KR20170002742A - 족압을 이용한 스마트 신발 시스템, 족압을 이용한 스마트 신발, 제조방법 및 그 제어방법 - Google Patents

족압을 이용한 스마트 신발 시스템, 족압을 이용한 스마트 신발, 제조방법 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20170002742A KR1020150092094A KR20150092094A KR20170002742A KR 20170002742 A KR20170002742 A KR 20170002742A KR 1020150092094 A KR1020150092094 A KR 1020150092094A KR 20150092094 A KR20150092094 A KR 20150092094A KR 20170002742 A KR20170002742 A KR 20170002742A
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Abstract

본 발명은 사용자의 족압 분포를 정확히 감지하고 그와 관련된 다양한 건강 콘텐츠를 제공할 수 있는 스마트 신발에 관한 것이다. 휴대 단말; 및 상기 휴대 단말과 통신적으로 연결된 스마트 신발;로 구성된 시스템에 있어서, 본 발명의 일례와 관련된 상기 족압을 이용한 스마트 신발 시스템의 상기 스마트 신발은, 상기 스마트 신발의 밑창에 배치되고, 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 압력이 인가되는 경우 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 복수의 촉각센서; 및 상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 통신모듈;을 포함하고, 상기 휴대 단말은, 상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하는 송수신부; 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 판단부; 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되는 메모리; 및 상기 사용자로부터 입력신호를 수신하는 사용자 입력부;를 포함하며, 상기 사용자 입력부는 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신할 수 있다.

Description

족압을 이용한 스마트 신발 시스템, 족압을 이용한 스마트 신발, 제조방법 및 그 제어방법{SYSTEM AND APPARATUS FOR SMART SHOES USING FOOT PRESURE, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 족압을 이용한 스마트 신발에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 족압 분포를 정확히 감지하고 그와 관련된 다양한 건강 콘텐츠를 제공할 수 있는 스마트 신발에 관한 것이다.
근래에 들어 터치 감지 기술은 우리 일상에 깊숙이 잡아 다양한 방면에서 생활에 편의를 제공하고 있으며, 일상생활에 반드시 필요한 핵심 기술로서 각광을 받고 있다. 일반적으로 이러한 터치 감지 기술은 노트북, 개인정보단말기(PDA), 게임기, 스마트폰, 네비게이션 등 다양한 전자/통신기기에 사용될 수 있으며, 사용자가 원하는 기능을 선택하거나 입력하는 데 이용될 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은 본 발명과 관련하여 LED가 부착된 LED 신발의 일 실시례를 나타낸다. 도 1과 같이 신발의 측면에 LED를 부착하여 패션아이템으로 사용되는 LED 신발이 유행하고 있다.
종래의 LED 신발은 스위치를 이용하여 LED를 온/오프 시키거나 LED가 방출하는 빛의 색을 변경할 수 있으나, 표현의 자유도가 작아 패션아이템이나 안전보행용으로는 부족하다는 문제가 있다.
또한, 최근 건강에 대한 관심이 급증하면서 건강과 관련된 다양한 콘텐츠에 대한 수요가 늘어가고 있는 추세에 있으나, 종래의 LED 신발의 경우 사용자의 걸음수를 측정하거나 칼로리 소모량을 계산하는 단순한 콘텐츠로 활용되고 있다는 한계가 있었다. 이러한 종래의 LED 신발은 만보기 등과 같은 기기와 크게 다른 기능을 제공하고 있지는 못하였기 때문에 소비자들의 반향을 크게 끌지 못하고 있는 실정이다.
이에 따라, 사용자의 발 건강을 고려한 다양한 콘텐츠를 제공할 수 있는 스마트 신발에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1522856호 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0120748호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사용자의 족압 분포를 정확히 감지하고 그와 관련된 다양한 건강 콘텐츠를 제공할 수 있는 스마트 신발을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 스마트 신발의 밑창 부분에 다수의 촉각센서를 배치하여 사용자의 족압을 정확히 감지하고 감지된 정보를 휴대 단말로 전송하여 사용자가 족압분포를 효율적으로 모니터링할 수 있도록 구성된 스마트 신발을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사용자의 발 영역 중에서 선정된 관심 영역에 인가되는 압력을 감지하는 기능을 제공하거나 정지 중 또는 보행 중에서 사용자의 발 무게중심을 판단하는 기능을 제공함으로써 사용자의 발 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있고 발 건강을 보다 정확하게 판단할 수 있는 스마트 신발을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 촉각센서에서 감지된 압력에 따라 빛을 방출하여 시인성을 향상시킬 수 있으며, 사용자의 보행습관을 파악하기에 용이한 스마트 신발을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
휴대 단말; 및 상기 휴대 단말과 통신적으로 연결된 스마트 신발;로 구성된 시스템에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 족압을 이용한 스마트 신발 시스템의 상기 스마트 신발은, 상기 스마트 신발의 밑창에 배치되고, 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 압력이 인가되는 경우 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 복수의 촉각센서; 및 상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 통신모듈;을 포함하고, 상기 휴대 단말은, 상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하는 송수신부; 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 판단부; 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되는 메모리; 및 상기 사용자로부터 입력신호를 수신하는 사용자 입력부;를 포함하며, 상기 사용자 입력부는 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 휴대 단말은, 시각정보를 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함하되, 상기 디스플레이부는 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기 중 적어도 하나를 디스플레이할 수 있다.
또한, 상기 사용자 입력부에 상기 제 1 기능을 선택하는 입력신호가 수신되는 경우, 상기 휴대 단말은 상기 사용자에게 상기 사용자의 발 영역 중 일부인 관심 영역의 선정을 요청한다.
