KR100832598B1

KR100832598B1 - 전자식 훌라후프

Info

Publication number: KR100832598B1
Application number: KR1020070032183A
Authority: KR
Inventors: 정문일
Original assignee: 정문일
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2008-05-27

Abstract

본 발명에서 벨트 형태로 구현되는 전자식 훌라후프를 개시한다.

본 발명에 따른 전자식 훌라후프는, 사용자의 허리 회전운동 상태를 검출하고, 검출결과에 따라 회전패턴 제어 및 회전속도 제어를 수행하는 컨트롤러; 및 상기 컨트롤러의 일단으로 체결되어 사용자의 허리 주위를 압착 체결하고, 상기 회전패턴 제어 및 회전속도 제어에 응답하여 사용자의 허리 주위로 소정의 압력을 순차적으로 제공하기 위한 벨트로 구성되며, 벨트는 벨트의 외주면으로 일정 간격을 두고 장착되어 상기 회전패턴 또는 회전속도 제어에 대응하도록 점소등되는 발광 다이오드; 및 상기 벨트의 내주면으로 착설되어 사용자의 허리 주위로 진동에너지를 전달하기 위해 패드로 구성된다.

따라서, 본 발명은 사용자가 통상적인 훌라후프를 회전시키는 동작을 기초로 하며, 회전동작에 대응하는 진동을 사용자의 허리 주위로 순차적으로 제공함으로써, 좁은 공간에서 또는 앉은 자세로 훌라후프를 즐기거나, 훌라후프 운동을 수행하고, 사용자의 허리 주위로 저주파 진동 또는 물리적 진동을 가미함으로써, 다이어트 효과를 극대화하는 효과가 있다.

훌라후프, 전자식, 진동, 저주파, 편심모터, 자극, 패드, 벨트, 자이로

Description

전자식 훌라후프{ELECTRIC HULA HOOP}

도 1은 종래 훌라후프를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 전자식 훌라후프를 나타낸 사시도이다.

도 3a, 3b는 본 발명에 따른 전자식 훌라후프의 주요 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 전자식 훌라후프의 컨트롤러 기능을 설명하기 위한 구성도이다.

도 5a, 5b, 5c는 본 발명의 벨트를 일 실시 예로 설명하기 위한 도면이다.

도 6a, 6b는 본 발명의 벨트를 다른 실시 예로 설명하기 위한 도면이다.

＜주요 도면에 대한 부호의 설명＞

201 : 컨트롤러 203 : 벨트

205 : 스피커 207 : 제어 스위치

209 : 디스플레이 패널 211 : 발광 다이오드

213 : 진동패드 215 : 거치홈

217 : 고정패널 401 : 자이로 센서

403 : 에이디 컨버터 405 : 연산부

407 : 난이도 판단부 409 : 회전주기 검출부

411 : 진동수단 제어모듈 413 : 음향 출력부

415 : 주파수 변조부 417 : 포토센서

419 : 신호 정형부 421 : 드라이버

423 : 진동수단 501, 601 : 커버 벨트

503, 607 : 베이스 벨트 505 : 실리콘 패드

507, 605 : 피씨비 셀 509 : 전극

511 : 피씨비 홀 513, 603 : 발광 홈

609 : 진동모터

본 발명은 훌라후프(Hula Hoop)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벨트형태의 구조를 갖고, 훌라후프의 동작시키기 위한 사용자의 운동 형태를 감지하여 이에 대응하는 저주파의 회전 진동을 부여함으로써, 운동의 유희 및 다이어트 효과를 배가시킬 수 있는 전자식 훌라후프에 관한 것이다.

일반적으로, 훌라후프는 기구적인 형태를 갖고 넓은 공간에서 개인의 운동효과를 높일 수 있는 장치이다. 훌라후프는 그 운동효과가 크기 때문에, 소비자의 반응이 크고, 이로 인해 많은 종류의 훌라후프가 개발 시판되고 있다. 특히, 훌라후프의 내경으로 다수의 돌기를 형성한 장치를 포함하여, 훌라후프의 외주면으로 램 프 또는 발광 다이오드를 장착하여 운동의 흥미를 유발할 수 있는 장치가 시판되어 많은 인가를 누리고 있는 실정이다.

훌라후프의 운동 효과는 훌라후프 자체로부터 그 효과를 제공받을 수 있는 것이 아니라, 사용자가 훌라후프를 동작시키는 과정에서 흥미를 유발하기 때문에, 지속적인 운동이 가능하여 타 종류의 운동기구보다 운동 효과가 배가되는 것이다. 따라서, 사용자는 훌라후프를 돌리기 위해 규칙적인 허리 운동을 실행해야 하며, 이러한 허리 운동이 곧 훌라후프의 운동 효과로 이어지는 것이다.

근래에는 전술된 훌라후프의 운동 효과를 극대화하기 위해, 훌라후프의 내주면으로 다수의 돌기 즉, 지압 기능을 갖는 돌기를 형성하여 운동 효과를 높이도록 유도하고 있다. 예컨대, 도 1에서 도시된 바와 같이, 훌라후프(1)는 링형태의 몸체부(11) 내주 면을 따라 등간격으로 형성된 결합공(12)에 반구형상으로 배면에 소정의 깊이를 갖는 안착홈(13)이 형성되고 후크편(14)이 돌출된 지압용 돌기(10)가 끼워져 결합되되, 몸체부(11)와 지압용 돌기(10) 사이에 완충스프링(20)이 탄설되도록 결합되고 있다.

