KR101950453B1 - 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101950453B1
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Abstract

센서 착용위치 제안 장치에 관한 것이며, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치는 사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기에 포함된 복수의 전극 채널을 통해 상기 사용자의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신하는 수신부, 수신된 상기 근전도 신호를 이용하여 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하고, 산출된 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS를 이용하여 상기 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출하는 연산부, 산출된 상기 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 제안하는 제안부를 포함하되, 상기 제안부는 상기 RMS 비율과 상기 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치로 상기 착용위치를 제안할 수 있다.

Description

센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WEARING POSITION PROPOSAL OF MEASURING SENSOR}
본원은 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 사용자의 신체에 센서 기기를 착용(또는 부착)한 후 센서 기기로부터 획득되는 생체 관련 신호(예를 들어, 근전도 신호 등)를 이용하여 사물을 제어하거나 사용자의 의도를 파악하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
근전도 센서는 신호를 측정하고자 하는 근육에 따라 착용되는 위치가 다르고, 동일한 근육에 대해서도 근전도 센서가 착용되는 위치에 따라 신호측정 결과가 다르게 나타남에 따라, 근전도 신호의 정확한 신호 측정을 위해서는 센서 기기를 최적의 착용위치에 놓이도록 해야할 필요가 있으나, 관련 분야에서는 이에 대한 기술 개발이 마땅치 않은 실정이다.
또한, 종래에는 센서 기기의 현재 착용위치가 최적의 착용위치라 할지라도, 센서 기기를 복수회 사용할 경우, 복수회 사용시 마다 매번 최적의 착용위치를 제공하는데 한계가 있고, 최적의 착용위치를 찾는데에 상당한 시간이 소요되는 문제가 있다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제1646914호 (등록일: 2016.08.03)에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 센서 기기의 최적 착용위치를 제안할 수 있는 센서 착용위치 제안 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 센서 기기를 복수회 반복적으로 사용할 경우에도 항시 최적의 착용위치를 용이하게 제안할 수 있는 센서 착용위치 제안 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치는, 사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기에 포함된 복수의 전극 채널을 통해 상기 사용자의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신하는 수신부, 수신된 상기 근전도 신호를 이용하여 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하고, 산출된 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS를 이용하여 상기 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출하는 연산부, 산출된 상기 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 제안하는 제안부를 포함하되, 상기 제안부는 상기 RMS 비율과 상기 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치로 상기 착용위치를 제안할 수 있다.
또한, 상기 수신부는, 적어도 두가지 이상의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 수신된 상기 근전도 신호에서 근활성 구간을 추출하고, 추출된 상기 근활성 구간에서의 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 산출할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값의 평균값으로 나눔으로써 산출되는 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 비에 기반하여 상기 근활성 동작에 대응하는 상기 RMS 비율을 산출할 수 있다.
또한, 상기 RMS 비율은, 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값 중 최대 RMS 값을 기준으로 하여 산출되는 상기 복수의 전극 채널들 간의 비율일 수 있다.
또한, 상기 수신부는 상기 센서 측정 기기에 포함된 관성측정유닛을 통해 관성 신호를 더 수신하고, 상기 연산부는 수신된 상기 관성 신호를 이용하여 상기 관성측정유닛에 대한 위치 관련 정보를 산출하고, 상기 제안부는 상기 위치 관련 정보를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 보정하는 보정 정보를 제안할 수 있다.
또한, 상기 위치 관련 정보는 상기 관성측정유닛의 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기를 포함하고, 상기 제안부는, 상기 위치 관련 정보와 상기 기준 RMS 비율에 대응하여 기 설정된 기준 위치 관련 정보를 비교함으로써 상기 보정 정보를 제안할 수 있다.
또한, 상기 제안부는, 상기 보정 정보로서, 상기 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치로부터 상기 기준 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치까지의 로테이션량 및 로테이션 방향을 제안할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 관성 신호를 이용하여 상기 관성측정유닛의 오리엔테이션(Orientation) 초기값 및 상기 관성 신호의 실시간 수신에 따른 상기 관성측정유닛의 오리엔테이션 값을 계산하고, 상기 오리엔테이션 초기값에 기초하여 결정된 기준 벡터 및 상기 오리엔테이션 값에 기초하여 결정된 이동 벡터를 이용하여 상기 관성측정유닛에 대한 상기 위치 관련 정보를 산출할 수 있다.
또한, 상기 센서 측정 기기는, 상기 인체 일부를 둘러싸도록 착용되는 밴드, 상기 밴드의 내주를 따라 상기 인체 일부에 대향하도록 간격을 두고 배치되는 복수의 전극 및 상기 센서 측정 기기의 일영역에 형성되는 관성측정유닛을 포함하되, 상기 관성측정유닛은 3축 가속도 센서, 3축 각속도 센서 및 3축 지자기 센서를 포함할 수 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법은 사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기에 포함된 복수의 전극 채널을 통해 상기 사용자의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신하는 단계, 수신된 상기 근전도 신호를 이용하여 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하고, 산출된 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS를 이용하여 상기 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출하는 단계, 산출된 상기 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 제안하는 단계를 포함하되, 상기 제안하는 단계는 상기 RMS 비율과 상기 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치로 상기 착용위치를 제안 할 수 있다.
또한, 상기 수신하는 단계는, 적어도 두가지 이상의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 산출하는 단계는, 수신된 상기 근전도 신호에서 근활성 구간을 추출하고, 추출된 상기 근활성 구간에서의 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 산출할 수 있다.
또한, 상기 산출하는 단계는, 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값의 평균값으로 나눔으로써 산출되는 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 비에 기반하여 상기 근활성 동작에 대응하는 상기 RMS 비율을 산출할 수 있다.
또한, 상기 RMS 비율은, 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값 중 최대 RMS 값을 기준으로 하여 산출되는 상기 복수의 전극 채널들 간의 비율일 수 있다.
