KR102652859B1 - 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자의 동작이나 자세를 교정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 종래, 예를 들면, 무용이나 댄스 등과 같이, 춤에 익숙하지 못한 일반 사용자가 춤을 배우기 위하여는 전문가와 직접 대면하여 정확한 자세와 동작을 배우는 것이 바람직하나, 이러한 대면수업 방식은 대부분 전문가의 스케줄에 맞추어야 함으로 인해 사용자가 원하는 시각과 장소를 선택하기 어렵고, 춤을 배우기 위해 소요되는 시간과 비용이 증가하는 단점이 있었던 종래기술의 춤 학습방법들의 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면, 음악 등과 같이, 외부에서 입력되는 오디오 주파수에 따라 사용자에게 전신 햅틱슈트를 통해 서로 다른 다양한 햅틱 자극을 부여하는 반응형 햅틱 피드백(haptic feedback)을 제공하도록 구성됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전문가의 지도 없이도 사용자가 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 줄 수 있으며, 그것에 의해, 사용자에게 다양한 즐거움과 엔터테인먼트 경험을 제공할 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 모션캡쳐(moition capture)를 이용하여 사용자의 동작이나 자세를 교정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 종래, 예를 들면, 무용이나 댄스 등과 같이, 춤에 익숙하지 못한 일반 사용자가 춤을 배우기 위하여는 전문가와 직접 대면하여 정확한 자세와 동작을 배우는 것이 바람직하나, 이러한 대면수업 방식은 대부분 전문가의 스케줄에 맞추어야 함으로 인해 사용자가 원하는 시각과 장소를 선택하기 어렵고, 그로 인해 춤을 배우기 위해 소요되는 시간과 비용이 증가하는 단점이 있었던 종래기술의 춤 학습방법들의 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면, 음악 등과 같이, 외부에서 입력되는 오디오 주파수에 따라 사용자에게 전신 햅틱슈트를 통해 미리 정해진 서로 다른 다양한 햅틱 자극을 부여하는 것에 의해 오디오와 같은 주변환경에 따라 다양한 반응이 가능한 반응형 햅틱 피드백(haptic feedback)을 제공하도록 구성됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전문가의 지도 없이도 사용자가 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 줄 수 있으며, 그것에 의해, 사용자에게 다양한 즐거움과 엔터테인먼트 경험을 제공할 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 종래, 예를 들면, 무용, 댄스, 피트니스, 트레이닝 등과 같은 예체능 분야나, 골프 등과 같은 각종 전문 스포츠 분야 및 재활치료나 운동요법 등과 같은 의료분야 등에 있어서, 단순히 미리 구현된 전문가의 동작을 제시하여 사용자가 그대로 따라하도록 하는 것에만 그치는 한계가 있었던 종래기술의 자세교정 시스템 및 방법들의 문제점을 해소하기 위해, 미리 구현된 전문가의 동작을 사용자가 그대로 따라하도록 하고, 이때, 사용자의 신체 각 부위에 착용 가능한 웨어러블 장치나 전신슈트 형태의 햅틱 디바이스를 이용하여, 모션캡쳐를 통해 사용자의 동작이나 자세의 정확도를 판단하고 전문가와의 차이에 따라 사용자의 관절이나 신체부위에 햅틱 피드백(haptic feedback)을 통해 각각 다른 자극을 부여하도록 구성됨으로써, 전문가의 지도를 받지 않고도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 정확한 자세와 동작을 용이하게 학습할 수 있으며, 그것에 의해, 학습이나 치료의 효과 및 효율을 높일 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템에 관한 것이다.
종래, 일반적으로, 예를 들면, 무용이나 댄스, 또는, 피트니스나 트레이닝 등과 같은 예체능 분야 및 골프나 승마 등과 같은 각종 전문 스포츠 분야에 있어서, 전문가의 도움 없이 초보자가 정확한 자세나 동작을 학습하기는 매우 어려우며, 이에, 대부분의 경우 전문가의 지도에 따라 정확한 자세 및 동작을 배우는 대면수업 방식으로 학습이 이루어지고 있다.
이에 더하여, 종래, 일반적으로, 예를 들면, 재활치료나 운동요법 등과 같은 의료분야에 있어서, 해당 분야의 의료인력이나 전문가가 직접 각각의 환자에게 필요한 자세나 동작을 가르쳐주고 교정해주는 대면진료 방식으로 진단 및 치료가 이루어고 있다.
그러나 이러한 대면수업 또는 대면진료 방식은, 전문가의 직접 지도나 치료를 통하여 비교적 높은 학습 및 치료효과를 기대할 수 있는 장점이 있으나, 전문가의 지도나 치료를 받기 위하여는 해당 전문가의 스케줄에 맞추어야 하므로 사용자가 원하는 시각과 장소를 선택하기 어렵고, 대부분의 경우 비교적 높은 비용이 요구되는 단점이 있었다.
