KR102660406B1 - Training motion guide system - Google Patents
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Abstract
훈련 과제에 따른 경로를 속도 또는 가속도와 연관하여 안내함으로써 더욱 향상된 훈련 효과를 가져올 수 있는 훈련 동작 가이드 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 훈련 동작 가이드 시스템은 훈련 과제인 신체의 움직임을 목표 위치까지 경로를 시각적으로 보여주되, 시작 위치에서 목표 위치까지의 속도 또는 가속도 중 적어도 하나 이상의 요소 또는 이들의 조합으로 표시하여 안내하는 훈련 과제 가이드부; 훈련자의 신체에 착용되고 신체의 움직임을 추적 및 센싱하여 모션 정보를 측정하는 모션 추적부; 상기 모션 추적부로부터 실제 훈련자의 모션 정보를 수신하고 이를 상기 훈련 과제 가이드부의 훈련 과제와 비교하여 목표 위치에 도달했는지를 판정하는 제어부; 및 상기 제어부의 훈련 과제에 대한 판정 결과를 훈련자에게 알려주는 리워드 출력부;를 포함할 수 있다.A training motion guide system that can lead to improved training effects by guiding a path according to a training task in relation to speed or acceleration is disclosed. The training motion guide system according to the present invention visually shows the path of the body movement, which is a training task, to the target position, and guides it by displaying it as at least one element of speed or acceleration from the starting position to the target position, or a combination thereof. Training task guide department; A motion tracking unit that is worn on the trainee's body and measures motion information by tracking and sensing body movements; a control unit that receives motion information of the actual trainee from the motion tracking unit and compares it with the training task of the training task guide unit to determine whether the target position has been reached; and a reward output unit that informs the trainer of the decision result for the training task of the control unit.
Description
본 발명은 훈련 동작 가이드 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 훈련 과제에 따른 경로를 속도 또는 가속도와 연관하여 안내함으로써 더욱 향상된 훈련 효과를 가져올 수 있는 훈련 동작 가이드 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a training motion guide system, and more specifically, to a training motion guide system that can lead to improved training effects by guiding a path according to a training task in relation to speed or acceleration.
일반적으로 고령자나 부상자 등 환자들은 신체 기능을 회복하기 위해 재활 치료가 필요할 수 있다. 재활 치료는 일반적으로 재활치료사가 조력하여 환자의 관절 움직임을 수동적으로 만들어 주거나, 보행을 교육하는 등 물리적 자극을 이용하여 이루어진다.In general, patients such as the elderly or injured may need rehabilitation treatment to restore physical function. Rehabilitation treatment is generally carried out using physical stimulation, such as assisting a rehabilitation therapist to passively make the patient's joint movements or teaching walking.
뇌졸중이나 뇌경색이라는 질병은 대개 편마비를 동반하는 질병으로, 뇌로 공급되는 혈액이 혈관의 막힘 등으로 인하여 전달되지 못해 발생한다. 뇌졸중으로 인한 편마비 환자는 운동 기능장애, 인지 및 지각장애, 감각장애, 언어장애 등의 많은 장애를 동반하기 마련인데, 장애로 인해 식사, 착탈의 등의 일상생활 동작의 제한이 발생하고, 발병 후 약 66%에서 신체기능 장애, 약 75%에서 일상생활의 장애를 갖는다. 이러한 편마비 환자들의 재활을 돕기 위하여 여러 가지 재활 치료방법이 알려져 있다. 그 중 거울치료는 뇌신경이 구조적, 기능적으로 변화되고 재조직화될 수 있다는 뇌 가소성 원리에 기반을 둔 뇌신경 손상 환자의 치료법 중 하나로, 운동기능 회복과 환측의 움직임을 유도함으로써 환자의 마비 측 신체의 기능회복을 촉진한다. 거울치료는 손상되지 않은 사지의 움직임에 초점을 맞춘 새로운 치료로서, 급성기 뇌졸중 환자를 대상으로 시행한 여러 실험에서 마비측 신체의 기능회복에 효과가 있는 것으로 확인되었다. 