또한, 상기 수신하는 단계는, 상기 센서 측정 기기에 포함된 관성측정유닛을 통해 관성 신호를 더 수신하고, 상기 산출하는 단계는, 수신된 상기 관성 신호를 이용하여 상기 관성측정유닛에 대한 위치 관련 정보를 산출하고, 상기 제안하는 단계는, 상기 위치 관련 정보를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 보정하는 보정 정보를 제안할 수 있다.
또한, 상기 위치 관련 정보는 상기 관성측정유닛의 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기를 포함하고, 상기 제안하는 단계는, 상기 위치 관련 정보와 상기 기준 RMS 비율에 대응하여 기 설정된 기준 위치 관련 정보를 비교함으로써 상기 보정 정보를 제안할 수 있다.
또한, 상기 제안하는 단계는, 상기 보정 정보로서, 상기 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치로부터 상기 기준 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치까지의 로테이션량 및 로테이션 방향을 제안할 수 있다.
또한, 상기 산출하는 단계는, 상기 관성 신호를 이용하여 상기 관성측정유닛의 오리엔테이션(Orientation) 초기값 및 상기 관성 신호의 실시간 수신에 따른 상기 관성측정유닛의 오리엔테이션 값을 계산하고, 상기 오리엔테이션 초기값에 기초하여 결정된 기준 벡터 및 상기 오리엔테이션 값에 기초하여 결정된 이동 벡터를 이용하여 상기 관성측정유닛에 대한 상기 위치 관련 정보를 산출할 수 있다.
또한, 상기 센서 측정 기기는, 상기 인체 일부를 둘러싸도록 착용되는 밴드, 상기 밴드의 내주를 따라 상기 인체 일부에 대향하도록 간격을 두고 배치되는 복수의 전극 및 상기 센서 측정 기기의 일영역에 형성되는 관성측정유닛을 포함하되, 상기 관성측정유닛은 3축 가속도 센서, 3축 각속도 센서 및 3축 지자기 센서를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기로부터 사용자의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신하여 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출하고, 산출된 RMS 비율과 기 설정된 RMS 비율 간의 차이를 고려하여 센서 측정기기의 최적의 착용위치를 제안할 수 있는 효과가 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기에 포함된 관성측정유닛을 통해 관성 신호를 수신하여 관성측정유닛에 대한 위치 관련 정보를 산출하고, 위치 관련 정보와 RMS 비율을 고려하여 착용위치를 보정하는 보정 정보를 제안하여 센서 측정기기의 최적의 착용위치를 제안할 수 있는 효과가 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 보정 정보로서 로테이션량 및 로테이션 방향을 제안하여 반복 착용시 센서 측정기기의 최적의 착용위치를 제안할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치에서 근활성 구간 및 동작 활성 구간의 검출 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치를 제안하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법에 대한 개략적인 동작 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
구체적인 설명에 앞서, 근전도 센서는 신호를 측정하고자 하는 근육에 따라 착용하는 위치를 다르게 해야 하고, 동일한 근육에 대해서도 근전도 센서를 착용하는 위치에 따라 신호측정 결과가 다르게 나타나기 때문에 센서 착용시 사용자의 전문성이 필요로하는 문제가 있다.
한편, 종래에 근전도 센서를 이용한 센서의 착용(부착)위치의 제안 방법 중 하나로서 근전도 센서 착용 후 손목 폄 동작에 따른 신호를 역치값과 비교하여 착용위치를 제안하는 방법이 있는데, 이는 손목 폄 동작만으로 센서가 위치한 부분의 모든 근육을 활성화시킬 수 없음에 따라 사용자의 정확한 동작 인식이 어려운 문제가 있다. 또한, 근전도 신호는 개인차에 따라 근육별 최대 센싱값이 다르게 나타날 뿐 아니라 동일한 사람에 대해서도 사용자의 상태나 측정 시간에 따라 값이 다르게 측정되므로 근전도 센서가 부착된 모든 근육에 대한 최적의 착용위치를 제안할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하고자, 본원은 근전도 신호 및 관성 신호를 이용하여 센서 측정 기기의 반복 사용시에도 항시 최적의 착용위치를 제안하는 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치 및 방법을 제공한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치(100)는 수신부(110), 연산부(120) 및 제안부(130)를 포함할 수 있다.
수신부(110)는 사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기(10)로부터 사용자의 근전도 신호 및 관성 신호를 수신할 수 있다.
도 2를 참조하면, 근전도 신호 및 관성 신호 획득을 위해 이용되는 센서 측정 기기(10)는 사용자의 인체의 일부에 착용될 수 있다. 여기서, 인체 일부는 일예로 사용자의 팔 부위를 의미할 수 있다. 특히, 팔 부위는 손목에서 팔꿈치 사이의 부위인 하완(forearm) 부위를 의미할 수 있으며, 팔꿈치에서 어깨 사이의 부분인 상완(upper arm) 부위를 의미할 수 있다. 또한, 다른 일예로 신체 일부는 사용자의 다리 부위를 의미할 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니다.
센서 측정 기기(10)는 밴드(11), 복수의 전극(예를 들어, 제1 전극(1), 제2 전극(2), 제3 전극(3), …) 및 관성측정유닛(IMU, Intertial Measurement Unit)(12)을 포함할 수 있다. 밴드(11)는 센서 측정 기기(10)가 사용자의 신체 일부를 둘러싸도록 착용되는 밴드일 수 있다. 밴드(11)는, 센서 측정 기기(10)가 착용되는 사용자의 신체 부위에 따라 확장 또는 수축 가능한 재질일 수 있다.
복수의 전극(1, 2, 3, …)은 밴드(11)의 내주를 따라 간격을 두고 인체 일부에 대향하도록 간격을 두고 배치될 수 있다. 복수의 전극(1, 2, 3, …)은 근전도 전극일 수 있다. 관성측정유닛(12)은 센서 측정 기기(10)의 일 영역에 형성될 수 있다. 관성측정유닛(12)은 3축 가속센서(accelerometer), 3축 자이로센서(gyroscope) 및 3축 지자기센서(magnetometer)를 포함할 수 있다.