또한, 상기 휴대 단말의 선정 요청에 대응하여 상기 사용자가 관심 영역을 선정한 경우, 상기 판단부는, 상기 복수의 촉각센서 중 상기 관심 영역과 상기 관심 영역에 인접한 부분에 배치된 제 1 촉각센서를 선택하고, 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 제 1 촉각센서에 인가되는 압력의 세기를 산출하며, 산출된 상기 제 1 촉각센서에 인가되는 압력의 세기를 이용하여 상기 관심 영역에 인가되는 압력의 횟수 및 상기 관심 영역에 인가되는 압력의 세기 중 적어도 하나인 관심 영역 데이터를 생성하고, 상기 관심 영역 데이터는 상기 메모리에 저장된다.
또한, 상기 디스플레이부는, 상기 관심 영역과, 상기 관심 영역에 인가되는 압력의 횟수와, 상기 관심 영역에 인가되는 압력의 세기를 디스플레이한다.
또한, 상기 사용자 입력부에 상기 제 2 기능을 선택하는 입력신호가 수신되는 경우, 상기 판단부는 상기 사용자의 양쪽 발에 의하여 인가되는 압력을 비교함으로써 상기 사용자가 정지 중인지 또는 상기 사용자가 보행 중인지 판단할 수 있다.
또한, 상기 판단부는, 상기 사용자의 양쪽 발에 소정의 압력이 인가되는 것으로 파악하는 경우 상기 사용자가 정지 중이라고 판단하고, 상기 사용자의 양쪽 발 중 적어도 하나에 압력이 인가되지 않는 것으로 파악하는 경우 상기 사용자가 보행 중이라고 판단할 수 있다.
또한, 상기 사용자가 정지 중인 것으로 판단된 경우, 상기 판단부는, 상기 사용자의 발 영역을 복수의 부분 영역으로 분할하고, 상기 분할된 복수의 부분 영역의 위치에 대응되도록 상기 복수의 촉각센서를 분할하며, 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 분할된 복수의 촉각센서에 각각 인가되는 압력의 세기를 산출함으로써 상기 복수의 부분 영역 각각에 대한 무게중심을 산출하여 제 1 무게중심 데이터를 생성하고, 상기 제 1 무게중심 데이터는 상기 메모리에 저장된다.
또한, 상기 복수의 부분 영역은, 전족부, 중족부 및 후족부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 판단부에 의하여 분할되는 상기 복수의 부분 영역은, 상기 사용자로부터 상기 사용자 입력부에 수신되는 상기 복수의 부분 영역을 선택하는 입력신호에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 메모리에는, 정지 상태에서 상기 복수의 부분 영역 각각에 대한 바람직한 무게중심을 나타내는 기 설정된 제 1 무게중심 기준 데이터가 저장되어 있다.
또한, 상기 디스플레이부는, 상기 판단부에 의하여 산출된 상기 복수의 부분 영역 각각에 대한 무게중심과 상기 메모리에 저장된 상기 제 1 무게중심 기준 데이터를 함께 디스플레이한다.
또한, 상기 제 1 무게중심 기준 데이터와 상기 제 1 무게중심 데이터를 비교하여 그 차이가 기 설정된 제 1 임계치를 초과한다고 판단한 경우, 상기 판단부는 상기 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 상기 휴대 단말을 제어할 수 있다.
또한, 상기 판단부는 상기 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심을 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심과 대응지어 상기 메모리에 저장하고, 상기 디스플레이부는 상기 사용자의 양쪽 발에 대한 무게중심을 함께 디스플레이한다.
또한, 상기 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치와 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치의 차이가 기 설정된 대칭 기준 수치를 초과한다고 판단되는 경우, 상기 판단부는 상기 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 상기 휴대 단말을 제어할 수 있다.
또한, 상기 사용자가 보행 중인 것으로 판단된 경우, 상기 판단부는 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 사용자의 발 영역에 대한 무게중심을 산출하여 제 2 무게중심 데이터를 생성하고, 상기 제 2 무게중심 데이터는 상기 메모리에 저장된다.
또한, 상기 메모리에는, 보행 상태에서 바람직한 무게중심을 나타내는 기 설정된 제 2 무게중심 기준 데이터가 저장되어 있다.
또한, 상기 디스플레이부는, 상기 판단부에 의하여 산출된 상기 제 2 무게중심 데이터와 상기 메모리에 저장된 상기 제 2 무게중심 기준 데이터를 함께 디스플레이할 수 있다.
또한, 상기 제 2 무게중심 기준 데이터와 상기 제 2 무게중심 데이터를 비교하여 그 차이가 기 설정된 제 2 임계치를 초과한다고 판단한 경우, 상기 판단부는 상기 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 상기 휴대 단말을 제어할 수 있다.
또한, 상기 판단부는 상기 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심을 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심과 대응지어 상기 메모리에 저장하고, 상기 디스플레이부는 상기 사용자의 양쪽 발에 대한 무게중심을 함께 디스플레이한다.
또한, 상기 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치와 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치의 차이가 기 설정된 대칭 기준 수치를 초과한다고 판단되는 경우, 상기 판단부는 상기 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 상기 휴대 단말을 제어할 수 있다.
또한, 상기 사용자의 보행 중 상기 촉각센서는 상기 스마트 신발의 하측에 인가되는 충격힘을 감지하고, 상기 판단부는 상기 촉각센서에서 감지된 충격힘을 이용하여 상기 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘과 충격 모멘트를 계측할 수 있다.
또한, 상기 스마트 신발의 후면이 지면에 딛는 동작에서, 상기 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 1에 따라 계측되고, 상기 사용자의 무릎 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 2에 따라 계측된다.
수학식 1
Figure pat00001
상기 수학식 1에서,
Figure pat00002
은 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발의 후면에 가해진 충격힘이고,
Figure pat00003
은 상기 사용자의 종아리 부위와 상기 지면에 수직한 선이 이루는 각도이다.
수학식 2
Figure pat00004
상기 수학식 2에서,
Figure pat00005
은 상기 사용자의 무릎 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 상기 충격힘
Figure pat00006
이 가해진 지점 사이의 거리이다.
또한, 상기 스마트 신발의 전면 및 후면이 지면에 접하는 동작에서, 상기 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 3에 따라 계측되고, 상기 사용자의 발목 부위와 무릎 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 4에 따라 계측된다.
