KR101785284B1 - 보행정보를 이용한 피로도 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

보행정보를 이용한 피로도 측정장치 및 측정방법 Download PDF

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Abstract

보행정보를 이용한 피로도 측정장치 및 측정방법이 개시된다. 본 발명의 보행정보를 이용한 피로도 측정장치 및 측정방법은 보행자의 움직임에 따라 X축, Y축, Z축의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 감지하는 센싱부, 단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 저장하는 메모리, 상기 센싱부에서 감지된 전체 사이클의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 상기 단위 보폭 단위로 분할하여 각 단위 보폭 단위로 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출하는 단위 보폭 신호 산출부, 상기 단위 보폭 신호 산출부에서 산출된 상기 각 단위 보폭 단위의 감지된 3축 가속도 신호, 3축 자이로 신호와 상기 메모리에 저장된 기준 3축 가속도 신호, 기준 3축 자이로 신호를 비교하여 상기 전체 사이클에 대한 평균값과 표준편차를 계산하는 분포도 계산부, 및 상기 분포도 계산부에서 계산된 평균값과 표준편차의 정규화값이 포함되는 기준 범위에 따라 피로도 레벨을 결정하는 피로도 결정부를 포함할 수 있다. 본 발명에 의하면, 보행자의 보행 유형에 따른 피로도를 객관화할 수 있다.

Description

보행정보를 이용한 피로도 측정장치 및 측정방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING FATIGUE USING WALKING INFORMATION}
본 발명은 3축 가속도 센서 및 3축 자이로 센서에서 감지한 보행정보를 이용한 피로도 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.
최근, 신체의 움직임을 측정하고 분석하는 장치 및 이의 응용 장치에 대한 필요성이 스포츠 및 의료업계를 중심으로 대두되고 있다.
특히, 보행자의 보법 즉, 걸음걸이에 대한 분석을 토대로 다양한 응용이 이루어지고 있다. 보법은 역학적으로 두 다리의 상호교대운동으로 몸의 중심을 이동시키는 것으로, 각 관절의 회전운동이 병진운동으로 전환되는 과정에서 일어나는 고유의 패턴이다.
이러한 보법은 사람마다 각기 다른 특징을 가질 수 있고, 크게, 정상적인 보법인 11자 걸음, 팔자 걸음, 및 안장걸음 등으로 구분할 수 있다. 보법은 오랜 시간에 걸친 보행습관에 의해 만들어지는 것으로, 보법의 패턴에 따라 몸에 무리를 많이 주거나 적게 줄 수 있다.
최근, 이와 같은 보행자의 보법을 분석하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있고, 그 중 하나가 신발에 센서를 설치하여 센서에서 감지한 신호를 분석하여 보법을 확인하는 방법이 제시되고 있고, 이를 만보계에 적용하는 연구가 활발히 이루어지고 있다.
그러나, 지금까지의 연구는 단순히 보폭 및 보폭의 횟수를 이용하여 걸음걸이 횟수를 카운트하거나 소모 칼로리를 대략적으로 계산할 뿐 보법에 따른 피로도를 결정하지 못하였다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 3축 가속도 신호 및 3축 자이로 신호에서 감지한 단위 보폭 신호를 이용하여 기준 보폭 신호와 차이를 평균값과 표준편차로 산출하고, 감지한 전체 사이클에 대한 피로도를 기준 보폭 신호에 대한 평균값과 표준편차를 이용하여 결정하는 보행정보를 이용한 피로도 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 보행자의 움직임에 따라 X축, Y축, Z축의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 감지하는 센싱부, 단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 저장하는 메모리, 상기 센싱부에서 감지된 전체 사이클의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 상기 단위 보폭 단위로 분할하여 각 단위 보폭 단위로 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출하는 단위 보폭 신호 산출부, 상기 단위 보폭 신호 산출부에서 산출된 상기 각 단위 보폭 단위의 감지된 3축 가속도 신호, 3축 자이로 신호와 상기 메모리에 저장된 기준 3축 가속도 신호, 기준 3축 자이로 신호를 비교하여 상기 전체 사이클에 대한 평균값과 표준편차를 계산하는 분포도 계산부, 및 상기 분포도 계산부에서 계산된 평균값과 표준편차의 정규화값이 포함되는 기준 범위에 따라 피로도 레벨을 결정하는 피로도 결정부를 포함하는 보행정보를 이용한 피로도 측정장치를 제공한다.
