may also be referred to as 'exercise load'.
  • the wearable device 100 may operate in a walking assistance mode to assist the user 110 in walking.
  • the wearable device 100 may assist the user 110 in walking by applying assistance force generated from the driving module 120 of the wearable device 100 to the user's 110 body.
  • the wearable device 100 can expand the walking ability of the user 110 by assisting the user 110 with the force required for walking, thereby enabling the user 110 to walk independently or by enabling walking for a long time. there is.
  • the wearable device 100 may help improve the walking of pedestrians with abnormal walking habits or abnormal walking posture.
  • the wearable device 100 may operate in an exercise assistance mode to enhance the exercise effect of the user 110.
  • the wearable device 100 interferes with the body movement of the user 110 or resists the body movement of the user 110 by applying a resistance force generated from the drive module 120 to the body of the user 110. can be given.
  • the wearable device 100 is a hip-type wearable device that is worn on the waist (or pelvis) and legs (e.g., thighs) of the user 110, the wearable device 100 is worn on the legs and is worn by the user. By providing an exercise load to the leg movements of the user 110, the exercise effect on the legs of the user 110 can be further strengthened.
  • the wearable device 100 may apply assistive force to the body of the user 110 to assist the user 110 in exercising. For example, when a disabled person or an elderly person wants to exercise while wearing the wearable device 100, the wearable device 100 may provide assistive force to help the body move during the exercise process. In one embodiment, the wearable device 100 may provide assistance force and resistance force in combination for each exercise section or time section, such as providing assistance force in some exercise sections and resistance force in other exercise sections.
  • the wearable device 100 may operate in a physical ability measurement mode to measure the physical ability of the user 110.
  • the wearable device 100 uses sensors (e.g., an angle sensor 125, an inertial measurement unit (IMU) 135) provided in the wearable device 100 while the user 110 walks or exercises. )) can be used to measure the movement information of the user 110, and evaluate the physical ability of the user 110 based on the measured movement information.
  • a walking index or an exercise ability index e.g., muscle strength, endurance, balance, exercise movement
  • the physical ability measurement mode may include an exercise motion measurement mode for measuring the exercise motion of the user 110.
  • the hip type wearable device 100 as shown in FIG. 1 is described as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • the wearable device 100 may be worn on other body parts (e.g., upper arms, lower arms, hands, calves, and feet) other than the waist and legs (especially thighs), and depending on the body part on which it is worn, the wearable device ( 100)
  • the form and composition may vary.
  • the wearable device 100 includes a support frame (e.g., a leg support frame in FIG. 3) for supporting the body of the user 110 when the wearable device 100 is worn on the body of the user 110. 50, 55), the waist support frame 20), a sensor module (e.g., at least in FIG. 5A) that acquires sensor data including movement information about the body movement (e.g., leg movement, upper body movement) of the user 110 A sensor module 520 including one sensor), a drive module 120 that generates a torque applied to the leg of the user 110 (e.g., a drive module 35 including a motor and/or circuit of FIG. 3, 45)) and a control module 130 that controls the wearable device 100 (eg, a control module 510 including the processing circuit of FIGS. 5A and 5B).
  • a support frame e.g., a leg support frame in FIG. 3
  • the wearable device 100 includes a support frame (e.g., a leg support frame in FIG. 3) for supporting the body of the user
  • the sensor module may include an angle sensor 125 and an inertial measurement device 135.
  • the angle sensor 125 may measure the rotation angle of the leg support frame of the wearable device 100 corresponding to the hip joint angle value of the user 110.
  • the rotation angle of the leg support frame measured by the angle sensor 125 may be estimated to be the hip joint angle value (or leg angle value) of the user 110.
  • the angle sensor 125 may include, for example, an encoder and/or a Hall sensor. In one embodiment, the angle sensor 125 may be present near the right hip joint and the left hip joint of the user 110, respectively.
  • the inertial measurement device 135 may include an acceleration sensor and/or an angular velocity sensor, and may measure changes in acceleration and/or angular velocity according to the movement of the user 110.
  • the inertial measurement device 135 measures the upper body movement value of the user 110 corresponding to the movement value of the waist support frame (or base body (base body 80 in FIG. 3) of the wearable device 100.
  • the movement value of the waist support frame measured by the inertial measurement device 135 may be estimated to be the upper body movement value of the user 110.
  • control module 130 and the inertial measurement device 135 may be disposed within the base body (eg, base body 80 of FIG. 3) of the wearable device 100.
  • the base body may be located on the lower back (waist region) of the user 110 while the user 110 is wearing the wearable device 100.
  • the base body may be formed or attached to the outside of the waist support frame of the wearable device 100.
  • the base body may be mounted on the lower back of the user 110 to provide a cushioning sensation to the user's 110 waist, and may support the user 110's waist together with the waist support frame.
  • Figure 2 is a diagram for explaining an exercise management system including a wearable device and an electronic device, according to an embodiment.
  • the exercise management system 200 may include a wearable device 100 worn on the user's body, an electronic device 210, another wearable device 220, and a server 230. In one embodiment, the exercise management system 200 omits at least one of these devices (e.g., the other wearable device 220 or the server 230) or includes one or more other devices (e.g., the wearable device 100). A dedicated controller device) can be added.
  • the wearable device 100 may be worn on the user's body in a walking assistance mode to assist the user's movements.
  • the wearable device 100 may be worn on the user's legs and help the user walk by generating assistive force to assist the user's leg movements.
  • the wearable device 100 generates a resistance force to hinder the user's body movement or an assistive force to assist the user's body movement in order to enhance the user's exercise effect in the exercise assistance mode, thereby applying pressure to the user's body. It can be done.
  • the user selects an exercise program (e.g., squat, split lunge, dumbbell squat, lunge and knee up) that he or she wants to exercise using the wearable device 100 through the electronic device 210. ), stretching, etc.) and/or exercise intensity applied to the wearable device 100 can be selected.
  • an exercise program e.g., squat, split lunge, dumbbell squat, lunge and knee up
  • stretching, etc. stretching, etc.
  • the wearable device 100 may control the driving module of the wearable device 100 according to the exercise program selected by the user and obtain sensor data including the user's movement information through the sensor module.
  • the wearable device 100 may adjust the strength of the resistance or assistance force applied to the user according to the exercise intensity selected by the user.
  • the wearable device 100 may control the driving module to generate a resistance force corresponding to the exercise intensity selected by the user.
  • the wearable device 100 may be used to measure the user's physical ability in conjunction with the electronic device 210.
  • the wearable device 100 may operate in a physical ability measurement mode, which is a mode for measuring the user's physical ability, under the control of the electronic device 210, and may use sensor data acquired by the user's movement in the physical ability measurement mode as an electronic device. It can be transmitted to device 210.
  • the electronic device 210 may estimate the user's physical capabilities by analyzing sensor data received from the wearable device 100.
  • the electronic device 210 may communicate with the wearable device 100, remotely control the wearable device 100, or monitor the status of the wearable device 100 (e.g., booting state, charging status, sensing state, error state). Status information about can be provided to the user.
  • the electronic device 210 may receive sensor data acquired by a sensor of the wearable device 100 from the wearable device 100, and may estimate the user's physical ability or exercise results based on the received sensor data. .
  • the wearable device 100 acquires sensor data including the user's movement information using sensors, and transmits the obtained sensor data to an electronic device ( 210).
  • the electronic device 210 may extract the user's motion value from sensor data and evaluate the user's exercise motion based on the extracted motion value.
  • the electronic device 210 may provide exercise motion measurement values and exercise motion evaluation information regarding the user's exercise motion to the user through a graphical user interface.
  • the electronic device 210 may execute a program (e.g., an application) for controlling the wearable device 100, and the user may control the operation or setting values (e.g., of the wearable device 100) through the program.
  • Torque intensity output from the driving module e.g., the driving modules 35 and 45 in Figure 3
  • size of audio output from the sound output module e.g., the sound output module 550 in Figures 5a and 5b
  • light The brightness of the unit (e.g., the light unit 85 in FIG. 3) can be adjusted.
  • a program running on the electronic device 210 may provide a graphical user interface (GUI) for interaction with the user.
  • GUI graphical user interface
  • the electronic device 210 may be of various types.
  • electronic device 210 includes a portable communication device (e.g., a smartphone), a computer device, an access point, a portable multimedia device, or a home appliance device (e.g., a television, an audio device, a projector device).
  • a portable communication device e.g., a smartphone
  • a computer device e.g., a tablet, or a smart phone
  • an access point e.g., a wireless local area network
  • portable multimedia device e.g., a portable multimedia device
  • a home appliance device e.g., a television, an audio device, a projector device.
  • a home appliance device e.g., a television, an audio device, a projector device
  • the electronic device 210 may be connected to the server 230 using short-range wireless communication or cellular communication.
  • the server 230 may receive user profile information of a user using the wearable device 100 from the electronic device 210, and store and manage the received user profile information.
  • User profile information may include, for example, information about at least one of name, age, gender, height, weight, or body mass index (BMI).
  • BMI body mass index
  • the server 230 may receive exercise history information about exercises performed by the user from the electronic device 210, and store and manage the received exercise history information.
  • the server 230 may provide the electronic device 210 with various exercise programs or physical ability measurement programs that can be provided to the user.
  • the wearable device 100 and/or the electronic device 210 may be connected to another wearable device 220.
  • Other wearable devices 220 may be, for example, wireless earphones 222, smartwatches 224, or smartglasses 226, but are not limited to the above-described devices.
  • the smartwatch 224 may measure a bio-signal including the user's heart rate information and transmit the measured bio-signal to the electronic device 210 and/or the wearable device 100.
  • the electronic device 210 can estimate the user's heart rate information (e.g., current heart rate, maximum heart rate, average heart rate) based on the biosignal received from the smartwatch 224, and provide the estimated heart rate information to the user. You can.
  • the user's exercise result information, physical ability information, and/or exercise motion evaluation information evaluated by the electronic device 210 is transmitted to another wearable device 220 to allow the user to use the other wearable device 220.
  • can be provided to Status information of the wearable device 100 may also be transmitted to another wearable device 220 and provided to the user through the other wearable device 220 .
  • the wearable device 100, the electronic device 210, and another wearable device 220 may be connected to each other through wireless communication (eg, Bluetooth communication, Wi-Fi communication).
  • the wearable device 100 provides feedback (e.g., visual feedback, auditory feedback, tactile feedback) corresponding to the state of the wearable device 100 according to the control signal received from the electronic device 210. (or print).
  • the wearable device 100 may provide visual feedback through a light unit (e.g., the light unit 85 in FIG. 3) and an audio output module (e.g., the audio output module in FIGS. 5A and 5B). Auditory feedback can be provided through 550)).
  • the wearable device 100 may include a haptic module and provide tactile feedback in the form of vibration to the user's body through the haptic module.
  • the electronic device 210 may also provide (or output) feedback (e.g., visual feedback, auditory feedback, tactile feedback) corresponding to the state of the wearable device 100.
  • the electronic device 210 may present personalized exercise goals to the user in an exercise assistance mode.
  • the personalized exercise goal may include an exercise amount target for each type of exercise (e.g., strength exercise, balance exercise, aerobic exercise) that the user wishes to exercise, as determined by the electronic device 210 and/or the server 230.
  • the server 230 may transmit information about the determined exercise amount target value to the electronic device 210.
  • the electronic device 210 may be configured to include an exercise program intended to perform exercise volume targets for exercise types of strength training, aerobic exercise, and balance exercise (e.g., squats, split lunges, lunges and kneeups) and/or physical characteristics of the user (e.g., age, It can be personalized and presented according to height, weight, BMI).
  • the electronic device 210 may display a GUI screen indicating the exercise amount target value for each exercise type on the display.
  • the electronic device 210 and/or the server 230 may include a database storing information about a plurality of exercise programs that can be provided to the user through the wearable device 100.
  • the electronic device 210 and/or the server 230 may recommend an exercise program suitable for the user.
  • the purpose of exercise may include, for example, at least one of improving muscle strength, improving muscle stamina, improving cardiorespiratory endurance, improving core stability, improving flexibility, or improving symmetry.
  • the electronic device 210 and/or the server 230 may store and manage the exercise program performed by the user and the results of the exercise program.
  • FIG 3 shows a schematic diagram of the back of a wearable device, according to one embodiment.
  • Figure 4 shows a left side view of a wearable device, according to one embodiment.
  • the wearable device 100 includes a base body 80, a waist support frame 20, a motor and/or circuit (e.g., a drive module 530 and a drive module ( It may include drive modules 35 and 45, leg support frames 50 and 55, thigh fasteners 1 and 2, and waist fasteners 60, respectively, including 530-1).
  • the base body 80 may include a lighting unit 85. In one embodiment, at least one of these components (eg, lighting unit 85) may be omitted, or one or more other components (eg, haptic module) may be added to the wearable device 100.
  • the base body 80 which may include a housing, may be located on the user's lower back while the user is wearing the wearable device 100.
  • the base body 80 is mounted on the user's lower back and can provide a cushioning sensation to the user's waist and support the user's waist.
  • the base body 80 may be placed on the user's buttocks (hip area) to prevent the wearable device 100 from falling downward due to gravity while the user is wearing the wearable device 100.
  • the base body 80 may distribute a portion of the weight of the wearable device 100 to the user's waist while the user is wearing the wearable device 100.
  • the base body 80 may be directly or indirectly connected to the lumbar support frame 20. Both ends of the base body 80 may be provided with lumbar support frame connection elements (not shown) that can be directly or indirectly connected to the lumbar support frame 20.
  • the lighting unit 85 may be disposed outside the base body 80.
  • the lighting unit 85 may include a light source (eg, a light emitting diode (LED)).
  • the lighting unit 85 may emit light under the control of a control module (not shown) (eg, the control module 510 in FIGS. 5A and 5B).
  • the control module may control the lighting unit 85 so that visual feedback corresponding to the state of the wearable device 100 is provided (or output) to the user through the lighting unit 85.
  • the waist support frame 20 may extend from both ends of the base body 80. The user's lower back may be accommodated inside the waist support frame 20.
  • the lumbar support frame 20 may include at least one rigid body beam. Each beam may have a curved shape with a preset curvature so as to surround the user's waist.
  • the waist fastener 60 may be connected directly or indirectly to the end of the waist support frame 20.
  • the drive modules 35 and 45 may be directly or indirectly connected to the lumbar support frame 20.
  • the inside of the base body 80 includes a control module, an inertial measurement device (not shown) (e.g., an inertial measurement device 135 in FIG. 1, an inertial measurement device 522 in FIG. 5B), and a communication module ( (not shown) (e.g., the communication module 516 including the communication circuit of FIGS. 5A and 5B) and a battery (not shown) may be disposed.
  • the base body 80 can protect the control module, inertial measurement device, communication module, and battery.
  • the control module may generate a control signal that controls the operation of the wearable device 100.
  • the control module may include a control circuit including at least one processor and memory for controlling the actuators of the driving modules 35 and 45.
  • the control module may further include a power supply module (not shown) for supplying battery power to each component of the wearable device 100.
  • the wearable device 100 may include a sensor module (not shown) that acquires sensor data from one or more sensors (eg, sensor module 520 in FIG. 5A).
  • the sensor module can acquire sensor data that changes depending on the user's movement.
  • the sensor module may acquire sensor data including movement information of the user and/or movement information of components of the wearable device 100.
  • the sensor module is, for example, an inertial measurement device for measuring the user's upper body movement value or the movement value of the waist support frame 20 (e.g., the inertial measurement device 135 in FIG. 1, the inertial measurement device 522 in FIG.
  • the sensor module may further include at least one of a position sensor, a temperature sensor, a biosignal sensor, or a proximity sensor.
  • the waist fastener 60 may be directly or indirectly connected to the waist support frame 20 and may fix the waist support frame 20 to the user's waist.
  • the waist fastener 60 may include, for example, a pair of belts.
  • the driving modules 35 and 45 may generate external force (or torque) applied to the user's body based on the control signal generated by the control module. For example, the drive modules 35 and 45 may generate assistive force or resistance force applied to the user's legs.
  • the driving modules 35 and 45 include a first driving module 45 located at a location corresponding to the user's right hip joint position and a second driving module 35 located at a location corresponding to the user's left hip joint position. may include.
  • the first driving module 45 may include a first actuator and a first joint member
  • the second driving module 35 may include a second actuator and a second joint member.
  • the first actuator may provide power transmitted to the first joint member
  • the second actuator may provide power transmitted to the second joint member.
  • the first actuator and the second actuator may each include a motor that generates power (or torque) by receiving power from a battery.
  • the motor can generate a force to assist the user's body movement (assistive force) or a force to hinder the body movement (resistive force).
  • the control module may adjust the intensity and direction of force generated by the motor by adjusting the voltage and/or current supplied to the motor.
  • the first joint member and the second joint member may receive power from the first actuator and the second actuator, respectively, and apply an external force to the user's body based on the received power.
  • the first joint member and the second joint member may each be disposed at positions corresponding to the user's joints.
  • One side of the first joint member may be directly or indirectly connected to the first actuator, and the other side may be directly or indirectly connected to the first leg support frame 55.
  • the first joint member may be rotated by power received from the first actuator.
  • An encoder or Hall sensor capable of operating as an angle sensor for measuring the rotation angle of the first joint member (corresponding to the user's joint angle) may be disposed on one side of the first joint member.
  • One side of the second joint member may be directly or indirectly connected to the second actuator, and the other side may be directly or indirectly connected to the second leg support frame 50.
  • the second joint member may be rotated by power received from the second actuator.
  • An encoder or Hall sensor capable of operating as an angle sensor for measuring the rotation angle of the second joint member may be disposed on one side of the second joint member.
  • the first actuator may be disposed in a lateral direction of the first joint member
  • the second actuator may be disposed in a lateral direction of the second joint member.
  • the rotation axis of the first actuator and the rotation axis of the first joint member may be arranged to be spaced apart from each other
  • the rotation axis of the second actuator and the rotation axis of the second joint member may also be arranged to be spaced apart from each other.
  • the present invention is not limited to this, and the actuator and the joint member may share a rotation axis.
  • each actuator may be arranged to be spaced apart from the joint member.
  • the driving modules 35 and 45 may further include a power transmission module (not shown) that transmits power from the actuator to the joint member.
  • the power transmission module may be a rotating body such as a gear, or a longitudinal member such as a wire, cable, string, spring, belt, or chain.
  • a rotating body such as a gear
  • a longitudinal member such as a wire, cable, string, spring, belt, or chain.
  • the scope of the embodiment is not limited by the positional relationship and power transmission structure between the actuator and the joint member described above.
  • the leg support frames 50 and 55 may support the user's legs (eg, thighs) when the wearable device 100 is worn on the user's legs.
  • the leg support frames 50 and 55 may transmit the power (torque) generated by the drive modules 35 and 45 to the user's thighs, and the power may act as an external force applied to the user's leg movements.
  • One end of the leg support frames (50, 55) may be rotated by being directly or indirectly connected to the joint member, and the other end of the leg support frames (50, 55) may be directly or indirectly connected to the thigh fastening portions (1, 2).
  • the leg support frames 50 and 55 can support the user's thighs and transmit the power generated by the drive modules 35 and 45 to the user's thighs.
  • the leg support frames 50 and 55 may push or pull the user's thighs.
  • the leg support frames 50 and 55 may extend along the longitudinal direction of the user's thighs.
  • the leg support frames 50 and 55 may be bent to surround at least a portion of the user's thigh circumference.
  • the leg support frames 50 and 55 may include a first leg support frame 55 for supporting the user's right leg and a second leg support frame 50 for supporting the user's left leg.
  • the thigh fastening units 1 and 2 are directly or indirectly connected to the leg support frames 50 and 55, and can secure the leg support frames 50 and 55 to the thighs.
  • the thigh fastening units 1 and 2 are for fixing the first leg support frame 55 to the user's right thigh and the second leg support frame 50 to the user's left thigh. It may include a second thigh fastening part (1) for doing so.
  • the first thigh fastening unit 2 may include a first cover, a first fastening frame, and a first strap
  • the second thigh fastening unit 1 may include a second cover, a second fastening frame, and It may include a second strap.
  • the first cover and the second cover may apply the torque generated by the driving modules 35 and 45 to the user's thigh.
  • the first cover and the second cover are disposed on one side of the user's thigh and can push or pull the user's thigh.
  • the first cover and the second cover may be placed on the front of the user's thigh, for example.
  • the first cover and the second cover may be arranged along the circumferential direction of the user's thigh.
  • the first cover and the second cover may extend on both sides around the other ends of the leg support frames 50 and 55, and may include curved surfaces corresponding to the user's thighs.
  • One end of the first cover and the second cover may be directly or indirectly connected to the fastening frame, and the other end may be directly or indirectly connected to the strap.
  • first fastening frame and the second fastening frame are arranged to surround at least a portion of the user's thigh, thereby preventing or reducing the user's thigh from being separated from the leg support frames 50 and 55.
  • the first fastening frame may have a fastening structure that connects the first cover and the first strap
  • the second fastening frame may have a fastening structure that connects the second cover and the second strap.
  • the first strap may surround the remaining portion not surrounded by the first cover and the first fastening frame around the user's right thigh, and the second strap may surround the second cover and the second fastening frame around the user's left thigh.
  • the remaining part that is not wrapped can be wrapped.
  • the first strap and the second strap may include, for example, an elastic material (eg, a band).
  • the wearable device 100 may be controlled by the control system 500.
  • the control system 500 may include a control module 510, a communication module 516, a sensor module 520, a driving module 530, an input module 540, and an audio output module 550.
  • at least one of these components eg, sound output module 550
  • one or more other components eg, haptic module
  • the driving module 530 may include a motor 534 capable of generating power (eg, torque) and a motor driver circuit 532 for driving the motor 534.
  • a drive module 530 including one motor driver circuit 532 and one motor 534 is shown, but this is only an example.
  • FIG. 5B as in the control system 500-1 shown in FIG. 5B, there are a plurality of motor driver circuits 532 and 532-1 and a plurality of motors 534 and 534-1 (e.g., two or more). ) can be.
  • the driving module 530 including the motor driver circuit 532 and the motor 534 may correspond to the first driving module 45 in FIG.
  • the driving module 530-1 including may correspond to the second driving module 35 of FIG. 3.
  • the description of each of the motor driver circuit 532 and motor 534 described below may also be applied to the motor driver circuit 532-1 and motor 534-1 shown in FIG. 5B.
  • sensor module 520 may include a sensor circuit including at least one sensor.
  • the sensor module 520 may include sensor data including movement information of the user or movement information of the wearable device 100.
  • the sensor module 520 may transmit the acquired sensor data to the control module 510.
  • the sensor module 520 may include an inertial measurement device 522 and an angle sensor (eg, a first angle sensor 524 and a second angle sensor 524-1) as shown in FIG. 5B.
  • the inertial measurement device 522 can measure the user's upper body movement value.
  • the inertial measurement device 522 may sense the acceleration of the X-axis, Y-axis, and Z-axis and the angular velocity of the X-axis, Y-axis, and Z-axis according to the user's movement.
  • the inertial measurement device 522 may be used, for example, to measure at least one of forward and backward tilt, left and right tilt, or rotation of the user's body.
  • the inertial measurement device 522 may acquire movement values (e.g., acceleration values and angular velocity values) of the waist support frame (e.g., waist support frame 20 of FIG. 3) of the wearable device 100.
  • Waist support The motion value of the frame may correspond to the user's upper body motion value.
  • the input module 540 may receive commands or data to be used in a component of the wearable device 100 (e.g., the processor 512) from outside the wearable device 100 (e.g., a user).
  • Input module 540 may include input component circuitry.
  • Input module 540 may include, for example, keys (e.g., buttons) or a touch screen.
  • the sound output module 550 may output sound signals to the outside of the wearable device 100.
  • the sound output module 550 may provide auditory feedback to the user.
  • the sound output module 550 provides guide sound signals (e.g., drive start sound, motion error notification sound, exercise start notification sound), music content, or specific information (e.g., exercise result information, exercise motion evaluation information). It may include a speaker that plays a guide voice for auditory notification.
  • control system 500 may further include a battery (not shown) to supply power to each component of the wearable device 100.
  • the wearable device 100 may convert battery power to suit the operating voltage of each component of the wearable device 100 and supply it to each component.
  • the driving module 530 may generate an external force applied to the user's legs under the control of the control module 510.
  • the driving module 530 may generate torque applied to the user's legs based on the control signal generated by the control module 510.
  • the control module 510 may transmit a control signal to the motor driver circuit 532.