즉, 뇌졸중 환자에게 마비되지 않은 사지의 움직임을, 거울 반영을 통해 마비된 사지의 움직임으로 투영시키고, 마비된 사지에 포개어진 시각 정보가 주는 영상이 뇌를 자극한다는 이론이다.Diseases such as stroke or cerebral infarction are usually accompanied by hemiplegia and occur when the blood supplied to the brain cannot be delivered due to blockage of blood vessels. Patients with hemiplegia due to stroke tend to be accompanied by many disabilities, such as motor dysfunction, cognitive and perceptual disorders, sensory disorders, and speech disorders. The disabilities cause limitations in daily life movements such as eating and putting on and taking off clothes, and after the onset of the disease, Approximately 66% have physical dysfunction, and approximately 75% have impairment in daily life. To help rehabilitate these hemiplegic patients, various rehabilitation treatment methods are known. Among them, mirror therapy is one of the treatments for patients with cranial nerve damage based on the principle of brain plasticity, which states that cranial nerves can be structurally and functionally changed and reorganized. It improves the function of the patient's paralyzed body by inducing recovery of motor function and movement of the affected side. Promotes recovery. Mirror therapy is a new treatment that focuses on the movement of the intact limb, and has been confirmed to be effective in recovering function of the paralyzed side of the body in several experiments conducted on acute stroke patients. In other words, the theory is that the movement of the non-paralyzed limb of a stroke patient is projected onto the movement of the paralyzed limb through mirror reflection, and the image provided by the visual information superimposed on the paralyzed limb stimulates the brain.
그러나, 종래기술에 따른 재활 치료에서 훈련은 훈련자에게 단순히 어떠한 훈련을 반복하도록 하는 것에 불과하기 때문에 재활 훈련 효과가 크지 않은 문제점이 있었다.However, in rehabilitation treatment according to the prior art, there was a problem that the effect of rehabilitation training was not significant because the training simply consisted of having the trainee repeat certain training.
본 발명에 따르면 재활 훈련을 위한 목표 위치까지 해당 신체를 이동시키는 경로를 안내하되, 속도 또는 가속도 등의 요소를 반영하여 안내함으로써 재활 훈련 효과를 증대 시킬 수 있는 훈련 동작 가이드 시스템을 제공하고자 한다.According to the present invention, it is intended to provide a training motion guide system that can increase the effectiveness of rehabilitation training by guiding the path to move the body to the target position for rehabilitation training and guiding the body by reflecting factors such as speed or acceleration.
본 발명의 일측면에 따른 훈련 동작 가이드 시스템은, 훈련 과제인 신체의 움직임을 목표 위치까지 경로를 시각적으로 보여주되, 시작 위치에서 목표 위치까지의 속도 또는 가속도 중 적어도 하나 이상의 요소 또는 이들의 조합으로 표시하여 안내하는 훈련 과제 가이드부; 훈련자의 신체에 착용되고 신체의 움직임을 추적 및 센싱하여 모션 정보를 측정하는 모션 추적부; 상기 모션 추적부로부터 실제 훈련자의 모션 정보를 수신하고 이를 상기 훈련 과제 가이드부의 훈련 과제와 비교하여 목표 위치에 도달했는지를 판정하는 제어부; 및 상기 제어부의 훈련 과제에 대한 판정 결과를 훈련자에게 알려주는 리워드 출력부;를 포함할 수 있다.The training motion guide system according to one aspect of the present invention visually shows the path of the body movement, which is a training task, to the target position, using at least one element of speed or acceleration from the starting position to the target position, or a combination thereof. A training task guide section that displays and guides you; A motion tracking unit that is worn on the trainee's body and measures motion information by tracking and sensing body movements; a control unit that receives motion information of the actual trainee from the motion tracking unit and compares it with the training task of the training task guide unit to determine whether the target position has been reached; and a reward output unit that informs the trainer of the decision result for the training task of the control unit.
이때, 상기 훈련 과제 가이드부는 증강 현실, 가상 현실, 또는 홀로그램일 수 있다.At this time, the training task guide unit may be augmented reality, virtual reality, or hologram.