기술된 훌라후프의 동작을 살펴 보면, 몸체부(11)와 지압용 돌기(10) 사이에는 완충스프링(20)이 탄설되어 간격 S가 유지되며 지압용 돌기(10)는 완충스프링(20)의 탄발력에 의해 간격 S 범위내에서 유동된다. 이와 같이하여 훌라후프(1)를 신체 허리에 거치시킨 후, 돌리게 되면 허리부위를 따라 훌라후프(1)가 회전되면서 허리부위 단련을 위한 운동이 이루어지는 것으로서, 이때, 훌라후프(1)가 허리부위를 따라 회전됨에 따라 몸체부(11)에 결합된 지압용 돌기(10)가 연속·반복적으로 허리부위에 접촉되면서 지압이 이루어지게 되는 것이다.

그러나, 현재 시판되는 다수의 훌라후프는 그 형태가 고전적으로 구현되고 있어, 실질적으로 외부 또는 넓은 공간에서 훌라후프 운동을 할 수밖에 없는 문제점이 있다. 즉, 실내에서는 훌라후프 운동이 번거로우며, 이로 인해 훌라후프 이용자가 한정될 수밖에 없는 실정이다. 이는 시장의 한계를 드러내는 것으로, 현 시점에서 시장 개척의 필요성이 요구되고 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 훌라후프를 실내 또는 앉은 상태에서 실행할 수 있는 전자식 훌라후프를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 훌라후프의 유희적 감각을 유지하고 훌라후프의 운동 효과를 배가시킬 수 있는 전자식 훌라후프를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 훌라후프의 동작 상태를 전자 제어로 수행함으로써, 훌라후프의 동작 횟수, 동작시간, 소비열량 등의 정보를 제공하여 규칙적이고, 과학적인 운동을 실현할 수 있는 전자식 훌라후프를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 전자식 훌라후프는, 사용자의 허리 회전운동 상태를 검출하고, 검출결과에 따라 회전패턴 제어 및 회전속도 제어를 수행하는 컨트롤러; 및 상기 컨트롤러의 일단으로 체결되어 사용자의 허리 주위를 압착 체결하고, 상기 회전패턴 제어 및 회전속도 제어에 응답하여 사용자의 허리 주위로 소정의 압력을 순차적으로 제공하기 위한 벨트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로는, 벨트는 벨트의 외주면으로 일정 간격을 두고 장착되어 상기 회전패턴 또는 회전속도 제어에 대응하도록 점소등되는 발광 다이오드; 및 상기 벨트의 내주면으로 착설되어 사용자의 허리 주위로 진동에너지를 전달하기 위해 패드로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 컨트롤러는, 사용자의 허리 회전 움직임을 전기적 신호로 검출하기 위한 자이로 센서; 상기 자이로 센서에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 사용자 허리 회전에 대응하는 X축 데이터 및 Y축 데이터를 생성하는 에이디 컨버터; 상기 에이디 컨버터에서 제공되는 X축 데이터 및 Y축 데이터를 상호 감산하고, 감산 결과에 따른 절대치 정보를 출력하는 연산부; 상기 연산부의 연산 결과를 토대로 사용자의 허리 회전 운동의 난이도를 설정하기 위한 난이도 판단부; 상기 자이로 센서의 출력 신호에 근거하여 사용자의 허리 회전에 대한 주기를 검출하기 위한 회전주기 검출부; 상기 회전주기 검출부의 출력 신호를 토대로, 상기 벨트 내로 구비되는 다수의 진동 수단을 순차적으로 구동하기 위한 순차속도 제어를 수행하고, 상기 난이도 판단부의 판단결과에 대응하는 난이도를 토대로, 다수의 진동 수단을 한 주기 동안 순차제어하기 위한 일주기 회전 성공률을 설정하는 진동수단 제어모듈; 및 상기 진동수단 제어모듈의 출력포트에 접속되어 상기 벨트 내로 장착되는 다수의 진동수단을 일주기 회전 성공률 및 순차속도 제어에 따라 스위칭을 수행하는 드라이버로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 진동수단은 저주파 신호를 이용한 저주파 자극수단 또는 물리적인 진동을 제공하기 위한 진동모터인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 전자식 훌라후프를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, 사용자의 허리 회전 상태를 검출하고, 검출결과에 따라 회전패턴 제어 및 회전속도 제어를 수행하는 컨트롤러(201)와, 상기 컨트롤러(201)의 일단으로 체결되어 사용자의 허리 주위를 압착 체결하고, 상기 회전패턴 제어 및 회전속도 제어에 응답하여 사용자의 허리 주위로 소정의 압력을 순차적으로 제공하기 위한 벨트(203)로 구성된다.

상기 컨트롤러(201)는 사용자 설정에 따른 시간제어, 회전수 카운트 등의 기능을 디스플레이하기 위한 디스플레이 패널(209)과, 상기 회전속도 제어에 대응하는 회전 음향을 출력하기 위한 스피커(205) 및 상기 시간제어, 회전수 카운트 등을 사용자로부터 설정되기 위한 제어 스위치(207)로 구성된다. 한편, 상기 벨트(203)는 압착되어 소정의 두께를 갖는 비닐 재질, 가죽 재질 등으로 구현됨이 바람직하다. 그리고, 상기 벨트(203)는 벨트의 외주면으로 일정 간격을 두고 장착되어 상기 회전패턴 또는 회전속도 제어에 대응하도록 점소등되는 발광 다이오드(211) 및 상기 벨트의 내주면으로 착설되어 사용자의 허리 주위로 진동에너지를 전달하기 위한 진동패드(213)로 구성된다.