수신부(110)는 복수의 전극 채널을 통해 사용자의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 복수의 전극 채널은, 복수의 전극(1, 2, 3, …) 각각에 대응하는 채널을 의미할 수 있다.
또한, 수신부(110)는 적어도 두가지 이상의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신할 수 있다.
사용자의 취한 동작(이는 제스쳐나 행동 등을 의미하는 것으로서, 일예로 수화 동작, 지화 동작 등의 동작을 의미할 수 있음)을 정확하게 인식(식별)하기 위한 센서 측정 기기(10)의 착용 위치를 제안함에 있어서, 단일한 동작에 따른 근전도 신호만을 이용할 경우에는 당일 동작만으로 근전도 센서가 위치한 부분의 모든 근육의 활성화가 이루어지지 않아 사용자가 취한 동작의 인식(식별)이 정확하게 이루어지지 못할 수 있다.
이를 고려하여, 수신부(110)는 센서 측정 기기(10)가 착용된 인체 일부와 관련된 모든 근육이 활성화되도록(또는 센서 측정 기기가 착용된 인체의 모든 근육이 활성화되도록)하는 적어도 두가지 이상의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 근활성 동작은 일예로, 묵, 찌, 빠로 일컬어지는 동작을 의미할 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니다.
연산부(120)는 수신된 근전도 신호를 이용하여 전극 채널 각각에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하고, 산출된 전극 채널 각각에 대한 RMS를 이용하여 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출할 수 있다.
여기서, RMS(Root Mean Square) 값은 실효 값, 실효 출력 값 등으로 불릴 수 있다.
구체적으로, 연산부(120)는 RMS 값을 산출하기에 앞서, 근전도 신호에 10~450 Hz의 EMG 밴드 패스 필터를 적용시켜 근전도 신호 스펙트럼을 추출할 수 있다.
연산부(120)는, 수신된 근전도 신호에서 근활성 구간을 추출할 수 있다.
연산부(120)는 수신부(110)에서 수신된 근전도 신호에 대역통과필터, 저역통과필터, TKEO 기법, 정류, 합성 데이터의 실효값 출력 등을 수행함으로써, 근전도 신호를 단순화한 선형 포락선(Linear Envelope) 신호를 획득할 수 있다. 이후, 추출부(120)는 선형 포락선 신호에 기초하여, 근활성 구간을 추출할 수 있다. 근활성 구간의 추출 예는 도 3(a)를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치에서 근활성 구간 및 동작 활성 구간의 검출 예를 나타낸 도면이다. 특히, 도 3(a)는 근전도 신호에서의 근활성 구간의 검출 예를 나타내고, 도 3(b)는 관성 신호에서의 동작 활성 구간의 검출 예를 나타낸다. 이하에서는 근활성 구간의 검출 예에 대하여 먼저 설명하고, 동작 활성 구간의 검출 예에 대해서는 후술하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 3(a)를 참조하면, 근활성 구간을 검출하기 위한 역치값(threshold value)은 사용자 입력에 의하여 미리 설정될 수 있다. 역치값은 ‘Baseline의 평균 + J*표준편차’로 정의될 수 있다. 이때, Baseline은 사용자가 힘을 주고 있지 않을 때 측정된 근전도 신호를 의미하고, j는 상수값을 의미한다.
역치값은 피검자의 근육이 근활성 상태인지의 여부를 판단하기 위한 척도로서, 센서 측정 기기(10)를 통해 측정된 근전도 신호가 역치값 이상이면 근활성 ON 상태로 판단하고, 근전도 신호가 역치값 미만이면 근활성 OFF 상태로 판단할 수 있다.
도 3(a)에서 a 지점은 근활성이 ON 되는 지점을 나타내고, b 지점은 근활성이 OFF 되는 지점을 나타낸다. 따라서, a 지점과 b 지점 사이의 구간은 근활성 구간이라 할 수 있다. 상기의 과정을 통해, 연산부(120)는 근전도 신호에서 미리 설정된 근활성 역치값 이상인 구간을 근활성 구간으로서 추출할 수 있다.
이후, 연산부(120)는 추출된 근활성 구간에서 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 산출할 수 있다.
연산부(120)는 하기 수학식 1를 통해, 근활성 구간에서의 각 채널들에 대한 근전도 신호의 실효 출력 값(FRMSC)을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017083821048-pat00001
이때, C는 전극의 채널 번호를 나타내고, τ는 근활성 구간을 나타낸다. 예를 들어, 제1 전극(1)의 채널 번호는 1, 제2 전극(2)의 채널 번호는 2 등 일 수 있다.
이후, 연산부(120)는, 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 전극 채널 각각에 대한 RMS 값의 평균값으로 나눔으로써 산출되는 전극 채널 각각에 대한 RMS 비에 기반하여 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출할 수 있다.
구체적으로, 연산부(120)는 하기 수학식 2를 통해 실효 출력 값(FRMSC)을 전극 채널의 수로 나눔으로써 RMS 값의 평균값(RMS AVG)을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112017083821048-pat00002
이때, N은 전극 채널의 수를 나타내고, C는 전극의 채널 번호를 나타낸다.
이후, 연산부(120)는 복수의 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 수학식 2에서 산출된 RMS 값의 평균값으로 나눔으로써, 복수의 전극 채널 각각에 대한 RMS 비를 산출할 수 있다. 연산부(120)는 하기 수학식 3을 통해 복수의 전극 채널 각각에 대한 RMS 비(RMS RateC)를 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017083821048-pat00003
여기서, C는 전극의 채널 번호를 나타낸다.
연산부(120)는 복수의 전극 채널 각각에 대한 RMS 비에 기초하여 사용자의 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출할 수 있다.
여기서, RMS 비율은, 전극 채널 각각에 대한 RMS 값 중 최대 RMS 값을 기준으로 하여 산출되는 복수의 전극 채널들 간의 비율일 수 있다.