이때, 상기 훈련 과제 가이드부는 시작 위치에서 목표 위치까지의 복수개의 경로를 보여주고, 각 경로의 난이도를 시각적으로 구분하여 알려줄 수 있다.At this time, the training task guide unit can show a plurality of paths from the starting position to the goal position and visually distinguish the difficulty level of each path.
이때, 상기 복수개의 경로에는 적어도 하나 이상의 장애물이 표시될 수 있다.At this time, at least one obstacle may be displayed on the plurality of paths.
이때, 상기 속도, 가속도는 경로의 두께, 색상, 그라데이션, 또는 이들의 조합으로 표시될 수 있다.At this time, the speed and acceleration may be displayed as the thickness of the path, color, gradient, or a combination thereof.
이때, 상기 모션 추적부는 신체의 움직임을 추적 및 센싱할 수 있도록 신체에 착용되는 복수개의 마커 센서를 포함할 수 있다.At this time, the motion tracking unit may include a plurality of marker sensors worn on the body to track and sense body movement.
이때, 상기 모션 추적부는 목표 위치까지 도달하기 위한 경로 정보와 속도 및 가속도 정보를 측정하고 제공할 수 있다.At this time, the motion tracker can measure and provide path information and speed and acceleration information for reaching the target location.
이때, 상기 훈련 과제 가이드부는, 목표 위치와 경로 정보를 실제 거리와 다른 왜곡 정보를 제공할 수 있다.At this time, the training task guide unit may provide distortion information that is different from the actual distance of the target location and path information.
이때, 상기 훈련 과제 가이드부에 의해 제공된 훈련 궤적과 실제 훈련 중의 상기 모션 추적부에 의해 측정된 모션 정보를 비교하여 모션을 교정할 수 있도록 최적 경로로부터 이격된 거리에 비례하여 교정력을 제공하는 보조력 제공부를 더 포함할 수 있다.At this time, an assisting force that provides a correction force in proportion to the distance from the optimal path so that the motion can be corrected by comparing the training trajectory provided by the training task guide unit with the motion information measured by the motion tracking unit during actual training. It may further include a provision unit.
이때, 상기 리워드 출력부는 훈련자에게 시각, 청각, 촉각 중 어느 한 형태 또는 이들의 조합으로 훈련 결과를 알려줄 수 있다.At this time, the reward output unit may inform the trainee of the training results through any one of visual, auditory, and tactile senses or a combination thereof.
이때, 상기 훈련 과제 가이드부는 자세 정보를 알 수 있는 손잡이를 포함하는 도구를 함께 사용하여 훈련 동작을 가이드 할 수 있다.At this time, the training task guide unit can guide the training movement by using a tool including a handle that provides posture information.
상기의 구성에 따라, 본 발명에 따른 훈련 동작 가이드 시스템은, 훈련자에게 단순히 훈련 경로를 알려주기 보다는 훈련 경로 상에서의 속도 또는 가속도를 알려줌으로써 더욱 정확한 재활 훈련이 가능하여 훈련 효과를 증대시킬 수 있다.According to the above configuration, the training motion guide system according to the present invention can enable more accurate rehabilitation training by informing the trainer of the speed or acceleration on the training path rather than simply informing the trainee of the training path, thereby increasing the training effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템의 일부 구성요소인 하드웨어를 훈련자가 착용한 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템의 일부 구성요소인 디스플레이에 다양한 방법으로 경로가 표시된 실시예들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템의 일부 구성요소인 보조력 제공부가 장착된 상태이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템의 구성 블록도이다.Figure 1 is a perspective view of a trainer wearing hardware, which is a component of a training motion guide system according to an embodiment of the present invention.
Figures 2 to 4 show examples in which paths are displayed in various ways on a display, which is a component of a training motion guide system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a state in which the assisting force provider, which is a component of the training motion guide system according to an embodiment of the present invention, is installed.
Figure 6 is a block diagram of a training motion guide system according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The words and terms used in this specification and claims are not to be construed as limited in their usual or dictionary meanings, but according to the principle that the inventor can define terms and concepts in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concepts consistent with technical ideas.