  • the motor driver circuit 532 may control the operation of the motor 534 by generating a current signal (or voltage signal) corresponding to the control signal and supplying it to the motor 534. In some cases, a current signal may not be supplied to the motor 534.
  • the motor 534 When the motor 534 is driven by supplying a current signal to the motor 534, it may generate torque for an auxiliary force that assists the movement of the user's legs or a resistance force that hinders the movement of the user's legs.
  • the control module 510 controls the overall operation of the wearable device 100 and can generate control signals to control each component (eg, the communication module 516 and the driving module 530).
  • the control module 510 may include at least one processor 512 and memory 514.
  • At least one processor 512 may execute software to control at least one other component (e.g., a hardware or software component) of the wearable device 100 that is directly or indirectly connected to the processor 512. and can perform various data processing or calculations.
  • the software may include an application for providing a GUI.
  • the processor 512 stores instructions or data received from another component (e.g., the communication module 516) in the memory 514, Commands or data stored in the memory 514 are processed, and the resulting data after processing can be stored in the memory 514.
  • the processor 512 may include one or more main processors (e.g., a central processing unit or an application processor) or an auxiliary processor that can operate independently or together (e.g., a graphics processing unit, a neural processing unit). NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor).
  • the auxiliary processor may be implemented separately from the main processor or as part of it.
  • Memory 514 may store various data used by at least one component of control module 510 (eg, processor 512). Data may include, for example, input data or output data for software, sensor data, and instructions related thereto. Memory 514 may include volatile memory or non-volatile memory (eg, RAM, DRAM, SRAM).
  • the communication module 516 provides direct (e.g., direct) communication between the control module 510 and other components of the wearable device 100 or an external electronic device (e.g., the electronic device 210 of FIG. 2 or another wearable device 220). It can support the establishment of a wired) communication channel or a wireless communication channel, and the performance of communication through the established communication channel.
  • the communication module 516 may include a communication circuit to perform communication functions. For example, the communication module 516 may receive a control signal from an electronic device (e.g., the electronic device 210) and may transmit sensor data obtained by the sensor module 520 to the electronic device.
  • the communication module 516 operates independently of the processor 512 and may include one or more communication processors (not shown) that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 516 may include a wireless communication module (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) and/or a wired communication module.
  • the corresponding communication module is, for example, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi), or infrared data association (IrDA), or a legacy cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network.
  • the wearable device 100 may communicate with other components and/or external electronic devices through a long-distance communication network such as LAN or WAN.
  • control systems 500 and 500-1 may further include a haptic module (not shown).
  • the haptic module may provide tactile feedback to the user under the control of the processor 512.
  • the haptic module can convert electrical signals into mechanical stimulation (e.g., vibration or movement) or electrical stimulation that the user can perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • Haptic modules may include motors, piezoelectric elements, or electrical stimulation devices.
  • the haptic module may be located in at least one of the base body (eg, base body 80), the first thigh fastening unit 2, or the second thigh fastening unit 1.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining mutual operations between a wearable device and an electronic device, according to an embodiment.
  • the wearable device 100 can communicate with the electronic device 210.
  • the electronic device 210 may be a user terminal of a user using the wearable device 100 or a dedicated controller device for the wearable device 100.
  • the wearable device 100 and the electronic device 210 may be connected to each other through short-range wireless communication (eg, Bluetooth communication, Wi-Fi communication).
  • the electronic device 210 may check the status of the wearable device 100 or execute an application for controlling or operating the wearable device 100.
  • a user interface (UI) screen for controlling the operation of the wearable device 100 or determining the operation mode of the wearable device 100 is displayed on the display 212 of the electronic device 210.
  • the UI may be, for example, a graphical user interface (GUI).
  • the user may issue commands to control the operation of the wearable device 100 (e.g., to a walking assistance mode, an exercise assistance mode, or a physical ability measurement mode) through a GUI screen on the display 212 of the electronic device 210.
  • You can input an execution command or change the settings of the wearable device 100.
  • the electronic device 210 may generate a control command (or control signal) corresponding to an operation control command or setting change command input by the user, and transmit the generated control command to the wearable device 100.
  • the wearable device 100 may operate according to the received control command, and may transmit control results according to the control command and/or sensor data measured by the sensor module of the wearable device 100 to the electronic device 210.
  • the electronic device 210 may provide result information (e.g., walking ability information, exercise ability information, exercise motion evaluation information) derived by analyzing control results and/or sensor data to the user through a GUI screen.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment.
  • the electronic device 210 includes at least one processor 710, a memory 720, a communication module 730 including a communication circuit, a display module 740, circuitry, and/or a speaker. It may include an input module 760 including an audio output module 750 and an input circuit. In one embodiment, at least one of these components (e.g., audio output module 750) may be omitted, or one or more other components (e.g., sensor module, battery) may be added to the electronic device 210. .
  • At least one processor 710 may control at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 210 and may perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least part of data processing or computation, the processor 710 stores commands or data received from another component (e.g., the communication module 730) in the memory 720, and the memory 720 ) can be processed, and the resulting data can be stored in the memory 720.
  • another component e.g., the communication module 730
  • the processor 710 may be one or more main processors (e.g., central processing unit or application processor) or auxiliary processors that can operate independently or together (e.g., graphics processing unit, neural network processing unit (NPU), image processing unit). signal processor, sensor hub processor, or communication processor).
  • main processors e.g., central processing unit or application processor
  • auxiliary processors e.g., graphics processing unit, neural network processing unit (NPU), image processing unit).
  • signal processor, sensor hub processor, or communication processor e.g., communication processor, or communication processor.
  • the memory 720 may store various data used by at least one component (eg, the processor 710 or the communication module 730) of the electronic device 210. Data may include, for example, input data or output data for a program (eg, application) and instructions related thereto. Memory 720 may include at least one instruction executable by processor 710. Memory 720 may include volatile memory or non-volatile memory.
  • the communication module 730 including a communication circuit provides direct (e.g., wired) communication between the electronic device 210 and another electronic device (e.g., the wearable device 100, the other wearable device 220 of FIG. 2, the server 230). ) Can support the establishment of a communication channel or wireless communication channel and the performance of communication through the established communication channel.
  • the communication module 730 may include a communication circuit to perform a communication function.
  • Communication module 730 operates independently of processor 710 (e.g., an application processor) and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 290 is a wireless communication module that performs wireless communication (e.g., a Bluetooth communication module, a cellular communication module, a Wi-Fi communication module, or a GNSS communication module) or a wired communication module (e.g., a LAN communication module). , or a power line communication module).
  • the communication module 730 transmits a control command to the wearable device 100 and receives sensor data including body movement information of the user wearing the wearable device 100 from the wearable device 100. ) may receive at least one of status data or control result data corresponding to a control command.
  • the display module 740 may visually provide information to the outside of the electronic device 210 (eg, a user).
  • Display module 740 may include, for example, an LCD or OLED display, a hologram device, or a projector device.
  • the display module 740 may further include a control circuit for controlling display operation.
  • the display module 740 may further include a touch sensor configured to detect a touch, or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the sound output module 750 may output sound signals to the outside of the electronic device 210.
  • the sound output module 750 may include a speaker that plays a guide sound signal (e.g., drive start sound, operation error notification sound), music content, or a guide voice based on the state of the wearable device 100. If it is determined that the wearable device 100 is not worn correctly on the user's body, for example, the sound output module 750 may inform the user of abnormal wearing or output a guide voice to encourage normal wearing. For example, the sound output module 750 may output a guide voice corresponding to exercise evaluation information or exercise result information that evaluates the user's exercise.
  • a guide sound signal e.g., drive start sound, operation error notification sound
  • the input module 760 may receive instructions or data to be used in a component of the electronic device 210 (e.g., the processor 710) from outside the electronic device 210 (e.g., a user).
  • Input module 760 may include input component circuitry and may receive user input.
  • Input module 760 may include, for example, keys (e.g., buttons) or a touch screen.
  • FIG. 8A shows a leg support frame including a first partial leg support frame and a second partial leg support frame, according to one embodiment.
  • the wearable device 800 may include a leg support frame 810.
  • the leg support frame 810 of the wearable device 800 includes a first partial leg support frame 820 that is directly or indirectly connected to a drive module (e.g., the drive modules 35 and 45 in FIG. 3), and a thigh fastener.
  • a drive module e.g., the drive modules 35 and 45 in FIG. 3
  • the second partial leg support frame 830 (e.g., the second partial leg support frame 830, the first partial leg support frame 820, and the second partial leg support frame (e.g., the thigh fastening portions 1 and 2 in Figure 3) directly or indirectly connected to the It may include a hinge 840 connecting the 830, and an additional driving module 850 that controls the movement of the second partial leg support frame 830 with respect to the first partial leg support frame 820.
  • the additional drive module 850 may include a rod 860 for controlling the movement of the second partial leg support frame 830.
  • Additional drive module 850 may include a linear actuator.
  • the linear actuator may include a motor and a rod 860.
  • the additional drive module 850 may control the movement of the second partial leg support frame 830 directly or indirectly connected to the bar 860 by linearly moving the bar 860 using a motor. Below, a method for controlling the movement of the second partial leg support frame 830 using the additional drive module 850 is described in detail with reference to FIG. 8B.
  • the leg support frame 810 may further include an additional angle sensor that measures the angle between the first partial leg support frame 820 and the second partial leg support frame 830.
  • additional angle sensors could be placed around the hinge 840 to directly measure the angle of the hinge 840.
  • the additional angle sensor may be a sensor that measures the rotation angle of the motor of the additional drive module 850, and the angle between the first partial leg support frame 820 and the second partial leg support frame 830 is the additional angle sensor. It may be indirectly determined based on the rotation angle of the motor of the driving module 850.
  • the additional angle sensor may be a sensor that measures the position of the rod 860 of the additional drive module 850 and the angle between the first partial leg support frame 820 and the second partial leg support frame 830 can be indirectly determined based on the position of the bar 860.
  • Figure 8b shows a further drive module controlling the movement of the second partial leg support frame relative to the first partial leg support frame, according to one embodiment.
  • the first partial leg support frame 820 may further include a housing 822 including an additional drive module 850.
  • the additional driving module 850 may control the position of the bar 860 using a motor.
  • the rod 860 may be directly or indirectly connected to the connection portion 832, which is directly or indirectly connected to the second partial leg support frame 830.
  • the first end of the connection portion 832 may be directly or indirectly connected to the housing 822.
  • the second end of the connection portion 832 may be directly or indirectly connected to the second partial leg support frame 830.
  • the position of the connection part 832 may also change.
  • the center picture of FIG. 8B shows a state in which the bar 860 and the connection part 832 are arranged side by side
  • the left picture shows a state in which the second end of the connection part 832 is moved to the left
  • the right picture shows a state in which the second end of the connection part 832 is moved to the left.
  • the figure shows a state in which the second end of the connection portion 832 is moved to the right.
  • the angle of the second partial leg support frame 830 with respect to the first partial leg support frame 820 may change.
  • Figure 9 is a flowchart of a method for outputting a first correction torque for correcting a user's walking posture, according to an embodiment.
  • Operations 910 to 950 below may be performed by a wearable device (eg, the wearable device 100 of FIG. 1 or the wearable device 800 of FIG. 8).
  • a wearable device eg, the wearable device 100 of FIG. 1 or the wearable device 800 of FIG. 8.
  • the wearable device may determine whether the wearable device is normally worn on the user's body. For example, the wearable device uses a wear detection sensor located on each of the thigh fasteners (e.g., thigh fasteners 1 and 2 in FIG. 3) and the waist fasteners (e.g., waist fasteners 60 in FIG. 3). It can be determined whether the thigh fastening parts 1 and 2 and the waist fastening part 60 are normally worn on the user's body. For example, the wearing detection sensor can determine whether the thigh fastening parts 1 and 2 and the waist fastening part 60 are normally worn on the user's body through a mechanical or electromagnetic method, and the wearing detection sensor The operation method is not limited to the described embodiment.
  • any one of the thigh fasteners 1 and 2 and the waist fastener 60 is not normally worn on the user's body, it is determined that the wearable device is not normally worn on the user's body. You can.
  • the wearable device may acquire test movement information when the wearable device is normally worn on the user's body.
  • a user may perform a test walk while wearing a wearable device, and the wearable device may obtain test movement information about the user's walk through the test walk.
  • a test walk can be performed to check what form the user's walk is performed in, and information about the user's walk can be obtained as test movement information.
  • the wearable device may not output torque to the user.
  • the test movement information may include the user's test pelvic movement information obtained through an IMU (eg, IMU 135 in FIG. 1).
  • Pelvis movement information may include angle information and angular velocity information at which the pelvis moves in the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The user's pelvic movement information is described in detail below with reference to FIG. 11.
  • the test movement information may include the user's straight leg movement information obtained through an angle sensor.
  • the straight leg movement information may include front maximum/high angle information and rear maximum/high angle information of the left/right leg. The user's straight leg movement information is described in detail below with reference to FIG. 10.
  • the test movement information may include the user's lateral leg movement information obtained through an additional angle sensor that measures the angle between the first partial leg support frame and the second partial leg support frame of the leg support frame.
  • the lateral leg movement information may include angle information between the first partial leg support frame 820 and the second partial leg support frame 830 described above with reference to FIG. 8 .
  • the user's lateral leg movement information is described in detail below with reference to FIG. 12.
  • the wearable device may determine whether the user's walking state is normal based on the user's test movement information obtained through the test walk.
  • the wearable device may determine whether the user's walking state is normal based on test motion information and reference motion information.
  • reference movement information may be movement information that appears on average when a person walks normally.
  • operation A When the user's walking state is determined to be normal, operation A below may be performed to provide the user with a muscle strength assistance exercise program. Operation A is described in detail below with reference to FIGS. 15 and 16A.
  • operation 940 may be performed.
  • the wearable device may determine first correction torque information based on test movement information.
  • the first corrected torque information includes a control signal for at least one of a drive module (e.g., drive module 120 in FIG. 1) and an additional drive module (e.g., additional drive module 850 in FIG. 8). can do.
  • the wearable device may determine the first correction torque information based on the difference (or deviation) between the test movement range and the preset reference movement range.
  • the first correction torque information may be determined to increase the range between the maximum front angle and the maximum rear angle.
  • the reference maximum front angle is +30 degrees and the reference maximum rear angle is -15 degrees
  • the reference movement range may be 45 degrees.
  • the difference between the test movement range and the preset reference movement range may be calculated as 15 degrees.
  • the wearable device may determine first correction torque information to provide assistance torque to the user such that the range between the maximum forward angle and the maximum rear angle of the user's legs increases.
  • the wearable device may determine first correction torque information so that an angle of a preset ratio to the difference between the test movement range and the preset reference movement range can be additionally displayed when the user walks. For example, if the above difference is 15 degrees, the first correction torque information may be determined so that an angle of 5% of 15 degrees can be additionally displayed when the user walks. 5% disclosed as a preset ratio corresponds to an example, and the preset ratio is not limited to the disclosed embodiment.
  • the first correction torque information for increasing the range between the user's maximum front angle and maximum rear angle is provided by a drive module (e.g., the drive module 120 in FIG. 1 or the drive modules 530 and 530-1 in FIGS. 5A and 5B). ) may be information for controlling.
  • first correction torque information may be determined to reduce the pelvic range of motion. For example, if the X-axis angle range of the reference pelvic movement is 10 degrees and the X-axis angle range of the test pelvic movement is 20 degrees, the difference between the test movement range and the preset reference movement range may be calculated as 10 degrees.
  • the wearable device may determine first correction torque information to provide assistance torque to the user so that the user's pelvic range of motion is reduced. For example, if the difference is 10 degrees, first correction torque information may be determined so that an angle of 5% of 10 degrees can be reduced when the user walks.
  • the reference movement range for pelvic movement may be set differently for each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis.
  • the first correction torque information for reducing the user's pelvic range of motion may be information for controlling the drive module and the additional drive module (eg, the additional drive module 850 in FIG. 8).
  • First corrective torque information may be determined to reduce the angular range between support frames 830.
  • the first correction torque information for reducing the angle range between the first partial leg support frame 820 and the second partial leg support frame 830 may be information for controlling an additional driving module.
  • the wearable device may output the first correction torque corresponding to the first correction torque information through at least one of the driving module and the additional driving module.
  • the first corrective torque output may be in the form of a torque trajectory corresponding to the user's entire walking cycle. For example, when the user's left leg goes forward, a first torque and a first additional torque are output to assist in swinging the left leg, and when the user's left leg goes backward, a first torque and a first additional torque are output to assist in supporting the left leg.
  • a first additional torque may be output.
  • the first torque value of the first correction torque may be calculated using [Equation 1] and [Equation 2], which will be described later with reference to FIG. 10.
  • a gain ⁇ and a delay ⁇ t to increase the range between the maximum front angle and the maximum rear angle of the user's leg may be determined.
  • the first corrective torque may include a first additional torque that controls the additional drive module to reduce lateral movement of the user's legs.
  • the first additional torque may be a control signal of an additional drive module to move the second partial leg support frame 830 outward to the torso.
  • first additional torque value may refer to the size of the first additional torque output at a specific point in time.
  • the first correction torque may be provided to the user for a preset time.
  • the first correction torque may be output by the wearable device while the user is walking for 20 minutes.
  • the user's walking condition may be improved by the first correction torque including the first torque and the first additional torque.
  • the range of movement of the user's pelvis is reduced by the first torque and the first additional torque, the range between the maximum forward angle and the maximum posterior angle of the leg is increased, or the first partial leg support frame 820 and the first partial leg support frame 820 and the first partial leg support frame 820
  • the angular range between the two partial leg support frames 830 can be reduced.
  • FIG. 10 illustrates a method of obtaining information on a user's straight leg movement, according to an embodiment.
  • the wearable device 100 described above with reference to FIG. 1 measures (or senses) the user's left hip joint angle q_l and right hip joint angle q_r. )do.
  • the wearable device 100 may measure the user's right hip joint angle q_r through a right angle sensor (e.g., the first angle sensor 524 in FIG. 5B) and a left angle sensor (e.g., the first angle sensor 524 in FIG. 5B).
  • the user's left hip joint angle q_l can be measured through the second angle sensor 524-1.
  • a right angle sensor e.g., the first angle sensor 524 in FIG. 5B
  • a left angle sensor e.g., the first angle sensor 524 in FIG. 5B
  • the left leg is ahead of the baseline 1010, so the left hip joint angle q_l can be a negative number, and the right leg is behind the baseline 1010, so the right hip joint angle q_r can be a positive number. It may be a (positive number).
  • the right hip joint angle q_r may be negative when the right leg is ahead of the baseline 1010 and the left hip joint angle q_l may be positive when the left leg is behind the baseline 1010.
  • maximum front angle information and maximum rear angle information of the right leg can be obtained.
  • maximum front angle information and maximum rear angle information of the left leg may be obtained.
  • the first correction torque information may be determined to increase the range between the maximum front angle and the maximum rear angle of the user's left/right legs compared to the test walk. there is.
  • the wearable device 100 may measure the first raw angle (e.g., q_r_raw ) of the first joint (e.g., right hip joint) measured by the first angle sensor 524 and the second angle sensor 524-
  • the first angle (e.g., q_r ) and the second angle ( q_l ) can be obtained by filtering the second raw angle (e.g., q_l_raw ) of the second joint (e.g., left hip joint) measured by 1).
  • the wearable device 100 may filter the first raw angle and the second raw angle based on the first previous angle and the second previous angle measured for the previous time.
  • the wearable device 100 generates a torque value ⁇ (t ) based on the left hip joint angle q_l , right hip joint angle q_r , offset angle c, sensitivity ⁇ , gain ⁇ , and delay ⁇ t. ) can be determined, and the motor driver circuits 532 and 532-1 of the wearable device 100 can be controlled so that the determined torque value ⁇ (t) is output.
  • the force provided to the user by the torque value ⁇ (t) may be named force feedback.
  • the wearable device 100 may determine the torque value ⁇ (t) based on [Equation 1] below.
  • the term “first torque value” may refer to the magnitude of the first torque output at a specific point in time.
  • y may be a state factor
  • q_r may be the right hip joint angle
  • q_l may be the left hip joint angle.
  • the state factor y may be related to the distance between the two legs. For example, when y is 0, it indicates a state in which the distance between legs is 0 (i.e., crossing state), and when the absolute value of y is maximum, it indicates a state in which the angle between legs is maximum (i.e., landing state). status) can be indicated.
  • the state factor may be expressed as y(t) .
  • Gain ⁇ is a parameter that indicates the magnitude and direction of the output torque. The larger the gain ⁇ , the stronger the torque can be output. If the gain ⁇ is a negative number, torque acting as a resistance force to the user may be output, and if gain ⁇ is a positive number, torque acting as an assisting force may be output to the user.
  • Delay ⁇ t is a parameter related to the output timing of torque. The value of the gain ⁇ and the value of the delay ⁇ t may be set in advance and may be adjusted by the user or the wearable device 100. [Equation 1], a model that outputs torque that acts as an auxiliary force to the user based on parameters such as gain ⁇ and delay ⁇ t may be a torque output model (or torque output algorithm). The size and delay of the torque to be output can be determined by inputting the values of the input parameters received through the sensors of the wearable device 100 into the torque output model.
  • the wearable device 100 applies the first gain value and the first delay value as parameter values determined for the state factor y(t) to the first state factor y(t) to obtain the following [Equation 2], the first torque value can be determined.
  • the calculated first torque value may include a value for the first joint and a value for the second joint.
  • a value for the left hip joint, which is the second joint may be a value for the right hip joint, which is the first joint.
  • the magnitude may be the same and the direction of torque may be opposite.
  • the wearable device 100 may control the motor driver circuits 532 and 532-1 of the wearable device 100 to output torque corresponding to the first torque value.
  • the first correction torque information may include the first torque described through [Equation 2].
  • the wearable device 100 may provide asymmetric torque to both legs of the user to assist the asymmetric walking. For example, stronger assistance can be provided to the leg with a short stride or slow swing speed.
  • the leg with a short stride or slow swing speed is referred to as the affected leg or target leg.
  • the swing time of the affected leg may be shorter or the stride length may be shorter than that of the sound leg.
  • a method of adjusting the timing of torque acting on the affected leg to assist the user's walking may be considered.
  • an offset angle may be added to the actual joint angle for the affected leg to increase the output time of torque to assist the swing motion of the affected leg.
  • c may be a value of a parameter indicating the offset angle between joint angles.
  • the value of the input parameter input to the torque output model mounted (or applied) to the wearable device 100 can be adjusted.
  • the values of q_r and q_l can be adjusted through [Equation 3] below.
  • c r may mean an offset angle for the right hip joint
  • c l may mean an offset angle for the left hip joint.
  • the wearable device 100 may filter state factors to reduce discomfort felt by the user due to irregular torque output. For example, the wearable device 100 determines the initial state factor y raw (t) at the current time t based on the first angle of the first joint and the second angle of the second joint, and determines the initial state factor y raw (t) at the previous time t-1.
  • the first state factor y(t) can be determined based on the previous state factor y prv and the initial state factor y raw (t) determined for.
  • the current time t may mean the processing time for the t-th data (or sample), and the previous time t-1 may mean the processing time for the t-1-th data.
  • the difference between the current time t and the previous time t-1 may be the operation cycle of the processor that generates or processes the corresponding data.
  • Sensitivity ⁇ may be a value of a parameter indicating sensitivity.
  • the sensitivity value may be continuously adjusted during the test walk, but the sensitivity value may be preset to a constant value to reduce computational complexity.
  • the method by which the values of the control parameters are determined by the wearable device 100 has been described, but instead of the wearable device 100, an electronic device (e.g., the electronic device 210 of FIG. 2 or the server 230) )), the values of the control parameters can be determined.
  • the electronic device may receive sensor data from the wearable device 100, determine values of control parameters based on the sensor data, and control the operation of the wearable device 100 based on the determined values of the control parameters. can do.
  • Figure 11 illustrates a method of obtaining test pelvic movement information of a user, according to one embodiment.
  • the IMU 135 of the wearable device 100 described above with reference to FIG. 1 detects the user's It may be arranged to be located in the pelvis 1102.
  • the IMU 135 can sense the angle ranges of each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the pelvic movement according to the user's movement.
  • the user's side direction is set to the X-axis
  • the gravity direction is set to the Y-axis
  • the user's frontal direction is set to the Z-axis.
  • test pelvic movement information may include an X-axis angle range 1110, a Y-axis angle range 1120, and a Z-axis angle range 1130.