상기 진동패드(213)는 본 발명의 실시 예에 따라 저주파 진동을 전달하기 위한 실리콘 패드로 구성되거나, 물리적인 진동 예컨대 진동모터, 진동 피에조 등의 진동 토크를 전달하기 위한 플라스틱 패드로 구성될 수 있을 것이다. 여기서, 상기 실리콘 패드는 벨트(203)의 내주면을 일체로 도포할 수 있으나, 상기 진동패드(213)가 플라스틱 패드일 경우, 진동 소자별로 구성되는 다수의 패드로 구성될 수 있다. 이와 같은 플라스틱 패드는 벨트(203)의 회전(휨) 곡률을 높이기 위한 것이다. 필요에 따라, 상기 벨트(203)는 제품의 미려한 외관을 위해 비닐, 가죽 등의 재질로 구성되지 않고, 상기 진동 소자별로 구성되는 플라스틱 패드를 다수 개 연결하여 벨트를 구성할 수 있을 것이다.

그러면, 본 발명에 따른 전자식 훌라후프를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자는 전술된 전자식 훌라후프를 허리에 장착한다. 이는 일반적인 허리띠(벨트)를 메는 것과 같은 것으로, 컨트롤러(201)를 사용자의 전면 중앙에 위치한 후, 벨트(203)를 사용자의 허리를 감싸도록 멘 후, 벨트(203)의 종단을 컨트롤러(201)의 거치홈(215)으로 인입시켜 고정한다. 필요에 따라, 상기 컨트롤러(201)는 고정패널(217)과 유동패널(219)로 분리하고, 유동패널(219)을 고정 패널의 상측 종단부로부터 회동되도록 하여 벨트(203)를 거치홈(215)으로 인입시키기 용이하도록 할 수 있다. 물론, 상기 유동패널(219)은 사용자가 디스플레이 패널(209)을 주시하기 쉽도록 함에 부가적인 목적이 있다고 할 수 있다.

이와 같이, 사용자가 전자식 훌라후프를 사용자의 허리에 안착시킨 후, 사용자는 상기 컨트롤러(201)의 제어 스위치(207)를 통해 시간설정 또는 회전 수 설정, 회전 수 카운트 등의 기능을 선택한다. 상기 시간설정 기능은 소정 시간동안 허리 운동을 하기 위한 것으로, 설정된 시간 이후 상기 스피커(205)를 통해 시간 종료 메시지를 제공받는다. 상기 회전 수 설정 기능은 사용자로부터 허리 회전운동의 횟수를 설정하는 것으로, 정상적인 회전 운동 시에만 그 횟수가 카운트된다. 또한, 상기 회전 수 카운트 기능은 사용자의 허리 회전 운동에 대한 회전 수를 지속적으로 카운트하는 기능이다.

전술된 바와 같이, 사용자가 컨트롤러(201)를 통해 어느 하나의 기능을 선택하고, 시작 버튼(필요에 따라 불필요할 수 있음)을 스위칭한다. 이후, 사용자는 원형 훌라후프(종래 사용되는 플라스틱 재질의 훌라후프)를 사용하듯이, 허리를 회전시킨다. 컨트롤러(201)는 사용자의 허리 회전 운동 즉, X축 및 Y축의 변위를 검출하여 사용자의 허리 회전운동이 정상적으로(종래 훌라후프를 회전시키기 위한 허리 회전 상태) 이루어지고 있는지를 판단한다.

허리 회전운동의 정상상태 여부를 판단하는 것은, 자이로 센서(Gyro Sensor)를 이용하여 허리의 회전상태를 검출하는 것이다. 상기 자이로 센서는 센서의 위치 변위에 따라 X축, Y축 및 Z축의 변위 신호를 아날로그 상태로 출력하며, 본 발명에서는 Z축의 변위 신호를 무시한다. 즉, X축 및 Y축 신호의 변화를 인지하여 사용자의 허리 회전상태를 감시한다. 이는 도 3a에 도시된 바와 같이, 사용자의 허리가 a점을 기점으로 반시계 방향으로 회전할 경우, b점, c점 및 d점을 거쳐 다시 a점으로 되돌아 온다. 이때, X축의 변위는 도시된 바와 같이, 사인파(Sine) 파 신호로 나타나고, Y축 신호는 코사인(Cosine) 파 신호로 나타난다.

즉, X축 신호는 a점을 기준으로 증가 추세를 보이다가, b점을 기준으로 다시 감소한 후, c점을 기준으로 다시 증가(절대값으로 산출)한 후, d점을 기준으로 다시 감소한다. 반면, Y축 신호는 a점에서 최대치를 가진 후, b점으로 가면서 '0'값을 보이고, c점에서 다시 최대값을 갖고, d점에서 다시 '0'값을 갖는다. 전술된 자이로 센서는 약 0.2V 내지 4.8V 사이에서 출력(제조사에 따라 출력 전압 범위는 차이가 있음)되기 때문에, X축 및 Y축에서 '0'점 또는 최소 점은 0.2V를 나타내고, X축 및 Y축의 최대치는 4.8V를 의미한다.