수학식 3
Figure pat00007
상기 수학식 3에서,
Figure pat00008
은 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발에 가해진 충격힘이다.
수학식 4
Figure pat00009
상기 수학식 4에서,
Figure pat00010
는 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발에 가해진 충격힘이고,
Figure pat00011
은 상기 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 상기 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
또한, 상기 스마트 신발의 전면이 지면에 딛는 동작에서, 상기 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 5에 따라 계측되고, 상기 사용자의 발목 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 6에 따라 계측되며, 상기 사용자의 무릎 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 7에 따라 계측된다.
수학식 5
Figure pat00012
상기 수학식 5에서,
Figure pat00013
은 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발의 전면에 가해진 충격힘이고,
Figure pat00014
는 상기 사용자의 종아리 부위와 상기 지면에 수직한 선이 이루는 각도이다.
수학식 6
Figure pat00015
상기 수학식 6에서,
Figure pat00016
은 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발의 전면에 가해진 충격힘이고,
Figure pat00017
은 상기 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 상기 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
수학식 7
Figure pat00018
상기 수학식 6에서,
Figure pat00019
은 상기 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 상기 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
또한, 상기 스마트 신발은, 상기 스마트 신발에 설치되어 소정의 출력을 발생시키는 피드백 모듈; 및 상기 피드백 모듈을 제어하기 위한 제어모듈;을 더 포함하되, 상기 판단부는 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 제어신호를 생성하고, 상기 송수신부는 상기 판단부에서 생성된 제어신호를 상기 통신모듈에 전송하며, 상기 제어모듈은 상기 통신모듈에 전송된 제어신호에 기초하여 상기 피드백 모듈을 제어할 수 있다.
또한, 상기 피드백 모듈은, 외부로 빛을 조사하는 LED 모듈;을 더 포함하되, 상기 판단부는, 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기에 따라 상기 LED 모듈에서 조사되는 빛이 제어되도록 상기 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 피드백 모듈은, 진동을 출력하는 액추에이터;를 더 포함하되, 상기 판단부는, 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기에 따라 상기 액추에이터에서 출력되는 진동이 제어되도록 상기 제어신호를 생성할 수 있다.
한편, 휴대 단말과 통신적으로 연결되는 스마트 신발에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 족압을 이용한 스마트 신발은, 상기 스마트 신발의 밑창에 배치되고, 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 압력이 인가되는 경우 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 복수의 촉각센서; 및 상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 통신모듈;을 포함하되, 상기 휴대 단말은, 송수신부를 이용하여 상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하고, 판단부에서 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하며, 메모리에 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되고, 상기 휴대 단말은 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 사용자 입력부를 구비한다.
또한, 상기 휴대 단말은 시각정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 통하여 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기 중 적어도 하나를 디스플레이할 수 있다.
또한, 상기 사용자 입력부에 상기 제 1 기능을 선택하는 입력신호가 수신되는 경우, 상기 휴대 단말은 상기 사용자에게 상기 사용자의 발 영역 중 일부인 관심 영역의 선정을 요청한다.
한편, 스마트 신발과 통신적으로 연결되는 휴대 단말에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 휴대 단말은, 감지신호를 수신하는 송수신부; 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 인가되는 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 판단부; 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되는 메모리; 및 상기 사용자로부터 입력신호를 수신하는 사용자 입력부;를 포함하되, 상기 스마트 신발의 밑창에는 복수의 촉각센서가 배치되어 상기 압력의 세기에 대응되는 상기 감지신호를 생성하고, 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호는 통신모듈을 통하여 상기 송수신부로 전송되며, 상기 사용자 입력부는 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신할 수 있다.
또한, 시각정보를 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함하되, 상기 디스플레이부는 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기 중 적어도 하나를 디스플레이할 수 있다.
한편, 휴대 단말과 통신적으로 연결되는 스마트 신발을 제어하는 방법에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 제어방법은, 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 상기 스마트 신발의 밑창에 배치된 촉각센서에 압력이 인가되는 단계; 상기 촉각센서가 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 단계; 및 통신모듈이 상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 단계;를 포함하되, 상기 휴대 단말은, 송수신부를 이용하여 상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하고, 판단부에서 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하며, 메모리에 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되고, 상기 휴대 단말은 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 사용자 입력부를 구비한다.
한편, 스마트 신발과 통신적으로 연결된 휴대 단말을 제어하는 방법에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 제어방법은, 송수신부가 상기 스마트 신발의 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하는 제 1 단계; 판단부가 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 인가되는 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 제 2 단계; 및 사용자 입력부에서 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 제 3 단계;를 포함하되, 상기 제 2 단계에서 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기는 메모리에 저장되고, 상기 스마트 신발의 밑창에는 복수의 촉각센서가 배치되어 상기 압력의 세기에 대응되는 상기 감지신호를 생성하고, 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호는 통신모듈을 통하여 상기 송수신부로 전송된다.
한편, 휴대 단말과 통신적으로 연결되는 스마트 신발을 제어하는 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들이 유형적으로 구현된 프로그램에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 상기 제어방법은, 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 상기 스마트 신발의 밑창에 배치된 촉각센서에 압력이 인가되는 단계; 상기 촉각센서가 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 단계; 및 통신모듈이 상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 단계;를 포함하되, 상기 휴대 단말은, 송수신부를 이용하여 상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하고, 판단부에서 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하며, 메모리에 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되고, 상기 휴대 단말은 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 사용자 입력부를 구비한다.
한편, 스마트 신발과 통신적으로 연결된 휴대 단말을 제어하는 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들이 유형적으로 구현된 프로그램에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 상기 제어방법은, 송수신부가 상기 스마트 신발의 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하는 제 1 단계; 판단부가 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 인가되는 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 제 2 단계; 및 사용자 입력부에서 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 제 3 단계;를 포함하되, 상기 제 2 단계에서 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기는 메모리에 저장되고, 상기 스마트 신발의 밑창에는 복수의 촉각센서가 배치되어 상기 압력의 세기에 대응되는 상기 감지신호를 생성하고, 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호는 통신모듈을 통하여 상기 송수신부로 전송될 수 있다.