단위 보폭 신호 산출부는 Z축 자이로 신호의 제1, 제3 최저 피크점과 Z축 가속도 신호의 제1, 제3 피크점 중간점을 Toe-off점으로 정의하고, 상기 Y축 자이로 신호의 제2 최저 피크점을 Heel Strike점으로 정의하고, 제1 Toe-off점부터 제2 Toe-off점까지 하나의 단위 보폭으로 결정하고 상기 단위 보폭의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출할 수 있다.
메모리는 보행유형을 걷기 및 달리기로 구분하고, 각 보행유형에 대응하는 단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 기준 3축 자이로 신호를 저장할 수 있다.
보행정보를 이용한 피로도 측정장치는 피로도 결정부에서 결정된 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨을 표시하고, 상기 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨 중 적어도 하나가 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 임계값의 초과 알림과 보행정보를 시각적, 청각적, 및 촉각적으로 출력하는 모니터링부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
보행정보를 이용한 피로도 측정장치는 상기 전체 사이클에 대하여 상기 각 단위 보폭의 피로도 레벨을 누적하여 계산하고, 상기 누적 계산된 값이 제2 임계값을 초과하는 시점과 누적 피로도 레벨을 결정하는 누적 피로도 결정부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
보행정보를 이용한 피로도 측정장치는 상기 누적 피로도 레벨을 고려하여 제3 임계값 이하의 누적 피로도 레벨을 가지는 최대 운동 시간을 결정하는 운동시간 산출부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 피로도 측정장치에서, 보행자의 움직임에 따라 X축, Y축, Z축의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 감지하는 단계, 단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 저장하는 단계, 상기 감지된 전체 사이클의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 상기 단위 보폭 단위로 분할하여 각 단위 보폭 단위로 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출하는 단계, 상기 산출된 상기 각 단위 보폭 단위의 감지된 3축 가속도 신호, 3축 자이로 신호와 상기 기준 3축 가속도 신호, 기준 3축 자이로 신호를 비교하여 상기 전체 사이클에 대한 평균값과 표준편차를 계산하는 단계, 및 상기 계산된 평균값과 표준편차의 정규화값이 포함되는 기준 범위에 따라 피로도 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 보행정보를 이용한 피로도 측정방법을 제공한다.
피로도 레벨을 결정하는 단계는 상기 전체 사이클에 대하여 상기 각 단위 보폭의 피로도 레벨을 누적하여 계산하고, 상기 누적 계산된 값이 제2 임계값을 초과하는 시점과 누적 피로도 레벨을 결정할 수 있다.