그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configuration shown in the drawings correspond to a preferred embodiment of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, so the configuration may be replaced by various alternatives at the time of filing of the present invention. There may be equivalents and variations.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to describe the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to describe the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.A component being “in front,” “rear,” “above,” or “below” another component means that it is in direct contact with the other component, unless there are special circumstances. This includes not only those placed at the “bottom” but also cases where another component is placed in the middle. In addition, the fact that a component is "connected" to another component includes not only being directly connected to each other, but also indirectly connected to each other, unless there are special circumstances.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 훈련 동작 가이드 시스템을 설명한다. Hereinafter, the training motion guide system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템은, 도 1 내지 도 6을 참고하면, 훈련 과제 가이드부(20), 모션 추적부(30), 그리고 제어부(10)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 6 , the training motion guide system according to an embodiment of the present invention includes a training task guide unit 20, a motion tracking unit 30, and a control unit 10.
상기 훈련 과제 가이드부(20)는, 도 2 내지 도 6을 참고하면, 훈련 과제인 신체의 움직임을 목표 위치(61)까지 경로(63, 136, 263)를 시각적으로 보여주되, 시작 위치에서 목표 위치(61)까지의 속도 또는 가속도 중 적어도 하나 이상의 요소 또는 이들의 조합으로 표시하여 안내할 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 6, the training task guide unit 20 visually shows the
이때, 상기 훈련 과제 가이드부(20)는 증강 현실(AR), 가상 현실(VR), 또는 홀로그램일 수 있다. 즉 다양한 시각적인 장비들을 적용할 수 있다. 여기서 중요한 점은 훈련자가 시각적으로 표시되는 경로, 속도, 가속도를 인지할 수 있어야 한다. 그 외 배경이나 사물들은 다양하게 훈련 상황에 맞게 조합하고 배치할 수 있다.At this time, the training task guide unit 20 may be augmented reality (AR), virtual reality (VR), or a hologram. In other words, various visual equipment can be applied. The important point here is that the trainee must be able to recognize the visually displayed path, speed, and acceleration. Other backgrounds and objects can be combined and arranged in various ways to suit the training situation.
이때, 상기 훈련 과제 가이드부(20)는 시작 위치에서 목표 위치까지의 복수개의 경로를 보여주고, 각 경로의 난이도를 시각적으로 구분하여 알려줄 수 있다. 즉 여러 가지 훈련 경로(263)를 보여주거나, 하나의 경로(63, 163)만을 보여줄 수도 있을 것이다. 이러한 복수개의 경로의 선택은 훈련 종류에 따라 다양하게 제공할 수 있다.At this time, the training task guide unit 20 can show a plurality of paths from the starting position to the goal position and visually distinguish the difficulty level of each path. That is, it may show several training paths (263) or only one path (63, 163). The selection of these multiple paths can be provided in various ways depending on the type of training.
이때, 상기 복수개의 경로에는 적어도 하나 이상의 장애물(62)이 표시될 수 있다. 경로를 제시할 때 단순히 직선 경로를 제시할 수도 있을 것이나, 통상 가장 재활 효과가 큰 경로를 따라 훈련이 이루어지도록 곡선의 경로를 제시할 수 있고, 더불어 더욱 재활 효과를 얻을 수 있도록 하는 위치에 장애물(62)을 시각적으로 두어 그 장애물 위치로는 통과하지 않도록 안내할 수 있다.At this time, at least one
이때, 상기 속도, 가속도는 경로의 두께, 색상, 그라데이션, 또는 이들의 조합으로 표시될 수 있다. 즉 제시되는 가장 바람직한 훈련 경로 상에서 가장 바람직한 속도 또는 가속도를 시각적으로 표시함으로써 요구되는 재활 훈련 효과를 얻을 수 있다. 표시되는 경로(63)에서 경로 선분의 두께를 조절하여 두꺼운 부분은 속도가 빠르게 얇은 부분은 속도가 느리게 동작하도록 안내할 수 있다. 또한 경로상에 색상을 달리하여 속도, 가속도를 안내할 수 있고, 이들의 색상을 그라데이션으로 표현하여 속도가 선형적으로 경로상에서 변하고 있음을 안내할 수 있다. 더불어, 경로 상 진행 방향으로 화살표의 크기나 색상 등을 달리하여 속도, 가속도 벡터를 표시할 수도 있다.At this time, the speed and acceleration may be displayed as the thickness of the path, color, gradient, or a combination thereof. In other words, the required rehabilitation training effect can be obtained by visually displaying the most desirable speed or acceleration on the most desirable training path presented. By adjusting the thickness of the path segments in the displayed
상기 모션 추적부(30)는, 도 1 내지 도 6을 참고하면, 훈련자의 신체에 착용되고 신체의 움직임을 추적 및 센싱하여 모션 정보를 측정할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 6, the motion tracking unit 30 is worn on the trainee's body and can measure motion information by tracking and sensing body movement.