이에, 최근에는, 상기한 바와 같은 기존의 대면수업 또는 대면진료 방식의 문제점을 해소하기 위해, 예를 들면, 모션캡쳐(moition capture)와 같은 동작인식기술을 이용하여, 전문가의 직접 지도 대신 비대면 방식으로 학습이나 진료가 이루어질 수 있도록 하기 위한 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 동작인식 기술을 이용하여 전문가의 지도를 대신할 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법에 대한 종래기술의 예로는, 먼저, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1521025호에 제시된 바와 같은 "승마자의 3차원 모션분석기반 실시간 코칭시스템"이 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-1521025호는, 승마 시뮬레이터에 탑승한 승마자의 모션을 분석하여 코칭하는 승마자의 모션분석기반 코칭시스템에 관한 것으로써, 승마자가 착용한 모션캡처슈트 상에 설치된 복수의 센서로부터 3차원 좌표 데이터를 취득하여 송신하는 모션캡처부; 모션캡처부로부터 송신된 3차원 좌표 데이터를 이용하여 승마자의 3차원 스켈레톤 포인트 정보를 갖는 모션캡처 데이터 파일을 생성하고, 생성된 스켈레톤 포인트 정보를 이용하여 승마자의 자세 또는 리듬감을 분석하며, 분석된 승마자의 자세 또는 리듬감을 기 저장된 승마전문가의 3차원 스켈레톤 포인트 정보를 토대로 한 표준 모션 데이터와 비교분석하여 그 비교분석 결과를 송신하는 중앙제어부; 및 앙제어부로부터 송신된 비교분석 결과가 표시되는 디스플레이부를 포함하여, 센서신호를 토대로 생성되는 승마자의 3차원 스켈레톤 포인트 정보를 이용한 승마자의 자세와 리듬감을 분석하고, 이를 기 저장된 승마전문가의 3차원 스켈레톤 포인트 정보를 토대로 한 표준 모션 데이터와 비교분석하여 승마자의 잘못된 자세를 디스플레이부를 통해 확인시키고 실시간으로 코칭함으로써, 승마자(피교육자)가 실시간으로 자신의 객관적인 모션을 보면서 수정, 보완하여 보다 쉽고 정확하게 승마자세를 습득할 수 있도록 구성되는 승마자의 3차원 모션분석기반 실시간 코칭시스템에 관한 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 동작인식 기술을 이용하여 전문가의 지도를 대신할 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-2123743호에 제시된 바와 같은 "피트니스 자세교정을 위한 운동분석 방법"이 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-2123743호는, 운동자세 분석 장치를 이용한 운동자세 분석 방법에 있어서, 섬유센서로부터 측정신호를 입력받는 단계; 입력받은 측정신호에서 사용자가 운동시 측정된 신호인 유효영역신호를 추출하는 단계; 및 추출된 유효영역신호를 이용하여 사용자의 운동자세를 분석하는 단계를 포함하고, 유효영역신호를 추출하는 단계는, 입력받은 측정신호에서 시간에 따른 측정신호 변화율의 유효피크(Peak)와 평균주기를 이용하여 유효영역신호를 추출하고, 유효영역신호를 추출하는 단계는, 시간에 따른 측정신호 변화율 그래프에서 전체 피크 간격의 특정 범위 내에 해당되는 피크 간격의 평균을 구한 평균주기와 전체 피크들 중에서 평균주기를 가지는 피크인 유효피크를 선택하는 단계; 및 첫번째 유효피크의 시점부터 마지막 유효피크의 시점에서 평균주기가 지났을 때까지의 구간을 유효영역신호로 추출하는 단계를 포함하여, 섬유센서로부터 측정신호를 입력받고 유효영역신호를 추출하여 사용자의 운동자세를 분석하고 교정할 수 있으며, 그것에 의해, 피트니스 또는 웨이트 트레이닝시 실시간으로 운동자세를 분석하고 피드백을 제공할 수 있으므로 잘못된 자세로 운동을 지속함으로 인해 발생하는 부상을 방지하고 운동의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 신체 활동의 정확한 트래킹으로 개인 맞춤형 운동서비스를 제공할 수 있도록 구성되는 피트니스 자세교정을 위한 운동분석 방법에 관한 것이다.
상기한 바와 같이, 종래, 동작인식 기술을 이용하여 전문가의 지도를 대신할 수 있도록 하기 위해 다양한 장치 및 방법들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 한계가 있는 것이었다.
즉, 일반적으로, 모션캡쳐와 같은 동작인식을 이용한 기존의 자세교정 장치 및 방법들은, 모니터 등의 디스플레이를 통하여 전문가의 동작을 보여주고 사용자가 이를 따라하면 동작이나 자세의 정확도를 비교한 결과를 제시하도록 구성되는 것이 대부분이며, 그로 인해, 사용자는 제시되는 정확도에 따라 스스로 잘못된 부분을 파악하여 동작이나 자세를 교정해야 하므로, 전문가와 직접 대면하여 지도하는 방식에 비해 효과 및 효율성이 떨어지는 한계가 있었다.
더욱이, 상기한 바와 같은 종래기술의 동작인식을 이용한 기존의 자세교정 장치 및 방법들은, 단순히 전문가의 동작을 사용자가 최대한 유사하게 따라할 수 있도록 하기 위한 자세교정 기능만을 제공하는 것에 그치는 것이 대부분으로, 예를 들면, 음악 등과 같이, 주변 환경에 반응하여 사용자에게 다양한 자극을 부여하는 것에 의해, 춤을 잘 추지 못하는 사용자에게도 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 즐거움을 제공할 수 있도록 하기 위한 구성에 대하여도 제시된 바 없었다.
따라서 상기한 바와 같이 단순히 자세나 동작의 정확도를 제시하는 것에 그치는 종래기술의 자세교정 장치 및 방법들의 한계를 해결하기 위하여는, 예를 들면, 햅틱 피드백(haptic feedback)을 이용하여, 사용자의 자세나 동작의 정확도에 따라 해당 관절이나 신체부위에 각각 적절한 피드백을 부여하여 사용자가 어느 부분을 어떻게 교정하면 되는지를 쉽게 파악할 수 있도록 구성되는 동시에, 음악과 같은 주변 환경에 따라 사용자에게 다양한 자극을 부여하는 것에 의해 색다른 즐거움을 줄 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 종래, 예를 들면, 무용이나 댄스 등과 같이, 춤에 익숙하지 못한 일반 사용자가 춤을 배우기 위하여는 전문가와 직접 대면하여 정확한 자세와 동작을 배우는 것이 바람직하나, 이러한 대면수업 방식은 대부분 전문가의 스케줄에 맞추어야 함으로 인해 사용자가 원하는 시각과 장소를 선택하기 어렵고, 그로 인해 춤을 배우기 위해 소요되는 시간과 비용이 증가하는 단점이 있었던 종래기술의 춤 학습방법들의 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면, 음악 등과 같이, 외부에서 입력되는 오디오 주파수에 따라 사용자에게 전신 햅틱슈트를 통해 미리 정해진 서로 다른 다양한 햅틱 자극을 부여하는 것에 의해 음악과 같은 주변환경에 따라 다양한 반응이 가능한 반응형 햅틱 피드백(haptic feedback)을 제공하도록 구성됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전문가의 지도 없이도 사용자가 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 줄 수 있으며, 그것에 의해, 사용자에게 다양한 즐거움과 엔터테인먼트 경험을 제공할 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템을 제시하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 종래, 예를 들면, 무용, 댄스, 피트니스, 트레이닝 등과 같은 예체능 분야나, 골프 등과 같은 각종 전문 스포츠 분야 및 재활치료나 운동요법 등과 같은 의료분야 등에 있어서, 단순히 미리 구현된 전문가의 동작을 제시하여 사용자가 그대로 따라하도록 하는 것에만 그치는 