보행정보를 이용한 피로도 측정방법은 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨을 표시하고, 상기 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨 중 적어도 하나가 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 임계값의 초과 알림과 보행정보를 시각적, 청각적, 및 촉각적으로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
보행정보를 이용한 피로도 측정방법은 상기 누적 피로도 레벨을 고려하여 제3 임계값 이하의 누적 피로도 레벨을 가지는 최대 운동 시간을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보행정보를 이용한 피로도 측정장치 및 측정방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 운동상태에 따른 피로도를 객관적인 수치로 나타낼 수 있고, 표준 보행을 유도할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 운동에 따른 누적 피로도를 산출하여 최대 운동 시간을 결정할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 보행정보를 이용한 피로도 측정장치의 개략적인 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명과 관련된 보행정보를 이용한 피로도 측정장치에서 피로도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명과 관련된 보행정보를 이용한 피로도 측정방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명과 관련된 보행정보를 이용한 피로도 측정장치의 사용 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 이와 같이 구성된 피로도 측정장치 및 측정방법과 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명과 관련된 보행정보를 이용한 피로도 측정장치의 개략적인 구성도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명과 관련된 보행정보를 이용한 피로도 측정장치에서 피로도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 보행정보를 이용한 피로도 측정장치(100)는 센싱부(110), 메모리(120), 단위 보폭 신호 산출부(130), 분포도 계산부(140) 및 피로도 결정부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 피로도 측정장치(100)는 누적 피로도 결정부(160), 모니터링부(170), 또는 운동 시간 산출부(180) 중 적어도 하나를 더 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 센싱부(110)는 보행자의 움직임에 따라 X축, Y축, Z축의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 감지할 수 있다. 센싱부(110)는 신발 또는 보행자의 발에 부착되는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 보행자의 움직임에 따른 가속도 신호 및 자이로 신호를 감지할 수 있다. 바람직하게, 다수의 센서는 보행자의 신발 하면에 내장될 수 있고, 보행자의 움직임을 감지하여 센싱 신호를 다른 구성 요소로 전달할 수 있다.
메모리(120)는 단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 저장할 수 있다. 이때, 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호는 통계적 또는 실험적 방법에 의해 산출된 표준 보법에 따른 단위 보폭에 대한 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호로 정의할 수 있다.
메모리(120)는 보행유형을 걷기 및 달리기로 구분하고, 각 보행유형에 대응하는 단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 기준 3축 자이로 신호를 저장할 수 있다.
단위 보폭 신호 산출부(130)는 센싱부(110)에서 감지된 전체 사이클의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 단위 보폭 단위로 분할하여 각 단위 보폭 단위로 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출할 수 있다. 이때, 단위 보폭 신호 산출부(130)는 산출한 단위 보폭의 크기에 따라 보행 유형을 결정할 수 있다.
구체적으로, 단위 보폭 신호 산출부(130)는 센싱부에서 감지한 보행자의 전체 사이클의 보행결과를 단위 보폭 단위로 구분할 수 있다. 이때, 단위 보폭 신호 산출부(130)는 Z축 자이로 신호의 제1, 제3 최저 피크점과 Z축 가속도 신호의 제1, 제3 피크점 중간점을 Toe-off점으로 정의하고, Y축 자이로 신호의 제2 최저 피크점을 Heel Strike점으로 정의하고, 제1 Toe-off점부터 제2 Toe-off점까지 하나의 단위 보폭으로 결정할 수 있다.
결과적으로, 단위 보폭 신호 산출부(130)는 전체 사이클을 단위 보폭 단위로 구분하여 각 단위 보폭에 대하여 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출할 수 있다.
분포도 계산부(140)는 단위 보폭 신호 산출부(130)에서 산출된 각 단위 보폭 단위의 감지된 3축 가속도 신호, 3축 자이로 신호와 메모리(120)에 저장된 기준 3축 가속도 신호, 기준 3축 자이로 신호를 비교하여 전체 사이클에 대한 평균값과 표준편차를 계산할 수 있다. 이때, 분포도 계산부(140)는 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호 및 감지된 3축 가속도 신호와 3축 차이로 신호를 각각 정규화하여 평균값과 표준편차를 계산할 수 있다.
분포도 계산부(140)는 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호에 대한 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호의 분포도를 수치로 나타낼 수 있다.
피로도 결정부(150)는 분포도 계산부(140)에서 계산된 평균값과 표준편차의 정규화값이 포함되는 기준 범위에 따라 피로도 레벨을 결정할 수 있다. 즉, 피로도 결정부(150)는 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호에 대하여 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호의 분포도를 수치로 나타내어 피로도 레벨을 결정할 수 있다. 예를 들어, 정규화에 의해 평균값을 동일한 값으로 가정할때 표준편차를 피로도 레벨로 결정할 수 있다.