한편, 상기 촉각센서는 복수의 촉각센서 모듈로 구성되고, 상기 복수의 촉각센서 모듈 각각은, 하면에 오목부가 형성된 센서상부층; 상기 오목부에 삽입되고, 상기 압력을 감지하는 센서부; 및 상기 센서상부층의 하면에 부착되는 센서하부층;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 촉각센서 모듈은, 상기 센서부 하면에 위치하여 상기 오목부를 밀폐하는 센서중간층;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서하부층의 하면에는, 상기 센서부의 위치에 대응하여 볼록하게 형성된 하중지지부가 포함될 수 있다.
또한, 상기 촉각센서는, 상기 압력에 따라 저항값 변화가 유도되는 복수의 감지 저항체; 및 각각이 상기 복수의 감지 저항체 사이에 배치되는 복수의 중간 저항체;를 더 포함하고, 상기 압력에 의하여 상기 복수의 감지 저항체 중 적어도 일부인 제 1 감지 저항체의 저항값이 변화되고, 상기 감지신호는 상기 제 1 감지 저항체의 저항값 변화에 대응하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 촉각센서는, 상기 복수의 감지 저항체의 상부와 접하는 제 1 전극; 및 상기 제 1 전극과 이격되어 배치되고, 상기 복수의 감지 저항체의 하부와 접하는 제 2 전극;을 더 포함하되, 상기 복수의 중간 저항체는 상기 제 2 전극에 배치되어 상기 제 2 전극에 저항값을 제공할 수 있다.
또한, 상기 감지신호는, 상기 압력의 위치에 대응되는 제 1 전기신호와 상기 압력의 세기에 대응되는 제 2 전기신호를 포함한다.
또한, 상기 제 2 전극의 일단에 입력신호가 인가되고, 상기 제 2 전극의 타단은 접지에 연결되며, 상기 제 1 전극의 타단은 개방되는 경우, 상기 제 1 전극의 일단에는 상기 제 1 전기신호가 형성된다.
또한, 상기 제 1 전기신호는 하기의 수학식에 따라 결정된다.
수학식
Figure pat00020
상기 수학식에서,
Figure pat00021
는 상기 터치의 위치에 대응되는 전기신호이고,
Figure pat00022
은 상기 입력신호이며,
Figure pat00023
은 상기 제 2 전극의 일단에서부터 상기 터치가 인가된 위치 사이의 저항값이고,
Figure pat00024
는 상기 터치가 인가된 위치에서부터 상기 제 2 전극의 타단 사이의 저항값이다.
또한, 상기 제 2 전극의 일단에 입력신호가 인가되고, 상기 제 1 전극의 일단은 개방(open)되고, 상기 제 1 전극의 타단은 접지에 연결되는 경우, 상기 제 2 전극의 타단에는 상기 제 2 전기신호가 형성된다.
또한, 상기 제 2 전기신호는 하기의 수학식에 따라 결정된다.
수학식
Figure pat00025
상기 수학식에서,
Figure pat00026
는 상기 터치의 세기에 대응되는 전기신호이고,
Figure pat00027
은 상기 입력신호이며,
Figure pat00028
은 상기 제 2 전극의 일단에서부터 상기 터치가 인가된 위치 사이의 저항값이고,
Figure pat00029
는 상기 터치가 인가된 위치의 감지 저항체의 저항값이다.
본 발명은 사용자의 족압 분포를 정확히 감지하고 그와 관련된 다양한 건강 콘텐츠를 제공할 수 있는 스마트 신발을 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 스마트 신발의 밑창 부분에 다수의 촉각센서를 배치하여 사용자의 족압을 정확히 감지하고 감지된 정보를 휴대 단말로 전송하여 사용자가 족압분포를 효율적으로 모니터링할 수 있도록 구성된 스마트 신발을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자의 발 영역 중에서 선정된 관심 영역에 인가되는 압력을 감지하는 기능을 제공하거나 정지 중 또는 보행 중에서 사용자의 발 무게중심을 판단하는 기능을 제공함으로써 사용자의 발 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있고 발 건강을 보다 정확하게 판단할 수 있는 스마트 신발을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 촉각센서에서 감지된 압력에 따라 빛을 방출하여 시인성을 향상시킬 수 있으며, 사용자의 보행습관을 파악하기에 용이한 스마트 신발을 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명과 관련하여 LED가 부착된 LED 신발의 일 실시례를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 족압을 이용한 스마트 신발 시스템이 일 실시례를 모식적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 신발에 적용될 수 있는 밑창의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 스마트 신발의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 스마트 신발에 적용될 수 있는 촉각센서를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 스마트 신발에 적용될 수 있는 촉각센서의 구조의 일례를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 스마트 신발에 적용될 수 있는 촉각센서의 구조의 다른 일례를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 휴대 단말의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 스마트 신발을 제어하는 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 10는 본 발명의 휴대 단말을 제어하는 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명에 따라 휴대 단말에서 구현되는 어플리케이션의 일 실시례이다.
도 12는 본 발명의 스마트 신발의 제 1 기능과 관련된 발 반사점의 위치도를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 스마트 신발의 제 1 기능을 나타내는 순서도이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 스마트 신발의 제 1 기능의 실시례를 나타낸다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 스마트 신발의 제 2 기능을 나타내는 순서도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 스마트 신발의 제 2 기능의 일 실시례를 나타낸다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명에 따라 발목과 무릎 부위의 부하하중을 계산하기 위한 모형이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
<구성>
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명이 제안하고자 하는 족압을 이용한 스마트 신발 시스템의 구조를 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 족압을 이용한 스마트 신발 시스템이 일 실시례를 모식적으로 나타낸다. 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 족압을 이용한 스마트 신발 시스템은 크게 스마트 신발(100)과 휴대 단말(200)로 구성될 수 있다. 휴대 단말(200)은 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, 스마트 워치 등이 포함될 수 있다.