한계가 있었던 종래기술의 자세교정 시스템 및 방법들의 문제점을 해소하기 위해, 미리 구현된 전문가의 동작을 사용자가 그대로 따라하도록 하고, 이때, 사용자의 신체 각 부위에 착용 가능한 웨어러블 장치나 전신슈트 형태의 햅틱 디바이스를 이용하여, 모션캡쳐를 통해 사용자의 동작이나 자세의 정확도를 판단하고 전문가와의 차이에 따라 사용자의 관절이나 신체부위에 햅틱 피드백(haptic feedback)을 통해 각각 다른 자극을 부여하도록 구성됨으로써, 전문가의 지도를 받지 않고도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 정확한 자세와 동작을 용이하게 학습할 수 있으며, 그것에 의해, 학습이나 치료의 효과 및 효율을 높일 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템을 제시하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 반응형(responsive type) 햅틱 피드백(haptic feedback) 시스템에 있어서, 사용자의 신체부위에 대하여 미리 정해진 위치에 다수의 햅틱 디바이스(haptic device)가 각각 설치되어 사용자의 몸에 착용되는 전신 햅틱슈트 형태로 형성되는 햅틱슈트부; 외부로부터 오디오 신호를 입력받는 처리가 수행되도록 이루어지는 오디오 수신부; 상기 오디오 수신부를 통해 수신된 오디오 신호를 분석하는 처리가 수행되도록 이루어지는 오디오 분석부; 상기 오디오 분석부의 분석결과에 근거하여, 상기 햅틱슈트부를 통해 미리 정해진 자극을 인가하는 처리가 수행되도록 이루어지는 햅틱 피드백부; 및 상기 시스템의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응형 햅틱 피드백 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 시스템은, 상기 오디오 수신부, 상기 오디오 분석부, 상기 햅틱 피드백부 및 상기 제어부가 상기 햅틱슈트부에 일체로 형성되어 단일의 웨어러블 햅틱슈트 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 햅틱슈트부는, 모션캡쳐(motion capture) 기술을 이용하여 사용자에 의해 수행되는 동작이나 자세를 인식하기 위해 사용자의 각 관절 및 신체부위에 각각 배치되는 복수의 모션센서를 포함하여 이루어지는 동작인식부; 및 사용자의 각 관절 및 신체부위에 미리 정해진 자극을 부여하는 것에 의해 사용자에게 햅틱 피드백(haptic feedbak)을 제공하도록 사용자의 각 관절 및 신체부위의 미리 정해진 위치에 각각 부착되는 다수의 햅틱 디바이스를 포함하여 이루어지는 햅틱장치부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 햅틱슈트부는, 상기 동작인식부 및 상기 햅틱장치부의 각각의 모션센서 및 햅틱 디바이스가 함께 설치되어 사용자의 각 관절 및 신체부위에 각각 착용되는 다수의 웨어러블 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 오디오 수신부는, 외부로부터 음악을 포함하는 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크를 포함하는 입력수단 및 입력된 오디오 신호를 사용자에게 전달하기 위한 스피커나 헤드폰을 포함하는 출력수단을 포함하여 구성되거나, 또는, PC나 스마트폰 또는 태블릿 PC를 포함하는 사용자 단말기나 서버를 포함하는 외부 기기를 통하여 오디오 신호를 입력받는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 오디오 분석부는, 상기 오디오 수신부를 통해 입력되는 오디오 신호의 주파수를 분석하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 햅틱 피드백부는, 상기 오디오 분석부에 의해 분석된 주파수에 근거하여 각각의 주파수별로 미리 설정된 자극을 상기 햅틱장치부의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 사용자에게 인가하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 입력신호의 주파수 변화에 반응하여 사용자의 전신에 대하여 서로 다른 자극이 각각 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어부는, 각각의 주파수별로 인가되는 자극의 형태에 대한 정보가 미리 저장되어 이루어지는 데이터베이스부; 상기 동작인식부의 각각의 모션센서를 통해 인식된 사용자의 동작이나 자세를 입력신호의 주파수에 따라 인가된 동작이나 자세와 비교하여 미리 정해진 기준에 따라 정확도를 판정하고 판정결과를 출력하는 처리가 수행되도록 이루어지는 동작판정부; 및 상기 동작판정부의 판정결과에 근거하여 상기 햅틱장치부의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 사용자의 각 관절 및 신체부위에 정확도에 따라 미리 설정된 서로 다른 자극을 인가하도록 상기 햅틱 피드백부를 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 피드백 인가부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 데이터베이스부는, 각각의 주파수별로 인가되는 자극에 따른 자세나 동작에 대한 정보에 더하여, 각각의 자세나 동작에 대하여 모션캡쳐를 통해 수집된 각 관절 및 신체부위에 대한 모션캡쳐 데이터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 제어부는, 특정 부위에서 상기 동작판정부에 의해 판정된 정확도가 미리 정해진 기준값이나 기준범위를 만족하지 못하는 경우 해당 부위에 대한 교정이 필요한 것으로 판단하고, 교정이 필요한 것으로 판단되면 상기 피드백 인가부에서 상기 햅틱 피드백부에 제어신호를 전달하여, 상기 햅틱장치부의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 정확도에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 각 부위별로 미리 설정된 자극을 해당 부위에 인가하도록 하는 처리가 수행되며, 이때, 정확도의 높고 낮음에 따라 자극의 강도를 조절하거나, 교정해야 할 내용에 따라 신체부위별로 각각 서로 다른 자극이 인가되도록 하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 햅틱장치부는, 사용자의 각 관절이나 신체부위마다 각각의 부위별로 미리 정해진 복수의 위치에 복수 개의 햅틱 디바이스가 각각 부착되도록 구성되고, 상기 햅틱 피드백부는, 상기 동작판정부의 판정결과에 근거하여, 교정이 필요한 위치 및 내용에 따라 해당 위치에 부착된 복수 개의 상기 햅틱 디바이스를 각각 별도로 제어하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따르면, 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템에 있어서, 각각의 사용자가 원하는 서비스를 요청하고 제공받기 위한 처리가 수행되도록 이루어지는 사용자 단말기; 상기 사용자 단말기와 연결되어 사용자의 동작에 따른 피드백(feedback)을 제공하기 위해 동작인식 및 햅틱 피드백 기능을 가지도록 이루어지는 웨어러블 장치부; 및 각각의 상기 사용자 단말기 및 상기 웨어러블 장치부와 유선 또는 무선 통신 중 적어도 하나의 방식을 통해 연동되어 자세교정, 재활 및 운동치료 서비스를 제공하는 처리가 수행되도록 이루어지는 서버를 포함하여 구성되고, 상기 웨어러블 장치부는, 상기에 기재된 반응형 햅틱 피드백 시스템을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 사용자 단말기는, PC나 노트북을 포함하는 