구체적으로, RMS 비율은 복수의 전극 채널 각각에 대한 RMS 값 중 최대 RMS 값을 기준으로 한 복수의 전극 채널들 간의 RMS 값의 비율을 의미할 수 있다. 달리 말해, 복수의 전극 채널별 RMS 값 크기의 비율을 의미할 수 있다.
또한, RMS 비율은 전극 채널 각각에 대하여 산출된 RMS 비에서 최대 RMS 비를 기준으로 하여 산출되는 복수의 전극 채널들 간의 비율을 의미할 수 있으며, 이에 대한 설명은 앞서 설명한 최대 RMS 값을 기준으로 하는 RMS 비율에 대한 설명과 동일 내지 유사하게 이해될 수 있으므로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제안부(130)는 산출된 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이를 고려하여 센서 측정 기기(10)의 착용위치를 제안할 수 있다. 제안부(130)는 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치로 착용위치를 제안할 수 있다.
여기서, 기준 RMS 비율은 사용자의 인체 일부에 센서 측정 기기(10)가 착용되었을 때, 센서 측정 기기(10)가 착용된 해당 위치가 최적의 착용위치인 것으로 판단되도록 하는 그 기준이 되는 위치에 대응하는 RMS 비율을 의미할 수 있다. 이러한 기준 RMS 비율에 대한 설정은 사용자 입력 등에 의하여 미리 설정되어 있을 수 있다.
제안부(130)는 기 설정된 기준 RMS 비율과 연산부(120)를 통해 산출된 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치로 센서 측정 기기의 착용위치를 최적의 착용위치로서 제안할 수 있다. 한편, 초기 착용위치에 대한 정보(근전도 채널별 RMS 비율, 기울기, 각도 값 등)는 착용위치 제안 장치(100)의 저장부(미도시)에 저장되어 있을 수 있으며, 저장부(미도시)에 저장된 정보에 기반하여 센서 측정 기기(10)의 반복 사용시에도 동일한 위치에 착용할 수 있도록 착용위치를 제안할 수 있다. 여기서, 초기 착용위치라 함은 기준 RMS 비율에 대응하는 기준 착용위치(달리 말해, 미리 설정되어 있는 최적의 착용위치)를 의미할 수 있다. 이에 따라, 초기 착용위치에 대한 정보로는 기준 RMS 비율, 기준 착용위치에서의 관성센서의 기울기 값 및 각도 값을 포함하는 후술할 기준 위치 관련 정보를 의미할 수 있다.
이러한 본원은 근피로 등으로 인해 사용자의 근육 상태가 변하여 최대 RMS값이 바뀌더라도 RMS 비율은 일정하게 유지된다는 점을 고려하여, RMS 비율에 기반하여 센서 측정 기기의 착용위치를 제안함으로써, 사용자가 센서 측정 기기를 반복적으로 복수회 사용할 때 사용자로 하여금 항시 최적의 착용위치에 센서 측정 기기가 놓이도록 제안할 수 있다.
한편, 수신부(110)는 센서 측정 기기(10)에 포함된 관성측정유닛(12)을 통해 관성 신호를 수신할 수 있다.
수신부(110)는 센서 측정 기기(10)에 포함된 관성측정유닛(12)을 통해 사용자의 동작에 따른 관성 신호를 수신할 수 있다.
또한, 연산부(120)는 관성 신호에 5~50 Hz의 IMU 밴드 패스 필터를 적용시켜 이를 통해 관성측정유닛(12)에 포함된 가속도, 각속도 및 지자기 센서의 신호 스펙트럼을 추출할 수 있다.
또한 연산부(120)는 수신된 관성 신호에서 동작 활성 구간을 추출할 수 있다. 동작 활성 구간의 추출 예는 도 3(b)를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 수신부(120)는 센서 측정 기기(10)로부터 획득된 관성 신호에서, 일정한 역치값 이상으로 상승하는 시간을 동작 활성 ON 상태로 판단하고, 역치값 이하로 떨어지는 시간을 동작 활성 OFF 상태로 판단할 수 있다.
도 3(b)에서 a 지점은 동작 활성이 ON 되는 지점을 나타내고, b 지점은 동작 활성이 OFF 되는 지점을 나타낸다. 따라서, a 지점과 b 지점 사이의 구간은 동작 활성 구간이라 할 수 있다.
연산부(120)는 수신부(110)에서 수신된 관성 신호에서, 역치값 이상으로 상승하는 지점을 동작 활성 ON 지점(예를 들어, a 지점)으로 설정하고, 역치값 이하로 하강하는 지점을 동작 활성 OFF 지점(예를 들어, b 지점)으로 설정함으로써, 동작 활성 주기를 추출할 수 있다.
상기의 과정을 통해, 연산부(120)는 관성 신호에서 미리 설정된 움직임 역치값 이상인 구간을 동작 활성 구간으로서 추출할 수 있다.
또한, 연산부(120)는 수신된 관성 신호를 이용하여 관성측정유닛(12)에 대한 위치 관련 정보를 산출할 수 있다. 위치 관련 정보는 관성측정유닛(12)의 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기를 포함할 수 있다.
연산부(120)는 동작 활성 구간에서 관성측정유닛(12)에 대한 위치 관련 정보를 산출할 수 있다.
연산부(120)는, 관성 신호를 이용하여 관성측정유닛(10)의 오리엔테이션(Orientation) 초기값 및 관성 신호의 실시간 수신에 따른 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션 값을 계산할 수 있다.
연산부(120)는 관성측정유닛(12)을 통해 측정된 관성 신호를 이용하여 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션(Orientation) 초기값을 계산할 수 있다. 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션 초기값으로는 롤(Roll) 회전에 대응하는 롤 각도(파이,
Figure 112017083821048-pat00004
), 피치(Pitch) 회전에 대응하는 피치 각도(쎄타,
Figure 112017083821048-pat00005
) 및 요(Yaw) 회전에 대응하는 요 각도(프사이,
Figure 112017083821048-pat00006
)를 포함할 수 있다.