  • the wearable device 100 may determine whether the user's walking state is normal based on test pelvic movement information and reference pelvic movement information.
  • the reference pelvic movement information is pelvic movement information of a person performing normal walking
  • the reference pelvic movement information may include an X-axis reference angle range, a Y-axis reference angle range, and a Z-axis reference angle range.
  • the X-axis reference angle range may be ⁇ 5 degrees
  • the Y-axis reference angle range may be ⁇ 7 degrees
  • the Z-axis reference angle range may be ⁇ 4 degrees. If the values of the test pelvic movement information are within the values of the corresponding reference pelvic movement information, the user's walking state may be determined to be normal.
  • FIG. 12 illustrates a method of obtaining lateral leg movement information of a user, according to an embodiment.
  • the additional angle sensor included in the leg support frame 810 of a wearable device is a first partial leg support frame ( The angle between 820) and the second partial leg support frame 830 can be sensed.
  • an additional angle sensor can directly sense the angle of the hinge 840.
  • the additional angle sensor may be a sensor that measures the rotation angle of the motor of the additional drive module 850, and the additional angle sensor may be connected to the first partial leg support frame 820 and the second partial leg support frame 830. The angle between the two can be indirectly sensed based on the rotation angle of the motor of the additional drive module 850.
  • the additional angle sensor may be a sensor that measures the position of the rod 860 of the additional drive module 850
  • the additional angle sensor may be a sensor that measures the position of the rod 860 of the additional drive module 850
  • the additional angle sensor may be a sensor that measures the position of the first partial leg support frame 820 and the second partial leg support frame ( 830) can be indirectly determined based on the position of the rod 860.
  • the second partial leg support frame 830 may move in the lateral direction 1230 while walking.
  • the user's test lateral leg movement information may be obtained through the user's test walk.
  • the wearable device may determine whether the user's walking state is normal based on the test lateral leg movement information and the reference lateral leg movement information.
  • the reference lateral leg movement information is lateral leg movement information of a person walking normally, and the value of the reference lateral leg movement information may be set in advance. If the value of the test lateral leg movement information is within the value of the reference lateral leg movement information, the user's walking state may be determined to be normal.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method for determining whether a user's walking state is normal based on a test motion range and a reference motion range, according to an embodiment.
  • operation 930 described above with reference to FIG. 9 may include operations 1310 to 1330 below.
  • Operations 1310 to 1330 may be performed by a wearable device (eg, the wearable device 100 of FIG. 1 or the wearable device 800 of FIG. 8).
  • the wearable device may calculate the difference between the test motion range and the reference motion range.
  • test movement information includes the user's test pelvic movement information acquired through an IMU (e.g., IMU 135 in FIG. 1)
  • first difference the difference between the values of the test pelvic movement information and the values of the reference pelvic movement information
  • the test movement information includes the user's straight leg movement information acquired through an angle sensor
  • the value of the test front maximum angle information and the value of the test rear maximum angle information of the leg and the value of the reference front maximum angle information and the value of the reference rear maximum angle information (hereinafter, the second difference) may be calculated.
  • the test movement information includes angle information between the first partial leg support frame and the second partial leg support frame of the leg support frame
  • the angle information between the first partial leg support frame and the second partial leg support frame A difference (hereinafter referred to as a third difference) between the value and the value of the reference angle information may be calculated.
  • the wearable device may determine whether the difference between the test motion range and the reference motion range exceeds a first preset threshold. For example, if the difference between the calculated test range of motion and the reference range of motion includes a first difference, a second difference and a third difference, then the first difference, the second difference and the third difference and the first difference, the second Preset threshold values may be compared for the difference and the third difference, respectively.
  • the wearable device may determine that the user's walking state is not in a normal state.
  • any one of the first difference, second difference, and third difference has a threshold set for each. If it exceeds, it may be determined that the user's walking state is not normal.
  • the wearable device may determine that the user's walking state is in a normal state if the difference between the test motion range and the reference motion range does not exceed a first preset threshold.
  • operation 1510 when it is determined that the user's walking state is normal, operation 1510, which will be described later with reference to FIG. 15, may be performed.
  • Figure 14 is a flowchart of a method of executing a muscle strengthening exercise program based on the first corrected movement range and the test movement range, according to one embodiment.
  • operations 1410 to 1440 below may be performed.
  • Operations 1410 to 1440 may be performed by a wearable device (eg, the wearable device 100 of FIG. 1 or the wearable device 800 of FIG. 8).
  • the wearable device may determine whether the user's walking state is normal based on the user's first corrected movement information obtained through corrected walking after the first corrected torque is output. Unlike test walking, for corrective walking, the wearable device may output a first corrective torque to the user while the user walks.
  • the description of the method for obtaining the first correction motion information is omitted below because the description of the method for acquiring the test motion information can be similarly applied.
  • operation A when the user's walking state is determined to be normal, operation A below may be performed to provide the user with a muscle strength assistance exercise program. Operation A is described in detail below with reference to FIGS. 15 and 16A.
  • operation 1420 when the user's walking state is not determined to be normal, operation 1420 may be performed.
  • the wearable device may determine the difference between the first calibration motion range for the first calibration motion information and the test motion range for the test motion information.
  • test range of motion may be replaced with “first calibration range of motion” and “reference range of motion” may be replaced with “test range of motion”.
  • the wearable device may determine whether the difference between the first calibration motion range and the test motion range is within a second preset threshold.
  • the description of how to do this can be applied similarly. For example, in the description of operation 1315 described above with reference to FIG. 13, “difference between test range of motion and reference range of motion” is replaced with “difference between first calibration range of motion and test range of motion,” and “difference between first calibration range of motion and range of test motion.” “threshold value” may be replaced with “second threshold value”.
  • Operations 1420 to 1430 may be operations for checking how much the user's movement has been corrected compared to before by using the first correction torque.
  • operation B when the difference between the first correction motion range and the test motion range is not within the second threshold, operation B below may be performed. If the difference between the first correction movement range and the test movement range is not within the second threshold, it may mean that the user's gait is being corrected to the first correction torque.
  • operation 1440 below may be performed. If the difference between the first correction movement range and the test movement range is within the second threshold, it may mean that the user's gait is not properly corrected for the first correction torque.
  • the wearable device may execute a preset muscle strength strengthening exercise program to strengthen the user's muscle strength.
  • the muscle strengthening exercise program is described in detail below with reference to FIG. 18A.
  • Figure 15 is a flowchart of a method of executing a muscle strength assistance exercise program when the user's walking state is normal, according to an embodiment.
  • operation 1510 when the user's walking state is normal, operation 1510 below may be performed. Operation 1510 may be performed by a wearable device (eg, the wearable device 100 of FIG. 1 or the wearable device 800 of FIG. 8).
  • a wearable device eg, the wearable device 100 of FIG. 1 or the wearable device 800 of FIG. 8.
  • the wearable device may execute a preset muscle assistance exercise program to assist the user's muscle strength when the user's walking state is normal. Even when the user's walking state is normal, assistance torque may be provided to the user through a wearable device to increase the user's walking speed. As walking speed increases, the user's oxygen intake may increase, and an increase in oxygen intake may lead to increased calorie consumption.
  • a muscle assistance exercise program is described in detail with reference to FIG. 16A.
  • Figure 16A is a flowchart of a method of executing a muscle strength assistance exercise program, according to one embodiment.
  • operation 1510 described above with reference to FIG. 15 may include operations 1610 to 1670 below.
  • Operations 1610 to 1670 may be performed by a wearable device (eg, the wearable device 100 of FIG. 1 or the wearable device 800 of FIG. 8).
  • the wearable device may determine whether reference data for the user is stored.
  • the reference data may include the most recently measured user's movement information.
  • the reference data may be the level of exercise program performed by the user.
  • operation 1620 may be performed when the level of the muscle strength assistance exercise program performed by the user is stored as reference data. If reference data is not stored, operation 1640 may be performed.
  • the wearable device may determine whether the user has achieved walking at an average speed of 4.5 km/h or more based on reference data.
  • operation 1630 may be performed. If the user fails to achieve walking at an average speed of 4.5 km/h or more, operation 1640 may be performed.
  • the wearable device may determine whether the user has achieved walking at an average speed of 5.0 km/h or more based on reference data. When the user achieves walking at an average speed of 5.0 km/h or more, operation 1660 may be performed. If the user fails to achieve walking at an average speed of 5.0 km/h or more, operation 1650 may be performed.
  • the wearable device may provide the user with an assistance mode for achieving a walking speed of 4.5 km/h.
  • An example of the operation protocol of the walking assistance mode provided to the user to achieve a walking speed of 4.5 km/h is described with reference to [Table 1] below.
  • the boost mode may be a mode in which an assistive force is provided to assist the user's walking
  • the aqua mode may be a mode in which a resistance force is provided to hinder the user's walking.
  • boost mode a positive torque value may be output
  • aqua mode a negative torque value may be output.
  • the boost mode and aqua mode values in [Table 1] may be a gain value used to calculate the torque value or a level representing the gain value. For example, levels -5, -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, and 5 have gains of -9, -7.5, -6, -4, -2, 2, 4. , 6, 7.5, and 9(Nm), respectively.
  • the above protocol may be provided to the user for a total of 10 minutes, and the size of the torque provided to the user may change every minute.
  • the operation protocol in [Table 1] is illustrated in Figure 16b.
  • the wearable device may provide the user with an assistance mode for achieving a walking speed of 5.0 km/h.
  • An example of the operation protocol of the walking assistance mode provided to the user to achieve a walking speed of 5.0 km/h is described with reference to [Table 2] below.
  • the gain value of the torque of the operation protocol in [Table 2] may be the same as the gain value of the operation protocol in [Table 1], but as the user's walking speed is set to 5.0 km/h, the torque gain value may be the same as that of the operation protocol in [Table 1].
  • the values of other parameters (e.g., delay) for output may be different from the values of the corresponding parameters of the operation protocol in [Table 1].
  • the operation protocol illustrated in Table 2 may correspond to FIG. 16B.
  • the wearable device may provide the user with an assistance mode for achieving a walking speed of 5.5 km/h.
  • An example of the operation protocol of the walking assistance mode provided to the user to achieve a walking speed of 5.5 km/h is described with reference to [Table 3] below.
  • the torque gain value of the motion protocol in [Table 3] may be the same as the gain value of the motion protocol in [Table 1] or [Table 2], but the user's walking speed is 5.5 km/h, respectively.
  • the values of other parameters (e.g. delay) for torque output may be different from the values of the corresponding parameters of the operation protocol in [Table 1] or [Table 2].
  • the operation protocol illustrated in [Table 3] may correspond to FIG. 16B.
  • the assistance mode through operation 1640, operation 1650, or operation 1660 may provide the user with two or more cycles for one exercise by using a preset time (e.g., 10 minutes) as one cycle. Additional time may be provided to the user if the user desires.
  • a preset time e.g. 10 minutes
  • the wearable device may store data about the exercise performed by the user.
  • the user's movement information measured during exercise may be stored.
  • the level of the strength assistance exercise program performed by the user may be stored as data.
  • the wearable device may basically perform an assistance mode for one or more cycles (eg, two cycles). For example, the wearable device may basically perform 2 cycles of the auxiliary mode and then end performance of the auxiliary mode. For example, after performing the basic two-cycle assist mode, the wearable device may ask the user whether to perform an additional cycle of assist mode, and perform the additional cycle of assist mode based on the user's reply.
  • an assistance mode for one or more cycles (eg, two cycles).
  • the wearable device may basically perform 2 cycles of the auxiliary mode and then end performance of the auxiliary mode.
  • the wearable device may ask the user whether to perform an additional cycle of assist mode, and perform the additional cycle of assist mode based on the user's reply.
  • Figure 17 is a flowchart of a method for outputting a second correction torque to correct a user's walking posture, according to an embodiment.
  • operations 1710 and 1720 may be performed. .
  • Operations 1710 and 1720 may be performed by a wearable device (eg, wearable device 100 in FIG. 1 or wearable device 800 in FIG. 8).
  • the wearable device may determine second correction torque information based on the first correction motion information.
  • the second corrected torque information includes a control signal for at least one of a drive module (e.g., drive module 120 in FIG. 1) and an additional drive module (e.g., additional drive module 850 in FIG. 8). can do.
  • the wearable device may determine second correction torque information based on the difference between the first correction movement range and the test movement range.
  • the description of operation 940 described above with reference to FIG. 9 may be similarly applied.
  • the difference between the first correction movement range and the test movement range is not within the second threshold, it may mean that the user is well adapted to the first correction torque. If the user adapts well to the first correction torque, a correction torque that is stronger than the first correction torque may be provided to the user.
  • 5% is exemplified as a preset ratio for calculating the first correction torque information in the description of operation 940, the ratio may be adjusted to exceed 5% for calculating the second correction torque information. The adjusted ratio may be determined to be proportional based on the difference between the first calibration range of motion and the test range of motion.
  • the wearable device In operation 1720, the wearable device generates a second correction torque information corresponding to the second correction torque information through at least one of a driving module (e.g., driving module 120 in FIG. 1) and an additional driving module (e.g., additional driving module 850 in FIG. 8).
  • 2 Correction torque can be output.
  • the output second correction torque may be in the form of a torque trajectory corresponding to the user's entire walking cycle. For example, when the user's left leg goes forward, a second torque and a second additional torque are output to assist in swinging the left leg, and when the user's left leg goes backward, the second torque and a second additional torque are output to assist in supporting the left leg.
  • a second additional torque may be output.
  • Figure 18A is a flowchart of a method of executing a muscle strengthening exercise program according to one embodiment.
  • operation 1440 described above with reference to FIG. 14 may include operations 1802 to 1842 below.
  • Operations 1802 to 1842 may be performed by a wearable device (eg, wearable device 100 of FIG. 1 or wearable device 800 of FIG. 8).
  • the wearable device may determine whether reference data for the user is stored.
  • the reference data may include the most recently measured user's movement information.
  • the reference data may be the level of exercise program performed by the user.
  • operation 1806 may be performed when the level of the exercise program performed by the user is stored as reference data. If reference data is not stored, operation 1804 may be performed.
  • the wearable device may determine whether the previous exercise mode was an interval enhancement mode based on the reference data. If the previous exercise mode is the interval enhancement mode, operation 1808 may be performed. If the previous exercise mode is not an interval enhancement mode, operation 1818 may be performed.
  • the wearable device may determine whether the previous exercise mode was a cardiopulmonary intensity mode based on the reference data. If the previous exercise mode is the cardiopulmonary strengthening mode, operation 1820 may be performed. If the previous exercise mode is not a cardiorespiratory strength mode, operation 1832 may be performed.
  • the wearable device may determine the exercise mode to be cardiorespiratory strength mode.
  • the wearable device may determine whether the user has achieved walking at an average speed of 5.5 km/h or more based on reference data. When the user achieves walking at an average speed of 5.5 km/h or more, operation 1812 may be performed. If the user fails to achieve walking at an average speed of 5.5 km/h or more, operation 1804 may be performed.
  • the wearable device may determine whether the user has achieved walking at an average speed of 6.0 km/h or more based on reference data. When the user achieves walking at an average speed of 6.0 km/h or more, operation 1816 may be performed. If the user fails to achieve walking at an average speed of 6.0 km/h or more, operation 1814 may be performed.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 5.5 km/h.
  • Examples of operation protocols in the cardiorespiratory strength mode provided to the user for cardiopulmonary strengthening while achieving a walking speed of 5.5 km/h are described with reference to [Table 4], [Table 5], and [Table 6] below.
  • the operation protocol according to [Table 4] can dramatically change the user's heart rate by combining a section in which strong resistance is provided to the user and a section in which a strong assistive force is provided to the user. Functions can be strengthened.
  • the operation protocol in [Table 4] is illustrated in Figure 18b.
  • the operation protocol according to [Table 5] may provide the user with a stronger resistance and/or assistance force than the resistance and/or assistance force of the operation protocol in [Table 4].
  • the operation protocol in [Table 5] is illustrated in FIG. 18C.
  • the operation protocol according to [Table 6] can provide the user with a stronger resistance and/or assistance force than the resistance and/or assistance force of the operation protocol in [Table 5].
  • the operation protocol in [Table 6] is illustrated in FIG. 18D.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 6.0 km/h.
  • Examples of operation protocols in the cardiorespiratory strength mode provided to the user for cardiopulmonary strengthening while achieving a walking speed of 6.0 km/h are described with reference to [Table 7], [Table 8], and [Table 9] below.
  • the gain value of the torque of the operation protocol in [Table 7] may be the same as the gain value of the operation protocol in [Table 4], but as the user's walking speed is set to 6.0 km/h, the torque gain value may be the same as that of the operation protocol in [Table 4].
  • the values of other parameters (e.g. delay) for output may be different from the values of the corresponding parameters of the operation protocol in [Table 4].
  • the operation protocol illustrated in [Table 7] may correspond to FIG. 18B.
  • the operation protocol according to [Table 8] can provide the user with a stronger resistance and/or assistance force than the resistance and/or assistance force of the operation protocol in [Table 7].
  • the operation protocol illustrated in Table 8 may correspond to FIG. 18C.
  • the operation protocol according to [Table 9] can provide the user with a stronger resistance and/or assistance force than the resistance and/or assistance force of the operation protocol in [Table 8].
  • the operation protocol illustrated in Table 9 may correspond to FIG. 18D.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 6.5 km/h.
  • Examples of operation protocols in the cardiorespiratory strength mode provided to the user for cardiopulmonary strengthening while achieving a walking speed of 6.5 km/h are described with reference to [Table 10], [Table 11], and [Table 12] below.
  • the torque gain value of the operation protocol in [Table 10] may be the same as the gain value of the operation protocol in [Table 4] or [Table 7], but the user's walking speed is 6.5 km/h, respectively.
  • the values of other parameters (e.g. delay) for torque output may be different from the values of the corresponding parameters of the operation protocol in [Table 4] or [Table 7].
  • the operation protocol illustrated in [Table 10] may correspond to FIG. 18B.
  • the operation protocol according to [Table 11] may provide the user with a stronger resistance and/or assistance force than the resistance and/or assistance force of the operation protocol of [Table 10].
  • the operation protocol illustrated in Table 11 may correspond to FIG. 18C.
  • the operation protocol according to [Table 12] may provide the user with a stronger resistance and/or assistance force than the resistance and/or assistance force of the operation protocol of [Table 11].
  • the operation protocol illustrated in Table 12 may correspond to FIG. 18D.
  • the wearable device may determine the exercise mode to be a muscle strengthening mode.
  • the wearable device may determine whether the user has achieved walking at an average speed of 5.0 km/h or more based on reference data. When the user achieves walking at an average speed of 5.0 km/h or more, operation 1826 may be performed. If the user fails to achieve walking at an average speed of 5.0 km/h or more, operation 1824 may be performed.
  • the wearable device may determine whether the user has achieved walking at an average speed of 5.5 km/h or more based on the reference data. When the user achieves walking at an average speed of 5.5 km/h or more, operation 1830 may be performed. If the user fails to achieve walking at an average speed of 5.5 km/h or more, operation 1828 may be performed.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 5.0 km/h.
  • Examples of operation protocols in the muscle strength strengthening mode provided to the user to strengthen muscle strength while achieving a walking speed of 5.0 km/h are described with reference to [Table 13], [Table 14], and [Table 15] below.
  • the operation protocol according to [Table 13] can strengthen the user's muscle strength by providing the user with gradually increasing resistance.
  • the movement protocol according to [Table 4] involves more adjacent muscles (e.g. hamstrings or glutes) in addition to the main muscles in the front of the leg (e.g. quadriceps femoris) and can induce muscle development through high muscle stimulation.
  • the operation protocol in [Table 13] is illustrated in FIG. 18E.
  • the operation protocol according to [Table 14] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 13].
  • the operation protocol in [Table 14] is illustrated in Figure 18f.
  • the operation protocol according to [Table 15] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 13] or [Table 14].
  • the operation protocol in [Table 15] is illustrated in Figure 18g.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 5.5 km/h.
  • Examples of operation protocols in the muscle strength strengthening mode provided to the user to strengthen muscle strength while achieving a walking speed of 5.5 km/h are described with reference to [Table 16], [Table 17], and [Table 18] below.
  • the gain value of the torque of the operation protocol in [Table 16] may be the same as the gain value of the operation protocol in [Table 13], but as the user's walking speed is set to 5.5 km/h, the torque gain value may be the same as that of the operation protocol in [Table 13].
  • the values of other parameters (e.g. delay) for output may be different from the values of the corresponding parameters of the operation protocol in [Table 13].
  • the operation protocol illustrated in Table 16 may correspond to FIG. 18E.
  • the operation protocol according to [Table 17] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 16].
  • the operation protocol illustrated in Table 17 may correspond to FIG. 18F.
  • the operation protocol according to [Table 18] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 17].
  • the operation protocol illustrated in Table 18 may correspond to FIG. 18g.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 6.0 km/h.
  • Examples of operation protocols in the muscle strength strengthening mode provided to the user to strengthen muscle strength while achieving a walking speed of 6.0 km/h are described with reference to [Table 19], [Table 20], and [Table 21] below.
  • the torque gain value of the operation protocol in [Table 19] may be the same as the gain value of the operation protocol in [Table 13] or [Table 16], but the user's walking speed is 6.0 km/h, respectively.
  • the values of other parameters (e.g. delay) for torque output may be different from the values of the corresponding parameters of the operation protocol in [Table 13] or [Table 16].
  • the operation protocol illustrated in Table 19 may correspond to FIG. 18E.
  • the operation protocol according to [Table 20] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 19].
  • the operation protocol illustrated in Table 20 may correspond to FIG. 18F.
  • the operation protocol according to [Table 21] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 20].
  • the operation protocol illustrated in Table 21 may correspond to FIG. 18g.
  • the wearable device may determine the exercise mode to be the interval enhancement mode.
  • the wearable device may determine whether the user has achieved walking at an average speed of 5.0 km/h or more based on the reference data. When the user achieves walking at an average speed of 5.0 km/h or more, operation 1838 may be performed. If the user fails to achieve walking at an average speed of 5.0 km/h or more, operation 1836 may be performed.
  • the wearable device may determine whether the user has achieved walking at an average speed of 5.5 km/h or more based on the reference data. When the user achieves walking at an average speed of 5.5 km/h or more, operation 1842 may be performed. If the user fails to achieve walking at an average speed of 5.5 km/h or more, operation 1840 may be performed.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 5.0 km/h.
  • Examples of operation protocols of the interval training mode provided to the user for interval training with the achievement of a walking speed of 5.0 km/h are described with reference to [Table 22], [Table 23], and [Table 24] below.
  • the operation protocol according to [Table 22] maximizes the exercise effect in the sprint section and assists walking in the recovery section to quickly stabilize the user's heart rate, resulting in higher calorie consumption for the user compared to general walking exercise. can be derived.
  • the operation protocol in [Table 22] is illustrated in Figure 18h.
  • the operation protocol according to [Table 23] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 22].
  • the operation protocol in [Table 23] is illustrated in Figure 18i.
  • the operation protocol according to [Table 24] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 23].
  • the operation protocol in [Table 24] is illustrated in FIG. 18J.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 5.5 km/h.
  • Examples of operation protocols in the interval training mode provided to the user for interval training with the achievement of a walking speed of 5.5 km/h are described with reference to [Table 25], [Table 26], and [Table 27] below.
  • the gain value of the torque of the operation protocol in [Table 25] may be the same as the gain value of the operation protocol in [Table 22], but as the user's walking speed is set to 5.5 km/h, the torque gain value may be the same as that of the operation protocol in [Table 22].
  • the values of other parameters (e.g. delay) for output may be different from the values of the corresponding parameters of the operation protocol in [Table 22].
  • the operation protocol illustrated in Table 25 may correspond to FIG. 18H.
  • the operation protocol according to [Table 26] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 25].
  • the operation protocol illustrated in Table 26 may correspond to FIG. 18I.
  • the operation protocol according to [Table 27] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 26].
  • the operation protocol illustrated in Table 27 may correspond to FIG. 18J.
  • the wearable device may provide the user with an exercise mode for achieving a walking speed of 6.0 km/h.
  • An example of the operation protocol of the interval training mode provided to the user for interval training with the achievement of a walking speed of 6.0 km/h is described with reference to [Table 28], [Table 29], and [Table 30] below.