이때, 상기 모션 추적부(30)는 신체의 움직임을 추적 및 센싱할 수 있도록 신체에 착용되는 복수개의 마커 센서(32)를 포함할 수 있다. 물론 이러한 마커 센서(31)는 직접 훈련의 신체에 장착될 수도 있고, 장갑이나 토시와 같은 매개체(31)를 이용하여 신체에 장착할 수도 있다.At this time, the motion tracking unit 30 may include a plurality of
이때, 이러한 모션 추적부(30)는 목표 위치까지 도달하기 위한 경로 정보와 속도 및 가속도 정보를 측정할 수 있고, 그 경로, 속도, 가속도 정보는 제어부(10)로 송신되어 입력될 수 있다.At this time, the motion tracking unit 30 can measure path information, speed, and acceleration information to reach the target location, and the path, speed, and acceleration information can be transmitted to the control unit 10 and input.
상기 제어부(10)는, 도 6을 참고하면, 상기 모션 추적부(30)로부터 실제 훈련자의 모션 정보를 수신하고 이를 상기 훈련 과제 가이드부(20)의 훈련 과제와 비교하여 목표 위치(61)에 도달했는지를 판정할 수 있다.Referring to FIG. 6, the control unit 10 receives the actual trainee's motion information from the motion tracking unit 30, compares it with the training task of the training task guide unit 20, and sets the
이때, 상기 제어부(10)는 훈련자에 따라 다양한 훈련 과제를 훈련 과제 가이드부(20)를 통하여 안내할 수 있고, 그 훈련 과제 결과 값을 모션 추적부(30)로부터 수신 받아 분석할 수 있으며, 미리 프로그램된 바에 따라 훈련 결과를 리워드 형식 등의 시각적인 방법으로 훈련자에게 제공할 수 있다. 더불어 후술하는 과제 수행을 물리적으로 보조하여 도울 수 있는 보조력 제공부(50)를 훈련 과제 수행 중에 제어할 수 있다.At this time, the control unit 10 can guide various training tasks according to the trainee through the training task guide unit 20, and receive the training task result values from the motion tracking unit 30 and analyze them in advance. Depending on what is programmed, training results can be provided to the trainer in a visual way, such as in the form of a reward. In addition, the assisting force providing unit 50, which can physically assist in performing tasks to be described later, can be controlled while performing a training task.
상기 리워드 출력부(40)는, 도 6을 참고하면, 상기 제어부(10)의 훈련 과제에 대한 판정 결과를 훈련자에게 알려줄 수 있다. 이때 상기 리워드 출력부(40)는 훈련자의 훈련 성과를 칭찬하고 훈련을 마친 노고를 칭찬할 수 있도록 다양한 오감을 통해 이를 표시할 수도 있다.Referring to FIG. 6, the reward output unit 40 can inform the trainer of the decision result for the training task of the control unit 10. At this time, the reward output unit 40 may display this through various five senses so that the trainee's training performance can be praised and the effort of completing the training can be praised.