이하에서는 수학식 4 내지 수학식 11을 통해 일예로 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션 초기값을 계산하는 예를 설명하기로 한다.
연산부(120)는 관성측정유닛(12)의 x축의 가속도 신호, 관성측정유닛(12)의 y축의 가속도 신호 및 관성측정유닛(12)의 z축의 가속도 신호를 이용하여 관성측정유닛(12)의 롤 각도의 초기값 및 관성측정유닛(12)의 피치 각도의 초기값을 결정할 수 있다. 하기 수학식 4 및 수학식 5는 일예로 연산부(120)에 의해 롤 각도의 초기값 및 피치 각도의 초기값을 결정하는 예를 나타낸다.
[수학식 4]
Figure 112017083821048-pat00007
수학식 4를 참조하면, 연산부(120)는 롤 각도인 파이(
Figure 112017083821048-pat00008
)와 피치 각도인 쎄타(
Figure 112017083821048-pat00009
)를 구하기 위해, 관성측정유닛(12)의 x축의 가속도 신호인 ax, 관성측정유닛(12)의 y축의 가속도 신호인 ay 및 관성측정유닛(12)의 z축의 가속도 신호인 az와 중력 가속도 벡터인 g를 이용할 수 있다. 이때,
Figure 112017083821048-pat00010
는 변환행렬을 의미할 수 있으며, 이러한
Figure 112017083821048-pat00011
는 수학식 5 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112017083821048-pat00012
수학식 5를 참조하면, 변환행렬인
Figure 112017083821048-pat00013
는 기준 좌표계에서 동체 좌표계로의 변환을 나타내는 항법 좌표계를 의미할 수 있다. 수학식 5에 나타난 바와 같이, 변환행렬
Figure 112017083821048-pat00014
는 롤 각도의 변환, 피치 각도의 변환 및 요 각도의 변환을 요소들로 가질 수 있으며, 롤 각도의 변환, 피치 각도의 변환 및 요 각도 각각은
Figure 112017083821048-pat00015
,
Figure 112017083821048-pat00016
,
Figure 112017083821048-pat00017
로 표현될 수 있다.
수학식 4과 수학식 5를 참조하면, 연산부(120)는 x축, y축 및 z축의 3축 중 z 축이 중력 가속도 방향과 일치하여, 그 축의 값을 1 (g: 중력 가속도)로 결정하고, 나머지 두 축인 x축, y축 각각은 0으로 결정함으로써, 롤 각도인 파이(
Figure 112017083821048-pat00018
), 피치 각도인 쎄타(
Figure 112017083821048-pat00019
)의 값을 계산할 수 있다. 연산부(120)는 계산한 롤 각도인 파이(
Figure 112017083821048-pat00020
), 피치 각도인 쎄타(
Figure 112017083821048-pat00021
) 각각을 롤 각도의 초기값 및 피치 각도의 초기값으로 결정할 수 있다. 한편, 요 각도는 프사이(
Figure 112017083821048-pat00022
)로 표현될 수 있다.
연산부(120)는 관성측정유닛(12)의 x축의 지자계 신호, 관성측정유닛(12)의 y축의 지자계 신호 및 관성측정유닛(12)의 z축의 지자계 신호를 이용하여 관성측정유닛(12)의 요 각도의 초기값을 결정할 수 있다. 이하에서는, 수학식 6 내지 수학식 11을 통해, 연산부(120)에 의해 요 각도의 초기값을 결정하는 것의 일례를 설명한다.
수학식 6을 참조하면, 연산부(120)는 관성측정유닛(12)의 x축의 지자계 신호인 mx, 관성측정유닛(12)의 y축의 지자계 신호인 my 및 관성측정유닛(12)의 z축의 지자계 신호인 mz, 변환행렬
Figure 112017083821048-pat00023
및 지구의 지자계 벡터인
Figure 112017083821048-pat00024
를 이용하여 요 각도인 프사이(
Figure 112017083821048-pat00025
)의 초기값을 계산할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112017083821048-pat00026
한편,
Figure 112017083821048-pat00027
(
Figure 112017083821048-pat00028
)은 수학식 7와 같이 롤 각도와 피치 각도와 연관된 C1과 요 각도와 연관된 C2로 표현될 수 있으며, 수학식 4는 수학식 8 및 수학식 9로 변환될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112017083821048-pat00029
[수학식 8]
Figure 112017083821048-pat00030
[수학식 9]
Figure 112017083821048-pat00031
수학식 7에서의 C1과 C2를 수학식 9에 대입하면, 수학식 10 및 수학식 11이 도출된다. 연산부(120)는 수학식 11에 롤 각도인 파이(
Figure 112017083821048-pat00032
) 및 피치 각도인 쎄타(
Figure 112017083821048-pat00033
) 각각이 0일 때의 지자계 신호인 mx, my 및 mz와 지구의 지자계 벡터의 값인 m1, m2 및 m3를 대입하여, 요 각도의 초기값을 구할 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112017083821048-pat00034
[수학식 11]
Figure 112017083821048-pat00035
이처럼, 연산부(120)는 수학식4 내지 수학식 11을 통해, 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션(Orientation) 초기값, 즉 관성측정유닛(12)의 롤 각도(파이,
Figure 112017083821048-pat00036
) 초기값, 피치 각도(쎄타,
Figure 112017083821048-pat00037
) 초기값 및 요 각도(프사이,
Figure 112017083821048-pat00038
) 초기값을 계산할 수 있다. 연산부(120)는 계산된 오퍼레이션 초기값에 기초하여 기준 벡터(Vector0)를 결정할 수 있다. 기준 벡터를 결정함으로써 관성 신호에 대한 초기 캘리브레이션 수행이 완료될 수 있다.