  • the gain value of the torque of the operation protocol in [Table 28] may be the same as the gain value of the operation protocol in [Table 25], but as the user's walking speed is set to 6.0 km/h, the torque gain value may be the same as that of the operation protocol in [Table 25].
  • the values of other parameters (e.g. delay) for output may be different from the values of the corresponding parameters of the operation protocol in [Table 27].
  • the operation protocol illustrated in Table 28 may correspond to FIG. 18H.
  • the operation protocol according to [Table 29] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 28].
  • the operation protocol illustrated in Table 29 may correspond to FIG. 18I.
  • the operation protocol according to [Table 30] can provide the user with stronger resistance than the resistance of the operation protocol in [Table 29].
  • the operation protocol illustrated in Table 30 may correspond to FIG. 18J.
  • the wearable device may store data about the exercise performed by the user.
  • the user's movement information measured during exercise may be stored.
  • the level of the exercise program performed by the user may be stored as data.
  • the wearable device can basically perform an exercise mode of one cycle or more (eg, two cycles).
  • the wearable device may basically perform two cycles of exercise mode and then end performance of the exercise mode.
  • the wearable device may ask the user whether to perform an additional cycle of exercise mode, and perform the additional cycle of exercise mode based on the user's response.
  • the method of improving a user's walking condition by providing corrective torque to the user described above with reference to FIGS. 1 to 18A may be provided on a one-time basis after the user wears the wearable device, and may also be provided to the user for a long period of time. can be provided.
  • a muscle strengthening exercise program using a wearable device may be provided to the user for several weeks (eg, 4 to 8 weeks). Users can improve their walking condition through long-term use of a wearable device.
  • the wearable device 100 includes a base body 80 located at the waist of the user when the wearable device is worn on the body of the user 110, and supporting at least a portion of the user's body.
  • a drive module (35; 45; 120) that generates a torque applied to the legs - the drive module is located between the waist support frame and the leg support frame -, an angle sensor (125) that measures the rotation angle of the leg support frame, It may include a control module 130 (510) including at least one processor that controls the wearable device.
  • the leg support frame includes a first partial leg support frame 820 directly or indirectly connected to the drive module, a second partial leg support frame 830 directly or indirectly connected to the thigh fastening unit, It may include a hinge 840 connecting the first partial leg support frame and the second partial leg support frame, and an additional drive module 850 for controlling the movement of the second partial leg support frame relative to the first partial leg support frame. You can.
  • the wearable device may further include a battery that supplies power to the wearable device.
  • the wearable device may further include a communication module 516 that performs short-range wireless communication with an external device 210.
  • the leg support frame may further include an additional angle sensor that measures the angle between the first partial leg support frame and the second partial leg support frame.
  • the additional drive module may include a linear actuator.
  • the at least one processor may perform an operation 930 of determining whether the user's walking state is in a normal state based on the user's test movement information obtained through the test walk, and determining whether the walking state is not in a normal state.
  • An operation 950 of outputting the first correction torque corresponding to the first correction torque information may be performed through at least one of the modules.
  • the at least one processor performs an operation 910 of determining whether the wearable device is normally worn on the user's body, and acquiring test movement information when the wearable device is normally worn on the user's body. Operation 920 may be further performed.
  • the test movement information may include the user's test pelvic movement information obtained through the IMU.
  • the test movement information may include the user's straight leg movement information obtained through an angle sensor.
  • the test movement information may include the user's lateral leg movement information obtained through an additional angle sensor that measures the angle between the first partial leg support frame and the second partial leg support frame of the leg support frame. You can.
  • the operation 930 of determining whether the user's walking state is normal is performed by comparing the test movement range obtained based on test movement information and a preset reference movement range to determine whether the user's walking state is normal. It may include an operation to determine whether a state is present or not.
  • the operation of determining whether the user's walking state is normal by comparing the test movement range obtained based on the test movement information and the preset reference movement range includes the difference between the test movement range and the reference movement range.
  • the operation 940 of determining the first correction torque information based on the test movement information includes the first correction torque information based on the difference between the test movement range and the preset reference movement range.
  • An operation of determining correction torque information may be included.
  • the at least one processor determines whether the user's walking state is normal based on the user's first corrected movement information obtained through corrected walking after the first corrected torque is output. (1410), if the gait state is not a normal state, determine the difference between the first corrected motion range for the first corrected motion information and the test motion range for the test motion information (1420), and the first corrected motion range. And if the difference between the test movements is within a preset second threshold, an operation 1440 of executing a preset muscle strength strengthening exercise program to strengthen the user's muscle strength may be further performed.
  • the at least one processor may further perform an operation 1510 of executing a preset muscle strength assistance exercise program to assist the user's muscle strength.
  • a method of controlling a wearable device (100; 800) performed by a wearable device includes determining that the user's walking state is in a normal state based on test movement information of the user of the wearable device obtained through test walking.
  • An operation 930 to determine whether the walking state is not normal, and an operation 940 to determine first correction torque information based on test movement information - the first correction torque information is stored in the driving module of the wearable device and the additional It may include a control signal for at least one of the driving modules, and an operation 950 of outputting a first calibration torque corresponding to the first calibration torque information through at least one of the driving module and the additional driving module.
  • “based on” includes at least based on.
  • a method of controlling a wearable device includes an operation 910 of determining whether the wearable device is normally worn on the user's body, and, if the wearable device is normally worn on the user's body, test movement information.
  • An acquisition operation 920 may be further included.
  • the operation 930 of determining whether the user's walking state is normal is performed by comparing the test movement range obtained based on test movement information and a preset reference movement range to determine whether the user's walking state is normal. It may include an operation to determine whether a state is present or not.
  • a method of controlling a wearable device determines whether the user's walking state is normal based on the user's first corrected movement information obtained through corrected walking after the first corrected torque is output.
  • An operation 1410 if the walking state is not in a normal state, an operation 1420 of determining the difference between the first correction movement range for the first correction movement information and the test movement range for the test movement information, and the first correction If the difference between the range of motion and the test movement is within a second preset threshold, an operation 1440 of executing a preset muscle strength strengthening exercise program to strengthen the user's muscle strength may be further included.
  • the method of controlling the wearable device may further include an operation 1510 of executing a preset muscle strength assistance exercise program to assist the user's muscle strength when the walking state is normal.
  • the embodiments described above may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components.
  • the devices, methods, and components described in the embodiments may include, for example, at least one processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, and a field FPGA (FPGA).
  • ALU arithmetic logic unit
  • FPGA field FPGA
  • It may be implemented using a general-purpose or special-purpose computer, such as a programmable gate array, programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and software applications running on the operating system. Additionally, a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software.
  • OS operating system
  • a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software.
  • a single processing device or processor may be described as being used; however, those skilled in the art will understand that a processing device may include multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that processing elements may be included.
  • a processing device may include multiple processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.
  • Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing unit to operate as desired, or may be processed independently or collectively. You can command the device.
  • Software and/or data may be used on any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. , or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave.
  • Software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on 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 on a computer-readable medium.
  • a computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination, and the program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the embodiment or may be known and available to those skilled in the art of computer software. It may be possible.
  • Examples of computer-readable recording media 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 floptical disks.
  • Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
  • Each “module” herein may contain a circuit.

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Abstract

일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치를 제어하는 방법은, 테스트 보행을 통해 획득된 웨어러블 장치의 사용자의 테스트 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작, 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작, 및 구동 모듈 및 추가 구동 모듈 중 적어도 하나를 통해 제1 교정 토크 정보에 대응하는 제1 교정 토크를 출력하는 동작을 포함할 수 있다.

Description

사용자의 보행 자세를 교정하는 방법 및 그 방법을 수행하는 웨어러블 장치
본 출원은 웨어러블 장치를 제어하는 기술에 관한 것이다.
고령화 사회로 진입하면서 노화로 인한 근력 약화 또는 관절 이상으로 보행에 불편과 고통을 호소하는 사람들이 증가하고 있다. 이에 따라, 근력이 약화된 노인이나 근관절이 불편한 환자들이 적은 노력이나 운동으로 보행을 원활하게 할 수 있는 보행 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다.
일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치는, 상기 웨어러블 장치가 사용자의 신체에 착용되었을 때 상기 사용자의 허리 부위에 위치하는 베이스 바디, 상기 사용자의 신체를 적어도 일부를 지지하기 위한 허리 지지 프레임 및 다리 지지 프레임, 상기 다리 지지 프레임을 사용자의 허벅지에 고정시키기 위한 허벅지 체결부, 상기 베이스 바디 내에 배치되는 IMU(inertial measurement unit), 상기 사용자의 다리에 적용되는 토크를 발생시키는 (모터 및/또는 회로를 포함하는) 구동 모듈 - 상기 구동 모듈은 상기 허리 지지 프레임 및 상기 다리 지지 프레임 사이에 위치됨 -, 상기 다리 지지 프레임의 회전 각도를 측정하는 각도 센서, 상기 웨어러블 장치를 제어하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 다리 지지 프레임은, 상기 구동 모듈과 직접적 또는 간접적으로 연결되는 제1 부분 다리 지지 프레임, 상기 허벅지 체결부와 직접적 또는 간접적으로 연결되는 제2 부분 다리 지지 프레임, 상기 제1 부분 다리 지지 프레임 및 상기 제2 부분 다리 지지 프레임을 연결하는 힌지(hinge), 및 상기 제1 부분 다리 지지 프레임에 대한 상기 제2 부분 다리 지지 프레임의 움직임을 제어하는 (액츄에이터 및/또는 회로를 포함하는) 추가 구동 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치에 의해 수행되는, 웨어러블 장치를 제어하는 방법은, 테스트 보행을 통해 획득된 상기 웨어러블 장치의 사용자의 테스트 움직임 정보에 기초하여 상기 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작, 상기 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작 - 상기 제1 교정 토크 정보는 상기 웨어러블 장치의 구동 모듈 및 추가 구동 모듈 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 포함함 -, 및 상기 구동 모듈 및 상기 추가 구동 모듈 중 적어도 하나를 통해 상기 제1 교정 토크 정보에 대응하는 제1 교정 토크를 출력하는 동작을 포함할 수 있다.
다른 특징들 및 측면들은 아래의 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
특정 실시예의 상기 및 기타 측면, 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 고려되는 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른, 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치와 전자 장치를 포함하는 운동 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치의 후면 개략도를 나타낸다.
도 4는 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치의 좌측 측면도를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 6은 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치와 전자 장치 간의 상호 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8a는 일 실시 예에 따른, 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임을 포함하는 다리 지지 프레임을 도시한다.
도 8b는 일 실시 예에 따른, 제1 부분 다리 지지 프레임에 대한 제2 부분 다리 지지 프레임의 움직임을 제어하는 추가 구동 모듈을 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따른, 사용자의 보행 자세를 교정하기 위한 제1 교정 토크를 출력하는 방법의 흐름도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른, 사용자의 직진성 다리 움직임 정보를 획득하는 방법을 도시한다.
도 11은 일 실시 예에 따른, 사용자의 테스트 골반 움직임 정보를 획득하는 방법을 도시한다.
도 12는 일 실시 예에 따른, 사용자의 측면성 다리 움직임 정보를 획득하는 방법을 도시한다.
도 13을 일 실시 예에 따른, 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 편차에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 14는 일 실시 예에 따른, 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위에 기초하여 근력 강화 운동 프로그램을 실행하는 방법의 흐름도이다.
도 15는 일 실시 예에 따른, 사용자의 보행 상태가 정상 상태인 경우, 근력 보조 운동 프로그램을 실행하는 방법의 흐름도이다.
도 16a는 일 실시 예에 따른, 근력 보조 운동 프로그램을 실행하는 방법의 흐름도이다.
도 16b는 일 실시 예에 따른, 시간에 따라 변화하는 보행 보조 모드의 동작 프로토콜의 게인 값을 도시한다.
도 17은 일 실시 예에 따른, 사용자의 보행 자세를 교정하기 위한 제2 교정 토크를 출력하는 방법의 흐름도이다.
도 18a는 일 실시 예에 따른, 근력 강화 운동 프로그램을 실행하는 방법의 흐름도이다.
도 18b 내지 도 18d의 각각은 일 실시 예에 따른, 시간에 따라 변화하는 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜의 게인 값을 도시한다.
도 18e 내지 도 18g의 각각은 일 실시 예에 따른, 시간에 따라 변화하는 근력 강화 모드의 동작 프로토콜의 게인 값을 도시한다.
도 18h 내지 도 18j의 각각은 일 실시 예에 따른, 시간에 따라 변화하는 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜의 게인 값을 도시한다.
이하, 본 기재의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 기재를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 기재의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른, 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에서 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체에 착용되어 사용자(110)의 보행(walking), 운동(exercise) 및/또는 작업(work)을 보조해 주는 장치일 수 있다. 일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체 능력(예: 보행 능력, 운동 능력, 운동 동작(exercise posture))을 측정하는데 이용될 수도 있다. 실시 예들에서 '웨어러블 장치'의 용어는 '웨어러블 로봇', '보행 보조 장치', 또는 '운동 보조 장치'로 대체될 수 있다. 사용자(110)는 사람 또는 동물일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체(예: 하체(다리, 발목, 무릎 등), 상체(몸통, 팔, 손목 등), 또는 허리)에 착용되어 사용자(110)의 신체 움직임에 보조력(assistance force) 및/또는 저항력(resistance force)의 외력을 가할 수 있다. 보조력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향과 동일한 방향으로 적용되는 힘으로, 사용자(110)의 신체 움직임을 도와주는 힘을 나타낸다. 저항력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향에 반대되는 방향으로 적용되는 힘으로, 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하는 힘을 나타낸다. '저항력'의 용어는 '운동 부하'로도 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행을 보조하는 보행 보조 모드로 동작할 수 있다. 보행 보조 모드에서, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈(120)로부터 발생한 보조력을 사용자(110)의 신체에 가하는 것에 의해 사용자(110)의 보행을 도울 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행에 필요한 힘을 보조해 줌으로써 사용자(110)의 독립적인 보행을 가능하게 하거나 또는 장시간 보행을 가능하게 하여 사용자(110)의 보행 능력을 확장시켜 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 보행 습관이나 보행 자세가 비정상인 보행자의 보행을 개선시키는데 도움을 줄 수도 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 운동 효과를 강화하기 위한 운동 보조 모드로 동작할 수 있다. 운동 보조 모드에서, 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(120)로부터 발생하는 저항력을 사용자(110)의 신체에 가하는 것에 의해 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하거나 사용자(110)의 신체 움직임에 저항을 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 허리(또는 골반)와 다리(예: 허벅지)에 착용되는 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치인 경우, 웨어러블 장치(100)는 다리에 착용된 상태로 사용자(110)의 다리 움직임에 운동 부하를 제공하여 사용자(110)의 다리에 대한 운동 효과를 보다 강화시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 운동을 보조하기 위해 보조력을 사용자(110)의 신체에 가할 수도 있다. 예를 들어, 장애인 또는 노인이 웨어러블 장치(100)를 착용하여 운동을 하고자 하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 운동 과정에서 신체 움직임을 도와주기 위한 보조력을 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 일부 운동 구간에서는 보조력을 제공하고, 다른 운동 구간에서는 저항력을 제공하는 것과 같이, 보조력과 저항력을 운동 구간 또는 시간 구간별로 조합하여 제공할 수도 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드로 동작할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)가 보행이나 운동을 수행하는 과정에서 웨어러블 장치(100)에 구비된 센서들(예: 각도 센서(125), 관성 측정 장치(inertial measurement unit; IMU)(135))를 이용하여 사용자(110)의 움직임 정보를 측정하고, 측정된 움직임 정보를 기초로 사용자(110)의 신체 능력을 평가할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)에 의해 측정된 사용자(110)의 움직임 정보를 통해 사용자(110)의 보행 지표 또는 운동 능력 지표(예: 근력, 지구력, 밸런스, 운동 동작)가 추정될 수 있다. 신체 능력 측정 모드는 사용자(110)의 운동 동작을 측정하기 위한 운동 동작 측정 모드를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에서는 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 것과 같은 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치(100)를 예를 들어 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다. 위에서 설명한 것과 같이 웨어러블 장치(100)는 허리 및 다리(특히 허벅지) 이외의 다른 신체 부위(예: 상박, 하박, 손, 종아리, 발)에도 착용될 수도 있고, 착용되는 신체 부위에 따라 웨어러블 장치(100)의 형태와 구성이 달라질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 신체에 착용되었을 때 사용자(110)의 신체를 지지하기 위한 지지 프레임(예: 도 3의 다리 지지 프레임(50, 55), 허리 지지 프레임(20)), 사용자(110)의 신체 움직임(예: 다리 움직임, 상체 움직임)에 대한 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(예: 도 5a의 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서 모듈(520)), 사용자(110)의 다리에 적용되는 토크를 발생시키는 구동 모듈(120)(예: 도 3의 모터 및/또는 회로를 포함하는 구동 모듈(35, 45)) 및 웨어러블 장치(100)를 제어하는 제어 모듈(130)(예: 도 5a 및 도 5b의 처리 회로를 포함하는 제어 모듈(510))을 포함할 수 있다.
센서 모듈은 각도 센서(125) 및 관성 측정 장치(135)를 포함할 수 있다. 각도 센서(125)는 사용자(110)의 고관절 각도 값에 대응하는 웨어러블 장치(100)의 다리 지지 프레임의 회전 각도를 측정할 수 있다. 각도 센서(125)에 의해 측정되는 다리 지지 프레임의 회전 각도는 사용자(110)의 고관절 각도 값(또는 다리 각도 값)이라고 추정될 수 있다. 각도 센서(125)는 예를 들어 엔코더(encoder) 및/또는 홀 센서(hall sensor)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 각도 센서(125)는 사용자(110)의 오른쪽 고관절 부근과 왼쪽 고관절 부근에 각각 존재할 수 있다. 관성 측정 장치(135)는 가속도 센서 및/또는 각속도 센서를 포함할 수 있고, 사용자(110)의 움직임에 따른 가속도 및/또는 각속도의 변화를 측정할 수 있다. 관성 측정 장치(135)는 예를 들어 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임(또는 베이스 바디(도 3의 베이스 바디(80))의 움직임 값에 대응하는 사용자(110)의 상체 움직임 값을 측정할 수 있다. 관성 측정 장치(135)에 의해 측정되는 허리 지지 프레임의 움직임 값은 사용자(110)의 상체 움직임 값이라고 추정될 수 있다.
일 실시 예에서, 제어 모듈(130) 및 관성 측정 장치(135)는 웨어러블 장치(100)의 베이스 바디(예: 도 3의 베이스 바디(80)) 내에 배치될 수 있다. 베이스 바디는 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 사용자(110)의 요부(허리 부위)에 위치할 수 있다. 베이스 바디는 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임의 외부에 형성 또는 부착될 수 있다. 베이스 바디는 사용자(110)의 요부에 장착되어 사용자(110)의 허리에 쿠션감을 제공할 수 있고, 허리 지지 프레임과 함께 사용자(110)의 허리를 지지할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치와 전자 장치를 포함하는 운동 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 운동 관리 시스템(200)은 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치(100), 전자 장치(210), 다른 웨어러블 장치(220), 및 서버(230)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 운동 관리 시스템(200)에는 이 장치들 중 적어도 하나(예: 다른 웨어러블 장치(220) 또는 서버(230))가 생략되거나 또는 하나 이상의 다른 장치(예: 웨어러블 장치(100)의 전용 컨트롤러 장치)가 추가될 수 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 보행 보조 모드에서 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 움직임을 보조할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 다리에 착용되어 사용자의 다리 움직임을 보조하기 위한 보조력을 발생시킴으로써 사용자의 보행을 도와줄 수 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 운동 보조 모드에서 사용자의 운동 효과를 강화하기 위하여 사용자의 신체 움직임을 방해하기 위한 저항력 또는 사용자의 신체 움직임을 도와주기 위한 보조력을 생성하여 사용자의 신체에 가할 수 있다. 운동 보조 모드에서 사용자는 전자 장치(210)를 통해 웨어러블 장치(100)를 이용하여 운동하고자 하는 운동 프로그램(예: 스쿼트, 스플릿 런지(split lunge), 덤벨 스쿼트, 런지 앤 니 업(lunge and knee up), 스트레칭 등) 및/또는 웨어러블 장치(100)에 적용되는 운동 강도를 선택할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자가 선택한 운동 프로그램에 따라 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈을 제어하고, 센서 모듈을 통해 사용자의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자가 선택한 운동 강도에 따라 사용자에게 적용되는 저항력 또는 보조력의 세기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 사용자가 선택한 운동 강도에 대응하는 저항력이 발생하도록 구동 모듈을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)와 연동하여 사용자의 신체 능력을 측정하는데 이용될 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)의 제어 하에 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 모드인 신체 능력 측정 모드로 동작할 수 있고, 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임에 의해 획득된 센서 데이터를 전자 장치(210)에 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 수신한 센서 데이터를 분석하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다.
전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)와 통신할 수 있고, 웨어러블 장치(100)를 원격으로 제어하거나 또는 웨어러블 장치(100)의 상태(예: 부팅 상태, 충전 사태, 센싱 상태, 에러 상태)에 대한 상태 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 웨어러블 장치(100)의 센서에 의해 획득된 센서 데이터를 수신할 수 있고, 수신한 센서 데이터를 기초로 사용자의 신체 능력이나 운동 결과를 추정할 수 있다. 일 실시 예에서, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하고 운동할 때, 웨어러블 장치(100)는 센서들을 이용하여 사용자의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하고, 획득된 센서 데이터를 전자 장치(210)에 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 센서 데이터로부터 사용자의 움직임 값을 추출하고, 추출된 움직임 값에 기초하여 사용자의 운동 동작을 평가할 수 있다. 전자 장치(210)는 사용자의 운동 동작에 대한 운동 동작 측정 값과 운동 동작 평가 정보를 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)를 제어하기 위한 프로그램(예: 어플리케이션)을 실행시킬 수 있고, 사용자는 해당 프로그램을 통해 웨어러블 장치(100)의 동작이나 설정 값(예: 구동 모듈(예: 도 3의 구동 모듈(35, 45))로부터 출력되는 토크 세기, 음향 출력 모듈(예: 도 5a 및 도 5b의 음향 출력 모듈(550))로부터 출력되는 오디오의 크기, 라이트 유닛(예: 도 3의 라이트 유닛(85))의 밝기)을 조정할 수 있다. 전자 장치(210)에서 실행되는 프로그램은 사용자와의 인터랙션을 위한 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface; GUI)를 제공할 수 있다. 전자 장치(210)는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 액세스 포인트(access point), 휴대용 멀티미디어 장치, 또는 가전 장치(예: 텔레비전, 오디오 장치, 프로젝터 장치)를 포함할 수 있으나, 전술한 장치들에 한정되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(210)는 근거리 무선 통신 또는 셀룰러 통신을 이용하여 서버(230)와 연결될 수 있다. 서버(230)는 전자 장치(210)로부터 웨어러블 장치(100)를 이용하는 사용자의 사용자 프로파일 정보를 수신하고, 수신한 사용자 프로파일 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 사용자 프로파일 정보는 예를 들어 이름, 나이, 성별, 키, 몸무게, 또는 BMI(body mass index) 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 서버(230)는 사용자에 의해 수행된 운동에 대한 운동 이력 정보를 전자 장치(210)로부터 수신하고, 수신한 운동 이력 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 서버(230)는 사용자에게 제공될 수 있는 다양한 운동 프로그램이나 신체 능력 측정 프로그램을 전자 장치(210)에 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100) 및/또는 전자 장치(210)는 다른 웨어러블 장치(220)와 연결될 수 있다. 다른 웨어러블 장치(220)는 예를 들어 무선 이어폰(222), 스마트워치(224) 또는 스마트글래스(226)일 수 있으나, 전술한 장치들에 한정되지 않는다. 일 실시 예에서, 스마트워치(224)는 사용자의 심박수 정보를 포함하는 생체 신호를 측정할 수 있고, 측정된 생체 신호를 전자 장치(210) 및/또는 웨어러블 장치(100)에 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 스마트워치(224)로부터 수신한 생체 신호에 기초하여 사용자의 심박수 정보(예: 현재 심박수, 최대 심박수, 평균 심박수)를 추정할 수 있고, 추정한 심박수 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(210)에 의해 평가된 사용자의 운동 결과 정보, 신체 능력 정보, 및/또는 운동 동작 평가 정보는 다른 웨어러블 장치(220)로 전달되어 다른 웨어러블 장치(220)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 웨어러블 장치(100)의 상태 정보도 다른 웨어러블 장치(220)로 전달되어 다른 웨어러블 장치(220)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100), 전자 장치(210) 및 다른 웨어러블 장치(220) 간에는 무선 통신(예: 블루투스 통신, 와이파이 통신)을 통해 서로 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)로부터 수신한 제어 신호에 따라 웨어러블 장치(100)의 상태에 대응되는 피드백(예: 시각적 피드백, 청각적 피드백, 촉각적 피드백)을 제공(또는 출력)할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 라이트 유닛(예: 도 3의 라이트 유닛(85))을 통해 시각적 피드백을 제공할 수 있고, 음향 출력 모듈(예: 도 5a 및 도 5b의 음향 출력 모듈(550))을 통해 청각적 피드백을 제공할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 햅틱 모듈을 포함할 수 있고, 햅틱 모듈을 통해 사용자의 신체에 진동 형태의 촉각적 피드백을 제공할 수 있다. 전자 장치(210)도 웨어러블 장치(100)의 상태에 대응되는 피드백(예: 시각적 피드백, 청각적 피드백, 촉각적 피드백)을 제공(또는 출력)할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(210)는 운동 보조 모드에서 사용자에게 개인화된 운동 목표를 제시할 수 있다. 개인화된 운동 목표는 전자 장치(210) 및/또는 서버(230)에 의해 결정된, 사용자가 운동하고자 하는 운동 타입들(예: 근력 운동, 밸런스 운동, 유산소 운동) 각각의 운동량 목표치를 포함할 수 있다. 서버(230)가 운동량 목표치를 결정한 경우, 서버(230)는 결정한 운동량 목표치에 대한 정보를 전자 장치(210)에 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 근력 운동, 유산소 운동 및 밸런스 운동의 운동 타입들의 운동량 목표치를 수행하고자 하는 운동 프로그램(예: 스쿼트, 스플릿 런지, 런지 앤 니업) 및/또는 사용자의 신체 특성(예: 나이, 키, 몸무게, BMI)에 맞게 개인화하여 제시할 수 있다. 전자 장치(210)는 각 운동 타입의 운동량 목표치를 나타내는 GUI 화면을 디스플레이에 표시할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 전자 장치(210) 및/또는 서버(230)는 웨어러블 장치(100)를 통해 사용자에게 제공될 수 있는 복수의 운동 프로그램들에 대한 정보가 저장된 데이터베이스를 포함할 수 있다. 사용자의 운동 목적을 달성하기 위해 전자 장치(210) 및/또는 서버(230)는 사용자에게 적합한 운동 프로그램을 추천할 수 있다. 운동 목적은, 예를 들어, 근력 향상, 근체력 향상, 심폐지구력 향상, 코어 안정성 향상, 유연성 향상, 또는 대칭성 향상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 장치(210) 및/또는 서버(230)는 사용자가 수행한 운동 프로그램 및 운동 프로그램에 대한 수행 결과 등을 저장하고, 관리할 수 있다.
