KR20100100384A

KR20100100384A - 자세 교정 시스템

Info

Publication number: KR20100100384A
Application number: KR1020090019250A
Authority: KR
Inventors: 임창현; 정원규
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2010-09-15

Abstract

본 발명은 자세 교정 시스템에 관한 것으로, 사용자의 움직임을 측정하기 위한 관성센서모듈, 상기 관성센서모듈에 의해 측정된 상기 사용자의 자세정보와 기준자세 데이터를 비교하여 교정자세정보를 산출하는 제어부, 및 상기 제어부로부터 전달받은 상기 교정자세정보를 상기 사용자에게 자극을 통해 전달하는 교정부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 부피감소 및 무선 통신 방식을 통해 사용자의 운동에 불편함이 없고 자극을 통한 적극적 교정수단을 갖는 자세 교정 시스템을 제공한다.

관성센서모듈, 가속도 센서, 각속도 센서, 자극, 액츄에이터, 스티뮬레이터, 교정의류, 교정밴드

Description

자세 교정 시스템{A posture correction system}

본 발명은 자세 교정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적극적 교정 수단을 구비한 자세 교정 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 동작을 주로 하는 운동에 있어 사용자의 올바른 자세는 사용자의 건강 뿐만 아니라 운동 성과에 큰 영향을 미친다.

특히, 골프와 같이 자세가 중요시되는 운동에서, 사용자의 자세는 골프공의 방향성이나 도달거리 등에 크게 영향을 미침은 물론, 잘못된 스윙 자세는 골퍼의 허리, 목, 다리 등에 손상을 입히기도 한다.

골프 스윙 자세의 요소로는 스윙의 각도 및 궤적, 스윙의 시간 및 리듬, 스윙시의 체중이동 등을 들 수 있으며, 이를 반복/숙달하여 자신에 맞는 이상적인 자세를 필요시 항상 동일하게 재현할 수 있도록 하는 것이 골프 스윙 연습의 목표이다.

일반적으로 골프 스윙은 골프 클럽의 헤드를 특정한 궤도로 움직임으로써 사용자가 원하는 방향으로 골프공을 정확하게 날려보내는 것을 목적으로 하게 되는데, 백스윙 - 다운스윙 - 임팩트 - 피니쉬로 구성된 일련의 과정에 있어 사용자의 자세는 매우 중요하며, 이러한 이유로 인해 골프 스윙에 있어 자세를 교정하기 위한 장치나 방법에 관한 특허가 이미 많이 출원 및 등록되어 있는 실정이다.

도 1은 종래의 일 예에 따른 골프 스윙시 자세 교정 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 자세 교정 시스템(10)은 골프 스윙시 축이 되는 다리의 움직임을 감지하기 위한 측정부(12), 상기 측정부(12)에서 감지된 움직임을 신호로 받아 기준 데이터와 비교하는 제어부(14), 및 상기 제어부(14)에 의해 자세 비교결과에 대한 신호를 수신하여 다리의 움직임의 정/오를 사용자에게 알리는 알림부(16)로 구성된다.

즉, 종래의 자세 교정 시스템(10)은 측정부(12)가 골프 스윙시 축이 되는 다리의 움직임을 감지하고, 제어부(14)가 측정부(12)에 의해 감지된 움직임과 기준 데이터를 비교한 후, 다리의 움직임의 정/오를 알림부(16)를 통해 사용자에게 알림으로써 사용자의 자세를 교정하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 일 예에 따른 자세 교정 시스템(10)에서는 사용자의 스윙 자세가 잘못된 경우 알림부(16)를 통해 자세의 정/오 여부를 알리는 소극적 교정수단을 채용하기 때문에, 알림부(16)가 작동하지 않을 때까지 사용자가 자세를 계속 변경하며 잘못된 자세를 교정하는 반복적인 과정을 계속 되풀이해야 하는 문제점이 있었다. 즉, 알림부(16)를 통한 소극적 교정수단만으로는 틀린 동작 또는 부위를 정확하게 지적해 낼 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 알림부(16)로 디스플레이 수단을 채용하는 시도가 있으나, 이 경우에는 사용자가 스윙 연습을 중단한 상태에서 자세 정보를 디스플레이 수단을 통해 분석한 후 잘못된 자세를 교정하는 반복적인 과정을 되풀이하기 때문에, 전문가 없이 디스플레이 수단을 통해 잘못된 자세를 분석하는데에는 어려움이 있었다. 특히, 골프 연습장이 아닌 실제 필드에서 골프를 즐기는 경우에는 전문가의 조언이나 그에 의한 자세 교정 등은 아예 불가능하다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 자세 교정 시스템(10)은 사용자의 다양한 방향의 움직임을 측정할 수 있도록 다수의 센서를 구비한 측정부(12)가 사용되게 되는데, 이는 측정부(12)의 부피를 증가시킴으로써 사용자에 불편함을 주는 문제점이 있었다. 예를 들어, X,Y,Z 방향의 가속도를 측정하기 위해서는 각 방향의 가속도를 측정하기 위해 3개의 가속도 센서가 요구되었고, 이 각각의 가속도 센서는 개별적으로 측정부(12)를 구성하기 때문에 부피가 증가할 수 밖에 없어 오히려 사용자의 운동 자세에 악영향을 미치게 되었다.