이후, 연산부(120)는 관성측정유닛(12)을 통해 측정된 관성 신호를 실시간으로 수신함에 따라, 관성 신호의 실시간 수신에 따른 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션 값을 계산할 수 있다. 즉, 연산부(120)는 오퍼레이션 초기값을 계산한 이후 수학식 4 내지 수학식 11을 통해 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션 값을 실시간으로 연산할 수 있다. 연산부(120)는 실시간으로 연산된 오리엔테이션 값을 이용하여 이동 벡터(Vectormove)를 결정할 수 있다.
연산부(120)는 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션 초기값에 기초하여 결정된 기준 벡터(Vector0) 및 오리엔테이션 값에 기초하여 결정된 이동 벡터(Vectormove)를 이용하여, 관성측정유닛(12)의 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도를 연산할 수 있다. 보다 자세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 연산부(120)는 기준 벡터(Vector0)에서 이동 벡터(Vectormove)로 회전할 때의 쿼터니언 요소를 계산할 수 있다. 쿼터니언 요소는 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112017083821048-pat00039
연산부(120)는 쿼터니언 요소를 계산하기 위해, 두 벡터 사이의 내적과 외적을 이용하여 쿼터니언 요소를 연산하는 Half-Way Quaternion Solution을 적용할 수 있다.
이에 따라, 기준 벡터(Vector0)와 이동 벡터(Vectormove) 사이에 각도 성분인 Q1은, 수학식 13과 같이, 기준 벡터(Vector0)와 이동 벡터(Vectormove)의 내적과 벡터 크기의 곱으로 유도할 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112017083821048-pat00040
또한, 회전축의 x, y, z 성분인 Q2, Q3, Q4는 기준 벡터(Vector0)와 이동 벡터(Vectormove) 사이의 x, y, z 성분 벡터 외적으로 유도할 수 있으며, 이는 수학식 14과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 14]
Figure 112017083821048-pat00041
이후, 연산부(120)는 쿼터니언-오일러 변환 공식에 기초하여, 관성측정유닛(12)의 롤 각도, 피치 각도 및 요 각도를 연산할 수 있으며, 이는 수학식 15와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 15]
Figure 112017083821048-pat00042
또한, 요 각도의 변화를 이용하여 기울기를 연산할 수 있다.
이러한 연산부(120)는 오리엔테이션 초기값에 기초하여 결정된 기준 벡터 및 오리엔테이션 값에 기초하여 결정된 이동 벡터를 이용하여 관성측정유닛(12)에 대한 위치 관련 정보(즉, 관성측정유닛의 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기)를 산출할 수 있다.
제안부(130)는 위치 관련 정보를 고려하여 센서 측정 기기(10)의 착용위치를 보정하는 보정 정보를 제안할 수 있다.
제안부(130)는 최적의 센서 착용위치로부터 사용자가 센서 측정 기기(10)를 착용하고 있는 위치를 비교하여 센서 측정 기기(10)의 착용위치를 보정할 수 있는 보정 정보를 제안할 수 있다.
제안부(130)는, 위치 관련 정보와 기준 RMS 비율에 대응하여 기 설정된 기준 위치 관련 정보를 비교함으로써 보정 정보를 제안할 수 있다.
기준 위치 관련 정보는 센서 측정 기기(10)가 착용된 해당 위치가 최적의 착용위치인 것으로 판단되도록 하는 그 기준이 되는 위치에 대응하는 관성측정유닛(12)의 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기를 의미할 수 있다. 이러한 기준 위치 관련 정보에 대한 설정은 사용자 입력 등에 의하여 미리 설정되어 있을 수 있다.
또한, 제안부(130)는, 보정 정보로서, 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기(10)의 위치로부터 기준 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기(10)의 위치까지의 로테이션량(회전량) 및 로테이션 방향(회전 방향)을 제안할 수 있다.
제안부(130)는 보정정보로서 최적의 센서 착용위치로부터 사용자가 센서 측정 기기(10)를 착용하고 있는 위치를 비교하여 센서 측정 기기(10)의 로테이션량 및 로테이션 방향을 제안할 수 있다.
이러한 제안부(130)는 기 설정된 기준 RMS 비율과 산출된 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치에 대하여 센서 측정 기기(10)가 얼만큼 로테이션(또는 회전)되어야 하는지 로테이션량(또는 회전량)을 제안할 수 있다. 또한, 센서 측정 기기(10)가 어느 방향으로 로테이션(또는 회전)되어야 하는지 로테이션 방향(또는 회전방향)을 제안할 수 있다.
센서 측정 기기(10)의 로테이션량 및 로테이션 방향을 제안하기 때문에 반복 사용시에도 정확한 착용위치를 제안할 수 있다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치를 제안하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 수신부(110)는 복수의 전극 채널을 통해 근전도 신호를 수신하고, 3축 가속도 센서, 3축 각속도 센서 및 3축 지자기 센서를 포함한 관성측정유닛(12)을 통해 관성 신호를 수신할 수 있다.
연산부(120)는 근전도 신호에서 근육 활성 구간(근활성 구간)을 추출할 수 있다. 연산부(120)는 추출된 근활성 구간에서 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 연산하고, 연산된 RMS를 이용하여 RMS비율을 연산할 수 있다.
또한, 연산부(120)는 관성 신호에서 동작 활성 구간을 추출할 수 있다. 연산부(120)는 오리엔테이션 값을 계산하고, 동작 활성 구간에서 관성측정유닛(10)의 오리엔테이션 값에 기초하여 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기를 연산할 수 있다.
제안부(130)는 연산된 RMS비율과 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기에 대응하는 센서 측정기기(10)의 최적의 착용위치를 제안할 수 있다.
또한, 제안부(130)는 현재위치와 최적 착용위치를 비교하여 로테이션 방향 및 로테이션 정도(로테이션량)을 제안할 수 있다.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법에 대한 개략적인 동작 흐름도이다. 도 5에 도시된 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법은 앞서 설명된 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 센서 착용위치 제안 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 단계 S510에서는, 수신부(110)를 통해 사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기(10)에 포함된 복수의 전극 채널을 통해 사용자의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신할 수 있다.