이때, 상기 리워드 출력부(40)는 훈련자에게 시각, 청각, 촉각 중 어느 한 형태 또는 이들의 조합으로 훈련 결과를 알려줄 수 있다. 목표 위치(61)에 도달하게 되면 시각적으로, 예를 들면 불꽃놀이를 표시하는 등으로 표시할 수 있고, 청각적으로는 박수 소리, 함성 소리 등으로 표현할 수도 있을 것이며, 촉각으로는 진동을 주어 훈련자가 훈련을 완료했음을 알려줄 수 있다. 이러한 리워드 출력부(40)의 출력에 의해 훈련자는 훈련을 마치고 안정을 취할 수 있다.At this time, the reward output unit 40 may inform the trainee of the training results through any one of visual, auditory, and tactile senses or a combination thereof. When the
한편, 상기 보조력 제공부(50)는, 상기 훈련 과제 가이드부(20)에 의해 제공된 훈련 궤적과 실제 훈련 중의 상기 모션 추적부(30)에 의해 측정된 모션 정보를 비교하여 모션을 교정할 수 있도록 최적 경로로부터 이격된 거리에 비례하여 교정력을 제공할 수 있다. 보조력 제공부(50)에 의해 훈련자가 잘못된 훈련을 습관적으로 반복하는 것을 교정하도록 보조함으로써 훈련자가 더욱 정확한 경로. 속도, 가속도를 따라 훈련을 진행할 수 있도록 조력하게 된다.Meanwhile, the assisting force providing unit 50 may correct the motion by comparing the training trajectory provided by the training task guide unit 20 with the motion information measured by the motion tracking unit 30 during actual training. Corrective force can be provided in proportion to the distance from the optimal path. A more accurate path for the trainer by assisting the trainer in correcting habitual repetition of incorrect training by the assistance force providing unit 50. It helps to proceed with training according to speed and acceleration.
한편, 훈련 과제 가이드부가 영상으로 훈련을 안내할 때, 자세 정보를 알 수 있는 손잡이를 포함하는 도구를 함께 사용하여 훈련 동작을 가이드 할 수 있다. 즉, 아령 형태의 손잡이를 잡고 움직이면 무게감과 관성이 있어 더 현실감이 있을 것으로 기대할 수 있고, 현실감 증대에 따라 효과 또한 증대시킬 수 있다.Meanwhile, when the training task guide unit guides training through images, a tool including a handle that provides posture information can be used together to guide training movements. In other words, if you hold the dumbbell-shaped handle and move it, you can expect a more realistic feeling due to the sense of weight and inertia, and the effect can also be increased as the sense of reality increases.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템의 일부 구성을 훈련자가 착용한 상태를 보여준다. 훈련자(1)는 머리에 가상 현실(VR) 장비(2)를 착용하고 있다. 훈련자(1)는 시각적으로 가상 현실을 보면서 훈련을 진행할 것이다. 이때 가상 현실 장비(2)에는 이어폰 또는 스피커가 장착되어 시각적뿐만 아니라 청각적으로 결과를 통보 받을 수 있게 된다. 또한 모션 추적부(30)는 장갑과 토시 형태로 일체화되어 훈련자가 착용하고 있고 일정한 위치마다 마커 센서(32)가 장착되어 훈련자(1)의 거동을 정확하게 3차원으로 센싱하여 제어부(10)로 그 동작 정보들을 송신하게 된다.Referring to Figure 1, it shows a state in which a trainer is wearing some components of a training motion guide system according to an embodiment of the present invention. The trainer (1) is wearing virtual reality (VR) equipment (2) on his head.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템에서 훈련 중 훈련자가 시각적으로 보게 될 화상(60) 영상이 도시되어 있다. 화상(60)에는 목표 위치(61), 장애물(62), 경로(63), 진행 상황 표시 바(41)가 도시되어 있다. 여기서 도면에서는 2차원 화상으로 표시되어 있으나 훈련자(1)에게는 3차원으로 보여지고 있을 것이다. 목표 위치(61)는 시작점인 모션 추적부(50)의 장갑으로부터 멀리 이격되어 있고 경로(63)는 장애물(62)을 우회하여 목표 위치(61)까지 가도록 안내하고 있으며, 경로(63)의 두께는 장애물(62) 부근에서 얇게 표시되어 속도를 그 부분에서는 줄이도록 안내하고 있다. 또한 진행 상황 표시 바(41)에는 훈련 완료 비율 또는 훈련 점수가 표시될 수 있다.Referring to FIG. 2, an
도 3을 참고하면, 도 2와 유사한 화상(60)으로서 훈련자(1)에게는 도 2의 선형적인 경로 대신에 디지털화된 복수개의 화살표로 경로(163)가 표시되어 있다. 이때 화살표의 두께 또는 크기를 달리함으로써 경로 상에서의 훈련해야 할 속도, 가속도 변화를 알 수 있다. 도 4를 참고하면, 도 2와 유사한 화상(60)으로서 훈련자(1)에게 다양한 경로(263)를 제시할 수 있는 것을 보여준다. 목표 위치(61)는 하나이지만, 복수개의 경로(263)가 표시되어 있으며, 각 경로 사이에는 장애물(62)들이 위치하고 있다.Referring to FIG. 3, as an