도 3는 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치의 후면 개략도를 나타낸다. 도 4는 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치의 좌측 측면도를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치(100)는 베이스 바디(80), 허리 지지 프레임(20), 모터 및/또는 회로(예: 구동 모듈(530) 및 구동 모듈(530-1))를 각각 포함하는 구동 모듈(35, 45), 다리 지지 프레임(50, 55), 허벅지 체결부(1, 2), 및 허리 체결부(60)를 포함할 수 있다. 베이스 바디(80)는 라이팅(lighting) 유닛(85)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)에는 이들 구성요소들 중 적어도 하나(예: 라이팅 유닛(85))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소(예: 햅틱 모듈)가 추가될 수 있다.
하우징을 포함할 수 있는 베이스 바디(80)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 사용자의 요부에 위치할 수 있다. 베이스 바디(80)는 사용자의 요부에 장착되어 사용자의 허리에 쿠션감을 제공할 수 있고, 사용자의 허리를 지지할 수 있다. 베이스 바디(80)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 웨어러블 장치(100)가 중력에 의하여 하방으로 이탈되지 않도록 사용자의 둔부(엉덩이 부위) 위에 걸쳐질 수 있다. 베이스 바디(80)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 웨어러블 장치(100)의 중량의 일부를 사용자의 허리로 분산시킬 수 있다. 베이스 바디(80)는 허리 지지 프레임(20)과 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 베이스 바디(80)의 양 단부에는 허리 지지 프레임(20)과 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있는 허리 지지 프레임 연결 요소(미도시)가 구비될 수 있다.
일 실시 예에서, 베이스 바디(80)의 외부에 라이팅 유닛(85)이 배치될 수 있다. 라이팅 유닛(85)은 광원(예: LED(light emitting diode))을 포함할 수 있다. 라이팅 유닛(85)은 제어 모듈(미도시)(예: 도 5a 및 도 5b의 제어 모듈(510))의 제어에 따라 빛을 방출할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 모듈은 웨어러블 장치(100)의 상태에 대응되는 시각적 피드백이 라이팅 유닛(85)을 통해 사용자에게 제공(또는 출력)될 수 있도록 라이팅 유닛(85)을 제어할 수 있다.
허리 지지 프레임(20)은 베이스 바디(80)의 양 단부로부터 연장될 수 있다. 허리 지지 프레임(20)의 내측에는 사용자의 요부가 수용될 수 있다. 허리 지지 프레임(20)은 적어도 하나 이상의 강체(rigid body) 빔(beam)을 포함할 수 있다. 각각의 빔은 사용자의 요부를 둘러쌀 수 있도록 기 설정된 곡률을 가지는 곡선 형상일 수 있다. 허리 지지 프레임(20)의 단부에는 허리 체결부(60)가 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 허리 지지 프레임(20)에는 구동 모듈(35, 45)이 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 베이스 바디(80)의 내부에는 제어 모듈, 관성 측정 장치(미도시)(예: 도 1의 관성 측정 장치(135), 도 5b의 관성 측정 장치(522)), 통신 모듈(미도시)(예: 도 5a 및 도 5b의 통신 회로를 포함하는 통신 모듈(516)) 및 배터리(미도시)가 배치될 수 있다. 베이스 바디(80)는 제어 모듈, 관성 측정 장치, 통신 모듈 및 배터리를 보호할 수 있다. 제어 모듈은 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 모듈은 구동 모듈(35, 45)의 액츄에이터를 제어하기 위한 적어도 하나의 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 웨어러블 장치(100)의 각 구성요소들에 배터리의 전력을 공급하기 위한 전력 공급 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 장치(100)는 하나 이상의 센서로부터 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(미도시)(예: 도 5a의 센서 모듈(520))을 포함할 수 있다. 센서 모듈은 사용자의 움직임에 따라 변하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 센서 모듈은 사용자의 움직임 정보 및/또는 웨어러블 장치(100)의 구성요소의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득할 수 있다. 센서 모듈은 예를 들어 사용자의 상체 움직임 값 또는 허리 지지 프레임(20)의 움직임 값을 측정하기 위한 관성 측정 장치(예: 도 1의 관성 측정 장치(135), 도 5b의 관성 측정 장치(522)) 및 사용자의 고관절 각도 값 또는 다리 지지 프레임(50, 55)의 움직임 값을 측정하기 위한 각도 센서(예: 도 1의 각도 센서(125), 도 5b의 제1 각도 센서(524) 및 제2 각도 센서(524-1))를 포함할 수 있으나, 이제 한정되지는 않는다. 예를 들어, 센서 모듈은 위치 센서, 온도 센서, 생체 신호 센서 또는 근접 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
허리 체결부(60)는 허리 지지 프레임(20)에 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있고, 허리 지지 프레임(20)을 사용자의 허리에 고정시킬 수 있다. 허리 체결부(60)는 예를 들어 한 쌍의 벨트를 포함할 수 있다.
구동 모듈(35, 45)은 제어 모듈에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 신체에 적용되는 외력(또는 토크)을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(35, 45)는 사용자의 다리에 적용되는 보조력 또는 저항력을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 구동 모듈(35, 45)은 사용자의 오른쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제1 구동 모듈(45) 및 사용자의 왼쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제2 구동 모듈(35)을 포함할 수 있다. 제1 구동 모듈(45)은 제1 액츄에이터 및 제1 조인트 부재를 포함할 수 있고, 제2 구동 모듈(35)은 제2 액츄에이터 및 제2 조인트 부재를 포함할 수 있다. 제1 액츄에이터는 제1 조인트 부재로 전달되는 동력을 제공하고, 제2 액츄에이터는 제2 조인트 부재로 전달되는 동력을 제공할 수 있다. 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터는 각각 배터리로부터 전력을 제공받아 동력(또는 토크)을 생성하는 모터를 포함할 수 있다. 모터는 전력이 공급되어 구동될 때 사용자의 신체 움직임을 보조하기 위한 힘(보조력)이나 신체 움직임을 방해하는 힘(저항력)을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 제어 모듈은 모터에 공급되는 전압 및/또는 전류를 조절하여 모터에 의해 발생되는 힘의 세기 및 힘의 방향을 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 조인트 부재 및 제2 조인트 부재는 각각 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터로부터 동력을 전달받고, 전달받은 동력을 기초로 사용자의 신체에 외력을 가할 수 있다. 제1 조인트 부재 및 제2 조인트 부재는 각각 사용자의 관절부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 조인트 부재의 일측은 제1 액츄에이터에 직접적 또는 간접적으로 연결되고, 타측은 제1 다리 지지 프레임(55)에 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 제1 조인트 부재는 제1 액츄에이터로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제1 조인트 부재의 일측에는 제1 조인트 부재의 회전 각도(사용자의 관절 각도에 대응함)를 측정하기 위한 각도 센서로서 동작할 수 있는 엔코더 또는 홀 센서가 배치될 수 있다. 제2 조인트 부재의 일측은 제2 액츄에이터에 직접적 또는 간접적으로 연결되고, 타측은 제2 다리 지지 프레임(50)에 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 제2 조인트 부재는 제2 액츄에이터로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제2 조인트 부재의 일측에도 제2 조인트 부재의 회전 각도를 측정하기 위한 각도 센서로서 동작할 수 있는 엔코더 또는 홀 센서가 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 액츄에이터는 제1 조인트 부재의 측 방향에 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터는 제2 조인트 부재의 측 방향에 배치될 수 있다. 제1 액츄에이터의 회전축 및 제1 조인트 부재의 회전축은 서로 이격되도록 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터의 회전축 및 제2 조인트 부재의 회전축도 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 액츄에이터 및 조인트 부재는 회전축을 공유할 수도 있다. 일 실시 예에서, 각각의 액츄에이터는 조인트 부재와 이격되어 배치될 수도 있다. 이 경우 구동 모듈(35, 45)은 액츄에이터로부터 조인트 부재로 동력을 전달하는 동력 전달 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 동력 전달 모듈은 기어(gear)와 같은 회전체일 수도 있고, 와이어(wire), 케이블, 스트링(string), 스프링, 벨트, 또는 체인과 같은 길이 방향의 부재일 수도 있다. 다만, 실시 예의 범위가 전술된 액츄에이터와 조인트 부재 간의 위치 관계 및 동력 전달 구조에 의해 제한되는 것은 아니다.
일 실시 예에서, 다리 지지 프레임(50, 55)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 다리에 착용되었을 때 사용자의 다리(예: 허벅지)를 지지할 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 예를 들어 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 동력(토크)을 사용자의 허벅지에 전달할 수 있고, 해당 동력이 사용자의 다리 움직임에 가해지는 외력으로서 작용할 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)의 일 단부는 조인트 부재와 직접적 또는 간접적으로 연결되어 회동될 수 있고, 다리 지지 프레임(50, 55)의 타 단부는 허벅지 체결부(1, 2)에 직접적 또는 간접적으로 연결됨에 따라, 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 지지하면서 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 동력을 사용자의 허벅지에 전달할 수 있다. 예를 들어, 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지의 길이 방향을 따라서 연장될 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 절곡되어 사용자의 허벅지 둘레의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 오른쪽 다리를 지지하기 위한 제1 다리 지지 프레임(55) 및 사용자의 왼쪽 다리를 지지하기 위한 제2 다리 지지 프레임(50)을 포함할 수 있다.
허벅지 체결부(1, 2)는 다리 지지 프레임(50, 55)에 직접적 또는 간접적으로 연결되고, 다리 지지 프레임(50, 55)을 허벅지에 고정시킬 수 있다. 허벅지 체결부(1, 2)는 제1 다리 지지 프레임(55)을 사용자의 오른쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제1 허벅지 체결부(2) 및 제2 다리 지지 프레임(50)을 사용자의 왼쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제2 허벅지 체결부(1)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 허벅지 체결부(2)는 제1 커버, 제1 체결 프레임 및 제1 스트랩을 포함할 수 있고, 제2 허벅지 체결부(1)는 제2 커버, 제2 체결 프레임 및 제2 스트랩을 포함할 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 구동 모듈(35, 45)에서 발생된 토크를 사용자의 허벅지에 가할 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 사용자의 허벅지의 일측에 배치되어, 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 예를 들어 사용자의 허벅지의 전면에 배치될 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 사용자의 허벅지의 둘레 방향을 따라 배치될 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버는 다리 지지 프레임(50, 55)의 타 단부를 중심으로 양측으로 연장될 수 있고, 사용자의 허벅지에 대응하는 만곡면을 포함할 수 있다. 제1 커버 및 제2 커버의 일단은 체결 프레임에 직접적 또는 간접적으로 연결되고, 타단은 스트랩에 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
제1 체결 프레임 및 제2 체결 프레임은 예를 들어 사용자의 허벅지의 적어도 일부의 둘레를 감싸도록 배치되어, 사용자의 허벅지가 다리 지지 프레임(50, 55)으로부터 이탈되는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 제1 체결 프레임은 제1 커버와 제1 스트랩 사이를 이어주는 체결 구조를 가지고, 제2 체결 프레임은 제2 커버와 제2 스트랩 사이를 이어주는 체결 구조를 가질 수 있다.
제1 스트랩은 사용자의 오른쪽 허벅지의 둘레에서 제1 커버 및 제1 체결 프레임이 감싸지 않는 나머지 부분을 둘러쌀 수 있고, 제2 스트랩은 사용자의 왼쪽 허벅지의 둘레에서 제2 커버 및 제2 체결 프레임이 감싸지 않는 나머지 부분을 둘러쌀 수 있다. 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 예를 들어 탄성이 있는 소재(예: 밴드)를 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 제어 시스템(500)에 의해 제어될 수 있다. 제어 시스템(500)은 제어 모듈(510), 통신 모듈(516), 센서 모듈(520), 구동 모듈(530), 입력 모듈(540) 및 음향 출력 모듈(550)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어 시스템(500)에는 이들 구성요소들 중 적어도 하나(예: 음향 출력 모듈(550))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소(예: 햅틱 모듈)가 추가될 수 있다.
구동 모듈(530)은 동력(예: 토크)을 발생시킬 수 있는 모터(534) 및 모터(534)를 구동시키기 위한 모터 드라이버 회로(532)를 포함할 수 있다. 도 5a의 실시 예에서는 하나의 모터 드라이버 회로(532) 및 하나의 모터(534)를 포함하는 구동 모듈(530)이 도시되어 있으나, 이는 예시일 뿐이다. 도 5b를 참조하면, 도 5b에 도시된 제어 시스템(500-1)에서와 같이 모터 드라이버 회로(532, 532-1) 및 모터(534, 534-1)는 각각 복수 개(예: 2개 이상)일 수 있다. 모터 드라이버 회로(532) 및 모터(534)를 포함하는 구동 모듈(530)은 도 3의 제1 구동 모듈(45)에 대응할 수 있고, 모터 드라이버 회로(532-1) 및 모터(534-1)를 포함하는 구동 모듈(530-1)은 도 3의 제2 구동 모듈(35)에 대응할 수 있다. 아래에서 설명되는 모터 드라이버 회로(532) 및 모터(534) 각각에 대한 설명은 도 5b에 도시된 모터 드라이버 회로(532-1) 및 모터(534-1)에도 적용될 수 있다.
도 5a로 돌아오면, 센서 모듈(520)은 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서 회로를 포함할 수 있다. 센서 모듈(520)은 사용자의 움직임 정보 또는 웨어러블 장치(100)의 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 포함할 수 있다. 센서 모듈(520)은 획득된 센서 데이터를 제어 모듈(510)에 전달할 수 있다. 센서 모듈(520)는 도 5b에 도시된 것과 같은 관성 측정 장치(522) 및 각도 센서(예: 제1 각도 센서(524), 제2 각도 센서(524-1))를 포함할 수 있다. 관성 측정 장치(522)는 사용자의 상체 움직임 값을 측정할 수 있다. 예를 들어, 관성 측정 장치(522)는 사용자의 움직임에 따른 X축, Y축 및 Z축의 가속도 및 X축, Y축 및 Z축의 각속도를 센싱할 수 있다. 관성 측정 장치(522)는 예를 들어 사용자 신체의 앞뒤 기울어짐, 좌우 기울어짐 또는 회전 중 적어도 하나를 측정하는데 이용될 수 있다. 또한, 관성 측정 장치(522)는 웨어러블 장치(100)의 허리 지지 프레임(예: 도 3의 허리 지지 프레임(20)의 움직임 값(예: 가속도 값 및 각속도 값)을 획득할 수 있다. 허리 지지 프레임의 움직임 값은 사용자의 상체 움직임 값에 대응할 수 있다.
각도 센서는 사용자의 다리 움직임에 따른 고관절 각도 값을 측정할 수 있다. 각도 센서에 의해 측정될 수 있는 센서 데이터는 예를 들어 오른쪽 다리의 고관절 각도 값, 왼쪽 다리의 고관절 각도 값 및 다리의 운동 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5b의 제1 각도 센서(524)는 사용자의 오른쪽 다리의 고관절 각도 값을 획득할 수 있고, 제2 각도 센서(524-1)는 사용자의 왼쪽 다리의 고관절 각도 값을 획득할 수 있다. 제1 각도 센서(524) 및 제2 각도 센서(524-1) 각각은 예를 들어 엔코더 및/또는 홀 센서를 포함할 수 있다. 또한, 각도 센서는 웨어러블 장치(100)의 다리 지지 프레임의 움직임 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 센서(524)는 제1 다리 지지 프레임(55)의 움직임 값을 획득하고, 제2 각도 센서(524-1)는 제2 다리 지지 프레임(50)의 움직임 값을 획득할 수 있다. 다리 지지 프레임의 움직임 값은 고관절 각도 값에 대응할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서 모듈(520)은 웨어러블 장치(100)의 위치 값을 획득하기 위한 위치 센서, 객체의 근접을 감지하기 위한 근접 센서, 사용자의 생체 신호를 검출하기 위한 생체 신호 센서 또는 주변 온도를 측정하기 위한 온도 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
입력 모듈(540)은 웨어러블 장치(100)의 구성요소(예: 프로세서(512))에 사용될 명령어 또는 데이터를 웨어러블 장치(100)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(540)은 입력 컴포넌트 회로를 포함할 수 있다. 입력 모듈(540)은 예를 들어 키(예: 버튼) 또는 터치 스크린을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(550)은 음향 신호를 웨어러블 장치(100)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(550)은 사용자에게 청각적 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력 모듈(550)은 가이드 음향 신호(예: 구동 시작음, 동작 오류 알림음, 운동 시작 알림음), 음악 콘텐츠 또는 특정 정보(예: 운동 결과 정보, 운동 동작 평가 정보)를 청각적으로 알리기 위한 가이드 음성을 재생하는 스피커를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어 시스템(500)은 웨어러블 장치(100)의 각 구성요소에 전력을 공급하기 위한 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 배터리의 전력을 웨어러블 장치(100)의 각 구성요소의 동작 전압에 맞게 변환하여 각 구성요소에 공급할 수 있다.
구동 모듈(530)은 제어 모듈(510)의 제어 하에 사용자의 다리에 적용되는 외력을 발생시킬 수 있다. 구동 모듈(530)은 제어 모듈(510)에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 다리에 적용되는 토크를 발생시킬 수 있다. 제어 모듈(510)은 제어 신호를 모터 드라이버 회로(532)로 전송할 수 있다. 모터 드라이버 회로(532)는 제어 신호에 대응하는 전류 신호(또는 전압 신호)를 생성하여 모터(534)에 공급함으로써 모터(534)의 동작을 제어할 수 있다. 경우에 따라 모터(534)에 전류 신호가 공급되지 않을 수도 있다. 모터(534)는 모터(534)에 전류 신호가 공급되어 구동될 때 사용자의 다리 움직임을 보조하는 보조력 또는 다리 움직임을 방해하는 저항력을 위한 토크를 발생시킬 수 있다.
제어 모듈(510)은 웨어러블 장치(100)의 전체적인 동작을 제어하며, 각각의 구성요소(예: 통신 모듈(516), 구동 모듈(530))를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 모듈(510)은 적어도 하나의 프로세서(512) 및 메모리(514)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 프로세서(512)는 소프트웨어를 실행하여 프로세서(512)에 직접적 또는 간접적으로 연결된 웨어러블 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 소프트웨어는 GUI의 제공을 위한 애플리케이션을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(512)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈(516))로부터 수신된 명령(instructions) 또는 데이터를 메모리(514)에 저장하고, 메모리(514)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하며, 처리 후의 결과 데이터를 메모리(514)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(512)는 하나 이상의 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(neural processing unit; NPU), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(514)는 제어 모듈(510)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(512))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어, 센서 데이터, 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(514)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리(예: RAM, DRAM, SRAM)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(516)은 제어 모듈(510)과 웨어러블 장치(100)의 다른 구성요소 또는 외부의 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210) 또는 다른 웨어러블 장치(220)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(516)은 통신 기능을 수행하기 위한 통신 회로를 포함할 수 있다. 통신 모듈(516)은 예를 들어 전자 장치(예: 전자 장치(210))로부터 제어 신호를 수신할 수 있고, 센서 모듈(520)에 의해 획득된 센서 데이터를 전자 장치에 전송할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(516)은 프로세서(512)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(516)은 무선 통신 모듈(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 예를 들어 블루투스, WiFi(wireless fidelity), 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크, 또는 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크를 통하여 웨어러블 장치(100)의 다른 구성요소 및/또는 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어 시스템(500, 500-1)은 햅틱 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 햅틱 모듈은 프로세서(512)의 제어 하에 사용자에게 촉각적 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 모듈은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈은 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 햅틱 모듈은 베이스 바디(예: 베이스 바디(80)), 제1 허벅지 체결부(2) 또는 제2 허벅지 체결부(1) 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치와 전자 장치 간의 상호 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)를 사용하는 사용자의 사용자 단말 또는 웨어러블 장치(100)를 위한 전용 컨트롤러 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100)와 전자 장치(210)는 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신, 와이파이 통신)을 통해 서로 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)의 상태를 확인하거나 웨어러블 장치(100)를 제어 또는 운용하기 위한 어플리케이션을 실행할 수 있다. 어플리케이션의 실행에 의해 전자 장치(210)의 디스플레이(212)에 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하거나 또는 웨어러블 장치(100)의 동작 모드를 결정하기 위한 사용자 인터페이스(user interface; UI)의 화면이 표시될 수 있다. UI는 예를 들어 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)일 수 있다.
일 실시 예에서, 사용자는 전자 장치(210)의 디스플레이(212) 상의 GUI 화면을 통해 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 명령(예: 보행 보조 모드, 운동 보조 모드 또는 신체 능력 측정 모드로의 실행 명령)을 입력하거나 웨어러블 장치(100)의 설정을 변경할 수 있다. 전자 장치(210)는 사용자가 입력한 동작 제어 명령 또는 설정 변경 명령에 대응하는 제어 명령(또는 제어 신호)을 생성하고, 생성된 제어 명령을 웨어러블 장치(100)로 전송할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 수신된 제어 명령에 따라 동작할 수 있고, 제어 명령에 따른 제어 결과 및/또는 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈에 의해 측정된 센서 데이터를 전자 장치(210)로 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 제어 결과 및/또는 센서 데이터를 분석하여 도출한 결과 정보(예: 보행 능력 정보, 운동 능력 정보, 운동 동작 평가 정보)를 GUI 화면을 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7을 참고하면, 전자 장치(210)는 적어도 하나의 프로세서(710), 메모리(720), 통신 회로를 포함하는 통신 모듈(730), 디스플레이 모듈(740), 회로 및/또는 스피커를 포함하는 음향 출력 모듈(750) 및 입력 회로를 포함하는 입력 모듈(760)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(210) 에는 이들 구성요소들 중 적어도 하나(예: 음향 출력 모듈(750))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소(예: 센서 모듈, 배터리)가 추가될 수 있다.