단계 S510에서 수신부(110)는, 적어도 두가지 이상의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신할 수 있다.
또한, 단계 S510에서 수신부(110)는, 센서 측정 기기(10)에 포함된 관성측정유닛(12)을 통해 관성 신호를 더 수신할 수 있다.
다음으로 단계 S520에서는 연산부(120)를 통해 수신된 근전도 신호를 이용하여 전극 채널 각각에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하고, 산출된 전극 채널 각각에 대한 RMS를 이용하여 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출할 수 있다.
또한, 단계 S520에서 연산부(120)는, 수신된 근전도 신호에서 근활성 구간을 추출하고, 추출된 근활성 구간에서의 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 산출할 수 있다.
또한, 단계 S520에서 연산부(120)는, 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 전극 채널 각각에 대한 RMS 값의 평균값으로 나눔으로써 산출되는 전극 채널 각각에 대한 RMS 비에 기반하여 상기 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출할 수 있다. RMS 비율은, 전극 채널 각각에 대한 RMS 값 중 최대 RMS 값을 기준으로 하여 산출되는 복수의 전극 채널들 간의 비율일 수 있다.
또한, 단계 S520에서 연산부(120)는, 수신된 관성 신호를 이용하여 관성측정유닛(12)에 대한 위치 관련 정보를 산출할 수 있다. 위치 관련 정보는 관성측정유닛(12)의 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기를 포함할 수 있다.
또한, 단계 S520에서 연산부(120)는, 관성 신호를 이용하여 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션(Orientation) 초기값 및 관성 신호의 실시간 수신에 따른 관성측정유닛(12)의 오리엔테이션 값을 계산하고, 오리엔테이션 초기값에 기초하여 결정된 기준 벡터 및 오리엔테이션 값에 기초하여 결정된 이동 벡터를 이용하여 관성측정유닛(12)에 대한 위치 관련 정보를 산출할 수 있다.
다음으로 단계 S530에서는 제안부(130)를 통해 산출된 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이를 고려하여 센서 측정 기기(10)의 착용위치를 제안할 수 있다. 또한 단계 S530에서 제안부(130)는 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치로 상기 착용위치를 제안 할 수 있다.
또한 단계 S530에서 제안부(130)는 위치 관련 정보를 고려하여 센서 측정 기기(10)의 착용위치를 보정하는 보정 정보를 제안할 수 있다.
또한 단계 S530에서 제안부(130)는 위치 관련 정보와 상기 기준 RMS 비율에 대응하여 기 설정된 기준 위치 관련 정보를 비교함으로써 보정 정보를 제안할 수 있다.
또한 단계 S530에서 제안부(130)는 보정 정보로서, 상기 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기(10)의 위치로부터 상기 기준 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치까지의 로테이션량 및 로테이션 방향을 제안할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S510 내지 S530은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본원의 일 실시 예에 따른 센서 착용위치 제안 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 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. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 전술한 센서 착용위치 제안 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치
110: 수신부
120: 연산부
130: 제안부
10: 센서 측정 기기

Claims (21)

  1. 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치에 있어서,
    사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기에 포함된 복수의 전극 채널을 통해 상기 사용자의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신하는 수신부;
    수신된 상기 근전도 신호를 이용하여 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하고, 산출된 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS를 이용하여 상기 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출하는 연산부;
    산출된 상기 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 제안하는 제안부를 포함하되,
    상기 제안부는 상기 RMS 비율과 상기 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치로 상기 착용위치를 제안하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는, 적어도 두가지 이상의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는,
    수신된 상기 근전도 신호에서 근활성 구간을 추출하고, 추출된 상기 근활성 구간에서의 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 산출하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값의 평균값으로 나눔으로써 산출되는 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 비에 기반하여 상기 근활성 동작에 대응하는 상기 RMS 비율을 산출하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 RMS 비율은,
    상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값 중 최대 RMS 값을 기준으로 하여 산출되는 상기 복수의 전극 채널들 간의 비율인 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 센서 측정 기기에 포함된 관성측정유닛을 통해 관성 신호를 더 수신하고,
    상기 연산부는 수신된 상기 관성 신호를 이용하여 상기 관성측정유닛에 대한 위치 관련 정보를 산출하고,
    상기 제안부는 상기 위치 관련 정보를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 보정하는 보정 정보를 제안하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위치 관련 정보는 상기 관성측정유닛의 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기를 포함하고,
    상기 제안부는,
    상기 위치 관련 정보와 상기 기준 RMS 비율에 대응하여 기 설정된 기준 위치 관련 정보를 비교함으로써 상기 보정 정보를 제안하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제안부는,
    상기 보정 정보로서, 상기 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치로부터 상기 기준 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치까지의 로테이션량 및 로테이션 방향을 제안하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 관성 신호를 이용하여 상기 관성측정유닛의 오리엔테이션(Orientation) 초기값 및 상기 관성 신호의 실시간 수신에 따른 상기 관성측정유닛의 오리엔테이션 값을 계산하고,
    상기 오리엔테이션 초기값에 기초하여 결정된 기준 벡터 및 상기 오리엔테이션 값에 기초하여 결정된 이동 벡터를 이용하여 상기 관성측정유닛에 대한 상기 위치 관련 정보를 산출하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서 측정 기기는,
    상기 인체 일부를 둘러싸도록 착용되는 밴드;
    상기 밴드의 내주를 따라 상기 인체 일부에 대향하도록 간격을 두고 배치되는 복수의 전극; 및
    상기 센서 측정 기기의 일영역에 형성되는 관성측정유닛,
    을 포함하되,
    상기 관성측정유닛은 3축 가속도 센서, 3축 각속도 센서 및 3축 지자기 센서를 포함하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 장치.