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템의 일부 구성요소인 보조력 제공부(50)가 표현되어 있다. 장갑 형태의 모션 추적부(50)에 모터 등을 포함하는 보조력 제공부(50)가 설치되어 있다. 보조력 제공부(50)는 제어부(10)의 제어에 따라 훈련자가 습관적으로 잘못된 방향으로 훈련을 진행하는 경우 그 반대 방향으로 힘을 제공하거나 진동을 주어 잘못된 방향으로 훈련 진행이 되고 있음을 알려줄 수 있다. 즉 팔꿈치 부분에 스텝 모터(51)를 장착하고, 모터 회전축에 연결된 회전 작동체를 회전 작동시켜 훈련자에게 교정력을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 4, the assisting force provider 50, which is a component of the training motion guide system according to an embodiment of the present invention, is depicted. An auxiliary force providing unit 50 including a motor, etc. is installed in the glove-shaped motion tracking unit 50. If the trainee habitually trains in the wrong direction under the control of the control unit 10, the assisting force provider 50 may provide force in the opposite direction or provide vibration to inform the trainee that training is progressing in the wrong direction. there is. That is, the
도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 동작 가이드 시스템의 구성 블록도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 제어부(10)에 훈련 과제 가이드부(20), 모션 추적부(30), 리워드 출력부(40), 보조력 제공부(50)가 모두 연결되어 상호 정보와 제어 신호를 송수신함으로써 전술한 훈련을 진행하게 된다.Referring to FIG. 6, a block diagram of a training motion guide system according to an embodiment of the present invention is shown. As shown, the training task guide unit 20, motion tracking unit 30, reward output unit 40, and assistive force provider 50 are all connected to the control unit 10 to transmit and receive mutual information and control signals. The above-mentioned training will be conducted.
본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented in this specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add or change components within the scope of the same spirit. , deletion, addition, etc., other embodiments can be easily proposed, but this will also be said to fall within the scope of the present invention.
1 : 훈련자
10 : 제어부 20 : 훈련 과제 가이드부
30 : 모션 추적부 40 : 리워드 출력부
50 : 보조력 제공부 60 : 화상
61 : 목표 위치 62 : 장애물
63, 163, 263 : 경로1: Trainer
10: Control unit 20: Training task guide unit
30: Motion tracking unit 40: Reward output unit
50: assistive force providing unit 60: burn
61: Target location 62: Obstacle
63, 163, 263: Path
Claims (11)
훈련자의 신체에 착용되고 신체의 움직임을 추적 및 센싱하여 모션 정보를 측정하는 모션 추적부;
상기 모션 추적부로부터 실제 훈련자의 모션 정보를 수신하고 이를 상기 훈련 과제 가이드부의 훈련 과제와 비교하여 목표 위치에 도달했는지를 판정하는 제어부; 및
상기 제어부의 훈련 과제에 대한 판정 결과를 훈련자에게 알려주는 리워드 출력부;를 포함하고,
상기 훈련 과제 가이드부는 시작 위치에서 목표 위치까지의 복수개의 경로를 보여주고, 각 경로의 난이도를 시각적으로 구분하여 알려주고, 상기 복수개의 경로에는 적어도 하나 이상의 장애물이 표시되며,
상기 모션 추적부는 신체의 움직임을 추적 및 센싱할 수 있도록 신체에 착용되는 복수개의 마커 센서를 포함하고,
상기 모션 추적부는 목표 위치까지 도달하기 위한 경로 정보와 속도 및 가속도 정보를 측정하고 제공하고, 상기 훈련 과제 가이드부는, 목표 위치와 경로 정보를 실제 거리와 다른 왜곡 정보를 제공하며,
상기 훈련 과제 가이드부에 의해 제공된 훈련 궤적과 실제 훈련 중의 상기 모션 추적부에 의해 측정된 모션 정보를 비교하여 모션을 교정할 수 있도록 최적 경로로부터 이격된 거리에 비례하여 교정력을 제공하는 보조력 제공부를 포함하는, 훈련 동작 가이드 시스템.A training task guide unit that visually shows the path of the body movement, which is a training task, to the target position, and guides it by displaying it as at least one element of speed or acceleration from the start position to the target position, or a combination thereof;
A motion tracking unit that is worn on the trainee's body and measures motion information by tracking and sensing body movements;
a control unit that receives motion information of the actual trainee from the motion tracking unit and compares it with the training task of the training task guide unit to determine whether the target position has been reached; and
It includes a reward output unit that informs the trainer of the decision result for the training task of the control unit,