또한, 종래의 자세 교정 시스템(10)에서는 측정부(12), 제어부(14), 및 알림부(16)가 케이블 등을 통해 유선으로 연결되어 있기 때문에 사용자의 운동에 불편함을 주는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 사용자에게 교정신호를 전달하는 적극적 교정수단을 갖는 자세 교정 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 자세 교정 시스템의 부피 감소를 통해 사용자의 운동을 용이하게 할 수 있는 자세 교정 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용자의 운동에 불편함이 없으며 실시간으로 사용자의 자세 측정 및 교정이 가능한 무선 통신 방식을 적용한 자세 교정 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자세 교정 시스템은, 사용자의 움직임을 측정하기 위한 관성센서모듈, 상기 관성센서모듈에 의해 측정된 상기 사용자의 자세정보와 기준자세 데이터를 비교하여 교정자세정보를 산출하는 제어부, 및 상기 제어부로부터 전달받은 상기 교정자세정보를 상기 사용자에게 자극을 통해 전달하는 교정부를 포함한다.

여기서, 상기 관성 센서 모듈은, 상기 사용자의 수평 또는 수직 움직임을 측정하기 위한 3축 가속도 센서, 및 상기 사용자의 회전 움직임을 측정하기 위한 3축 각속도 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가속도 센서 및 상기 각속도 센서는 수직으로 적층된 구조를 갖 는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관성센서모듈에 의해 측정된 상기 사용자의 자세정보는 무선 통신 방식으로 상기 제어부에 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무선 통신 방식은 블루투스 통신 방식에 따라 상기 사용자의 자세정보를 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기준 자세 데이터는 선택가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 교정부는 상기 자극의 세기가 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 교정부는 상기 교정자세정보에 따라 상기 사용자에게 힘을 전달하는 액츄에이터(actuator)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 교정부는 상기 교정자세정보에 따라 상기 사용자에게 전기충격을 전달하는 스티뮬레이터(stimulator)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 교정부는 사용자가 착용가능한 교정 의류 또는 교정 밴드인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 교정부는 다수개 구비되어 여러방향으로 상기 자극을 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법 으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 자극을 통해 교정자세정보를 전달하는 교정부를 통한 적극적 교정수단을 채용함으로써 사용자의 잘못된 자세를 신속 정확하게 교정할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 다축 가속도 센서 및 다축 각속도 센서를 채용하기 때문에 사용자의 다양한 방향에 대한 움직임을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 다축 가속도 센서 및 다축 각속도 센서가 수직으로 적층된 구조를 가지기 때문에 부피가 감소하여 휴대가 용이하며, 사용자의 운동에 편리한 자세 교정 시스템을 제공하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 관성센서모듈, 제어부, 교정부에 의해 신호가 무선 통신 방식으로 전송되기 때문에 사용자의 운동에 불편함을 초래하지 않을 뿐만 아니라 실시간으로 사용자의 자세 측정 및 자세 교정이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 교정부가 착용이 가능한 교정 의류 또는 교정 밴드 형태를 가짐으로써 사용자가 간편하게 사용할 수 있고, 실내 뿐만 아니라 실외에서도 사용이 용이한 장점이 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자세 교정 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성 센서 모듈의 개략적인 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직으로 적층된 구조를 갖는 관성 센서 모듈의 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밴드 타입 교정부의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 자세 교정 시스템(100)에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자세 교정 시스템(100)은 보행시 및/또는 운동시에 사용자의 자세를 교정하기 위한 것으로서, 관성센서모듈(200), 제어부(300), 및 교정부(400)를 포함하여 구성된다.

관성센서모듈(100)은 사용자의 움직임을 측정하여 현재 자세의 문제점을 파악하기 위한 것으로, 다양한 방향에 대한 사용자의 움직임을 측정할 수 있고, 사용자의 움직임을 방해하지 않도록 부피가 최소화되는 것이 바람직하다.

여기서, 관성센서모듈(100)은 다양한 방향에 대한 사용자의 움직임 측정이 가능하도록, 예를 들어 사용자의 수평, 수직 움직임을 측정하기 위한 가속도 센서(220) 및 사용자의 회전 움직임을 측정하기 위한 각속도 센서(240)를 포함하여 구성된다.