정보처리장치, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 개인 휴대용 단말기 중 적어도 하나에 상기 웨어러블 장치부 및 상기 서버와 각각 연동되는 전용의 어플리케이션 프로그램을 설치하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 서버는, 상기 사용자 단말기를 통해 사용자의 요청에 따라 자세교정이나 재활 또는 운동치료를 위한 컨텐츠를 제시하고, 상기 웨어러블 장치부를 통해 인식된 사용자의 동작이나 자세를 제시된 컨텐츠의 동작이나 자세와 비교하여 미리 정해진 기준에 따라 정확도를 판정하고 판정결과를 출력하는 동시에, 판정결과에 근거하여 상기 웨어러블 장치부의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 사용자의 각 관절 및 신체부위에 정확도에 따라 미리 설정된 서로 다른 자극을 부여하는 것에 의해 사용자의 동작이나 자세를 교정해주는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 예를 들면, 음악 등과 같이, 외부에서 입력되는 오디오 주파수에 따라 사용자에게 전신 햅틱슈트를 통해 미리 정해진 서로 다른 다양한 햅틱 자극을 부여하는 것에 의해 오디오와 같은 주변환경에 따라 다양한 반응이 가능한 반응형 햅틱 피드백(haptic feedback)을 제공할 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템이 제공됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전문가의 지도 없이도 사용자가 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 줄 수 있으며, 그것에 의해, 단순한 학습기능에 더하여 사용자에게 다양한 즐거움과 엔터테인먼트 경험을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전문가의 지도 없이도 사용자가 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 줄 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템이 제공됨으로써, 종래, 예를 들면, 무용이나 댄스 등과 같이, 춤에 익숙하지 못한 일반 사용자가 춤을 배우기 위하여는 전문가와 직접 대면하여 정확한 자세와 동작을 배우는 것이 바람직하나, 이러한 대면수업 방식은 대부분 전문가의 스케줄에 맞추어야 함으로 인해 사용자가 원하는 시각과 장소를 선택하기 어렵고, 춤을 배우기 위해 소요되는 시간과 비용이 증가하는 단점이 있었던 종래기술의 춤 학습방법들의 문제점을 해소할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 미리 구현된 전문가의 동작을 사용자가 그대로 따라하도록 하고 모션캡쳐를 통해 사용자의 동작이나 자세의 정확도를 판단하여 전문가와의 차이에 따라 사용자의 관절이나 신체부위에 햅틱 피드백(haptic feedback)을 통해 각각 다른 자극을 부여하는 것에 의해 전문가의 지도를 받지 않고도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 정확한 자세와 동작을 용이하게 학습할 수 있도록 하여 학습이나 치료의 효과 및 효율을 높일 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템이 제공됨으로써, 종래, 예를 들면, 무용, 댄스, 피트니스, 트레이닝 등과 같은 예체능 분야나, 골프 등과 같은 각종 전문 스포츠 분야 및 재활치료나 운동요법 등과 같은 의료분야 등에 있어서, 단순히 미리 구현된 전문가의 동작을 제시하여 사용자가 그대로 따라하도록 하는 것에만 그치는 한계가 있었던 종래기술의 자세교정 시스템 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템의 햅틱슈트부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 시스템의 제어부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템의 햅틱장치부에 구비되는 햅틱 디바이스의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 시스템을 이용한 자세교정 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템의 햅틱슈트부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 시스템의 제어부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템의 햅틱장치부에 구비되는 햅틱 디바이스의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 시스템을 이용한 자세교정 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 종래, 예를 들면, 무용이나 댄스 등과 같이, 춤에 익숙하지 못한 일반 사용자가 춤을 배우기 위하여는 전문가와 직접 대면하여 정확한 자세와 동작을 배우는 것이 바람직하나, 이러한 대면수업 방식은 대부분 전문가의 스케줄에 맞추어야 함으로 인해 사용자가 원하는 시각과 장소를 선택하기 어렵고, 춤을 배우기 위해 소요되는 시간과 비용이 증가하는 단점이 있었던 종래기술의 춤 학습방법들의 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면, 음악 등과 같이, 외부에서 입력되는 오디오 주파수에 따라 사용자에게 전신 햅틱슈트를 통해 미리 정해진 서로 다른 다양한 햅틱 자극을 부여하는 것에 의해 오디오와 같은 주변환경에 따라 다양한 반응이 가능한 반응형 햅틱 피드백(haptic feedback)을 제공하도록 구성됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전문가의 지도 없이도 사용자가 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 줄 수 있으며, 그것에 의해, 사용자에게 다양한 즐거움과 엔터테인먼트 경험을 제공할 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 종래, 예를 들면, 무용, 댄스, 피트니스, 트레이닝 등과 같은 예체능 분야나, 골프 등과 같은 각종 전문 스포츠 분야 및 재활치료나 운동요법 등과 같은 의료분야 등에 있어서, 단순히 미리 구현된 전문가의 동작을 제시하여 사용자가 그대로 따라하도록 하는 것에만 그치는 한계가 있었던 종래기술의 자세교정 시스템 및 방법들의 문제점을 해소하기 위해, 미리 구현된 전문가의 동작을 사용자가 그대로 따라하도록 하고, 이때, 사용자의 신체 각 부위에 착용 가능한 웨어러블 장치나 전신슈트 형태의 햅틱 디바이스를 이용하여, 모션캡쳐를 통해 사용자의 동작이나 자세의 정확도를 판단하고 전문가와의 차이에 따라 사용자의 관절이나 신체부위에 햅틱 피드백(haptic feedback)을 통해 각각 다른 자극을 부여하도록 구성됨으로써, 전문가의 지도를 받지 않고도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 정확한 자세와 동작을 용이하게 학습할 수 있으며, 그것에 의해, 학습이나 치료의 효과 및 효율을 높일 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