The training task guide unit shows a plurality of paths from the starting location to the target location, visually classifies and informs the difficulty level of each path, and displays at least one obstacle on the plurality of paths,
The motion tracking unit includes a plurality of marker sensors worn on the body to track and sense body movement,
The motion tracking unit measures and provides path information and speed and acceleration information to reach the target location, and the training task guide unit provides distortion information that is different from the actual distance for the target location and path information,
An auxiliary force provider that provides a corrective force in proportion to the distance from the optimal path so that motion can be corrected by comparing the training trajectory provided by the training task guide unit with the motion information measured by the motion tracking unit during actual training. Including, training movement guide system.
상기 훈련 과제 가이드부는 증강 현실, 가상 현실, 또는 홀로그램인, 훈련 동작 가이드 시스템.According to claim 1,
A training action guide system in which the training task guide unit is augmented reality, virtual reality, or hologram.
상기 속도, 가속도는 경로의 두께, 색상, 그라데이션, 또는 이들의 조합으로 표시되는, 훈련 동작 가이드 시스템.According to claim 1,
A training motion guide system, wherein the velocity and acceleration are displayed as path thickness, color, gradient, or a combination thereof.
상기 리워드 출력부는 훈련자에게 시각, 청각, 촉각 중 어느 한 형태 또는 이들의 조합으로 훈련 결과를 알려주는, 훈련 동작 가이드 시스템.According to claim 1,
The reward output unit is a training motion guide system that informs the trainee of the training results in any one of visual, auditory, and tactile forms or a combination thereof.
상기 훈련 과제 가이드부는 자세 정보를 알 수 있는 손잡이를 포함하는 도구를 함께 사용하여 훈련 동작을 가이드 할 수 있는, 훈련 동작 가이드 시스템.According to claim 1,
A training motion guide system in which the training task guide unit can guide training motions by using a tool including a handle that provides posture information.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000288046A (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-17 | Sanyo Electric Co Ltd | System for supporting superior limb training |
| JP2017217267A (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | パラマウントベッド株式会社 | Rehabilitation support control device and computer program |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0972745A (en) * | 1995-09-06 | 1997-03-18 | Sony Corp | Traveling state indicator for vehicle |
| KR101618186B1 (en) * | 2014-05-23 | 2016-05-04 | 대한민국 | A rehabilitation robot control system and control method based on brain-machine interface |
| JP6334276B2 (en) * | 2014-06-04 | 2018-05-30 | 日本光電工業株式会社 | Rehabilitation support system |
| BR102016022139B1 (en) * | 2016-09-26 | 2020-12-08 | Antonio Massato Makiyama | equipment for motor rehabilitation of upper and lower limbs |
| KR102227137B1 (en) * | 2019-08-23 | 2021-03-16 | (주)에프앤아이 | Method for rehabilitation training using virtual reality technology and the device using the same |
-
2021
- 2021-12-10 KR KR1020210176269A patent/KR102660406B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000288046A (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-17 | Sanyo Electric Co Ltd | System for supporting superior limb training |
| JP2017217267A (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | パラマウントベッド株式会社 | Rehabilitation support control device and computer program |
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