족압을 이용한 스마트 신발 시스템을 구성하는 스마트 신발(100)과 휴대 단말(200) 구성에 대하여 각각 구체적으로 살펴본다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 신발에 적용될 수 있는 밑창의 구조를 나타내고, 도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 스마트 신발의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 신발의 밑창은 사용자의 발이 직접 닿는 인솔(10, insole, 안창), 인솔 아래에 위치하는 미드솔(20, midsole, 중창) 및 지면과 닿는 아웃솔(30, outsole)을 포함한다. 다만, 어린이용 신발의 경우 미드솔이 포함되지 않는 경우도 있다.
도 4를 참조하면, 스마트 신발(100)은 촉각센서(110), 복수의 LED 모듈(40), 제어모듈(40), 통신모듈(60), 액추에이터(70) 등을 포함할 수 있다. 다만, 도 4에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 스마트 신발(100)이 구현될 수도 있다.
촉각센서(110)는 인솔(10) 하면에 배치되며, 복수 개로 구성된다. 촉각센서(110)는 스마트 신발(100) 사용자의 발에 의하여 인가되는 압력을 감지하며, 인가되는 압력의 위치나 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성한다.
촉각센서(110)는 인솔(10)에 일체로 부착될 수 있지만, 인솔(10)을 세척하기 위해 인솔(10)로부터 탈부착이 가능할 수도 있다.
이러한 촉각센서(110)를 제조하기 위해서 금형에 촉각센서(110)의 센서부를 넣고 액상 고분자 등을 채워 큐어링함으로써 제조할 수 있다.
그러나, 촉각센서(110)의 센서부는 매우 예민한 센서로서 위와 같은 방법으로 제조한다면 센서에 오류가 발생할 위험도가 크다. 따라서, 본 발명에서 촉각센서(110)는 다음과 같이 촉각센서 모듈을 복수 개 포함함으로써 제조될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 스마트 신발에 적용될 수 있는 촉각센서를 나타낸다. 도 5a는 촉각센서(110)의 단면도이고, 도 5b는 촉각센서(110)의 분해 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면 촉각센서(110)는 센서상부층(111), 센서부(112), 센서중간층(113) 및 센서하부층(114)을 포함할 수 있다.
먼저, 센서상부층(111)은 인솔(10)의 하면에 직접 닿는 부분으로서, 사용자의 발에 의해 인가되는 압력을 인솔(10)을 통해 전달받는다. 또한, 센서상부층(111)의 하면에는 오목부(111a)가 형성될 수 있으며, 도 5a 및 도 5b와 같이 소정 간격으로 복수의 오목부(111a)가 형성될 수도 있다.
다음으로, 센서부(112)는 촉각센서(110)의 핵심적인 구성으로서, 압력을 감지하여 압력의 세기 및 위치에 대한 출력 신호를 생성하며, 센서부(112)는 센서상부층(111)에 형성된 오목부(111a)에 삽입될 수 있다. 센서부(112) 또한 복수개 구비될 수 있다.
다음으로, 센서중간층(113)은 오목부(111a)에 삽입된 센서부(112) 하면에 위치하여 오목부(111a)를 밀폐한다.
센서부(112)가 물에 닿거나, 촉각센서 모듈(110) 제조시 접착제가 묻게 되면 압력 측정에 오류가 발생할 확률이 높다. 이러한 오류 발생을 예방하기 위해 센서부(112)를 오목부에 삽입한 후, 센서중간층(113)을 이용하여 오목부를 밀폐하는 것이다. 다만, 촉각센서(110)는 센서중간층(113)을 포함하지 않고, 센서상부층(111), 센서부(112) 및 센서하부층(114) 만으로 구성될 수도 있다.
특히, 어레이 구조를 가지는 촉각센서 모듈의 경우, 센서부(112)가 많이 존재하므로 센서중간층(113)을 사용한다면 촉각센서 제조시 불량률을 현저히 낮출 수 있다는 장점이 있다.
다음으로, 센서하부층(114)은 센서상부층(111)의 하면 및 센서중간층(113)의 하면에 부착되어 촉각센서(110)를 마감한다. 센서하부층(114)을 부착할 때 본드 등의 액상 접착제를 사용하여도 센서중간층(113)에 의해 오목부(111a)는 밀폐되므로 센서부(112)는 안전하다.
센서하부층(114)의 하면에는 볼록하게 형성된 하중지지부(114a)가 포함될 수 있는데, 이러한 하중지지부(114a)는 센서부(112) 위치의 아래에 형성될 수 있으며, 압력이 인가된 경우 압력이 센서부(112)에 잘 전달되도록 하는 부분이다.
한편, 위와 같은 복수의 촉각센서 모듈을 제어부에 연결하기 위해서는 각 모듈에서 출력되는 신호를 제어부에 전달하기 위해 복잡한 배선을 하게 된다. N*N 어레이 구조의 촉각센서 모듈을 사용하는 경우, 적어도 2N개의 출력신호 전달선이 필요하다. 촉각센서 모듈이 여러 개 구비되는 경우 출력신호 전달선은 많이 구비되어 매우 복잡해진다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 촉각센서(110)를 사용할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 스마트 신발에 적용될 수 있는 촉각센서의 구조의 일례를 나타낸다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 본 발명의 스마트 신발(100)의 촉각센서(110)는 감지 저항체(121)와 중간 저항체(124), 전극(122, 123) 등을 더 포함할 수 있다.
전극은 상부에 배치되는 제 1 전극(122)과 하부에 배치되는 제 2 전극(123)을 포함한다. 제 1 전극(122)과 제 2 전극(123)은 상하로 평행하게 이격되어 있으며, 전극(122, 123)의 양단은 외부의 배선으로 연결되어 제어모듈(50)에 형성된 4개의 단자에 결합된다.