누적 피로도 결정부(160)는 전체 사이클에 대하여 각 단위 보폭의 피로도 레벨을 누적하여 계산하고, 누적 계산된 값이 제2 임계값을 초과하는 시점 및 누적 피로도 레벨을 결정할 수 있다.
모니터링부(170)는 피로도 결정부(150)에서 결정된 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨을 표시하고, X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨 중 적어도 하나가 제1 임계값을 초과하는 경우, 제1 임계값의 초과 알림과 보행정보를 시각적, 청각적, 및 촉각적으로 출력할 수 있다. 구체적으로, 모니터링부(170)는 디스플레이 모듈, 출력 모듈 및 햅틱 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
운동시간 산출부(180)는 누적 피로도 레벨을 고려하여 제3 임계값 이하의 누적 피로도 레벨을 가지는 최대 운동 시간을 결정할 수 있다.
상기의 제1 임계값 내지 제3 임계값은 실험적 또는 통계적 방법에 의해 미리 결정된 한계값을 의미하며, 사용자가 수동으로 설정하거나, 다른 파라미터의 변경에 의해 변경되도록 설정될 수 있다.
도 2를 참조하면, 단위 보폭 신호 산출부는 감지된 Z축 가속도 신호와 Y축 자이로 신호를 이용하여 전체 사이클을 단위 보폭 단위로 분할할 수 있다.
구체적으로, 단위 보폭 신호 산출부는 Z축 자이로 신호의 제1, 제3 최저 피크점과 Z축 가속도 신호의 제1, 제3 피크점 중간점을 Toe-off점으로 정의하고, Y축 자이로 신호의 제2 최저 피크점을 Heel Strike점으로 정의하고, 제1 Toe-off점부터 제2 Toe-off점까지 하나의 단위 보폭(U1)으로 결정할 수 있다.
상기와 같은 방법으로, 전체 사이클에 대하여 단위 보폭(U1, U2..) 단위로 분할할 수 있고, 각 단위 보폭의 감지한 가속도 신호와 자이로 신호를 분리하여 기준 가속도 신호와 기준 자이로 신호와 비교하여 분포도를 산출할 수 있다.
도 3을 참조하면, 메모리는 기준 3축 가속도 신호(l1~l3)와 3축 자이로 신호(l4~l6)를 저장할 수 있다.
구체적으로, 메모리는 기준 단위 보폭의 기준 X축 가속도 신호(l1), 기준 Y축 가속도 신호(l2), 기준 Z축 가속도 신호(l3), 기준 X축 자이로 신호(l4), 기준 Y축 자이로 신호(l5), 및 기준 Z축 자이로 신호(l6)를 각각 저장할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 보행 유형별로, 예를 들어, 걷기, 달리기 등, 서로 다른 기준 가속도 신호 및 기준 자이로 신호를 저장할 수 있다.
도 4를 참조하면, 단위 보폭 신호 산출부는 제1 단위 보폭의 3축 가속도 신호(m1~m3)와 3축 자이로 신호(m4~m6)를 구분할 수 있다.
구체적으로, 단위 보폭 신호 산출부는 구분한 제1 단위 보폭(U1)의 감지된 X축 가속도 신호(m1), 감지된 Y축 가속도 신호(m2), 감지된 Z축 가속도 신호(m3), 감지된 X축 자이로 신호(m4), 감지된 Y축 자이로 신호(m5), 및 감지된 Z축 자이로 신호(m6)를 전체 사이클 신호로부터 각각 분리할 수 있다.
도 5를 참조하면, 분포도 계산부는 각 단위 보폭 단위의 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호 및 메모리에 저장된 기준 3축 가속도 신호와 기준 3축 자이로 신호를 비교하여 전체 사이클에 대한 평균값과 표준편차를 계산할 수 있다.