더 상세하게는, 먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 시스템(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 시스템(10)은, 사용자의 신체부위에 대하여 미리 정해진 위치에 다수의 햅틱 디바이스가 각각 설치되어 사용자의 몸에 착용되는 전신슈트 형태로 형성되는 햅틱슈트부(11)와, 외부로부터 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크를 포함하여 이루어지는 오디오 수신부(12)와, 오디오 수신부(12)를 통해 수신된 오디오 신호에 대하여 주파수를 분석하는 처리가 수행되도록 이루어지는 오디오 분석부(13)와, 오디오 분석부(13)의 주파수 분석결과에 근거하여 햅틱슈트부(11)를 통해 주파수별로 미리 정해진 자극을 인가하는 처리가 수행되도록 이루어지는 햅틱 피드백부(14) 및 상기한 각 부 및 시스템(10)의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부(15)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 반응형 햅틱 시스템(10)은, 상기한 오디오 수신부(12), 오디오 분석부(13), 햅틱 피드백부(14) 및 제어부(15)가 햅틱슈트부(11)에 일체로 형성되어 단일의 웨어러블 햅틱슈트 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기한 햅틱슈트부(11)는, 사용자의 전신에 대하여 미리 정해진 특정 위치에 모션센서 및 햅틱 디바이스가 각각 설치되어 있는 전신 햅틱슈트의 형태로 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 시스템(10)의 햅틱슈트부(11)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기한 햅틱슈트부(11)는, 모션캡쳐(motion capture) 기술을 이용하여 사용자에 의해 수행되는 동작이나 자세를 인식하기 위해 사용자의 각 관절 및 신체부위에 각각 배치되는 복수의 모션센서를 포함하여 이루어지는 동작인식부(21)와, 사용자의 각 관절 및 신체부위에 미리 정해진 자극을 부여하는 것에 의해 사용자에게 햅틱 피드백(haptic feedbak)을 제공하도록 사용자의 각 관절 및 신체부위의 미리 정해진 위치에 각각 부착되는 다수의 햅틱 디바이스(haptic device)를 포함하여 이루어지는 햅틱장치부(22)를 포함하여 사용자의 신체에 착용 가능한 전신 햅틱슈트의 형태로 구성될 수 있다.
또는, 상기한 동작인식부(21) 및 햅틱장치부(22)는, 예를 들면, 밴드나 조끼, 장갑, 모자 등과 같이, 각각의 모션센서 및 햅틱 디바이스가 함께 설치되어 사용자의 각 관절 및 신체부위에 각각 착용되는 다수의 웨어러블 장치로 구성될 수도 있는 등, 즉, 본 발명은 반드시 본 발명의 실시예에 제시된 내용으로만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지 및 본질을 벗어나자 않는 범위 내에서 당업자에 의해 필요에 따라 다양하게 수정 및 변경하여 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
또한, 상기한 오디오 수신부(12)는, 외부로부터 음악과 같은 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크와 같은 입력수단 및 스피커나 헤드폰 등의 출력수단을 포함하여 구성되거나, 또는, 예를 들면, PC나 스마트폰 또는 태블릿 PC 등과 같이, 별도의 사용자 단말기나 서버 등의 외부 기기를 통하여 오디오 신호(음악)를 입력받는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 오디오 분석부(13)는, 오디오 수신부(12)를 통해 입력되는 오디오 신호(음악)의 주파수를 분석하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기한 햅틱 피드백부(14)는, 오디오 분석부(13)에 의해 분석된 주파수에 근거하여, 주파수별로 각각 미리 설정된 자극을 햅틱슈트부(11)를 통해 사용자에게 인가하도록 하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 구성으로부터, 예를 들면, 사용자가 음악을 듣는 경우, 해당 음악의 진행, 즉, 주파수 변화에 반응하여 사용자의 전신에 다양한 자극이 인가되고, 사용자는 해당 자극에 따라 몸을 움직이는 것만으로 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 얻을 수 있으므로, 춤에 서툰 사용자에게도 음악에 맞추어 춤을 추는 즐거움을 제공할 수 있고, 춤 이외에도 다양한 분야에 적용하는 것에 의해 종합적인 복합 엔터테인먼트 기능을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 제어부(15)는, 상기한 바와 같이 오디오 분석부(13)에 의해 분석된 주파수에 근거하여 주파수별로 미리 설정된 자극을 햅틱슈트부(11)를 통해 인가하는 동시에, 동작인식부(21)를 통해 사용자의 동작이나 자세를 인식하고 인가된 동작과 비교하여 정확도에 따라 햅틱 피드백부(14)를 통해 피드백을 보내는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 단순히 음악에 맞추어 춤을 추는 듯한 효과를 주는 것에 더하여 사용자의 춤동작이나 자세를 교정해주는 자세교정 기능을 제공할 수 있다.
즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 시스템(10)의 제어부(15)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 제어부(15)는, 주파수별로 인가되는 자극의 형태에 대한 정보가 미리 저장되어 이루어지는 데이터베이스부(23)와, 미리 정해진 기준에 따라 동작인식부(21)를 통해 인식된 사용자의 동작이나 자세에 대한 정확도를 판정하고 판정결과를 출력하는 처리가 수행되도록 이루어지는 동작판정부(24)와, 동작판정부(24)의 판정결과에 근거하여 햅틱장치부(22)의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 사용자의 각 관절 및 신체부위에 정확도에 따라 미리 설정된 서로 다른 자극을 부여하는 것에 의해 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하도록 햅틱 피드백부(14)를 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 피드백 인가부(25)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 데이터베이스부(23)는, 각각의 주파수별로 인가되는 자극에 따른 자세나 동작에 대한 정보에 더하여, 각각의 자세나 동작에 대하여 모션캡쳐를 통해 수집된 각 관절 및 신체부위에 대한 모션캡쳐 데이터를 더 포함하여 구성됨으로써, 사용자의 동작이나 자세에 대한 모션캡쳐 결과와 비교시 정확도의 판정이 보다 신속하고 용이하게 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 제어부(15)는, 예를 들면, 특정 부위에서 동작판정부(24)에 의해 판정된 정확도가 미리 정해진 기준값이나 범위를 만족하지 못하는 경우 해당 부위에 대한 교정이 필요한 것으로 판단하고, 교정이 필요한 것으로 판단되면 피드백 인가부(25)를 통해 햅틱 피드백부(14)에 제어신호를 전달하여, 햅틱장치부(22)의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 정확도에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 각 부위별로 미리 설정된 자극을 해당 부위에 인가하도록 하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
즉, 예를 들면, 특정 자세의 수행 중 왼쪽 팔꿈치와 오른쪽 발의 정확도가 기준을 벗어난 경우, 왼쪽 팔꿈치와 오른쪽 발 부위에 설치된 햅틱 디바이스를 통해 각각 미리 설정된 자극을 전달하도록 하는 제어신호가 피드백 인가부(25)에서 햅틱 피드백부(14)로 전송되도록 구성될 수 있다.