제 1 전극(122)과 제 2 전극(123)은 구리(Cu) 또는 은(Ag)으로 이루어질 수 있다. 제 1 전극(122)과 제 2 전극(123)은 투명한 소재로서, 인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자(PEDOT, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 또는 투명 전도성 산화물(TCO)로 이루어질 수도 있다.
감지 저항체(121)는 터치에 따라 저항값 변화가 유도될 수 있는 소자이며, 복수 개 장착된다. 감지 저항체(121)는 제 1 전극(122)과 제 2 전극(123) 사이에 배치된다. 즉, 감지 저항체(121)의 상부는 제 1 전극(122)에 접하고, 감지 저항체(121)의 하부는 제 2 전극(123)에 접한다.
중간 저항체(124)는 복수 개 구비되며, 복수의 중간 저항체(124) 각각은 복수의 감지 저항체(121) 사이에 배치된다. 중간 저항체(124)는 제 1 전극(122) 및 제 2 전극(123) 중 하나에 배치된다.
도 6a에서는 중간 저항체(124)가 제 2 전극(123)에 배치되는 구조를 도시하고 있으나, 중간 저항체(124)의 배치는 이에 한정되지 않으며, 제 2 전극(123)이 아닌 제 1 전극(122)에 배치되도록 구현될 수도 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 중간 저항체(124)가 제 2 전극(123)에 배치된 구조를 중심으로 설명을 하겠으나, 중간 저항체(124)가 제 1 전극(122)에 배치된 구조도 동일한 방법으로 해석 가능할 것이다.
상술한 구조를 갖는 스마트 스위치(100)의 제 1 실시례에서 압력의 위치와 압력의 세기를 측정하는 방법을 설명하기 위하여 도 6b를 참조한다. 도 6b에 도시된 것과 같이, 감지 저항체(121)는 가변저항으로 모델링 가능하며, 중간 저항체(124)는 제 2 전극(123)에 배치되는 저항으로 모델링 가능하다. 감지 저항체(121)는 터치에 따라 가변저항의 저항값이 변화되며, 터치가 없는 부분의 감지 저항체(121)는 매우 큰 값의 저항값(100㏀ 이상)을 갖는다고 볼 수 있다.
제어모듈(50)은 압력의 감지를 위하여 제 2 전극의 일단(B단자)에 입력신호(Vin)를 인가하며, 이에 따라 촉각센서(110)에서 감지신호가 생성된다.
여기서, RSk라고 기재된 감지 저항체(121) 위치에 터치가 인가되었다고 가정하고 압력의 위치와 세기를 측정한다.
압력의 위치를 측정하기 위하여, 제어모듈(50)은 제 2 전극(123)의 타단(D단자)에 접지를 연결하고, 제 1 전극(122)의 타단(C단자)은 개방시킨다. 이때, 제 1 전극(122)의 일단(A단자)에 형성되는 전기신호는 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00030
감지 저항체(121)의 저항값은 미리 설정된 값이기 때문에, 상기 수학식 1의 전기신호를 이용하면 압력이 인가된 위치를 알 수 있다.
또한, 압력의 세기를 측정하기 위하여, 제어모듈(50)은 제 1 전극(122)의 일단(A단자)은 개방시키고, 제 1 전극(122)의 타단(C단자)에 접지를 연결한다. 이때, 제 2 전극(123)의 타단(D단자)에 형성되는 전기신호는 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00031
압력의 세기에 따라 RSk라고 기재된 감지 저항체(121)의 저항값이 변경되기 때문에, 상기 수학식 2의 전기신호를 이용하면 인가된 압력의 세기를 알 수 있다.
한편, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 스마트 신발에 적용될 수 있는 촉각센서의 구조의 다른 일례를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b의 실시례에서 전극(122, 123), 감지 저항체(121)는 상기 도 6a 및 도 6b의 실시례와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 단, 도 7a 및 도 7b의 실시례에서는 중간 저항체(124, 125)가 두 가지로 구성된다는 점에서 큰 차이점이 있다. 이러한 차이점은 터치의 세기 측정의 정확성을 향상시키기 위함이다.
도 7a에서 감지 저항체(121)는 터치에 따라 저항값 변화가 유도될 수 있는 소자이며, 복수 개 장착된다. 감지 저항체(121)는 제 1 전극(122)과 제 2 전극(123) 사이에 배치된다.
중간 저항체는 복수의 감지 저항체(121) 사이에 배치되며, 복수의 제 1 중간 저항체(125)와 복수의 제 2 중간 저항체(126)로 구성될 수 있다. 제 1 중간 저항체(125)는 제 1 전극(122)에 배치되어 제 1 전극(122)에 저항값을 제공하고, 제 2 중간 저항체(126)는 제 2 전극(123)에 배치되어 제 2 전극(123)에 저항값을 제공한다.
바람직하게는, 복수의 제 1 중간 저항체(125)는 N개 구비되고, 그 각각은 모두 R의 저항값을 갖는다. 또한, 복수의 제 2 중간 저항체(126)는 N개 구비되고, 그 각각은 모두 R의 저항값을 갖는다.
상술한 구조를 갖는 스마트 스위치(100)의 제 2 실시례에서 압력의 위치와 압력의 세기를 측정하는 방법을 설명하기 위하여 도 7b를 참조한다.
도 7b에 도시된 것과 같이, 감지 저항체(121)는 가변저항으로 모델링 가능하며, 제 1 중간 저항체(125)는 제 1 전극(122)에 배치되는 저항으로 모델링 가능하고, 제 2 중간 저항체(126)는 제 2 전극(123)에 배치되는 저항으로 모델링 가능하다. 감지 저항체(121)는 압력에 따라 가변저항의 저항값이 변화되며, 터치가 없는 부분의 감지 저항체(121)는 매우 큰 값의 저항값(100㏀ 이상)을 갖는다고 볼 수 있다.
제어모듈(50)은 압력을 측정하기 위하여 제 2 전극(123)의 일단(B단자)에 입력신호(Vin)를 인가하며, 이에 따라 촉각센서(110)에서 감지신호가 생성된다.