구체적으로, 분포도 계산부는 감지된 X축 가속도 신호(m1)와 기준 X축 가속도 신호(l1)를 비교하고, 감지된 Y축 가속도 신호(m2)와 기준 Y축 가속도 신호(l2)를 비교하고, 감지된 Z축 가속도 신호(m3)와 기준 Z축 가속도 신호(l3)을 비교할 수 있다. 전체 사이클 신호를 단위 보폭 단위로 구분하여 상기의 비교를 누적할 수 있고, 기준 신호에 대한 분산도를 산출할 수 있다. 여기서, 분산도를 구하는 방법은 일반적인 통계적 방법을 이용할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명과 관련된 보행정보를 이용한 피로도 측정방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 보행정보를 이용한 피로도 측정장치에서 피로도를 측정하는 방법은 보행자의 움직임에 따라 X축, Y축, Z축의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 감지할 수 있다(S610).
다음으로, 단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 저장하고(S620), 감지된 전체 사이클의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 단위 보폭 단위로 분할하여 각 단위 보폭 단위로 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출할 수 있다(S630).
또한, 산출된 상기 각 단위 보폭 단위의 감지된 3축 가속도 신호, 3축 자이로 신호와 기준 3축 가속도 신호, 기준 3축 자이로 신호를 비교하여 전체 사이클에 대한 평균값과 표준편차를 계산하여 분포도를 확인할 수 있다(S640).
마지막으로, 계산된 평균값과 표준편차의 정규화값이 포함되는 기준 범위에 따라 피로도 레벨을 수치로 결정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 피로도 측정방법은 분포도 확인 후, X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨을 표시하고, X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨 중 적어도 하나가 제1 임계값을 초과하는 경우, 제1 임계값의 초과 알림과 보행정보를 시각적, 청각적, 및 촉각적으로 출력할 수 있다(S660).
도 8을 참조하면, 피로도 레벨을 결정하는 단계(S650)는 전체 사이클에 대하여 각 단위 보폭의 피로도 레벨을 결정하고(S652), 이를 누적하여 누적 계산된 값이 제2 임계값을 초과하는 시점과 누적 피로도 레벨을 결정할 수 있다(S654).
또한, 누적 피로도 레벨을 결정한 후, 누적 피로도 레벨을 고려하여 제3 임계값 이하의 누적 피로도 레벨을 가지는 최대 운동 시간을 결정할 수 있다(S670).
도 9는 본 발명과 관련된 보행정보를 이용한 피로도 측정장치의 사용 상태도이다.
도 9를 참조하면, 보행정보를 이용한 피로도 측정장치를 재활운동 모니터링 장치로 사용할 수 있다.
구체적으로, 보행 재활운동을 위한 운동기구의 일 측에 피로도 측정장치(100)를 부착하고, 보행자의 신발 또는 발에 센서를 부착하여 센서로부터 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 이용하여 보행자의 피로도 레벨을 디스플레이부에 표시할 수 있다.