적어도 하나의 프로세서(710)는 전자 장치(210)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(710)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈(730))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리(720)에 저장하고, 메모리(720)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 메모리(720)에 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(710)는 하나 이상의 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다.
메모리(720)는 전자 장치(210)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(710) 또는 통신 모듈(730))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 프로그램(예: 어플리케이션) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(720)는 프로세서(710)에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어를 포함할 수 있다. 메모리(720)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
통신 회로를 포함하는 통신 모듈(730)은 전자 장치(210)와 다른 전자 장치(예: 웨어러블 장치(100), 도 2의 다른 웨어러블 장치(220), 서버(230)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(730)은 통신 기능을 수행하기 위한 통신 회로를 포함할 수 있다. 통신 모듈(730)은 프로세서(710)(예: 애플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(290)은 무선 통신을 수행하는 무선 통신 모듈 (예: 블루투스 통신 모듈, 셀룰러 통신 모듈, 와이파이 통신 모듈, 또는 GNSS 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈 (예: LAN 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 통신 모듈(730)은 예를 들어 웨어러블 장치(100)에 제어 명령을 전송하고, 웨어러블 장치(100)로부터 웨어러블 장치(100)를 착용한 사용자의 신체 움직임 정보가 포함된 센서 데이터, 웨어러블 장치(100)의 상태 데이터, 또는 제어 명령에 대응하는 제어 결과 데이터 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.
디스플레이 모듈(740)은 전자 장치(210)의 외부(예: 사용자)에 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(740)은 예를 들어 LCD 또는 OLED 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(740)은 디스플레이 구동을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이 모듈(740)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 더 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(750)은 음향 신호를 전자 장치(210)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(750)은 웨어러블 장치(100)의 상태에 기초한 가이드 음향 신호(예: 구동 시작음, 동작 오류 알림음), 음악 콘텐츠 또는 가이드 음성을 재생하는 스피커를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 올바르게 착용되지 않은 것으로 결정된 경우, 예를 들어, 음향 출력 모듈(750)은 사용자에게 비정상 착용을 알리거나 정상 착용을 유도하기 위한 가이드 음성을 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(750)은 예를 들어 사용자의 운동을 평가한 운동 평가 정보 또는 운동 결과 정보에 대응하는 가이드 음성을 출력할 수도 있다.
입력 모듈(760)은 전자 장치(210)의 구성요소(예: 프로세서(710))에 사용될 명령어 또는 데이터를 전자 장치(210)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(760)은 입력 컴포넌트 회로를 포함할 수 있고, 사용자 입력을 수신할 수 있다. 입력 모듈(760)은 예를 들어 키(예: 버튼) 또는 터치 스크린을 포함할 수 있다.
도 8a는 일 실시 예에 따른, 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임을 포함하는 다리 지지 프레임을 도시한다.
일 시시 예에 따르면, 웨어러블 장치(800)(예: 도 1의 웨어러블 장치(100))는 다리 지지 프레임(810)을 포함할 수 있다. 웨어러블 장치(800)의 다리 지지 프레임(810)은 구동 모듈(예: 도 3의 구동 모듈(35, 45))과 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 제1 부분 다리 지지 프레임(820), 허벅지 체결부(예: 도 3의 허벅지 체결부(1, 2))와 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 제2 부분 다리 지지 프레임(830), 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830)을 연결하는 힌지(hinge)(840), 및 제1 부분 다리 지지 프레임(820)에 대한 제2 부분 다리 지지 프레임(830)의 움직임을 제어하는 추가 구동 모듈(850)을 포함할 수 있다. 추가 구동 모듈(850)은 제2 부분 다리 지지 프레임(830)의 움직임을 제어하기 위한 막대(rod)(860)를 포함할 수 있다. 추가 구동 모듈(850)은 선형 구동기를 포함할 수 있다. 선형 구동기는 모터 및 막대(860)를 포함할 수 있다. 추가 구동 모듈(850)은 모터를 이용하여 막대(860)를 직선 운동시킴으로써 막대(860)와 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 제2 부분 다리 지지 프레임(830)의 움직임을 제어할 수 있다. 아래에서 도 8b를 참조하여 추가 구동 모듈(850)을 이용한 제2 부분 다리 지지 프레임(830)의 움직임을 제어하는 방법에 대해 상세히 설명된다.
일 시시 예에 따르면, 다리 지지 프레임(810)은 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도를 측정하는 추가 각도 센서를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가 각도 센서는 힌지(840)의 각도를 직접적으로 측정하도록 힌지(840)의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 추가 각도 센서는 추가 구동 모듈(850)의 모터의 회전 각도를 측정하는 센서일 수 있고, 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도는 추가 구동 모듈(850)의 모터의 회전 각도에 기초하여 간접적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 추가 각도 센서는 추가 구동 모듈(850)의 막대(860)의 위치를 측정하는 센서일 수 있고, 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도는 막대(860)의 위치에 기초하여 간접적으로 결정될 수 있다.
도 8b는 일 실시 예에 따른, 제1 부분 다리 지지 프레임에 대한 제2 부분 다리 지지 프레임의 움직임을 제어하는 추가 구동 모듈을 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 제1 부분 다리 지지 프레임(820)은 추가 구동 모듈(850)을 포함하는 하우징(822)을 더 포함할 수 있다. 추가 구동 모듈(850)은 모터를 이용하여 막대(860)의 위치를 제어할 수 있다. 막대(860)는 제2 부분 다리 지지 프레임(830)과 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 연결부(832)와 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 연결부(832)의 제1 단은 하우징(822)과 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 연결부(832)의 제2 단이 제2 부분 다리 지지 프레임(830)과 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
모터에 의해 막대(860)의 위치가 변화되는 경우, 연결부(832)의 위치도 변화할 수 있다. 예를 들어, 도 8b의 중심 그림은 막대(860)와 연결부(832)가 나란히 배치되는 상태를 도시하고, 왼쪽 그림은 연결부(832)의 제2 단이 좌측으로 이동한 상태를 도시하고, 오른쪽 그림은 연결부(832)의 제2 단이 우측으로 이동한 상태를 도시한다. 연결부(832)의 제2 단이 이동하는 방향 및 거리에 따라, 제1 부분 다리 지지 프레임(820)에 대한 제2 부분 다리 지지 프레임(830)의 각도가 변화할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른, 사용자의 보행 자세를 교정하기 위한 제1 교정 토크를 출력하는 방법의 흐름도이다.
아래의 동작들 910 내지 950은 웨어러블 장치(예: 도 1의 웨어러블 장치(100) 또는 도 8의 웨어러블 장치(800))에 의해 수행될 수 있다.
동작 910에서, 웨어러블 장치는 웨어러블 장치가 사용자의 신체에 정상적으로 착용되었는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치는 허벅지 체결부(예: 도 3의 허벅지 체결부(1, 2)) 및 허리 체결부(예: 도 3의 허리 체결부(60)) 각각에 위치한 착용 감지 센서를 통해 허벅지 체결부(1, 2) 및 허리 체결부(60)가 사용자의 신체에 정상적으로 착용되었는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 착용 감지 센서는 기계적 방식, 또는 전자기적 방식을 통해 허벅지 체결부(1, 2) 및 허리 체결부(60)가 사용자의 신체에 정상적으로 착용되었는지 여부를 결정할 수 있고, 착용 감지 센서의 동작 방식에 대해 기재된 실시 예로 한정되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 허벅지 체결부(1, 2) 및 허리 체결부(60) 중 어느 하나라도 사용자의 신체에 정상적으로 착용되지 않은 것으로 결정된 경우, 웨어러블 장치가 사용자의 신체에 정상적으로 착용되지 않은 것으로 결정될 수 있다.
동작 920에서, 웨어러블 장치는 웨어러블 장치가 사용자의 신체에 정상적으로 착용된 경우, 테스트 움직임 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자는 웨어러블 장치를 착용한 상태로 테스트 보행을 수행할 수 있고, 웨어러블 장치는 테스트 보행을 통해 사용자의 보행에 대한 테스트 움직임 정보를 획득할 수 있다. 테스트 보행은 사용자의 보행이 어떠한 형태로 수행되는지 확인하기 위해 수행될 수 있고, 사용자의 보행에 대한 정보가 테스트 움직임 정보로서 획득될 수 있다. 테스트 보행 동안에는 웨어러블 장치는 사용자에게 토크를 출력하지 않을 수 있다.
테스트 움직임 정보는 IMU(예: 도 1의 IMU(135))를 통해 획득되는 사용자의 테스트 골반 움직임 정보를 포함할 수 있다. 골반 움직임 정보는 골반이 X축, Y축, 및 Z축으로 움직이는 각도 정보 및 각속도 정보를 포함할 수 있다. 사용자의 골반 움직임 정보에 대해 아래에서 도 11을 참조하여 상세히 설명된다.
테스트 움직임 정보는 각도 센서를 통해 획득되는 사용자의 직진성 다리 움직임 정보를 포함할 수 있다. 직진성 다리 움직임 정보는 왼쪽/오른쪽 다리의 전방 최대/고 각도 정보 및 후방 최대/고 각도 정보를 포함할 수 있다. 사용자의 직진성 다리 움직임 정보에 대해 아래에서 도 10을 참조하여 상세히 설명된다.
테스트 움직임 정보는 다리 지지 프레임의 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임 간의 각도를 측정하는 추가 각도 센서를 통해 획득되는 사용자의 측면성 다리 움직임 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측면성 다리 움직임 정보는 도 8을 참조하여 전술된 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도 정보를 포함할 수 있다. 사용자의 측면성 다리 움직임 정보에 대해 아래에서 도 12를 참조하여 상세히 설명된다.
동작 930에서, 웨어러블 장치는 테스트 보행을 통해 획득된 사용자의 테스트 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 테스트 움직임 정보와 참조 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 참조 움직임 정보는 사람이 보행을 정상적으로 수행하는 경우 평균적으로 나타나는 움직임 정보일 수 있다. 아래에서 도 13을 참조하여 사용자의 테스트 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 방법에 대해 상세히 설명된다.
사용자의 보행 상태가 정상 상태로 결정된 경우, 사용자에게 근력 보조 운동 프로그램을 제공하기 위한 아래의 동작 A가 수행될 수 있다. 동작 A에 대해 아래에서 도 15 및 도 16a를 참조하여 상세히 설명된다.
사용자의 보행 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 결정된 경우, 아래의 동작 940이 수행될 수 있다.
동작 940에서, 웨어러블 장치는 사용자의 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우, 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 교정 토크 정보는 구동 모듈(예: 도 1의 구동 모듈(120)) 및 추가 구동 모듈(예: 도 8의 추가 구동 모듈(850)) 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위 간의 차이(또는, 편차)에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정할 수 있다.
예를 들어, 사용자의 왼쪽/오른쪽 다리의 전방 최대 각도 및 후방 최대 각도 간의 범위가 참조 움직임 범위 보다 작은 경우, 전방 최대 각도 및 후방 최대 각도 간의 범위를 증가시키도록 제1 교정 토크 정보가 결정될 수 있다. 예를 들어, 참조 전방 최대 각도가 +30도이고, 참조 후방 최대 각도가 -15도인 경우, 참조 움직임 범위가 45도일 수 있다. 사용자의 테스트 움직임 범위가 30도인 경우, 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위 간의 차이가 15도로 계산될 수 있다. 웨어러블 장치는 사용자의 다리의 전방 최대 각도 및 후방 최대 각도 간의 범위가 증가하도록 사용자에게 보조 토크를 제공하기 위한 제1 교정 토크 정보를 결정할 수 있다. 웨어러블 장치는 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위 간의 차이에 대해 미리 설정된 비율의 각도가 사용자의 보행 시에 추가로 나타날 수 있도록 제1 교정 토크 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기의 차이가 15도인 경우, 15도의 5%의 각도가 사용자의 보행 시에 추가로 나타날 수 있도록 제1 교정 토크 정보가 결정될 수 있다. 미리 설정된 비율로서 개시된 5%는 일 예에 해당하고, 미리 설정된 비율은 개시된 실시 예로 한정되지 않는다. 사용자의 전방 최대 각도 및 후방 최대 각도 간의 범위가 증가시키기 위한 제1 교정 토크 정보는 구동 모듈(예: 도 1의 구동 모듈(120) 또는 도 5a 및 5b의 구동 모듈들(530, 530-1))을 제어하기 위한 정보일 수 있다.
예를 들어, 사용자의 테스트 골반 움직임 범위가 참조 움직임 범위 보다 큰 경우, 골반 움직임 범위를 감소시키도록 제1 교정 토크 정보가 결정될 수 있다. 예를 들어, 참조 골반 움직임의 X축 각도 범위가 10도이고, 테스트 골반 움직임의 X축 각도 범위가 20도인 경우, 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위 간의 차이가 10도로 계산될 수 있다. 웨어러블 장치는 사용자의 골반 움직임 범위가 감소하도록 사용자에게 보조 토크를 제공하기 위한 제1 교정 토크 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기의 차이가 10도인 경우, 10도의 5%의 각도가 사용자의 보행 시에 감소될 수 있도록 제1 교정 토크 정보가 결정될 수 있다. 미리 설정된 비율로서 개시된 5%는 일 예에 해당하고, 미리 설정된 비율은 개시된 실시 예로 한정되지 않는다. 골반 움직임에 대한 참조 움직임 범위는 X축, Y축 및 Z축 각각에 대해 다르게 설정될 수 있다. 사용자의 골반 움직임 범위를 감소시키기 위한 제1 교정 토크 정보는 구동 모듈 및 추가 구동 모듈(예: 도 8의 추가 구동 모듈(850))을 제어하기 위한 정보일 수 있다.
예를 들어, 사용자의 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도 범위가 참조 움직임 범위 보다 큰 경우, 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도 범위를 감소시키도록 제1 교정 토크 정보가 결정될 수 있다. 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도 범위를 감소시키기 위한 제1 교정 토크 정보는 추가 구동 모듈을 제어하기 위한 정보일 수 있다.
동작 950에서, 웨어러블 장치는 구동 모듈 및 추가 구동 모듈 중 적어도 하나를 통해 제1 교정 토크 정보에 대응하는 제1 교정 토크를 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력되는 제1 교정 토크는 사용자의 전체의 보행 싸이클에 대응하는 토크 궤적의 형태일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 왼쪽 다리가 앞으로 나가는 경우 왼쪽 다리의 스윙을 보조하도록 제1 토크 및 제1 추가 토크가 출력되고, 사용자의 왼쪽 다리가 뒤로 나가는 경우 왼쪽 다리의 지지를 보조하도록 제1 토크 및 제1 추가 토크가 출력될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 10을 참조하여 후술될 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 제1 교정 토크의 제1 토크 값이 계산될 수 있다. 예를 들어, 제1 토크 값을 계산하는 과정에서, 사용자의 다리의 전방 최대 각도 및 후방 최대 각도 간의 범위를 증가시키기 위한 게인 κ, 및 딜레이 △t가 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 교정 토크는 사용자의 다리가 측면으로 움직이는 것을 감소시키기 위해 추가 구동 모듈을 제어하는 제1 추가 토크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보행 시 사용자의 다리가 몸통 안쪽으로 이동하는 것을 감소시키기 위해, 제1 추가 토크는 제2 부분 다리 지지 프레임(830)을 몸통 바깥쪽으로 이동시키기 위한 추가 구동 모듈의 제어 신호일 수 있다. 용어 "제1 추가 토크 값"은 특정 시점에서 출력되는 제1 추가 토크의 크기를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 교정 토크는 미리 설정된 시간 동안 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 보행하는 20분 동안 웨어러블 장치에 의해 제1 교정 토크가 출력될 수 있다.
제1 토크 및 제1 추가 토크를 포함하는 제1 교정 토크에 의해 사용자의 보행 상태가 개선될 수 있다. 예를 들어, 제1 토크 및 제1 추가 토크에 의해 사용자의 골반 움직임 범위가 감소되거나, 다리의 전방 최대 각도 및 후방 최대 각도 간의 범위가 증가하거나, 또는 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도 범위가 감소될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른, 사용자의 직진성 다리 움직임 정보를 획득하는 방법을 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 도 1을 참조하여 전술된 웨어러블 장치(100)(예: 도 8의 웨어러블 장치(800))는 사용자의 왼쪽 힙 관절 각도 q_l과 오른쪽 힙 관절 각도 q_r을 측정(또는, 센싱)한다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 오른쪽 각도 센서(예: 도 5b의 제1 각도 센서(524))를 통해 사용자의 오른쪽 힙 관절 각도 q_r을 측정할 수 있고, 왼쪽 각도 센서(예: 도 5b의 제2 각도 센서(524-1))를 통해 사용자의 왼쪽 힙 관절 각도 q_l을 측정할 수 있다. 도 10에 도시된 예에서, 왼쪽 다리는 기준선(1010)보다 앞서므로 왼쪽 힙관절 각도 q_l은 음수(negative number)일 수 있고, 오른쪽 다리는 기준선(1010)보다 뒤에 있으므로 오른쪽 힙 관절 각도 q_r은 양수(positive number)일 수 있다. 구현에 따라, 오른쪽 다리가 기준선(1010)보다 앞설 때 오른쪽 힙관절 각도 q_r이 음수일 수 있고 왼쪽 다리가 기준선(1010)보다 뒤에 있을 때 왼쪽 힙 관절 각도 q_l이 양수일 수 있다. 오른쪽 힙관절 각도 q_r에 기초하여 오른쪽 다리의 전방 최대 각도 정보 및 후방 최대 각도 정보가 획득될 수 있다. 왼쪽 힙관절 각도 q_l에 기초하여 왼쪽 다리의 전방 최대 각도 정보 및 후방 최대 각도 정보가 획득될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자에게 제1 교정 토크가 제공되는 보행에서, 테스트 보행 시 보다 사용자의 왼쪽/오른쪽 다리의 전방 최대 각도 및 후방 최대 각도 간의 범위를 증가시키도록 제1 교정 토크 정보가 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 제1 각도 센서(524)가 측정한 제1 관절(예: 오른쪽 힙 관절)의 제1 원시 각도(예: q_r_raw) 및 제2 각도 센서(524-1)가 측정한 제2 관절(예: 왼쪽 힙 관절)의 제2 원시 각도(예: q_l_raw)를 필터링함으로써 제1 각도(예: q_r) 및 제2 각도(q_l)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 이전 시각에 대해 측정된 제1 이전 각도 및 제2 이전 각도에 기초하여 제1 원시 각도 및 제2 원시 각도를 필터링할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 왼쪽 힙 관절 각도 q_l, 오른쪽 힙 관절 각도 q_r, 오프셋 각도(offset angle) c, 민감도 α, 게인 κ, 및 딜레이 △t를 기초로 토크 값 τ(t)을 결정하고, 결정된 토크 값 τ(t)이 출력되도록 웨어러블 장치(100)의 모터 드라이버 회로들(532, 532-1)을 제어할 수 있다. 토크 값 τ(t)에 의해 사용자에게 제공되는 힘은 포스 피드백으로 명명될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 아래의 [수학식 1]에 기초하여 토크 값 τ(t)을 결정할 수 있다. 용어 "제1 토크 값"은 특정 시점에서 출력되는 제1 토크의 크기를 의미할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2023018340-appb-img-000001
[수학식 1]에서 y는 상태 인자(state factor)이고, q_r는 오른쪽 힙 관절 각도이고, q_l는 왼쪽 힙 관절 각도일 수 있다. 상기의 [수학식 1]에 따르면, 상태 인자 y는 두 다리들 사이의 거리와 관련될 수 있다. 예를 들어, y가 0인 경우에는 다리들 사이의 거리가 0인 상태(즉, 교차 상태)를 나타내고, y의 절대 값이 최대인 경우에는 다리들 사이의 각도가 최대인 상태(즉, 랜딩 상태)를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, q_r 및 q_l이 시각 t에서 측정된 경우, 상태 인자는 y(t)로 표현될 수 있다.
게인 κ는 출력되는 토크의 크기와 방향을 나타내는 파라미터이다. 게인 κ의 크기가 클수록 강한 토크가 출력될 수 있다. 게인 κ가 음수이면 사용자에게 저항력으로 작용하는 토크가 출력될 수 있고 게인 κ가 양수이면 사용자에게 보조력으로 작용하는 토크가 출력될 수 있다. 딜레이 △t는 토크의 출력 타이밍과 관련된 파라미터이다. 게인 κ의 값 및 딜레이 △t의 값은 미리 설정될 수 있고, 사용자 또는 웨어러블 장치(100)에 의해 조정 가능할 수 있다. [수학식 1], 게인 κ 및 딜레이 △t와 같은 파라미터들에 기초하여 사용자에게 보조력으로 작용하는 토크를 출력하는 모델은 토크 출력 모델(또는, 토크 출력 알고리즘)일 수 있다. 웨어러블 장치(100) 센서들을 통해 수신한 입력 파라미터들의 값들을 토크 출력 모델에 입력함으로써 출력될 토크의 크기 및 딜레이를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 상태 인자 y(t)에 대해 결정된 파라미터 값으로서 제1 게인 값 및 제1 딜레이 값을 제1 상태 인자 y(t)에 적용함으로써 아래의 [수학식 2]을 통해 제1 토크 값을 결정할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2023018340-appb-img-000002
두 다리들에 적용되어야 하므로, 계산된 제1 토크 값은 제1 관절에 대한 값 및 제2 관절에 대한 값을 포함할 수 있다. 예를 들어,
Figure PCTKR2023018340-appb-img-000003
은 제2 관절인 왼쪽 힙 관절에 대한 값일 수 있고,
Figure PCTKR2023018340-appb-img-000004
은 제1 관절인 오른쪽 힙 관절에 대한 값일 수 있다.
Figure PCTKR2023018340-appb-img-000005
및
Figure PCTKR2023018340-appb-img-000006
은 크기는 동일하고, 토크의 방향이 반대인 값일 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 제1 토크 값에 대응하는 토크가 출력되도록 웨어러블 장치(100)의 모터 드라이버 회로들(532, 532-1)을 제어할 수 있다. 제1 교정 토크 정보는 [수학식 2]를 통해 설명되는 제1 토크를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자가 왼쪽 다리와 오른쪽 다리가 비대칭인 보행을 수행하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 비대칭 보행을 보조하기 위해 비대칭적인 토크를 사용자의 양쪽 다리들에 각각 제공할 수 있다. 예를 들어, 보폭이 작거나 또는 스윙 속도가 느린 다리 쪽에 더 강한 보조력을 제공할 수 있다. 이하에서, 보폭이 작거나 또는 스윙 속도가 느린 다리를 환측 다리(affected leg) 또는 타겟 다리(target leg)로 명명한다.
일반적으로 환측 다리는 건측 다리에 비해 스윙 시간이 짧거나, 보폭이 작을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 사용자의 보행을 보조하기 위해 환측 다리에 작용하는 토크의 타이밍을 조절하는 방식이 고려될 수 있다. 예를 들어, 환측 다리의 스윙 동작을 보조하기 위한 토크의 출력 시간을 증가시키기 위해 환측 다리에 대한 실제의 관절 각도에 오프셋 각도가 부가될 수 있다. c는 관절 각도들 간의 오프셋 각도를 나타내는 파라미터의 값일 수 있다. 환측 다리의 실제의 관절 각도에 오프셋 각도가 부가됨으로써 웨어러블 장치(100)에 탑재(또는, 적용)된 토크 출력 모델에 입력되는 입력 파라미터의 값이 조정될 수 있다. 예를 들어, q_r 및 q_l의 값이 아래의 [수학식 3]을 통해 조정될 수 있다. cr은 오른쪽 힙 관절에 대한 오프셋 각도를 의미하고, cl은 왼쪽 힙 관절에 대한 오프셋 각도를 의미할 수 있다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2023018340-appb-img-000007
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 불규칙한 토크의 출력에 의해 사용자가 느끼는 불편감을 감소시키기 위해 상태 인자를 필터링할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 제1 관절의 제1 각도 및 제2 관절의 제2 각도에 기초하여 현재 시각 t의 초기 상태 인자 y raw (t)를 결정하고, 이전 시각 t-1에 대해 결정된 이전 상태 인자 y prv 및 초기 상태 인자 y raw (t)에 기초하여 제1 상태 인자 y(t)를 결정할 수 있다. 현재 시각 t는 t 번째의 데이터(또는, 샘플)에 대한 처리 시각을 의미하고, 이전 시각 t-1는 t-1 번째의 데이터에 대한 처리 시각을 의미할 수 있다. 예를 들어, 현재 시각 t 및 이전 시각 t-1 간의 차이는 해당 데이터들을 생성 또는 처리하는 프로세서의 동작 주기일 수 있다. 민감도 α는 민감도를 나타내는 파라미터의 값일 수 있다. 예를 들어, 민감도 값은 테스트 보행 동안 계속적으로 조정될 수 있으나, 계산의 복잡성을 낮추기 위해 민감도 값은 일정한 값으로 미리 설정될 수 있다.