물론, 도시된 파형은 이론에 불과한 것으로 실질적으로 사용자의 허리 회전시의 운동 변위는 사인파(Sine) 및 코사인(Cosine) 웨이브에서 많은 왜곡이 발생된다. 그러나, 허리 회전운동이 왜곡된 상태에서 규칙적으로 회전될 경우, X축 및 Y축의 변위는 규칙적으로 이루어진다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 사용자의 허리 회전이 타원 형태로 이루어질 경우, X축 및 Y축의 변위 또한 동일한 패턴을 갖고 왜곡된다.

이와 같이, 사용자의 허리 회전에 따른 변위가 원형 또는 타원형과 같이 규칙성을 가지고 있다면, 이는 정상적인 회전으로 상정한다. 그리고, 이러한 정상상태의 회전을 전기적 신호로 판단하기 위해서는 X축 신호와 Y축 신호의 가산(감산을 하여도 무관하나 이는 연산결과의 패턴을 감시해야 하기 때문에 바람직하지 않을 것으로 판단됨)을 통해 그 산출 결과가 일정치를 유지하고 있는지 판단한다. 즉, 사인파와 코사인파를 가산하면, '1'이 되듯이, X축 신호와 Y축 신호를 가산하여 4.8V에 가까운 전압이 출력되는지를 판단하는 것이다. 이는 X축 신호 및 Y축 신호 가 규칙적으로 왜곡되었더라도, 결과는 유사하다.

따라서, 컨트롤러(201)는 자이로 센서로부터 검출된 X축 신호와 Y축 신호를 가산하고, 그 결과가 '1'에 가까운 신호 즉, 4.8V에 가까운 신호가 출력될 때, 벨트(203) 내의 진동 수단을 순차적으로 기동한다. 여기서, 4.8V에 가까운 신호라 함은 사용자의 허리 회전운동에 대한 난이도로 판단할 수 있다. 예컨대, 4.2V 내지 4.8V 사이의 출력 신호는 최상의 난이도로 설정될 수 있고, 3.6V 내지 4.2V 미만까지의 출력 신호는 중간 난이도로 설정되며, 3.2V 내지 3.6V 미만의 출력 신호는 하급 난이도로 설정될 수 있다. 물론, 3.2V 미만의 출력신호는 진동 수단을 동작시키지 않는다.

이와 같은 난이도 개념은 사용자로부터 설정될 수 있도록 제어 스위치를 가미하며, 사용자는 초급, 중급, 상급에 해당하는 난이도를 설정하여 본 발명에 따른 전자식 훌라후프를 사용할 것이다. 그리고, 전술된 허리 회전운동은 반시계 방향을 일 예로 하고 있으나, 시계방향으로 허리 회전이 이루어져도 동일한 원리에 따라 동작된다. 즉, 사용자가 허리를 시계방향으로 회전할 경우, 상기 진동 수단의 동작은 시계방향으로 순차적으로 기동된다. 따라서, 사용자는 벨트를 착용하여 허리 회전운동을 할 경우, 마치 원형의 훌라후프(종래 사용되는 훌라후프)를 돌리는 것과 동일한 느낌을 얻는다.

한편, 상기 컨트롤러(201)는 벨트(203)의 종단부를 인식해야 할 필요성이 있다. 이는 벨트(203) 내의 진동 수단이 사용자 허리 표면 즉, 360°에서 이루어져야 하는 것으로, 벨트(203)의 종단부가 벨트와 중첩될 경우 예컨대, 사용자의 허리 둘 레가 작을 경우, 중첩되는 벨트의 종단부로 내장되는 진동 수단은 동작되지 말아야 한다. 이를 위해, 상기 컨트롤러(201)는 거치홈(215)으로부터 연장되는 위치에 포토 센서를 장착하여 벨트(203)의 외주면으로 설치되는 발광 다이오드(211)의 점등 상태를 감시한다.

상기 발광 다이오드(211)는 진동 수단의 동작과 더불어 점등되기 때문에, 발광 다이오드(211)의 점등은 진동 수단의 동작 상태와 동일하다. 따라서, 컨트롤러(201)가 포토 센서를 통해 발광 다이오드(211)의 점등을 인지할 경우, 이는 진동이 360°이루어진 것으로 판단하여 진동 수단의 시작점을 초기화시킨다. 즉, 컨트롤러(201)는 벨트(203) 내의 진동 수단을 처음부터 재가동시킨다. 따라서, 사용자는 허리 회전에 대응하는 진동 감각을 연속적으로 인지한다.

도 4는 본 발명에 따른 전자식 훌라후프의 컨트롤러 기능을 설명하기 위한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 사용자의 허리 회전 움직임을 전기적 신호로 검출하기 위한 자이로 센서(401), 상기 자이로 센서(401)에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 사용자 허리 회전에 대응하는 X축 데이터 및 Y축 데이터를 생성하는 에이디 컨버터(ADC : 403), 상기 에이디 컨버터(403)에서 제공되는 X축 데이터 및 Y축 데이터를 상호 감산하고, 감산 결과에 따른 절대치 정보를 출력하는 연산부(405), 상기 연산부(405)의 연산 결과를 토대로 사용자의 허리 회전 운동의 난이도를 설정하기 위한 난이도 판단부(407), 상기 자이로 센서(401)의 출력 신호에 근거하여 사용자의 허리 회전에 대한 주기를 검출하기 위한 회전주기 검출부(409), 상기 회전주기 검출부(409)의 출력 신호를 토대로, 다수의 진동 수단을 순 차적으로 구동하기 위한 순차속도 제어를 수행하고, 상기 난이도 판단부(407)의 판단결과에 대응하는 난이도를 토대로, 다수의 진동 수단을 한 주기 동안 순차제어하기 위한 일주기 회전 성공률을 설정하는 진동수단 제어모듈(411), 상기 진동수단 제어모듈(411)의 출력포트에 접속되어 상기 벨트(203) 내로 장착되는 다수의 진동수단을 일주기 회전 성공률 및 순차속도 제어에 따라 스위칭을 수행하는 드라이버(421)로 구성된다.