여기서, RSk라고 기재된 감지 저항체(121) 위치에 터치가 인가되었다고 가정하고 압력의 위치와 세기를 측정한다.
압력의 위치를 측정하기 위하여, 제어모듈(50)은 제 2 전극(123)의 타단(D단자)에 접지를 연결하고, 제 1 전극(122)의 타단(C단자)은 개방시킨다. 이때, 제 1 전극(122)의 일단(A단자)에 형성되는 전기신호는 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00032
감지 저항체(121)의 저항값은 미리 설정된 값이기 때문에, 상기 수학식 3의 전기신호를 이용하면 압력이 인가된 위치를 측정할 수 있다.
또한, 압력의 세기를 측정하기 위해서는, 제 1 전기신호와 제 2 전기신호가 생성되고, 제 1 전기신호와 제 2 전기신호의 차이와 관련된 차분신호를 생성하며, 이 차분신호는 압력의 세기 측정에 이용된다.
촉각센서(110)에 제 1 전기신호를 형성시키기 위해서, 제어모듈(50)은 제 1 전극(122)의 타단(C단자)은 접지에 연결하고, 제 1 전극(122)의 일단(A단자)은 개방시킨다. 이때, 제 2 전극(123)의 타단(D단자)에 형성되는 제 1 전기신호는 하기의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00033
촉각센서(110)에 제 2 전기신호를 형성시키기 위해서, 제어모듈(50)은 제 1 전극(122)의 타단(C단자)은 접지에 연결하고, 제 2 전극(123)의 타단(D단자)은 개방시킨다. 이때, 제 1 전극(122)의 일단(A단자)에 형성되는 제 2 전기신호는 하기의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00034
제어모듈(50)은 상기 수학식 4의 제 1 전기신호와 상기 수학식 5의 제 2 전기신호를 감지한다. 제어모듈(50)은 제 1 전기신호와 제 2 전기신호의 차를 이용하여 차분신호를 생성하게 되며, 복수의 제 1 중간 저항체(125) 각각과 복수의 제 2 중간 저항체(126) 각각은 모두 R의 저항값을 갖기 때문에, 차분신호는 하기의 수학식 6과 같이 표현된다.
Figure pat00035
상기 수학식 6의 차분신호를 이용하면 압력의 세기를 측정할 수 있다. 수학식 6의 차분신호는 압력 위치 측정과 독립적으로 구성되기 때문에, 실시례 2는 실시례 1보다 정확한 세기 측정이 가능하게 된다.
한편, 다시 도 4를 참조하면, LED 모듈(40)은 전류의 인가로 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자이다. LED 모듈(40)은 RGB 색상의 빛을 조사할 수 있으며, 제어모듈(50)의 제어에 따라 출력되는 빛이 제어될 수 있다. 제어모듈(50)은 제어신호에 기초하여 LED 모듈(40)에서 조사되는 빛의 세기, 빛의 색, 빛의 발광 패턴 등을 제어할 수 있다.
제어모듈(50)은 압력의 감지를 위한 모듈과 LED 모듈(40)의 출력 제어를 위한 모듈로 구성될 수 있다. 제어모듈(50)은 촉각센서(110)에서 연결되는 4개의 배선과 연결된다.
액추에이터(70)는 진동을 출력하는 소자로서, 제어모듈(50)의 제어에 따라 출력되는 진동이 제어될 수 있다. 제어모듈(50)은 제어신호에 기초하여 액추에이터(70)에서 출력되는 진동의 세기나 진동의 패턴, 이웃하는 진동 간의 간격 등을 유동적으로 제어할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 휴대 단말의 블록 구성도를 나타낸 것이다. 도 8에 도시된 것과 같이, 본 발명에 적용되는 휴대 단말(200)은 송수신부(202), 메모리(204), 사용자 입력부(206), 센싱부(208), 판단부(210), 출력부(212), 인터페이스부(222) 등을 포함할 수 있다.
송수신부(202)는 휴대 단말(200)과 무선 통신 시스템 사이 또는 휴대 단말(200)과 휴대 단말(200)이 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(202)는 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신하는 방송 수신 모듈, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신하는 이동통신 모듈, 무선 인터넷 접속을 위한 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신을 위한 근거리 통신 모듈 및 휴대 단말(200)의 위치를 획득하기 위한 위치정보 모듈(예를 들어, GPS 모듈) 등을 포함할 수 있다.
송수신부(202)는 근거리 통신이나 무선 인터넷 통신을 이용하여 휴대 단말(200)과 스마트 신발(100)을 통신적으로 연결시킨다. 여기서, 근거리 통신은, WLAN(Wireless LAN), 블루투스(Bluetooth), RFID 및 적외선 통신 등을 이용하며, 무선 인터넷 통신은, CDMA, W-CDMA, HSDPA, OFDMA, Wibro, Wimax 및 LTE 등을 이용한다.
메모리(204)는 판단부(210)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 전화번호부, 메시지, 오디오, 정지영상, 전자도서, 동영상, 송수신 메시지 히스토리 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리(204)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도(예를 들면, 각 전화번호, 각 메시지, 각 멀티미디어에 대한 사용빈도)도 함께 저장될 수 있다. 또한, 메모리(210)에는 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
특히, 메모리(210)는 본 발명의 제 1 기능에 따른 관심 영역 데이터나 본 발명의 제 2 기능에 따른 제 1 무게중심 데이터, 제 2 무게중심 데이터, 제 1 무게중심 기준 데이터, 제 2 무게중심 기준 데이터 등을 저장하는 매체가 된다.
상기와 같은 메모리(210)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 휴대 단말(200)은 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(210)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
사용자 입력부(206)는 사용자가 휴대 단말(200)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다.
사용자 입력부(206)는 본 발명에 따라 표시되는 컨텐트들 중 두 개 이상의 컨텐트를 지정하는 신호를 사용자로부터 수신할 수 있다. 그리고, 두 개 이상의 컨텐트를 지정하는 신호는, 터치입력을 통하여 수신되거나, 하드키 및 소프트 키입력을 통하여 수신될 수 있다.