이때, 예를 들면, 정확도의 높고 낮음에 따라 자극의 강도를 조절하거나, 신체부위별로 각각 다른 자극을 인가하도록 구성될 수 있고, 또는, 예를 들면, 특정 부위의 방향이 오른쪽으로 치우친 경우 해당 부위의 좌측에 또는 우측에서 좌측으로 향하는 자극을 인가하는 것과 같이, 교정해야 할 내용에 따라 각각 다른 자극을 인가하도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 상기한 햅틱장치부(22)의 각각의 관절이나 신체부위마다 배치되는 햅틱 디바이스를, 예를 들면, 팔꿈치나 무릎 등과 같은 특정 지점에 대하여 상하좌우의 4방향이나 6방향 또는 8방향 등과 같이, 각 부위별로 방향에 따라 설치되는 복수 개의 햅틱 디바이스를 포함하도록 구성하고, 동작판정부(24)의 판정결과에 근거하여 교정해야 할 내용에 따라 피드백 인가부(25)를 통해 교정위치나 방향을 나타내도록 자극을 인가함으로써, 사용자가 단순히 눈으로 보고 차이를 판단하는 기존의 방식에 비하여 햅틱 피드백을 통해 보다 정확하고 즉각적으로 교정내용을 파악할 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)의 햅틱장치부(22)에 각각 구비되는 햅틱 디바이스(31 ~ 34)의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 특정 부위에 4개의 햅틱 디바이스(31, 32, 33, 34)가 사각형 형태로 각각 설치된 경우, 교정내용에 따라 햅틱 피드백을 통해 상하좌우의 각 모서리(31, 32, 33, 34)나 변(31-32, 31-33, 32-24, 33-34)에 각각 자극을 인가하여 교정위치를 알려주거나, 또는, 좌변(31-33)에서 우변(32-34)으로, 상변(31-32)에서 하변(33-34)으로, 대각선(31-34, 32-33, 33-32, 34-31) 방향으로 등과 같이, 교정방향을 알려주도록 구성될 수도 있으며, 즉, 본 발명은, 반드시 상기한 본 발명의 실시예에 제시된 내용으로만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지 및 본질을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 필요에 따라 다양하게 수정 및 변경하여 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 각 부위별로 복수 개 설치되는 각각의 햅틱 디바이스에 대하여 자극의 방향, 순서, 속도, 강도 등을 각각 다르게 인가함으로써, 교정내용을 보다 정확하고 상세하게 전달 가능하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)에 있어서, 예를 들면, 오디오 신호의 주파수를 분석하는 처리과정이나, 또는, 모션캡쳐를 통해 사용자의 동작이나 자세를 인식하는 처리나 모션캡쳐를 통해 인식된 사용자의 동작이나 자세를 미리 정해진 동작이나 자세와 비교하여 정확도를 판단하는 처리 등에 대한 보다 상세한 내용에 대하여는 기존의 신호분석 장치 및 방법과 자세교정 장치 및 방법 등의 내용을 참조하여 당업자가 적절하게 구성할 수 있는 사항이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같이 공지된 종래기술의 문헌 등을 참조하여 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
이상, 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)에 따르면, 춤에 익숙하지 않은 사용자에게도 음악에 맞추어 춤을 추는 즐거움을 제공할 수 있고, 춤 이외에도 다양한 분야에 적용하는 것에 의해 종합적인 복합 엔터테인먼트 기능을 구현할 수 있다.
더욱이, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)을 이용하면, 단순히 음악에 맞추어 춤을 출 수 있도록 도움을 주는 것에 그치는 것이 아니라, 사용자의 동작이나 자세를 교정해주는 기능을 통하여 자세교정이나 재활 및 운동치료 등의 분야에도 폭넓게 적용 가능한 장점을 가지는 것이다.
계속해서, 도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)을 이용한 자세교정 시스템(50)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)을 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템(50)은, 크게 나누어, 각각의 사용자가 원하는 서비스를 요청하고 제공받기 위한 처리가 수행되도록 이루어지는 사용자 단말기(51)와, 사용자 단말기(51)와 연결되어 사용자의 동작에 따른 피드백(feedback)을 제공하기 위해 동작인식 및 햅틱 피드백 기능을 가지도록 이루어지는 웨어러블 장치부(52) 및 각각의 사용자 단말기(51) 및 웨어러블 장치부(52)와 유선 또는 무선 통신 중 적어도 하나의 방식을 통해 연동되어 자세교정, 재활 및 운동치료 서비스를 제공하는 처리가 수행되도록 이루어지는 서버(13)를 포함하여, 사용자 단말기(51)와 웨어러블 장치부(52) 및 서버(53)가 유선 또는 무선 통신 중 적어도 하나의 방식을 통해 연동되는 온라인 기반의 네트워크 시스템으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 사용자 단말기(51)는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)의 오디오 수신부(11)를 이용하여, 사용자가 자신이 원하는 서비스를 요청하고 서비스 제공에 필요한 각종 정보를 입력하기 위한 입력수단과, 입력된 사용자 정보 또는 사용자에 의해 선택된 교정 또는 치료 프로그램을 해당 사용자에게 제공하기 위한 디스플레이 및 스피커 등의 출력수단을 포함하여 구성될 수 있다.
또는, 상기한 사용자 단말기(51)는, 예를 들면, PC나 노트북을 포함하는 정보처리장치, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 개인 휴대용 단말기 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지고, 이러한 사용자 단말기에 웨어러블 장치부(52) 및 서버(53)와 각각 연동되는 전용의 어플리케이션 프로그램을 설치하여 구성됨으로써, 별도의 하드웨어를 구현할 필요 없이 보다 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 구성될 수 있다.
또한, 상기한 웨어러블 장치부(52)는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)의 동작인식부(21) 및 햅틱장치부(22)를 포함하여 이루어지는 햅틱슈트부(11)를 이용하여 전신 햅틱 슈트의 형태로 구성될 수 있다.