상기 난이도 판단부(407)의 난이도 설정은 사용자로부터 이루어지며, 사용자로부터 설정되는 난이도는 상기 연산부(405)의 출력 결과가 기 설정된 기준치(난이도에 따라 다수 개 설정 가능) 이하인지를 판단한다. 따라서, 전술된 일주기 회전 성공률은 상기 난이도에 근거하며, 난이도가 낮을 경우 사용자의 동일한 허리 회전 운동 시 벨트(203) 내에 장착된 다수의 진동수단이 설정된 일정 구간 동안 순차적으로 구동된다. 반면, 난이도가 높을 경우 사용자의 동일한 허리 회전 운동 시 벨트(203) 내에 장착된 다수의 진동수단이 동작되지 못하거나, 짧은 구간동안만 동작될 것이다.

따라서, 상기 드라이버(421)는 다수의 진동수단이 접속되며, 진동수단 제어모듈(411)에 의해 순차적으로 구동 제어된다.

한편, 본 발명에 따른 전자식 훌라후프는 사용자의 허리 회전 속도에 대응하는 음향을 출력하는데, 이를 위해 소정 주파수 신호를 발진하는 음향 출력부(413)가 접속되고, 상기 음향 출력부(413)는 상기 회전주기 검출부(409)의 출력단 신호에 비례하여 주파수 변조를 수행한다.

또한, 본 발명은 벨트 형식의 전자식 훌라후프로써, 사용자의 허리 둘레에 따라 잔여되는 벨트의 길이가 존재하기 때문에, 잔여 길이 내에 존재하는 진동수단의 동작을 무효시켜야 한다. 따라서, 상기 컨트롤러(201)는 포토센서(417)를 구비하며, 벨트(203)의 외주면으로 구비되는 발광 다이오드(211)가 순차적으로 동작될 때, 상기 잔여 길이에 포함되는 첫 번째 발광 다이오드(211)의 발광 상태를 포토센서(417)를 통해 검출한다.

즉, 상기 발광 다이오드(211)의 점등 상태를 검출하는 포토센서(417)와, 상기 포토센서(417)의 출력 신호를 정형화하기 위한 신호 정형부(419)로 구성되며, 상기 신호 정형부(419)의 출력 신호는 상기 진동수단 제어모듈(411)과 접속되어 다수의 진동 수단의 동작을 초기점에서 시작하도록 리셋시킨다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴 보면 다음과 같다.

먼저, 사용자는 전자식 훌라후프의 벨트(203)를 사용자의 허리 둘레에 안착시킨 후, 벨트(203)의 종단을 컨트롤러(201)의 거치홈(215)으로 인입시킨다. 상기 컨트롤러(201)는 사용자 허리 중앙에 위치하며, 사용자는 컨트롤러(201)의 디스플레이 패널(209)을 주시하고, 제어 스위치(207)를 통해 훌라후프의 난이도를 설정한다. 훌라후프의 난이도는 하급 난이도로 1단계를 설정하거나, 중급 난이도로 2단계, 상급 난이도로 3단계를 설정할 수 있다. 난이도는 필요에 따라 다수 단계로 이루어질 수 있다.

이후, 상기 컨트롤러(201)로 배터리(또는 외부 전원) 전원이 인가되면 시스 템의 초기화가 이루어진다. 이때, 자이로 센서(401)는 사용자의 허리 움직임을 감지한다. 자이로 센서(401)의 출력 신호는 사용자의 허리 움직임 변화를 X축 및 Y축으로 검출하며, 아날로그 신호로 출력한다. 상기 자이로 센서(401)의 아날로그 신호는 에이디 컨버터(403)를 통해 디지트화된 정보로 변환된다. 즉, X축 데이터와 Y축 데이터로 출력되며, 상기 연산부(405)로 제공된다.

상기 연산부(405)는 X축 데이터와 Y축 데이터를 상호 감산 처리한다. 연산부(405)는 감산 처리 결과 최대치 신호에 가까운지를 판단한다. 이는 X축과 Y축의 신호가 90°차이가 발생하는지를 판단하는 것으로, 사용자의 허리 회전이 X축과 Y축으로 90°차이를 갖고 정확하게 회전하는지를 판단하는 것이다. 예컨대, 사용자가 허리 회전 동작을 정확하게 수행하지 않을 경우, 최대치 미만의 신호가 발생한다. 여기서 최대치 신호는 자이로 센서(401)의 X축(또는 Y축) 신호에서 출력하는 최대치 전압인 4.8V와 이때, Y축(또는 X축) 신호에서 출력하는 0.2V를 감산한 결과인 4.6V가 되는 것이다. 따라서, 사용자가 정확하게 허리 회전 운동을 할 경우, 연산부(405)는 4.6V에 대응하는 최대치 신호를 출력한다.