가속도 센서(220)는 3차원의 가속도를 측정할 수 있는 3축(X축, Y축, Z축) 가속도 센서, 즉, X축 가속도 측정을 위한 제1 가속도 센서(220a), Y축 가속도 측정을 위한 제2 가속도 센서(220b), 및 Z축 가속도 측정을 위한 제3 가속도 센서(220c)가 사용되는 것이 바람직하다.

각속도 센서(240)는 X축, Y축, Z축에 대한 회전 움직임 측정이 가능하도록 3축 각속도 센서, 즉, X축에 대한 회전 움직임 측정을 위한 제1 각속도 센서(240a), Y축에 대한 회전 움직임 측정을 위한 제2 각속도 센서(240b), 및 Z축에 대한 회전 움직임 측정을 위한 제3 각속도 센서(240c)가 사용되는 것이 바람직하다.

도 3에 도시한 바와 같이, 관성센서모듈(200)은 실리콘 베이스의 MEMS(Micro Electro-Mechanical System) 방식으로 제조되며, 각각의 센서, 예를 들어 제1 가속도 센서(220a)는 제1 실리콘층(222a), 상기 제1 실리콘층(222a) 상에 형성된 절연층(224a), 및 상기 절연층(224a)에 형성된 제2 실리콘층(228a)을 포함하여 구성된 디바이스 웨이퍼(232a), 및 상부 희생층(236a)을 형성된 캡 웨이퍼(234a)로 구성된다.

여기서, 디바이스 웨이퍼(232a)의 제1 실리콘층(222a)은 핸들 웨이퍼 및 바닥 웨이퍼로 작용하고, 상기 절연층(224a)은 실리콘 산화물로 이루어져 센서 구조물(230a)이 운동할 수 있도록 하기 위한 빈공간을 갖는 하부 희생층(226a)을 가지며, 제2 실리콘층(228a)은 디바이스에 해당하는 소정의 구조물 형상, 즉 센서 구조물(230a)을 포함하여 구성된다.

또한, 캡 웨이퍼(234a)는 디바이스 웨이퍼(232a)의 센서 구조물(230a)을 보호하기 위해 디바이스 웨이퍼(232a)의 상부면에 구비되는 보호부재로서, 애노딕 본딩에 의해 디바이스 웨이퍼(232a)에 접합되며, 센서 구조물(230a)과 대응하는 하부면에는 일정깊이의 상부 희생층(236a)이 마련된 구조를 갖는다. 이때, 캡 웨이퍼(234a)에는 디바이스 웨이퍼(232a)의 제2 실리콘층(228a)을 노출시키는 비아홀(238a)이 형성되어 있으며, 비아홀(238a) 내에는 캡 웨이퍼(234a)의 일부 상면까지 연장된 금속물질의 전극부(240a)가 형성되어 있다. 이 전극부(240a)는 센서 구조물(230a)의 구동시 발생하는 전기적인 신호를 측정하기 위한 것이다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 관성센서모듈(200)은 부피의 최소화를 위해 가속도 센서(220) 및 각속도 센서(240)가 서로 수직으로 적층된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 가속도 센서(220a), 제1 각속도 센서(240a), 제2 가속도 센서(220b), 제2 각속도 센서(240b), 제3 가속도 센서(220c), 및 제3 각속도 센서(240c)가 적층된 구조를 가질 수 있으며, 각 센서의 배치는 필요에 따라 변경할 수 있음은 당연하다 할 것이다. 이때, 관성센서모듈(200)에는 각 센서의 전극부를 외부로 연장시키기 위한 관통홀에 도전성 물질이 형성된 연결전극부(260)이 형성된다.

제어부(300)는 관성센서모듈(200)에 의해 측정된 사용자의 자세정보와 기준자세 데이터를 비교하여 교정자세정보를 산출하기 위한 것이다.

여기서, 제어부(300)는 관성센서모듈(200)에 의해 측정된 사용자의 자세정보를 분석한 후, 사용자가 선택한 기준자세데이터와 비교하여 사용자의 잘못된 자세 정보를 파악하고, 교정자세정보를 산출한다.

이때, 제어부(300)에는 사용자에 취향에 따라 선택가능한 기준 자세 데이터가 소정의 저장 수단을 통해 저장되어 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자세 교정 시스템은 골프 뿐만 아니라 다양한 운동의 자세 교정 시스템으로 적용 가능하기 때문에 운동의 종류별(또는 선수별)로 기준 자세 데이터가 업데이트 가능하게 저장되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 보정 자세를 교정하기 위해 올바른 보정 자세 등도 저장되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 관성센서모듈(200)에 의해 측정된 사용자의 자세정보는 사용자의 움직임에 방해가 되지 않도록 무선 통신 방식으로 제어부(300)에 전달되는 것이 바람직하며, 예를 들어 블루투스 통신 방식이 사용될 수 있다. 이때, 관성 센서 모듈(200)에는 송신을 위한 송신 회로배선이 형성되고, 제어부(300)에는 수신을 위한 수신 회로배선이 형성된다.