또는, 상기한 웨어러블 장치부(52)는, 예를 들면, 밴드나 조끼, 장갑, 모자 등과 같이, 사용자의 각 관절 및 신체부위에 착용되는 다수의 웨어러블 장치에 각각의 모션센서 및 햅틱 디바이스가 함께 설치되도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 서버(53)는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템(10)의 오디오 분석부(13) 및 제어부(15)를 이용하여 구성될 수 있다.
즉, 상기한 서버(53)는, 동작인식부(21)를 통해 인식된 사용자의 동작이나 자세를 미리 정해진 동작이나 자세와 비교하여 미리 정해진 기준에 따라 정확도를 판정하고 판정결과를 출력하는 동시에, 동작판정부(24)의 판정결과에 근거하여, 햅틱장치부(22)의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 사용자의 관절 및 신체부위에 정확도에 따라 미리 설정된 서로 다른 자극을 부여하는 것에 의해 사용자의 동작이나 자세를 교정해주는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전문가의 지도를 비대면으로 수행 가능한 학습기능을 제공하는 것에 더하여, 재활이나 운동요법이 필요한 환자들에게 비대면 방식으로 재활 및 운동치료가 가능하도록 구성되는 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템을 용이하게 구현할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 예를 들면, 음악 등과 같이, 외부에서 입력되는 오디오 주파수에 따라 사용자에게 전신 햅틱슈트를 통해 미리 정해진 서로 다른 다양한 햅틱 자극을 부여하는 것에 의해 오디오와 같은 주변환경에 따라 다양한 반응이 가능한 반응형 햅틱 피드백(haptic feedback)을 제공할 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템이 제공됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전문가의 지도 없이도 사용자가 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 줄 수 있으며, 그것에 의해, 단순한 학습기능에 더하여 사용자에게 다양한 즐거움과 엔터테인먼트 경험을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전문가의 지도 없이도 사용자가 음악에 맞추어 춤을 추는 것과 같은 효과를 줄 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템이 제공됨으로써, 종래, 예를 들면, 무용이나 댄스 등과 같이, 춤에 익숙하지 못한 일반 사용자가 춤을 배우기 위하여는 전문가와 직접 대면하여 정확한 자세와 동작을 배우는 것이 바람직하나, 이러한 대면수업 방식은 대부분 전문가의 스케줄에 맞추어야 함으로 인해 사용자가 원하는 시각과 장소를 선택하기 어렵고, 춤을 배우기 위해 소요되는 시간과 비용이 증가하는 단점이 있었던 종래기술의 춤 학습방법들의 문제점을 해소할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 미리 구현된 전문가의 동작을 사용자가 그대로 따라하도록 하고 모션캡쳐를 통해 사용자의 동작이나 자세의 정확도를 판단하여 전문가와의 차이에 따라 사용자의 관절이나 신체부위에 햅틱 피드백(haptic feedback)을 통해 각각 다른 자극을 부여하는 것에 의해 전문가의 지도를 받지 않고도 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 정확한 자세와 동작을 용이하게 학습할 수 있도록 하여 학습이나 치료의 효과 및 효율을 높일 수 있도록 구성되는 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템이 제공됨으로써, 종래, 예를 들면, 무용, 댄스, 피트니스, 트레이닝 등과 같은 예체능 분야나, 골프 등과 같은 각종 전문 스포츠 분야 및 재활치료나 운동요법 등과 같은 의료분야 등에 있어서, 단순히 미리 구현된 전문가의 동작을 제시하여 사용자가 그대로 따라하도록 하는 것에만 그치는 한계가 있었던 종래기술의 자세교정 시스템 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 반응형 햅틱 피드백 시스템 11. 햅틱슈트부
12. 오디오 수신부 13. 오디오 분석부
14. 햅틱 피드백부 15. 제어부
21. 동작인식부 22. 햅틱장치부
23. 데이터베이스부 24. 동작판정부
25. 피드백 인가부 31. 햅틱 디바이스
32. 햅틱 디바이스 33. 햅틱 디바이스
34. 햅틱 디바이스
50. 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템
51. 사용자 단말기 52. 웨어러블 장치부
53. 서버
12. 오디오 수신부 13. 오디오 분석부
14. 햅틱 피드백부 15. 제어부
21. 동작인식부 22. 햅틱장치부
23. 데이터베이스부 24. 동작판정부
25. 피드백 인가부 31. 햅틱 디바이스
32. 햅틱 디바이스 33. 햅틱 디바이스
34. 햅틱 디바이스
50. 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템
51. 사용자 단말기 52. 웨어러블 장치부
53. 서버
Claims (14)
- 반응형(responsive type) 햅틱 피드백(haptic feedback) 시스템에 있어서,
모션캡쳐(motion capture) 기술을 이용하여 사용자에 의해 수행되는 동작이나 자세를 인식하기 위해 사용자의 각 관절 및 신체부위에 각각 배치되는 복수의 모션센서를 포함하여 이루어지는 동작인식부 및 사용자의 각 관절 및 신체부위에 미리 정해진 자극을 부여하는 것에 의해 사용자에게 햅틱 피드백(haptic feedbak)을 제공하도록 사용자의 각 관절 및 신체부위의 미리 정해진 위치에 각각 부착되는 다수의 햅틱 디바이스(haptic device)를 포함하여 이루어지는 햅틱장치부를 포함하여, 사용자의 몸에 착용되는 전신 햅틱슈트 형태로 형성되는 햅틱슈트부;
외부로부터 오디오 신호를 입력받는 처리가 수행되도록 이루어지는 오디오 수신부;
상기 오디오 수신부를 통해 입력되는 오디오 신호의 주파수를 분석하는 처리가 수행되도록 이루어지는 오디오 분석부;
상기 오디오 분석부에 의해 분석된 주파수에 근거하여, 각각의 주파수별로 미리 설정된 자극을 상기 햅틱장치부의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 사용자에게 인가하는 처리가 수행되도록 이루어지는 햅틱 피드백부; 및
각각의 주파수별로 인가되는 자극의 형태에 대한 정보가 미리 저장되어 이루어지는 데이터베이스부와, 상기 동작인식부의 각각의 모션센서를 통해 인식된 사용자의 동작이나 자세를 입력신호의 주파수에 따라 인가된 동작이나 자세와 비교하여 미리 정해진 기준에 따라 정확도를 판정하고 판정결과를 출력하는 처리가 수행되도록 이루어지는 동작판정부 및 상기 동작판정부의 판정결과에 근거하여 상기 햅틱장치부의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 사용자의 각 관절 및 신체부위에 정확도에 따라 미리 설정된 서로 다른 자극을 인가하도록 상기 햅틱 피드백부를 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 피드백 인가부를 포함하고, 상기 시스템의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되며,