이와 같이, 사용자의 허리 회전에 따라 상기 연산부(405)는 0.2V 이상 4.6V 이하의 전압에 대응하는 데이터를 출력한다. 여기서, 상기 난이도 판단부(407)는 사용자에 의해 난이도가 설정되는데, 전술한 바와 같이 초급, 중급 및 상급으로 나누어질 수 있다. 예컨대, 사용자가 상급(예, 4.2V 내지 4.8V)을 선택하고, 연산부(405)에서 출력되는 전압 데이터가 4.5V일 경우, 상기 난이도 판단부(407)는 정상적으로 허리 회전이 이루어진 것으로 판단한다. 그리고, 판단결과를 상기 진동수단 제어모듈(411)로 제공한다.

반면, 상기 연산부(405)에서 출력되는 전압 데이터가 4.1V로서 상급에 해당하지 못하는 출력일 경우, 난이도 판단부(407)는 상기 진동수단 제어모듈(411)로 회전 명령을 전송하지 않는다. 여기서, 상기 연산부(405)는 지속적인 사용자의 허리 회전운동에 따라 가변적인 출력 데이터를 생성하기 때문에, 난이도 판단부(407) 또한 가변적인 결과를 진동수단 제어모듈(411)로 전송한다. 따라서, 다수의 진동 수단은 비정상적인 사용자의 허리 회전운동에 대응하여 간헐적인 동작을 수행한다. 이는 통상적인 훌라후프를 제대로 돌리지 못할 경우 훌라후프가 사용자의 허리 아래로 낙하는 것과 같은 것으로 인지될 것이다.

사용자가 전자식 훌라후프를 제대로 돌리지 못할 경우, 상기 난이도 판단부(407)를 통해 난이도를 조정한다. 예컨대, 상급 난이도에서 전자식 훌라후프가 동작되지 않을 경우 즉, 연산부(405)의 출력 데이터가 4.0V로 출력되어 전자식 훌라후프가 동작되지 않을 경우 출력난이도를 하향 조정함으로써 훌라후프의 회전이 가능하게 된다. 사용자가 중급에 해당하는 난이도를 선택하고, 사용자의 지속적인 허리 회전운동에 따라 연산부(405)에서 지속적으로 4.0V 이상의 출력 데이터가 제공될 경우, 난이도 판단부(407)는 진동수단 제어모듈(411)로 지속적인 회전 명령을 지시한다.

따라서, 상기 진동수단 제어모듈(411)은 드라이버(421)로 순차제어 명령을 전송하고, 드라이버(421)는 다수의 진동수단을 순차적으로 구동시킨다. 다수의 진동수단은 사용자의 허리 주위로 순차적인 진동을 제공한다. 물론, 사용자의 허리 회전 모션에 대응하여 이루어진다.

한편, 상기 회전주기 검출부(409)는 자이로 센서(401)로부터 X축 신호 또는(및) Y축 신호를 제공받아 사용자의 허리 회전에 대한 회전 주기를 산출한다. 이는 사용자의 허리 회전이 초기 위치에서 다음 초기 위치에 도달하는 시간을 검출하는 것으로, X축 신호를 통해 검출하거나, Y축 신호를 통해 검출할 수 있다. 그러나, 사용자의 허리 회전에 정상적이지 못할 경우를 대비하여, X축과 Y축 신호를 동시에 검출하여 회전 주기를 검출함이 바람직할 것이다.

이와 같이 회전주기 검출부(409)의 출력 신호로 제공되는 회전 주기는 다수의 진동수단에 대한 순차 속도를 나타내는 것으로, 상기 진동수단 제어모듈(411)로 제공된다. 상기 진동수단 제어모듈(411)은 상기 회전주기에 비례하여 다수의 진동수단을 순차적으로 제어한다. 상기 회전주기 검출부(409)는 한 주기를 토대로 회전 속도를 검출할 수 있으나, 이는 반응속도가 늦어지기 때문에 사용자의 허리 회전이 90°즉, 1/4주기를 토대로 회전속도를 검출한다. 이를 위해, 상기 회전주기 검출부(409)는 자이로 센서(401)의 X축 신호 또는(및) Y축 출력 전압을 수신하고, 출력 전압이 0.2V 에서 4.8V까지 가변되는 시간 즉, 1/4 주기의 시간을 검출한다.

상기 진동수단 제어모듈(411)는 회전주기 검출부(409)의 주기 정보를 토대로 진동수단의 순차 속도를 설정한다. 예컨대, 1/4 주기가 0.8sec일 경우, 상기 진동수단 제어모듈(411)은 벨트(203) 길이의 25% 범위내에 존재하는 다수의 진동수단을 0.8sec 동안 순차적으로 구동시킨다. 여기서, 진동수단을 동작시키기 위한 초기점을 벨트(203) 길이의 1/4 기점에서 이루어지도록 함이 바람직하다. 이는 사용자가 실질적으로 통상적인 훌라후프를 회전시킬 때, 훌라후프를 좌측 허리 부위 또는 우측 허리 부위에서부터 시작하기 때문이다.

상기 진동수단 제어모듈(411)은 난이도 판단부(407)의 회전 명령에 기초하여 다수의 진동수단을 순차적으로 구동할 지의 여부를 판단하고, 더불어 상기 회전주기 검출부(409)의 순차속도 제어에 근거하여 진동수단에 대한 구동 속도를 설정한다.