  11. 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법에 있어서,
    사용자의 인체 일부에 착용된 센서 측정 기기에 포함된 복수의 전극 채널을 통해 상기 사용자의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신하는 단계;
    수신된 상기 근전도 신호를 이용하여 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS(Root Mean Square) 값을 산출하고, 산출된 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS를 이용하여 상기 근활성 동작에 대응하는 RMS 비율을 산출하는 단계;
    산출된 상기 RMS 비율과 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 제안하는 단계를 포함하되,
    상기 제안하는 단계는 상기 RMS 비율과 상기 기 설정된 기준 RMS 비율 간의 차이가 최소화되는 위치로 상기 착용위치를 제안하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는, 적어도 두가지 이상의 근활성 동작에 따른 근전도 신호를 수신하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    수신된 상기 근전도 신호에서 근활성 구간을 추출하고, 추출된 상기 근활성 구간에서의 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 산출하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값을 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값의 평균값으로 나눔으로써 산출되는 상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 비에 기반하여 상기 근활성 동작에 대응하는 상기 RMS 비율을 산출하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 RMS 비율은,
    상기 전극 채널 각각에 대한 RMS 값 중 최대 RMS 값을 기준으로 하여 산출되는 상기 복수의 전극 채널들 간의 비율인 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는, 상기 센서 측정 기기에 포함된 관성측정유닛을 통해 관성 신호를 더 수신하고,
    상기 산출하는 단계는, 수신된 상기 관성 신호를 이용하여 상기 관성측정유닛에 대한 위치 관련 정보를 산출하고,
    상기 제안하는 단계는, 상기 위치 관련 정보를 고려하여 상기 센서 측정 기기의 착용위치를 보정하는 보정 정보를 제안하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 위치 관련 정보는 상기 관성측정유닛의 롤 각도, 피치 각도, 요 각도 및 기울기를 포함하고,
    상기 제안하는 단계는,
    상기 위치 관련 정보와 상기 기준 RMS 비율에 대응하여 기 설정된 기준 위치 관련 정보를 비교함으로써 상기 보정 정보를 제안하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제안하는 단계는,
    상기 보정 정보로서, 상기 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치로부터 상기 기준 위치 관련 정보에 대응하는 센서 측정 기기의 위치까지의 로테이션량 및 로테이션 방향을 제안하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 관성 신호를 이용하여 상기 관성측정유닛의 오리엔테이션(Orientation) 초기값 및 상기 관성 신호의 실시간 수신에 따른 상기 관성측정유닛의 오리엔테이션 값을 계산하고,
    상기 오리엔테이션 초기값에 기초하여 결정된 기준 벡터 및 상기 오리엔테이션 값에 기초하여 결정된 이동 벡터를 이용하여 상기 관성측정유닛에 대한 상기 위치 관련 정보를 산출하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 센서 측정 기기는,
    상기 인체 일부를 둘러싸도록 착용되는 밴드;
    상기 밴드의 내주를 따라 상기 인체 일부에 대향하도록 간격을 두고 배치되는 복수의 전극; 및
    상기 센서 측정 기기의 일영역에 형성되는 관성측정유닛,
    을 포함하되,
    상기 관성측정유닛은 3축 가속도 센서, 3축 각속도 센서 및 3축 지자기 센서를 포함하는 것인, 센서 측정 기기의 착용위치 제안 방법.
  21. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220140348A (ko) * 2021-04-09 2022-10-18 엘아이지넥스원 주식회사 센서 위치 변화에 따른 관절 토크 추정 방법 및 그를 위한 장치
KR20230105419A (ko) 2022-01-04 2023-07-11 동의대학교 산학협력단 근전도 센서를 이용한 신경 및 근육 압박 장치
KR102685886B1 (ko) * 2021-04-16 2024-07-19 주식회사 뉴라이브 귀 주변에서 측정되는 다양한 생체신호를 검출하기 위한 최적의 전극 위치와 재참조 방법 및 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002502274A (ja) * 1997-04-15 2002-01-22 パラスパイナル ダイアグノスティック コーポレイション コンピュータ化された筋電図診断システム
KR20140086179A (ko) * 2012-12-28 2014-07-08 삼성전자주식회사 골격근 자극 시스템 및 무선 골격근 자극 방법
KR20160105481A (ko) * 2013-12-31 2016-09-06 라이프스캔, 인코포레이티드 센서의 최적 위치설정을 위한 방법, 시스템, 및 장치
KR101746217B1 (ko) * 2016-02-03 2017-06-12 동서대학교 산학협력단 근전도를 활용한 휴먼 인터페이스 장치 및 이를 이용한 디바이스 제어 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002502274A (ja) * 1997-04-15 2002-01-22 パラスパイナル ダイアグノスティック コーポレイション コンピュータ化された筋電図診断システム
KR20140086179A (ko) * 2012-12-28 2014-07-08 삼성전자주식회사 골격근 자극 시스템 및 무선 골격근 자극 방법
KR20160105481A (ko) * 2013-12-31 2016-09-06 라이프스캔, 인코포레이티드 센서의 최적 위치설정을 위한 방법, 시스템, 및 장치
KR101746217B1 (ko) * 2016-02-03 2017-06-12 동서대학교 산학협력단 근전도를 활용한 휴먼 인터페이스 장치 및 이를 이용한 디바이스 제어 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220140348A (ko) * 2021-04-09 2022-10-18 엘아이지넥스원 주식회사 센서 위치 변화에 따른 관절 토크 추정 방법 및 그를 위한 장치
KR102489646B1 (ko) * 2021-04-09 2023-01-17 엘아이지넥스원 주식회사 센서 위치 변화에 따른 관절 토크 추정 방법 및 그를 위한 장치
KR102685886B1 (ko) * 2021-04-16 2024-07-19 주식회사 뉴라이브 귀 주변에서 측정되는 다양한 생체신호를 검출하기 위한 최적의 전극 위치와 재참조 방법 및 장치
KR20230105419A (ko) 2022-01-04 2023-07-11 동의대학교 산학협력단 근전도 센서를 이용한 신경 및 근육 압박 장치

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