상기 햅틱장치부는,
사용자의 각 관절이나 신체부위마다 각각의 부위별로 4개의 햅틱 디바이스가 사각형 형태로 각각 설치되고,
상기 햅틱 피드백부는,
상기 동작판정부의 판정결과에 근거하여, 교정이 필요한 위치 및 내용에 따라 해당 위치에 부착된 복수 개의 상기 햅틱 디바이스를 각각 별도로 제어하여, 상하좌우의 각 모서리나 변에 각각 자극을 인가하는 것에 의해 교정위치를 알려주거나, 또는, 좌변에서 우변으로, 상변에서 하변으로, 대각선 방향으로 자극을 인가하는 것에 의해 교정방향을 알려주는 처리가 수행되도록 구성됨으로써,
입력신호의 주파수 변화에 반응하여 사용자의 전신에 대하여 서로 다른 자극이 각각 인가되도록 하는 것에 의해 전문가의 지도 없이도 사용자에게 음악에 맞추어 춤을 추는 효과를 제공할 수 있는 동시에, 사용자의 춤동작이나 자세를 교정해주는 자세교정 기능을 제공할 수 있는 데 더하여,
각 부위별로 복수 개 설치되는 각각의 햅틱 디바이스에 대하여 자극의 방향, 순서, 속도, 강도를 각각 다르게 인가하는 것에 의해 사용자에게 교정내용을 보다 정확하고 상세하게 전달할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반응형 햅틱 피드백 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 오디오 수신부, 상기 오디오 분석부, 상기 햅틱 피드백부 및 상기 제어부가 상기 햅틱슈트부에 일체로 형성되어 단일의 웨어러블 햅틱슈트 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 반응형 햅틱 피드백 시스템.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 햅틱슈트부는,
상기 동작인식부 및 상기 햅틱장치부의 각각의 모션센서 및 햅틱 디바이스가 함께 설치되어 사용자의 각 관절 및 신체부위에 각각 착용되는 다수의 웨어러블 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응형 햅틱 피드백 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 오디오 수신부는,
외부로부터 음악을 포함하는 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크를 포함하는 입력수단 및 입력된 오디오 신호를 사용자에게 전달하기 위한 스피커나 헤드폰을 포함하는 출력수단을 포함하여 구성되거나,
또는, PC나 스마트폰 또는 태블릿 PC를 포함하는 사용자 단말기나 서버를 포함하는 외부 기기를 통하여 오디오 신호를 입력받는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반응형 햅틱 피드백 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 데이터베이스부는,
각각의 주파수별로 인가되는 자극에 따른 자세나 동작에 대한 정보에 더하여, 각각의 자세나 동작에 대하여 모션캡쳐를 통해 수집된 각 관절 및 신체부위에 대한 모션캡쳐 데이터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응형 햅틱 피드백 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
특정 부위에서 상기 동작판정부에 의해 판정된 정확도가 미리 정해진 기준값이나 기준범위를 만족하지 못하는 경우 해당 부위에 대한 교정이 필요한 것으로 판단하고,
교정이 필요한 것으로 판단되면 상기 피드백 인가부에서 상기 햅틱 피드백부에 제어신호를 전달하여, 상기 햅틱장치부의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 정확도에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 각 부위별로 미리 설정된 자극을 해당 부위에 인가하도록 하는 처리가 수행되며,
이때, 정확도의 높고 낮음에 따라 자극의 강도를 조절하거나, 교정해야 할 내용에 따라 신체부위별로 각각 서로 다른 자극이 인가되도록 하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반응형 햅틱 피드백 시스템.
- 삭제
- 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템에 있어서,
각각의 사용자가 원하는 서비스를 요청하고 제공받기 위한 처리가 수행되도록 이루어지는 사용자 단말기;
상기 사용자 단말기와 연결되어 사용자의 동작에 따른 피드백(feedback)을 제공하기 위해 동작인식 및 햅틱 피드백 기능을 가지도록 이루어지는 웨어러블 장치부; 및
각각의 상기 사용자 단말기 및 상기 웨어러블 장치부와 유선 또는 무선 통신 중 적어도 하나의 방식을 통해 연동되어 자세교정, 재활 및 운동치료 서비스를 제공하는 처리가 수행되도록 이루어지는 서버를 포함하여 구성되고,
상기 웨어러블 장치부는,
청구항 1항, 청구항 2항, 청구항 4항, 청구항 5항, 청구항 9항 및 청구항 10항 중 어느 한 항에 기재된 반응형 햅틱 피드백 시스템을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템.
- 제 12항에 있어서,
상기 사용자 단말기는,
PC나 노트북을 포함하는 정보처리장치, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 개인 휴대용 단말기 중 적어도 하나에 상기 웨어러블 장치부 및 상기 서버와 각각 연동되는 전용의 어플리케이션 프로그램을 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템.
- 제 12항에 있어서,
상기 서버는,
상기 사용자 단말기를 통해 사용자의 요청에 따라 자세교정이나 재활 또는 운동치료를 위한 컨텐츠를 제시하고,
상기 웨어러블 장치부를 통해 인식된 사용자의 동작이나 자세를 제시된 컨텐츠의 동작이나 자세와 비교하여 미리 정해진 기준에 따라 정확도를 판정하고 판정결과를 출력하는 동시에,
판정결과에 근거하여 상기 웨어러블 장치부의 각각의 햅틱 디바이스를 통해 사용자의 각 관절 및 신체부위에 정확도에 따라 미리 설정된 서로 다른 자극을 부여하는 것에 의해 사용자의 동작이나 자세를 교정해주는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210193923A KR102652859B1 (ko) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210193923A KR102652859B1 (ko) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230103210A KR20230103210A (ko) | 2023-07-07 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210193923A KR102652859B1 (ko) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 반응형 햅틱 피드백 시스템 및 이를 이용한 자세교정, 재활 및 운동치료 시스템 |
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2021
- 2021-12-31 KR KR1020210193923A patent/KR102652859B1/ko active IP Right Grant
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