한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자식 훌라후프의 벨트(203) 사용 범위는 사용자의 허리 둘레에 따라 다르며, 허리 둘레가 작은 사용자는 벨트의 잔여 부분이 발생한다. 이는 벨트 내로 구비되는 다수의 진동수단에 대한 동작을 제어하는데 필요한 정보이다. 즉, 유효 벨트의 길이를 인지하여 마지막 진동수단을 검출해야 하는 것이다. 이를 위해, 상기 포토센서(417)는 컨트롤러(201)로 내설되고 잔여분의 벨트 부분이 컨트롤러(201) 내부로 인입될 때, 상기 벨트(203)의 외주면으로 구비된 발광 다이오드(211)의 점등 상태를 인지함으로써 벨트의 잔여 부분을 인지한다.

상기 진동수단 제어모듈(411)은 상기 포토센서(417)의 신호를 인지한 후, 잔여 부분의 벨트로 구비되는 진동수단을 무효화한다. 즉, 잔여부분의 벨트로 구비된 진동수단이 다수 존재하더라도, 다수 개 존재하는 진동수단의 동작을 수행하지 않고 컨트롤러(201)와 고정 체결된 벨트(203)의 시작 부위로 구비된 첫 번째 진동수단부터 순차적으로 동작시킨다. 따라서, 사용자의 허리 둘레에 관계없이 전자식 훌라후프의 사용이 가능하다. 미설명된 신호 정형부(419)는 포토센서(417)에서 검출 된 신호를 정격신호로 변환하기 위한 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되고 있는 진동수단은 사용자의 신체로 진동 에너지를 전달하기 위한 것으로, 저주파 진동, 진동모터 또는 피에조와 같은 물리적 진동 등을 통해 진동 에너지를 발생시킬 수 있다. 여기서, 저주파 신호를 이용하여 진동 에너지를 전달하고자 할 경우, 상기 드라이버(421)는 저주파 신호를 출력하기 위한 회로가 내장되며, 저주파 출력 회로에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 이는 저주파 자극기, 저주파 치료기 등으로 이미 보편화 되어 있는 기술이기 때문이다.

도 5a, 5b, 5c는 본 발명의 실시 예로 설명된 저주파 진동을 이용한 벨트(203)의 구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 벨트(203)는 저주파 신호를 사용자의 신체로 전달하고 저주파 신호에 대응하여 점소등되는 발광 다이오드(211)가 장착된 다수의 피씨피 셀(507)과, 상기 피씨비 셀(507)의 발광 다이오드(211)를 외부로 돌출시키기 위한 발광 홀(413)이 구비되고, 상기 피씨비 셀(507)과 접합되는 커버 벨트(501)와, 상기 피씨비 셀(507)의 저면으로 접합되고 상기 피씨비 셀(507)을 내설하기 위한 피씨비 홀(511)을 구비한 베이스 벨트(503)와, 상기 베이스 벨트(503)의 저면으로 부착되어 상기 피씨비 셀(507)에서 제공되는 저주파 신호를 신체로 전달하기 위한 실리콘 패드(505)로 구성된다. 상기 피씨비 셀(507)은 인쇄회로 기판으로써, 필름 형상의 기판이 사용될 수 있음은 물론이다.

상기 피씨비 셀(507)은 도 5b에 도시된 바와 같이, 일단으로 발광 다이오드 (211)가 접속되고, 타단으로 저주파 신호를 전달하기 위한 전극(509)을 구비한다. 상기 전극(509)은 베이스 벨트(503)의 피씨비 홀(511)을 통해 실리콘 패드(505)와 접촉된다. 도 5c는 전술된 벨트(203)의 조립 상태를 나타낸 단면도이다.

이와 같이 구성된 벨트(203)는 상기 드라이버(421)로부터 저주파 신호를 수신한다. 수신된 신호는 피씨빌 셀(507)로 순차적으로 인가되며, 피씨비 셀(507)은 배면의 전극(509)을 통해 저주파 신호를 출력한다.

상기 저주파 신호는 신호의 파형에 따라 여러 가지 모드 즉, 체감의 형태를 달리할 수 있기 때문에, 실험적 근거에 기초하여 지압과 같은 느낌 또는 효과를 제공할 수 있는 신호 파형을 사용함이 바람직하다. 상기 전극(509)을 통해 제공되는 저주파 신호는 상기 전극(509)과 접촉된 실리콘 패드(505)를 통해 사용자의 신체로 전달된다. 즉, 벨트(203)의 내주면으로 부착된 실리콘 패드(505)는 사용자의 허리 둘레로 밀착되고, 실리콘 패드(505)을 통해 제공되는 저주파 신호는 허리 둘레를 순차적으로 가압한다.

도 6a는 본 발명의 다른 실시 예로 도시한 진동수단이며, 도 6b는 본 실시 예에 따른 조립 단면도이다. 이는 사용자의 신체로 물리적인 진동을 제공하기 위한 진동수단이다.

도시된 바와 같이, 벨트(203)는 편심 모터를 이용한 진동을 사용자의 신체로 전달하고 모터의 구동과 더불어 점소등되는 발광 다이오드(211)가 장착된 다수의 피씨피 셀(605)과, 상기 피씨비 셀(605)의 발광 다이오드(211)를 외부로 돌출시키 기 위한 발광 홀(413)이 구비되고, 상기 피씨비 셀(605)과 접합되는 커버 벨트(601)와, 상기 피씨비 셀(605)의 저면으로 접합되는 베이스 벨트(607)로 구성된다.