교정부(400)는 교정자세정보에 따라 사용자의 자세를 교정하기 위한 것으로서, 단순한 알람 기능을 통한 교정을 넘어 사용자의 자세를 적극적으로 교정하기 위한 수단으로서 사용자의 움직임을 교정하기 위해 자극 신호를 사용자에게 전달한다.

여기서, 교정부(400)는 사용자에게 자극신호를 전달하기 위해 미세한 힘을 전달하는 엑츄에이터(actuator) 및/또는 미세한 전기 충격을 전달하는 스티뮬레이터(stimulator)로 구성될 수 있다.

이때, 교정부(400)는 단순한 자극을 통한 알람 기능에 그치지 않고 적극적 교정 수단의 기능을 달성하기 위해 모든 방향으로 자극을 전달할 수 있는 것이 바람직하다. 즉, 사용자의 자세를 교정하기 위해 사용자의 움직임이 필요한 방향으로 자극을 전달함으로써 사용자에게 자세 교정 방향을 전달함으로써 적극적 교정을 수행할 수 있게 된다.

또한, 교정부(400)는 정확하고 신속한 적극적 교정 수단의 기능을 달성하기 위해 자극의 세기가 조절되는 것이 바람직하다. 즉, 많은 움직임이 요청되는 경우와 적은 움직임이 요청되는 경우의 자극의 세기를 구분하여 전달함으로써 좀더 빠르고 정확하게 교정이 수행할 수 있게 된다.

또한, 교정부(400)는 사용자의 움직임에 방해가 되지 않으면서 착용이 간편하도록 옷과 같은 형태의 교정 의류(신발, 장갑, 모자 등 포함) 또는 밴드 타입의 교정 밴드로 구성될 수 있다. 교정 의류는 사용자의 관절 움직임에 영향을 줄 수 있는 부위에 자극 전달을 위한 엑츄에이터 또는 스티뮬레이터가 삽입된 형태를 가진다.

한편, 도 5에는 교정 밴드로 된 교정부(400)가 팔꿈치 부위에 착용된 상태가 도시되어 있다. 이때, 교정부(400)의 내부에는 소형의 엑츄에이터 또는 스티뮬레이터(☆로 표시됨)가 다수개 구비되어 팔의 움직임이 필요한 방향으로 자극을 전달하게 된다. 여기서, 엑츄에이터 또는 스티뮬레이터의 배치는 예시적인 것이라 할 것이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 자세 교정 시스템은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자세 교정 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성 센서 모듈의 개략적인 단면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직으로 적층된 구조를 갖는 관성 센서 모듈의 개략적인 단면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밴드 타입 교정부의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 자세 교정 시스템 200 : 관성센서모듈

220 : 가속도 센서 240 : 각속도 센서

300 : 제어부 400 : 교정부

Claims

사용자의 움직임을 측정하기 위한 관성센서모듈;

상기 관성센서모듈에 의해 측정된 상기 사용자의 자세정보와 기준자세 데이터를 비교하여 교정자세정보를 산출하는 제어부; 및

상기 제어부로부터 전달받은 상기 교정자세정보를 상기 사용자에게 자극을 통해 전달하는 교정부

를 포함하는 자세 교정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 관성 센서 모듈은,

상기 사용자의 수평 또는 수직 움직임을 측정하기 위한 3축 가속도 센서; 및

상기 사용자의 회전 움직임을 측정하기 위한 3축 각속도 센서

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 가속도 센서 및 상기 각속도 센서는 수직으로 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 관성센서모듈에 의해 측정된 상기 사용자의 자세정보는 무선 통신 방식으로 상기 제어부에 전달되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 무선 통신 방식은 블루투스 통신 방식에 따라 상기 사용자의 자세정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 기준 자세 데이터는 선택가능한 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 교정부는 상기 자극의 세기가 조절되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 교정부는 상기 교정자세정보에 따라 상기 사용자에게 힘을 전달하는 액츄에이터(actuator)인 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 교정부는 상기 교정자세정보에 따라 상기 사용자에게 전기충격을 전달 하는 스티뮬레이터(stimulator)인 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 교정부는 사용자가 착용가능한 교정 의류 또는 교정 밴드인 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 교정부는 다수개 구비되어 여러방향으로 상기 자극을 전달하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.