전술된 실시 예에서는, 웨어러블 장치(100)에 의해 제어 파라미터들의 값이 결정되는 방법에 대해 설명되었지만, 웨어러블 장치(100) 대신에 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210) 또는 서버(230))에 의해 제어 파라미터들의 값이 결정될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 웨어러블 장치(100)로부터 센서 데이터를 수신하고, 센서 데이터에 기초하여 제어 파라미터들의 값을 결정할 수 있고, 결정된 제어 파라미터들의 값에 기초하여 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른, 사용자의 테스트 골반 움직임 정보를 획득하는 방법을 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 도1 을 참조하여 전술된 웨어러블 장치(100)(예: 도 8의 웨어러블 장치(800))의 IMU(135)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용한 경우, 사용자의 골반(1102)에 위치하도록 배치될 수 있다. IMU(135)는 사용자의 움직임에 따른 골반 움직임의 X축, Y축 및 Z축 각각의 각도 범위를 센싱할 수 있다. 도 11에서는 사용자의 측면 방향이 X축으로 설정되고, 중력 방향이 Y축으로 설정되고, 사용자의 정면 방향이 Z축으로 설정되었다.
사용자의 테스트 보행을 통해 사용자의 테스트 골반 움직임 정보가 획득될 수 있다. 예를 들어, 테스트 골반 움직임 정보는 X축 각도 범위(1110), Y축 각도 범위(1120), 및 Z축 각도 범위(1130)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 테스트 골반 움직임 정보 및 참조 골반 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정할 수 있다. 참조 골반 움직임 정보는 정상 보행을 수행하는 사람의 골반 움직임 정보이고, 참조 골반 움직임 정보는 X축 참조 각도 범위, Y축 참조 각도 범위, 및 Z축 참조 각도 범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, X축 참조 각도 범위는 ±5도, Y축 참조 각도 범위는 ±7도, Z축 참조 각도 범위는 ±4도일 수 있다. 테스트 골반 움직임 정보의 값들이 대응하는 참조 골반 움직임 정보의 값들 이내인 경우, 사용자의 보행 상태가 정상 상태로 결정될 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른, 사용자의 측면성 다리 움직임 정보를 획득하는 방법을 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(예: 도 1의 웨어러블 장치(100) 또는 도 8의 웨어러블 장치(800))의 다리 지지 프레임(810)에 포함되는 추가 각도 센서는 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 추가 각도 센서는 힌지(840)의 각도를 직접적으로 센싱할 수 있다. 예를 들어, 추가 각도 센서는 추가 구동 모듈(850)의 모터의 회전 각도를 측정하는 센서일 수 있고, 추가 각도 센서는 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도를 추가 구동 모듈(850)의 모터의 회전 각도에 기초하여 간접적으로 센싱할 수 있다. 예를 들어, 추가 각도 센서는 추가 구동 모듈(850)의 막대(860)의 위치를 측정하는 센서일 수 있고, 추가 각도 센서는 제1 부분 다리 지지 프레임(820) 및 제2 부분 다리 지지 프레임(830) 간의 각도를 막대(860)의 위치에 기초하여 간접적으로 결정할 수 있다.
사용자의 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우, 보행 시에 제2 부분 다리 지지 프레임(830)이 측면 방향(1230)으로 움직일 수 있다. 사용자의 테스트 보행을 통해 사용자의 테스트 측면성 다리 움직임 정보가 획득될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 테스트 측면성 다리 움직임 정보 및 참조 측면성 다리 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정할 수 있다. 참조 측면성 다리 움직임 정보는 정상 보행을 수행하는 사람의 측면성 다리 움직임 정보이고, 참조 측면성 다리 움직임 정보의 값은 미리 설정될 수 있다. 테스트 측면성 다리 움직임 정보의 값이 참조 측면성 다리 움직임 정보의 값 이내인 경우, 사용자의 보행 상태가 정상 상태로 결정될 수 있다.
도 13을 일 실시 예에 따른, 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 방법의 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 9를 참조하여 전술된 동작 930은 아래의 동작들 1310 내지 1330을 포함할 수 있다. 동작들 1310 내지 1330은 웨어러블 장치(예: 도 1의 웨어러블 장치(100) 또는 도 8의 웨어러블 장치(800)에 의해 수행될 수 있다.
동작 1310에서, 웨어러블 장치는 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이를 계산할 수 있다.
예를 들어, 테스트 움직임 정보가 IMU(예: 도 1의 IMU(135))를 통해 획득되는 사용자의 테스트 골반 움직임 정보를 포함하는 경우, 테스트 골반 움직임 정보의 값들과 참조 골반 움직임 정보의 값들 간의 차이(이하에서, 제1 차이)가 계산될 수 있다.
예를 들어, 테스트 움직임 정보가 각도 센서를 통해 획득되는 사용자의 직진성 다리 움직임 정보를 포함하는 경우, 다리의 테스트 전방 최대 각도 정보의 값 및 테스트 후방 최대 각도 정보의 값과 참조 전방 최대 각도 정보의 값 및 참조 후방 최대 각도 정보의 값 각각 간의 차이(이하에서, 제2 차이)가 계산될 수 있다.
예를 들어, 테스트 움직임 정보가 다리 지지 프레임의 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임 간의 각도 정보를 포함하는 경우, 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임 간의 각도 정보의 값과 참조 각도 정보의 값 간의 차이(이하에서, 제3 차이)가 계산될 수 있다.
동작 1315에서, 웨어러블 장치는 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이가 미리 설정된 제1 임계 값을 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 계산된 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이로서 제1 차이, 제2 차이 및 제3 차이를 포함하는 경우, 제1 차이, 제2 차이 및 제3 차이와 제1 차이, 제2 차이 및 제3 차이에 대해 각각 미리 설정된 임계 값이 비교될 수 있다.
동작 1320에서, 웨어러블 장치는 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이가 미리 설정된 제1 임계 값을 초과하는 경우, 사용자의 보행 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이가 제1 차이, 제2 차이 및 제3 차이를 포함하는 경우, 제1 차이, 제2 차이 및 제3 차이 중 어느 하나라도 각각에 설정된 임계 값을 초과하는 경우 사용자의 보행 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 결정될 수 있다.
동작 1330에서, 웨어러블 장치는 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이가 미리 설정된 제1 임계 값을 초과하지 않는 경우, 사용자의 보행 상태가 정상 상태인 것으로 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 보행 상태가 정상 상태인 것으로 결정된 경우, 도 15를 참조하여 후술될 동작 1510이 수행될 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른, 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위에 기초하여 근력 강화 운동 프로그램을 실행하는 방법의 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 9를 참조하여 전술된 동작 950이 수행된 후 아래의 동작들 1410 내지 1440이 수행될 수 있다. 동작들 1410 내지 1440은 웨어러블 장치(예: 도 1의 웨어러블 장치(100) 또는 도 8의 웨어러블 장치(800))에 의해 수행될 수 있다.
동작 1410에서, 웨어러블 장치는 제1 교정 토크가 출력된 이후의 교정 보행을 통해 획득된 사용자의 제1 교정 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정할 수 있다. 테스트 보행과는 다르게, 교정 보행을 위해 웨어러블 장치는 사용자가 보행하는 동안 제1 교정 토크를 사용자에게 출력할 수 있다.
제1 교정 움직임 정보를 획득하는 방법에 대한 설명은, 테스트 움직임 정보를 획득하는 방법에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있으므로, 이하에서 생략한다.
제1 교정 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 방법에 대한 설명은, 도 9 및 도 10을 참조하여 전술된 동작 930에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있으므로, 이하에서 생략한다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 보행 상태가 정상 상태로 결정된 경우, 사용자에게 근력 보조 운동 프로그램을 제공하기 위한 아래의 동작 A가 수행될 수 있다. 동작 A에 대해 아래에서 도 15 및 도 16a를 참조하여 상세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 보행 상태가 정상 상태로 결정되지 않은 경우, 동작 1420이 수행될 수 있다.
동작 1420에서, 웨어러블 장치는 제1 교정 움직임 정보에 대한 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 정보에 대한 테스트 움직임 범위 간의 차이를 결정할 수 있다.
제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이를 결정하는 방법에 대한 설명은, 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이를 결정하는 방법에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 13을 참조하여 전술된 동작 1310에 대한 설명에서, "테스트 움직임 범위"가 "제1 교정 움직임 범위"로 대체되고, "참조 움직임 범위"가 "테스트 움직임 범위"로 대체될 수 있다.
동작 1430에서, 웨어러블 장치는 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 미리 설정된 제2 임계 값 이내인지 여부를 결정할 수 있다.
제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 미리 설정된 제2 임계 값 이내인지 여부를 결정하는 방법에 대한 설명은, 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이가 제1 임계 값을 초과하는지 여부를 결정하는 방법에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 13을 참조하여 전술된 동작 1315에 대한 설명에서, "테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이"가 "제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이"로 대체되고, "제1 임계 값"이 "제2 임계 값"으로 대체될 수 있다.
동작들 1420 내지 1430은 제1 교정 토크에 의해 사용자가 움직임이 이전에 비해 얼마나 교정되었는지를 확인하기 위한 동작일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 제2 임계 값 이내이지 않는 경우, 아래의 동작 B가 수행될 수 있다. 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 제2 임계 값 이내이지 않는 것은, 사용자의 보행이 제1 교정 토크에 교정되고 있음을 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 제2 임계 값 이내인 경우, 아래의 동작 1440이 수행될 수 있다. 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 제2 임계 값 이내인 것은, 사용자의 보행이 제1 교정 토크에 적절하게 교정되고 있지 않음을 의미할 수 있다.
동작 1440에서, 웨어러블 장치는 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 제2 임계 값 이내인 경우, 사용자의 근력을 강화하기 위해 미리 설정된 근력 강화 운동 프로그램을 실행할 수 있다. 근력 강화 운동 프로그램에 대해 아래에서 도 18a를 참조하여 상세히 설명된다.
도 15는 일 실시 예에 따른, 사용자의 보행 상태가 정상 상태인 경우, 근력 보조 운동 프로그램을 실행하는 방법의 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 보행 상태가 정상 상태인 경우 아래의 동작 1510이 수행될 수 있다. 동작 1510은 웨어러블 장치(예: 도 1의 웨어러블 장치(100) 또는 도 8의 웨어러블 장치(800))에 의해 수행될 수 있다.
동작 1510에서, 웨어러블 장치는 사용자의 보행 상태가 정상 상태인 경우 사용자의 근력을 보조하기 위해 미리 설정된 근력 보조 운동 프로그램을 실행할 수 있다. 사용자의 보행 상태가 정상 상태인 경우에도, 사용자의 보행속도를 높일 수 있도록 웨어러블 장치를 통해 사용자에게 보조 토크가 제공될 수 있다. 보행속도가 증가됨에 따라 사용자의 산소섭취량이 증가할 수 있고, 산소섭취량의 중가가 칼로리의 소모 증가로 이어질 수 있다.
일 실시 예에 따른, 근력 보조 운동 프로그램이 도 16a를 참조하여 상세히 설명된다.
도 16a는 일 실시 예에 따른, 근력 보조 운동 프로그램을 실행하는 방법의 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 15를 참조하여 전술된 동작 1510은 아래의 동작들 1610 내지 1670을 포함할 수 있다. 동작들 1610 내지 1670은 웨어러블 장치(예: 도 1의 웨어러블 장치(100) 또는 도 8의 웨어러블 장치(800))에 의해 수행될 수 있다.
동작 1610에서, 웨어러블 장치는 사용자에 대한 참조 데이터가 저장되어 있는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 참조 데이터는 가장 최근에 측정된 사용자의 움직임 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 참조 데이터는 사용자가 수행한 운동 프로그램의 레벨일 수 있다.
예를 들어, 참조 데이터로서 사용자가 수행한 근력 보조 운동 프로그램의 레벨이 저장되어 있는 경우 동작 1620이 수행될 수 있다. 참조 데이터가 저장되어 있지 않는 경우, 동작 1640이 수행될 수 있다.
동작 1620에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 사용자가 평균 속도 4.5km/h 이상 보행을 달성하였는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자가 평균 속도 4.5km/h 이상 보행을 달성한 경우, 동작 1630이 수행될 수 있다. 사용자가 평균 속도 4.5km/h 이상 보행을 달성하지 못한 경우, 동작 1640이 수행될 수 있다.
동작 1630에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성하였는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성한 경우, 동작 1660이 수행될 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성하지 못한 경우, 동작 1650이 수행될 수 있다.
동작 1640에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 4.5km/h의 달성을 위한 보조 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 4.5km/h의 달성을 위해 사용자에게 제공되는 보행 보조 모드의 동작 프로토콜의 일 예가 아래의 [표 1]을 참조하여 설명된다.
보행속도 4.5km/h를 위한 보행 보조 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - 2 3 4 3 2
아쿠아 모드 -1 -2 -3 -2 -1 - - - - -
속도(km/h) 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5
[표 1]에서 부스트 모드는 사용자의 보행을 보조하기 위한 보조력이 제공되는 모드이고, 아쿠아 모드는 사용자의 보행을 방해하기 위한 저항력이 제공되는 모드일 수 있다. 예를 들어, 부스트 모드에서는 양수의 토크의 값이 출력될 수 있고, 아쿠아 모드에서는 음수의 토크의 값이 출력될 수 있다. [표 1]의 부스트 모드 및 아쿠아 모드의 값은 토크의 값을 계산하기 위해 이용되는 게인의 값 또는 게인의 값을 나타내는 레벨일 수 있다. 예를 들어, 레벨 -5, -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, 및 5은 게인 -9, -7.5, -6, -4, -2, 2, 4, 6, 7.5, 및 9(Nm)에 각각 대응할 수 있다. 상기의 프로토콜은 총 10분 동안 사용자에게 제공될 수 있고, 1분 마다 사용자에게 제공되는 토크의 크기가 변화될 수 있다. [표 1]의 동작 프로토콜이 도 16b를 통해 도시화된다.
동작 1650에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 5.0km/h의 달성을 위한 보조 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 5.0km/h의 달성을 위해 사용자에게 제공되는 보행 보조 모드의 동작 프로토콜의 일 예가 아래의 [표 2]를 참조하여 설명된다.
보행속도 5.0km/h를 위한 보행 보조 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - 2 3 4 3 2
아쿠아 모드 -1 -2 -3 -2 -1 - - - - -
속도
(km/h)		 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
일 예에 따르면, [표 2]의 동작 프로토콜의 토크의 게인 값이 [표 1]의 동작 프로토콜의 게인 값과 동일할 수 있으나, 사용자의 보행속도가 각각 5.0km/h으로 설정됨에 따라 토크의 출력을 위한 다른 파라미터들(예: 딜레이)의 값들은 [표 1]의 동작 프로토콜의 대응하는 파라미터들의 값들과 서로 상이할 수 있다. 도시화된 [표 2]의 동작 프로토콜은 도 16b에 대응할 수 있다.
동작 1660에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 5.5km/h의 달성을 위한 보조 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 5.5km/h의 달성을 위해 사용자에게 제공되는 보행 보조 모드의 동작 프로토콜의 일 예가 아래의 [표 3]을 참조하여 설명된다.
보행속도 5.5km/h를 위한 보행 보조 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - 2 3 4 3 2
아쿠아 모드 -1 -2 -3 -2 -1 - - - - -
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
일 예에 따르면, [표 3]의 동작 프로토콜의 토크의 게인 값이 [표 1] 또는 [표 2]의 동작 프로토콜의 게인 값과 동일할 수 있으나, 사용자의 보행속도가 각각 5.5km/h으로 설정됨에 따라 토크의 출력을 위한 다른 파라미터들(예: 딜레이)의 값들은 [표 1] 또는 [표 2]의 동작 프로토콜의 대응 파라미터들의 값들과 서로 상이할 수 있다. 도시화된 [표 3]의 동작 프로토콜은 도 16b에 대응할 수 있다.
동작 1640, 동작 1650 또는 동작 1660을 통한 보조 모드는 미리 설정된 시간(예: 10분)을 1 주기로 하여 사용자에게 1회의 운동을 위해 2주기 이상이 제공될 수 있다. 사용자가 원하는 경우 추가의 시간이 사용자에게 제공될 수 있다.
동작 1670에서, 웨어러블 장치는 사용자가 수행한 운동에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 운동 중에 측정된 사용자의 움직임 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 수행한 근력 보조 운동 프로그램의 레벨이 데이터로서 저장될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 기본적으로 1 주기 이상(예: 2 주기) 보조 모드를 수행할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치는 기본적으로 2 주기의 보조 모드를 수행한 후 보조 모드의 수행을 종료할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치는 기본적인 2 주기의 보조 모드를 수행한 후 사용자에게 추가의 주기의 보조 모드를 수행할지 여부를 문의하고, 사용자의 회신에 기초하여 추가 주기의 보조 모드를 수행할 수 있다.
도 17은 일 실시 예에 따른, 사용자의 보행 자세를 교정하기 위한 제2 교정 토크를 출력하는 방법의 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 14를 참조한 전술된 동작 1430에서, 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 제2 임계 값 이내가 아닌 것으로 결정된 경우 아래의 동작들 1710 및 1720이 수행될 수 있다. 동작들 1710 및 1720은 웨어러블 장치(예: 도 1의 웨어러블 장치(100) 또는 도 8의 웨어러블 장치(800))에 의해 수행될 수 있다.
동작 1710에서, 웨어러블 장치는 제1 교정 움직임 정보에 기초하여 제2 교정 토크 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 교정 토크 정보는 구동 모듈(예: 도 1의 구동 모듈(120)) 및 추가 구동 모듈(예: 도 8의 추가 구동 모듈(850)) 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이에 기초하여 제2 교정 토크 정보를 결정할 수 있다. 제2 교정 토크 정보를 결정하는 방법에 대한 설명은, 도 9를 참조하여 전술된 동작 940에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있다.
제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이가 제2 임계 값 이내가 아닌 경우는 사용자가 제1 교정 토크에 잘 적응하고 있다는 의미일 수 있다. 사용자가 제1 교정 토크에 잘 적응하는 경우, 제1 교정 토크에 비해 강한 교정 토크가 사용자에게 제공될 수 있다. 동작 940에 대한 설명에서 제1 교정 토크 정보를 계산하기 위해 미리 설정된 비율로서 5%가 예시되었지만, 제2 교정 토크 정보를 계산하기 위해 상기의 비율이 5%를 초과하도록 조정될 수 있다. 조정된 비율은 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 범위 간의 차이에 기초하여 비례하도록 결정될 수 있다.
동작 1720에서, 웨어러블 장치는 구동 모듈(예: 도 1의 구동 모듈(120)) 및 추가 구동 모듈(도 8의 추가 구동 모듈(850)) 중 적어도 하나를 통해 제2 교정 토크 정보에 대응하는 제2 교정 토크를 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력되는 제2 교정 토크는 사용자의 전체의 보행 싸이클에 대응하는 토크 궤적의 형태일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 왼쪽 다리가 앞으로 나가는 경우 왼쪽 다리의 스윙을 보조하도록 제2 토크 및 제2 추가 토크가 출력되고, 사용자의 왼쪽 다리가 뒤로 나가는 경우 왼쪽 다리의 지지를 보조하도록 제2 토크 및 제2 추가 토크가 출력될 수 있다.
도 18a는 일 실시 예에 따른, 근력 강화 운동 프로그램을 실행하는 방법의 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 도 14를 참조하여 전술된 동작 1440은 아래의 동작들 1802 내지 1842를 포함할 수 있다. 동작들 1802 내지 1842은 웨어러블 장치(예: 도 1의 웨어러블 장치(100) 또는 도 8의 웨어러블 장치(800))에 의해 수행될 수 있다.
동작 1802에서, 웨어러블 장치는 사용자에 대한 참조 데이터가 저장되어 있는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 참조 데이터는 가장 최근에 측정된 사용자의 움직임 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 참조 데이터는 사용자가 수행한 운동 프로그램의 레벨일 수 있다.
예를 들어, 참조 데이터로서 사용자가 수행한 운동 프로그램의 레벨이 저장되어 있는 경우 동작 1806이 수행될 수 있다. 참조 데이터가 저장되어 있지 않는 경우, 동작 1804이 수행될 수 있다.
동작 1806에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 이전 운동 모드가 인터벌 강화 모드였는지 여부를 결정할 수 있다. 이전 운동 모드가 인터벌 강화 모드인 경우, 동작 1808이 수행될 수 있다. 이전 운동 모드가 인터벌 강화 모드가 아닌 경우, 동작 1818이 수행될 수 있다.
동작 1818에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 이전 운동 모드가 심폐 강화 모드였는지 여부를 결정할 수 있다. 이전 운동 모드가 심폐 강화 모드인 경우, 동작 1820이 수행될 수 있다. 이전 운동 모드가 심폐 강화 모드가 아닌 경우, 동작 1832이 수행될 수 있다.
동작 1808에서, 웨어러블 장치는 운동 모드를 심폐 강화 모드로 결정할 수 있다.
동작 1810에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성하였는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성한 경우, 동작 1812이 수행될 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성하지 못한 경우, 동작 1804이 수행될 수 있다.
동작 1812에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 사용자가 평균 속도 6.0km/h 이상 보행을 달성하였는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자가 평균 속도 6.0km/h 이상 보행을 달성한 경우, 동작 1816이 수행될 수 있다. 사용자가 평균 속도 6.0km/h 이상 보행을 달성하지 못한 경우, 동작 1814이 수행될 수 있다.
동작 1804에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 5.5km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 5.5km/h의 달성과 함께 심폐 강화를 위해 사용자에게 제공되는 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 4], [표 5] 및 [표 6]을 참조하여 설명된다.
보행속도 5.5km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 3 - 3 - 3 - 3 - 3
아쿠아 모드 -3 - -3 - -3 - -3 - -3 -
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
[표 4]에 따른 동작 프로토콜은 사용자에게 강한 저항력이 제공되는 구간과 사용자에게 강한 보조력이 제공되는 구간을 조합함으로써 사용자의 심박수를 극적으로 변화시킬 수 있고, 극적인 심박수의 변화에 의해 사용자의 심폐 기능이 강화될 수 있다. [표 4]의 동작 프로토콜이 도 18b를 통해 도시화된다.
보행속도 5.5km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 4 - 4 - 4 - 4 - 4
아쿠아 모드 -4 - -4 - -4 - -4 - -4 -
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
[표 5]에 따른 동작 프로토콜은 [표 4]의 동작 프로토콜의 저항력 및/또는 보조력 보다 강한 저항력 및/또는 보조력을 사용자에게 제공할 수 있다. [표 5]의 동작 프로토콜이 도 18c를 통해 도시화된다.
보행속도 5.5km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 5 - 5 - 5 - 5 - 5
아쿠아 모드 -5 - -5 - -5 - -5 - -5 -
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
[표 6]에 따른 동작 프로토콜은 [표 5]의 동작 프로토콜의 저항력 및/또는 보조력 보다 강한 저항력 및/또는 보조력을 사용자에게 제공할 수 있다. [표 6]의 동작 프로토콜이 도 18d를 통해 도시화된다.
동작 1814에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 6.0km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 6.0km/h의 달성과 함께 심폐 강화를 위해 사용자에게 제공되는 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 7], [표 8] 및 [표 9]을 참조하여 설명된다.
보행속도 6.0km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 3 - 3 - 3 - 3 - 3
아쿠아 모드 -3 - -3 - -3 - -3 - -3 -
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
일 예에 따르면, [표 7]의 동작 프로토콜의 토크의 게인 값이 [표 4]의 동작 프로토콜의 게인 값과 동일할 수 있으나, 사용자의 보행속도가 각각 6.0km/h으로 설정됨에 따라 토크의 출력을 위한 다른 파라미터들(예: 딜레이)의 값들은 [표 4]의 동작 프로토콜의 대응 파라미터들의 값들과 서로 상이할 수 있다. 도시화된 [표 7]의 동작 프로토콜은 도 18b에 대응할 수 있다.