상기 피씨비 셀(605)은 도시된 바와 같이, 일단으로 발광 다이오드(211)가 접속되고, 피씨비 셀(605)의 일부를 할애하여 편심 회전을 이용한 진동모터(609)가 장착된다. 진동모터(609)는 코인 형(Coin Type), 바 형(Bar Type)으로 설치 가능하며, 모터의 형태에 따라 피씨비 셀(605)의 형태를 달리할 수 있을 것이다.

이와 같이 구성된 벨트(203)는 상기 드라이버(421)로부터 진동수단 즉, 진동모터(609)를 구동하기 위한 스위칭 신호를 수신한다. 이는 전술된 바와 같이, 진동수단 제어모듈(411)의 제어하에 이루어진다. 상기 스위칭 신호는 다수의 진동 모터를 순차적으로 구동 제어하며, 하나의 진동모터(609)를 구동하는 시간은 0.5sec 이내가 적절할 것이다. 진동모터(609)는 극히 소형으로 생산되고 있으며, 진동의 크기 즉, 토크에 따라 모터의 형상과 크기가 결정된다. 따라서, 피씨비 셀(605)의 일정 부분을 절단한 후, 전술된 진동모터(609)를 내설하여 접속시켜 상기 커버 벨트(601)와 베이스 벨트(607) 사이로 인입 고정한다. 이로 인해, 상기 진동모터(609)에서 제공되는 진동은 상기 베이스 벨트(607)를 경유하여 사용자의 신체로 전달된다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 훌라후프는 사용자가 통상적인 훌라후프를 회전시키는 동작을 기초로 하며, 회전동작에 대응하는 진동을 사용 자의 허리 주위로 순차적으로 제공함으로써, 좁은 공간에서 또는 앉은 자세로 훌라후프를 즐기거나, 훌라후프 운동을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전자식 훌라후프의 동작과 더불어 사용자의 허리 주위로 저주파 진동 또는 물리적 진동을 가미함으로써, 다이어트 효과를 극대화하는 효과가 있다.

Claims

사용자의 허리 회전운동 상태를 검출하고, 검출결과에 따라 회전패턴 제어 및 회전속도 제어를 수행하는 컨트롤러; 및

상기 컨트롤러의 일단으로 체결되어 사용자의 허리 주위를 압착 체결하고, 상기 회전패턴 제어 및 회전속도 제어에 응답하여 사용자의 허리 주위로 소정의 압력을 순차적으로 제공하기 위한 벨트로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 훌라후프.
제 1 항에 있어서,

상기 벨트는 벨트의 외주면으로 일정 간격을 두고 장착되어 상기 회전패턴 또는 회전속도 제어에 대응하도록 점소등되는 발광 다이오드; 및 상기 벨트의 내주면으로 착설되어 사용자의 허리 주위로 진동에너지를 전달하기 위해 패드로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 훌라후프.
제 1 항에 있어서 상기 컨트롤러는,

사용자의 허리 회전 움직임을 전기적 신호로 검출하기 위한 자이로 센서;

상기 자이로 센서에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 사용자 허리 회전에 대응하는 X축 데이터 및 Y축 데이터를 생성하는 에이디 컨버터;

상기 에이디 컨버터에서 제공되는 X축 데이터 및 Y축 데이터를 상호 감산하 고, 감산 결과에 따른 절대치 정보를 출력하는 연산부;

상기 연산부의 연산 결과를 토대로 사용자의 허리 회전 운동의 난이도를 설정하기 위한 난이도 판단부;

상기 자이로 센서의 출력 신호에 근거하여 사용자의 허리 회전에 대한 주기를 검출하기 위한 회전주기 검출부;

상기 회전주기 검출부의 출력 신호를 토대로, 상기 벨트 내로 구비되는 다수의 진동 수단을 순차적으로 구동하기 위한 순차속도 제어를 수행하고, 상기 난이도 판단부의 판단결과에 대응하는 난이도를 토대로, 다수의 진동 수단을 한 주기 동안 순차제어하기 위한 일주기 회전 성공률을 설정하는 진동수단 제어모듈; 및

상기 진동수단 제어모듈의 출력포트에 접속되어 상기 벨트 내로 장착되는 다수의 진동수단을 일주기 회전 성공률 및 순차속도 제어에 따라 스위칭을 수행하는 드라이버로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 훌라후프.
제 3 항에 있어서,

상기 컨트롤러는 사용자의 허리 회전 속도에 대응하는 음향을 출력하는 음향 출력부가 접속되고, 상기 음향 출력부는 상기 회전주기 검출부의 출력단 신호에 비례하여 주파수 변조를 수행하고;

상기 컨트롤러는 포토센서를 구비하며, 상기 벨트의 외주면으로 구비되는 발광 다이오드가 순차적으로 동작될 때, 벨트의 잔여 길이에 포함되는 발광 다이오드의 발광 상태를 검출하고, 검출결과를 토대로 상기 진동 수단의 동작을 초기점에서 시작하도록 리셋시키는 것을 특징으로 하는 전자식 훌라후프.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 진동수단은 저주파 신호를 이용한 저주파 자극수단 또는 물리적인 진동을 제공하기 위한 진동모터인 것을 특징으로 하는 전자식 훌라후프.