또한, 보행자의 피로도 레벨이 설정된 임계값 이상 증가한 경우, 경고음을 출력하여 보행 방법을 수정하도록 하고, 목표 운동 시간과 현재의 피로도 정보를 디스플레이부를 통해 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 보행자의 보행 습관에 따른 피로도를 객관화하여 표시할 수 있고, 이를 응용하여 의료기구 등에 사용할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 보행정보를 이용한 피로도 측정장치
110: 센싱부 120: 메모리
130: 단위 보폭 신호산출부 140: 분포도 계산부
150: 피로도 결정부 160: 누적 피로도 결정부
170: 모니터링부 180: 운동시간 산출부

Claims (10)

  1. 보행자의 움직임에 따라 X축, Y축, Z축의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 감지하는 센싱부;
    단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 저장하는 메모리;
    상기 센싱부에서 감지된 전체 사이클의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 상기 단위 보폭 단위로 분할하여 각 단위 보폭 단위로 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출하는 단위 보폭 신호 산출부;
    상기 단위 보폭 신호 산출부에서 산출된 상기 각 단위 보폭 단위의 감지된 3축 가속도 신호, 3축 자이로 신호와 상기 메모리에 저장된 기준 3축 가속도 신호, 기준 3축 자이로 신호를 비교하여 상기 전체 사이클에 대한 평균값과 표준편차를 계산하는 분포도 계산부; 및
    상기 분포도 계산부에서 계산된 평균값과 표준편차의 정규화값이 포함되는 기준 범위에 따라 피로도 레벨을 결정하는 피로도 결정부;를 포함하며,
    상기 단위 보폭 신호 산출부는, Z축 자이로 신호의 제1, 제3 최저 피크점과 Z축 가속도 신호의 제1, 제3 피크점 중간점을 Toe-off점으로 정의하고, 상기 Y축 자이로 신호의 제2 최저 피크점을 Heel Strike점으로 정의하고, 제1 Toe-off점부터 제2 Toe-off점까지 하나의 단위 보폭으로 결정하고 상기 단위 보폭의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피로도 결정부에서 결정된 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨을 표시하고, 상기 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨 중 적어도 하나가 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 임계값의 초과 알림과 보행정보를 시각적, 청각적, 및 촉각적으로 출력하는 모니터링부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메모리는, 보행유형을 걷기 및 달리기로 구분하고, 각 보행유형에 대응하는 단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 기준 3축 자이로 신호를 저장하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전체 사이클에 대하여 상기 각 단위 보폭의 피로도 레벨을 누적하여 계산하고, 상기 누적 계산된 값이 제2 임계값을 초과하는 시점과 누적 피로도 레벨을 결정하는 누적 피로도 결정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 누적 피로도 레벨을 고려하여 제3 임계값 이하의 누적 피로도 레벨을 가지는 최대 운동 시간을 결정하는 운동시간 산출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정장치.
  7. 피로도 측정장치에서, 보행자의 움직임에 따라 X축, Y축, Z축의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 감지하는 단계;
    단위 보폭에 대한 기준 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 저장하는 단계;
    상기 감지된 전체 사이클의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 상기 단위 보폭 단위로 분할하여 각 단위 보폭 단위로 감지된 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출하는 단계;
    상기 산출된 상기 각 단위 보폭 단위의 감지된 3축 가속도 신호, 3축 자이로 신호와 상기 기준 3축 가속도 신호, 기준 3축 자이로 신호를 비교하여 상기 전체 사이클에 대한 평균값과 표준편차를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 평균값과 표준편차의 정규화값이 포함되는 기준 범위에 따라 피로도 레벨을 결정하는 단계;를 포함하며,
    상기 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출하는 단계는, Z축 자이로 신호의 제1, 제3 최저 피크점과 Z축 가속도 신호의 제1, 제3 피크점 중간점을 Toe-off점으로 정의하고, 상기 Y축 자이로 신호의 제2 최저 피크점을 Heel Strike점으로 정의하고, 제1 Toe-off점부터 제2 Toe-off점까지 하나의 단위 보폭으로 결정하고 상기 단위 보폭의 3축 가속도 신호와 3축 자이로 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨을 표시하고, 상기 X축, Y축, Z축 각각에 대한 피로도 레벨 중 적어도 하나가 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 임계값의 초과 알림과 보행정보를 시각적, 청각적, 및 촉각적으로 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 피로도 레벨을 결정하는 단계는,
    상기 전체 사이클에 대하여 상기 각 단위 보폭의 피로도 레벨을 누적하여 계산하고, 상기 누적 계산된 값이 제2 임계값을 초과하는 시점과 누적 피로도 레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 누적 피로도 레벨을 고려하여 제3 임계값 이하의 누적 피로도 레벨을 가지는 최대 운동 시간을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행정보를 이용한 피로도 측정방법.
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