보행속도 6.0km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 4 - 4 - 4 - 4 - 4
아쿠아 모드 -4 - -4 - -4 - -4 - -4 -
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
[표 8]에 따른 동작 프로토콜은 [표 7]의 동작 프로토콜의 저항력 및/또는 보조력 보다 강한 저항력 및/또는 보조력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 8]의 동작 프로토콜은 도 18c에 대응할 수 있다.
보행속도 6.0km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 5 - 5 - 5 - 5 - 5
아쿠아 모드 -5 - -5 - -5 - -5 - -5 -
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
[표 9]에 따른 동작 프로토콜은 [표 8]의 동작 프로토콜의 저항력 및/또는 보조력 보다 강한 저항력 및/또는 보조력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 9]의 동작 프로토콜은 도 18d에 대응할 수 있다.
동작 1816에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 6.5km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 6.5km/h의 달성과 함께 심폐 강화를 위해 사용자에게 제공되는 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 10], [표 11] 및 [표 12]를 참조하여 설명된다.
보행속도 6.5km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 3 - 3 - 3 - 3 - 3
아쿠아 모드 -3 - -3 - -3 - -3 - -3 -
속도
(km/h)		 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5
일 예에 따르면, [표 10]의 동작 프로토콜의 토크의 게인 값이 [표 4] 또는 [표 7]의 동작 프로토콜의 게인 값과 동일할 수 있으나, 사용자의 보행속도가 각각 6.5km/h으로 설정됨에 따라 토크의 출력을 위한 다른 파라미터들(예: 딜레이)의 값들은 [표 4] 또는 [표 7]의 동작 프로토콜의 대응 파라미터들의 값들과 서로 상이할 수 있다. 도시화된 [표 10]의 동작 프로토콜은 도 18b에 대응할 수 있다.
보행속도 6.5km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 4 - 4 - 4 - 4 - 4
아쿠아 모드 -4 - -4 - -4 - -4 - -4 -
속도
(km/h)		 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5
[표 11]에 따른 동작 프로토콜은 [표 10]의 동작 프로토콜의 저항력 및/또는 보조력 보다 강한 저항력 및/또는 보조력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 11]의 동작 프로토콜은 도 18c에 대응할 수 있다.
보행속도 6.5km/h를 위한 심폐 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - 5 - 5 - 5 - 5 - 5
아쿠아 모드 -5 - -5 - -5 - -5 - -5 -
속도
(km/h)		 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5
[표 12]에 따른 동작 프로토콜은 [표 11]의 동작 프로토콜의 저항력 및/또는 보조력 보다 강한 저항력 및/또는 보조력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 12]의 동작 프로토콜은 도 18d에 대응할 수 있다.
동작 1820에서, 웨어러블 장치는 운동 모드를 근력 강화 모드로 결정할 수 있다.
동작 1822에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성하였는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성한 경우, 동작 1826이 수행될 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성하지 못한 경우, 동작 1824이 수행될 수 있다.
동작 1826에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성하였는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성한 경우, 동작 1830이 수행될 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성하지 못한 경우, 동작 1828이 수행될 수 있다.
동작 1824에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 5.0km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 5.0km/h의 달성과 함께 근력 강화를 위해 사용자에게 제공되는 근력 강화 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 13], [표 14] 및 [표 15]를 참조하여 설명된다.
보행속도 5.0km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5
속도
(km/h)		 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
[표 13]에 따른 동작 프로토콜은 사용자에게 점차 증가되는 저항력을 제공함으로써 사용자의 근력을 강화시킬 수 있다. [표 4]에 따른 동작 프로토콜은 다리 앞쪽 주근육(예: 대퇴사두근)외에 인접 근육(예: 햄스트링 또는 둔근)을 더 많이 개입시키며 높은 근 자극을 통해 근육 발달을 유도할 수 있다. [표 13]의 동작 프로토콜이 도 18e를 통해 도시화된다.
보행속도 5.0km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5
속도
(km/h)		 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
[표 14]에 따른 동작 프로토콜은 [표 13]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. [표 14]의 동작 프로토콜이 도 18f를 통해 도시화된다.
보행속도 5.0km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5 -5
속도
(km/h)		 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
[표 15]에 따른 동작 프로토콜은 [표 13] 또는 [표 14]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. [표 15]의 동작 프로토콜이 도 18g를 통해 도시화된다.
동작 1828에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 5.5km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 5.5km/h의 달성과 함께 근력 강화를 위해 사용자에게 제공되는 근력 강화 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 16], [표 17] 및 [표 18]을 참조하여 설명된다.
보행속도 5.5km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
일 예에 따르면, [표 16]의 동작 프로토콜의 토크의 게인 값이 [표 13]의 동작 프로토콜의 게인 값과 동일할 수 있으나, 사용자의 보행속도가 각각 5.5km/h으로 설정됨에 따라 토크의 출력을 위한 다른 파라미터들(예: 딜레이)의 값들은 [표 13]의 동작 프로토콜의 대응 파라미터들의 값들과 서로 상이할 수 있다. 도시화된 [표 16]의 동작 프로토콜은 도 18e에 대응할 수 있다.
보행속도 5.5km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
[표 17]에 따른 동작 프로토콜은 [표 16]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 17]의 동작 프로토콜은 도 18f에 대응할 수 있다.
보행속도 5.5km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5 -5
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
[표 18]에 따른 동작 프로토콜은 [표 17]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 18]의 동작 프로토콜은 도 18g에 대응할 수 있다.
동작 1830에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 6.0km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 6.0km/h의 달성과 함께 근력 강화를 위해 사용자에게 제공되는 근력 강화 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 19], [표 20] 및 [표 21]을 참조하여 설명된다.
보행속도 6.0km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
일 예에 따르면, [표 19]의 동작 프로토콜의 토크의 게인 값이 [표 13] 또는 [표 16]의 동작 프로토콜의 게인 값과 동일할 수 있으나, 사용자의 보행속도가 각각 6.0km/h으로 설정됨에 따라 토크의 출력을 위한 다른 파라미터들(예: 딜레이)의 값들은 [표 13] 또는 [표 16]의 동작 프로토콜의 대응 파라미터들의 값들과 서로 상이할 수 있다. 도시화된 [표 19]의 동작 프로토콜은 도 18e에 대응할 수 있다.
보행속도 6.0km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
[표 20]에 따른 동작 프로토콜은 [표 19]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 20]의 동작 프로토콜은 도 18f에 대응할 수 있다.
보행속도 6.0km/h를 위한 근력 강화 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - - - - - - - -
아쿠아 모드 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5 -5
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
[표 21]에 따른 동작 프로토콜은 [표 20]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 21]의 동작 프로토콜은 도 18g에 대응할 수 있다.
동작 1832에서, 웨어러블 장치는 운동 모드를 인터벌 강화 모드로 결정할 수 있다.
동작 1834에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성하였는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성한 경우, 동작 1838이 수행될 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.0km/h 이상 보행을 달성하지 못한 경우, 동작 1836이 수행될 수 있다.
동작 1838에서, 웨어러블 장치는 참조 데이터에 기초하여 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성하였는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성한 경우, 동작 1842이 수행될 수 있다. 사용자가 평균 속도 5.5km/h 이상 보행을 달성하지 못한 경우, 동작 1840이 수행될 수 있다.
동작 1836에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 5.0km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 5.0km/h의 달성과 함께 인터벌 훈련을 위해 사용자에게 제공되는 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 22], [표 23] 및 [표 24]를 참조하여 설명된다.
보행속도 5.0km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -2 -3 -2 - - -2 -3 -2 - -
속도
(km/h)		 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
[표 22]에 따른 동작 프로토콜은 스프린트 구간(sprint) 구간에서는 운동 효과를 극대화하고, 회복(recovery) 구간에서는 보행을 보조하여 사용자의 심박을 빠르게 안정시킴으로써 일반 걷기 운동에 대비하여 사용자의 높은 칼로리 소모를 유도할 수 있다. [표 22]의 동작 프로토콜이 도 18h를 통해 도시화된다.
보행속도 5.0km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -3 -4 -3 - - -3 -4 -3 - -
속도
(km/h)		 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
[표 23]에 따른 동작 프로토콜은 [표 22]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. [표 23]의 동작 프로토콜이 도 18i를 통해 도시화된다.
보행속도 5.0km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -4 -5 -4 - - -4 -5 -4 - -
속도
(km/h)		 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
[표 24]에 따른 동작 프로토콜은 [표 23]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. [표 24]의 동작 프로토콜이 도 18j를 통해 도시화된다.
동작 1840에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 5.5km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 5.5km/h의 달성과 함께 인터벌 훈련을 위해 사용자에게 제공되는 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 25], [표 26] 및 [표 27]을 참조하여 설명된다.
보행속도 5.5km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -2 -3 -2 - - -2 -3 -2 - -
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
일 예에 따르면, [표 25]의 동작 프로토콜의 토크의 게인 값이 [표 22]의 동작 프로토콜의 게인 값과 동일할 수 있으나, 사용자의 보행속도가 각각 5.5km/h으로 설정됨에 따라 토크의 출력을 위한 다른 파라미터들(예: 딜레이)의 값들은 [표 22]의 동작 프로토콜의 대응 파라미터들의 값들과 서로 상이할 수 있다. 도시화된 [표 25]의 동작 프로토콜은 도 18h에 대응할 수 있다.
보행속도 5.5km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -3 -4 -3 - - -3 -4 -3 - -
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
[표 26]에 따른 동작 프로토콜은 [표 25]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 26]의 동작 프로토콜은 도 18i에 대응할 수 있다.
보행속도 5.5km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -4 -5 -4 - - -4 -5 -4 - -
속도
(km/h)		 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
[표 27]에 따른 동작 프로토콜은 [표 26]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 27]의 동작 프로토콜은 도 18j에 대응할 수 있다.
동작 1842에서, 웨어러블 장치는 사용자에게 보행속도 6.0km/h의 달성을 위한 운동 모드를 제공할 수 있다. 보행속도 6.0km/h의 달성과 함께 인터벌 훈련을 위해 사용자에게 제공되는 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜의 일 예들이 아래의 [표 28], [표 29] 및 [표 30]을 참조하여 설명된다.
보행속도 6.0km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -2 -3 -2 - - -2 -3 -2 - -
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
일 예에 따르면, [표 28]의 동작 프로토콜의 토크의 게인 값이 [표 25]의 동작 프로토콜의 게인 값과 동일할 수 있으나, 사용자의 보행속도가 각각 6.0km/h으로 설정됨에 따라 토크의 출력을 위한 다른 파라미터들(예: 딜레이)의 값들은 [표 27]의 동작 프로토콜의 대응 파라미터들의 값들과 서로 상이할 수 있다. 도시화된 [표 28]의 동작 프로토콜은 도 18h에 대응할 수 있다.
보행속도 6.0km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -3 -4 -3 - - -3 -4 -3 - -
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
[표 29]에 따른 동작 프로토콜은 [표 28]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 29]의 동작 프로토콜은 도 18i에 대응할 수 있다.
보행속도 6.0km/h를 위한 인터벌 훈련 모드의 동작 프로토콜
시간
(min)		 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00
부스트 모드 - - - 2 2 - - - 2 2
아쿠아 모드 -4 -5 -4 - - -4 -5 -4 - -
속도
(km/h)		 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
[표 30]에 따른 동작 프로토콜은 [표 29]의 동작 프로토콜의 저항력 보다 강한 저항력을 사용자에게 제공할 수 있다. 도시화된 [표 30]의 동작 프로토콜은 도 18j에 대응할 수 있다.
동작 1805에서, 웨어러블 장치는 사용자가 수행한 운동에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 운동 중에 측정된 사용자의 움직임 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 수행한 운동 프로그램의 레벨이 데이터로서 저장될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 기본적으로 1 주기 이상(예: 2 주기) 운동 모드를 수행할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치는 기본적으로 2 주기의 운동 모드를 수행한 후 운동 모드의 수행을 종료할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치는 기본적인 2 주기의 운동 모드를 수행한 후 사용자에게 추가의 주기의 운동 모드를 수행할지 여부를 문의하고, 사용자의 회신에 기초하여 추가 주기의 운동 모드를 수행할 수 있다.
도 1 내지 도 18a를 참조하여 전술된 사용자에게 교정 토크를 제공함으로써 사용자의 보행 상태를 개선하는 방법은, 사용자가 웨어러블 장치를 착용한 후 1회성으로 제공될 수도 있으며, 또한 장기의 기간 동안 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치를 이용한 근력 강화 운동 프로그램은 수주(예: 4주 내지 8주) 동안 사용자에게 제공될 수 있다. 사용자는 장기간의 웨어러블 장치의 사용을 통해 보행 상태를 개선할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(100; 800)는, 웨어러블 장치가 사용자(110)의 신체에 착용되었을 때 사용자의 허리 부위에 위치하는 베이스 바디(80), 사용자의 신체를 적어도 일부를 지지하기 위한 허리 지지 프레임(20) 및 다리 지지 프레임(50; 55; 810), 다리 지지 프레임을 사용자의 허벅지에 고정시키기 위한 허벅지 체결부(1; 2), 베이스 바디 내에 배치되는 IMU (135), 사용자의 다리에 적용되는 토크를 발생시키는 구동 모듈(35; 45; 120) - 구동 모듈은 허리 지지 프레임 및 다리 지지 프레임 사이에 위치됨 -, 다리 지지 프레임의 회전 각도를 측정하는 각도 센서(125), 웨어러블 장치를 제어하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어 모듈(130; 510)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 다리 지지 프레임은, 구동 모듈과 직접적 또는 간접적으로 연결되는 제1 부분 다리 지지 프레임(820), 허벅지 체결부와 직접적 또는 간접적으로 연결되는 제2 부분 다리 지지 프레임(830), 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임을 연결하는 힌지(840), 및 제1 부분 다리 지지 프레임에 대한 제2 부분 다리 지지 프레임의 움직임을 제어하는 추가 구동 모듈(850)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 웨어러블 장치에 전력을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치는 외부 장치(210)와 근거리 무선 통신을 수행하는 통신 모듈(516)을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 다리 지지 프레임은, 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임 간의 각도를 측정하는 추가 각도 센서를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 추가 구동 모듈은 선형 구동기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는, 테스트 보행을 통해 획득된 사용자의 테스트 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(930), 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작(940) - 제1 교정 토크 정보는 구동 모듈 및 추가 구동 모듈 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 포함함 -, 및 구동 모듈 및 추가 구동 모듈 중 적어도 하나를 통해 제1 교정 토크 정보에 대응하는 제1 교정 토크를 출력하는 동작(950)을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는, 웨어러블 장치가 사용자의 신체에 정상적으로 착용되었는지 여부를 결정하는 동작(910), 및 웨어러블 장치가 사용자의 신체에 정상적으로 착용된 경우, 테스트 움직임 정보를 획득하는 동작(920)을 더 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 테스트 움직임 정보는, IMU를 통해 획득되는 사용자의 테스트 골반 움직임 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 테스트 움직임 정보는, 각도 센서를 통해 획득되는 사용자의 직진성 다리 움직임 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 테스트 움직임 정보는, 다리 지지 프레임의 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임 간의 각도를 측정하는 추가 각도 센서를 통해 획득되는 사용자의 측면성 다리 움직임 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(930)은, 테스트 움직임 정보에 기초하여 획득된 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위를 비교함으로써 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 테스트 움직임 정보에 기초하여 획득된 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위를 비교함으로써 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작은, 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이를 계산하는 동작(1310), 및 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이가 미리 설정된 제1 임계 값을 초과하는 경우 사용자의 보행 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 결정하는 동작(1320)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작(940)은, 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위 간의 차이에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는, 제1 교정 토크가 출력된 이후의 교정 보행을 통해 획득된 사용자의 제1 교정 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(1410), 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우, 제1 교정 움직임 정보에 대한 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 정보에 대한 테스트 움직임 범위 간의 차이를 결정하는 동작(1420), 및 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 간의 차이가 미리 설정된 제2 임계 값 이내인 경우, 사용자의 근력을 강화하기 위해 미리 설정된 근력 강화 운동 프로그램을 실행하는 동작(1440)을 더 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는, 보행 상태가 정상 상태인 경우, 사용자의 근력을 보조하기 위해 미리 설정된 근력 보조 운동 프로그램을 실행하는 동작(1510)을 더 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 웨어러블 장치에 의해 수행되는, 웨어러블 장치(100; 800)를 제어하는 방법은, 테스트 보행을 통해 획득된 웨어러블 장치의 사용자의 테스트 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(930), 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작(940) - 제1 교정 토크 정보는 웨어러블 장치의 구동 모듈 및 추가 구동 모듈 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 포함함 -, 및 구동 모듈 및 추가 구동 모듈 중 적어도 하나를 통해 제1 교정 토크 정보에 대응하는 제1 교정 토크를 출력하는 동작(950)을 포함할 수 있다. 여기에 사용된 "기초하여"는 적어도 기초하여를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치를 제어하는 방법은, 웨어러블 장치가 사용자의 신체에 정상적으로 착용되었는지 여부를 결정하는 동작(910), 및 웨어러블 장치가 사용자의 신체에 정상적으로 착용된 경우, 테스트 움직임 정보를 획득하는 동작(920)을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(930)은, 테스트 움직임 정보에 기초하여 획득된 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위를 비교함으로써 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치를 제어하는 방법은, 제1 교정 토크가 출력된 이후의 교정 보행을 통해 획득된 사용자의 제1 교정 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(1410), 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우, 제1 교정 움직임 정보에 대한 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 정보에 대한 테스트 움직임 범위 간의 차이를 결정하는 동작(1420), 및 제1 교정 움직임 범위 및 테스트 움직임 간의 차이가 미리 설정된 제2 임계 값 이내인 경우, 사용자의 근력을 강화하기 위해 미리 설정된 근력 강화 운동 프로그램을 실행하는 동작(1440)을 더 포함할 수 있다.
여기의 각 실시예는 여기에 설명된 다른 실시예(들)와 조합하여 사용될 수 있습니다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치를 제어하는 방법은, 보행 상태가 정상 상태인 경우, 사용자의 근력을 보조하기 위해 미리 설정된 근력 보조 운동 프로그램을 실행하는 동작(1510)을 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 실시 예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 적어도 하나의 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 사용하여 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 장치 또는 프로세서는 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.
실시 예에 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 실시 예를 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 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 여기의 각 "모듈"은 회로를 포함할 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 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 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 웨어러블 장치(100; 800)는,
    사용자의 허리 부위에 근접하게 배치되도록 구성되는, 하우징을 포함하는 베이스 바디(80);
    상기 사용자의 신체를 적어도 일부를 지지하기 위한 허리 지지 프레임(20) 및 다리 지지 프레임(50; 55; 810);
    상기 다리 지지 프레임을 사용자의 허벅지에 고정시키기 위한 허벅지 체결부(1; 2);
    상기 베이스 바디 내에 배치되는, 회로를 포함하는 IMU(inertial measurement unit)(135);
    상기 사용자의 다리에 적용되는 토크를 발생시키는, 모터 및/또는 회로를 포함하는 구동 모듈(35; 45; 120);
    상기 다리 지지 프레임의 회전 각도를 측정하는 각도 센서(125)
    상기 웨어러블 장치의 적어도 일부를 제어하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어 모듈(130; 510)
    을 포함하고,
    상기 다리 지지 프레임은,
    상기 구동 모듈과 연결되는 제1 부분 다리 지지 프레임(820);
    상기 허벅지 체결부와 연결되는 제2 부분 다리 지지 프레임(830);
    상기 제1 부분 다리 지지 프레임 및 상기 제2 부분 다리 지지 프레임을 연결하는 힌지(hinge)(840); 및
    상기 제1 부분 다리 지지 프레임에 대한 상기 제2 부분 다리 지지 프레임의 움직임을 제어하는, 액츄에이터 및/또는 회로를 포함하는 추가 구동 모듈(850)
    을 포함하는,
    웨어러블 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨어러블 장치에 전력을 공급하는 배터리
    를 더 포함하는,
    웨어러블 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    외부 장치(210)와 근거리 무선 통신을 수행하는, 통신 회로를 포함하는 통신 모듈(516)
    을 더 포함하는,
    웨어러블 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다리 지지 프레임은,
    상기 제1 부분 다리 지지 프레임 및 상기 제2 부분 다리 지지 프레임 간의 각도를 측정하는 추가 각도 센서
    를 더 포함하는,
    웨어러블 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추가 구동 모듈은 선형 구동기를 포함하는,
    웨어러블 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    테스트 보행을 통해 획득된 상기 사용자의 테스트 움직임 정보에 기초하여 상기 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(930);
    상기 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작(940) - 상기 제1 교정 토크 정보는 상기 구동 모듈 및 상기 추가 구동 모듈 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 포함함 -; 및
    상기 구동 모듈 및 상기 추가 구동 모듈 중 적어도 하나를 통해 상기 제1 교정 토크 정보에 대응하는 제1 교정 토크를 출력하는 동작(950)
    을 수행하는,
    웨어러블 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 웨어러블 장치가 상기 사용자의 상기 신체에 정상적으로 착용되었는지 여부를 결정하는 동작(910); 및
    상기 웨어러블 장치가 상기 사용자의 상기 신체에 정상적으로 착용된 경우, 상기 테스트 움직임 정보를 획득하는 동작(920)
    을 더 수행하는,
    웨어러블 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 테스트 움직임 정보는,
    상기 IMU를 통해 획득되는 상기 사용자의 테스트 골반 움직임 정보를 포함하는,
    웨어러블 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 테스트 움직임 정보는,
    상기 각도 센서를 통해 획득되는 상기 사용자의 직진성 다리 움직임 정보를 포함하는,
    웨어러블 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 테스트 움직임 정보는,
    상기 다리 지지 프레임의 제1 부분 다리 지지 프레임 및 제2 부분 다리 지지 프레임 간의 각도를 측정하는 추가 각도 센서를 통해 획득되는 상기 사용자의 측면성 다리 움직임 정보를 포함하는,
    웨어러블 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(930)은,
    상기 테스트 움직임 정보에 기초하여 획득된 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위를 적어도 비교함으로써 상기 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작
    을 포함하는,
    웨어러블 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 테스트 움직임 정보에 기초하여 획득된 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위를 적어도 비교함으로써 상기 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작은,
    상기 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 차이를 계산하는 동작(1310); 및
    상기 테스트 움직임 범위 및 참조 움직임 범위 간의 상기 차이가 미리 설정된 제1 임계 값을 초과하는 경우 상기 사용자의 보행 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 결정하는 동작(1320)
    을 포함하는,
    웨어러블 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작(940)은,
    상기 테스트 움직임 범위 및 미리 설정된 참조 움직임 범위 간의 차이에 기초하여 상기 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작
    을 포함하는,
    웨어러블 장치.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 교정 토크가 출력된 이후의 교정 보행을 통해 획득된 상기 사용자의 제1 교정 움직임 정보에 기초하여 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(1410);
    상기 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우, 상기 제1 교정 움직임 정보에 대한 제1 교정 움직임 범위 및 상기 테스트 움직임 정보에 대한 테스트 움직임 범위 간의 차이를 결정하는 동작(1420); 및
    상기 제1 교정 움직임 범위 및 상기 테스트 움직임 간의 상기 차이가 미리 설정된 제2 임계 값 이내인 경우, 상기 사용자의 근력을 강화하기 위해 미리 설정된 근력 강화 운동 프로그램을 실행하는 동작(1440)
    을 더 수행하는,
    웨어러블 장치.
  15. 웨어러블 장치(100; 800)에 의해 수행되는, 웨어러블 장치를 제어하는 방법은,
    테스트 보행을 통해 획득된 상기 웨어러블 장치의 사용자의 테스트 움직임 정보에 기초하여 상기 사용자의 보행 상태가 정상 상태인지 여부를 결정하는 동작(930);
    상기 보행 상태가 정상 상태가 아닌 경우 테스트 움직임 정보에 기초하여 제1 교정 토크 정보를 결정하는 동작(940) - 상기 제1 교정 토크 정보는 상기 웨어러블 장치의 구동 모듈 및 추가 구동 모듈 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 포함하고, 상기 구동 모듈 및 상기 추가 구동 모듈 각각은 모터 또는 회로를 포함함 -; 및
    상기 구동 모듈 및 상기 추가 구동 모듈 중 적어도 하나를 통해 상기 제1 교정 토크 정보에 대응하는 제1 교정 토크를 출력하는 동작(950)
    을 포함하는,
    웨어러블 장치 제어 방법.
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