사용자 입력부(206)는 상기 하나 또는 둘 이상의 컨텐트들을 선택하는 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다. 또한, 사용자로부터 휴대 단말(200)이 수행할 수 있는 기능과 관련된 아이콘을 생성하는 입력을 수신할 수 있다.
상기와 같은, 사용자 입력부(206)는 방향키, 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.
센싱부(208)는 휴대 단말(200)의 개폐 상태, 휴대 단말(200)의 위치, 사용자 접촉 유무, 휴대 단말(200)의 방위, 휴대 단말(200)의 가속/감속 등과 같이 휴대 단말(200)의 현 상태를 감지하여 휴대 단말(200)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다.
예를 들어, 휴대 단말(200)이 슬라이드 폰 형태인 경우 슬라이드 폰의 개폐 여부를 센싱할 수 있다. 또한, 배터리의 전원 공급 여부, 인터페이스부(222)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다.
상기 센싱부(208)는 근접 센서를 포함할 수 있다. 상기 근접 센서(141)에 대해서는 터치스크린과 관련되어 동작된다.
판단부(210)는 통상적으로 휴대 단말(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를, 들어 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다. 판단부(210)는 멀티 미디어 재생을 위한 멀티미디어 모듈을 구비할 수도 있다. 멀티미디어 모듈은 판단부(210) 내에 구현될 수도 있고, 판단부(210)와 별도로 구현될 수도 있다.
판단부(210)는 스마트 신발(200)을 제어하기 위한 제어신호를 생성한다. 판단부(210)에서 생성된 제어신호는 송수신부(202)를 통하여 스마트 신발(200)로 전송될 수 있다.
출력부(212)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(214), 음향 출력 모듈(216), 햅틱 모듈(218), 알람부(220) 등이 포함될 수 있다.
디스플레이부(214)는 휴대 단말(200)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 휴대 단말(200)이 통화 모드인 경우 통화와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다. 휴대 단말(200)이 화상 통화 모드 또는 촬영 모드인 경우에는 촬영 또는/및 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.
디스플레이부(214)에는 촉각센서(110)에 의하여 감지된 압력의 위치와 압력의 세기 등이 표시될 수 있다. 또한, 디스플레이부(214)에는 관심 영역에 인가되는 압력의 횟수나 압력의 세기가 표시될 수 있다. 또한, 디스플레이부(214)에는 사용자의 무게중심에 관련된 사항이 표시될 수 있다.
음향 출력 모듈(216)은 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 송수신부(202)로부터 수신되거나 메모리(204)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(216)은 휴대 단말(200)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(216)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
햅틱 모듈(haptic module)(218)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(218)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(218)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어가능하다. 예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.
햅틱 모듈(218)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
알람부(220)는 휴대 단말(200)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 휴대 단말(200)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 호 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 터치 입력 등이 있다.
또한, 휴대 단말(200)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 제 1 무게중심 기준 데이터와 제 1 무게중심 데이터의 차이가 기 설정된 제 1 임계치를 초과하거나, 제 2 무게중심 기준 데이터와 제 2 무게중심 데이터의 차이가 기 설정된 제 2 임계치를 초과하는 경우를 들 수 있다.
또한, 휴대 단말(200)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치와 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치의 차이가 기 설정된 대칭 기준 수치를 초과한다고 판단되는 경우가 있다.
알람부(220)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. 상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(214)나 음성 출력 모듈(216)을 통해서도 출력될 수 있으므로, 이 경우 상기 디스플레이부(214) 및 음성출력모듈(216)은 알람부(220)의 일종으로 분류될 수도 있다.
인터페이스부(222)는 휴대 단말(00)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(222)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 휴대 단말(200) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 휴대 단말(200) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다.
예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(222)에 포함될 수 있다.
식별 모듈은 휴대 단말(200)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(식별 장치)는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 단말(200)와 연결될 수 있다.
상기 인터페이스부(222)는 휴대 단말(1100)이 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 휴대 단말(200)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 휴대 단말(200)로 전달되는 통로가 될 수 있다. 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 전원은 휴대 단말(200)이 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.
<동작>
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명이 제안하고자 하는 족압을 이용한 스마트 신발의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 발명의 스마트 신발을 제어하는 방법의 일례를 나타내는 순서도이고, 도 10는 본 발명의 휴대 단말을 제어하는 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 먼저, 스마트 신발(100)의 사용자의 발에 의하여 스마트 신발(100) 밑창에 배치된 촉각센서(110)에 소정의 압력이 인가되며(S10), 촉각센서(110)에서 압력의 위치 및 압력의 세기에 대응되는 감지신호가 생성된다(S12).
이어서, 통신모듈(60)이 휴대 단말(200)에 촉각센서(110)에서 생성된 감지신호를 전송한다(S14).
휴대 단말(200)에서는 도 10에 도시된 순서도에 따라 동작이 진행된다.
휴대 단말(200)의 송수신부(202)는 스마트 신발(100)의 통신모듈(60)에서 전송된 감지신호를 수신하며(S20), 휴대 단말(200)의 판단부(210)는 송수신부(202)에 수신된 감지신호를 이용하여 제어신호를 생성한다(S22).
판단부(210)는 송수신부(202)에 수신된 감지신호를 이용하여 압력의 위치나 압력의 세기를 파악할 수 있다. 판단부(210)는 이렇게 파악한 압력의 위치와 압력의 세기에 기반하여 제어신호를 생성한다.
휴대 단말(200)의 송수신부(202)는 상기 판단부(210)에서 생성된 제어신호를 스마트 신발(100)의 통신모듈(60)에 전송한다(S24).
이어서, 스마트 신발(100)의 통신모듈(60)은 송수신부(202)로부터 제어신호를 수신하며, 제어모듈(50)은 제어신호에 기반하여 상기 스마트 신발(100)에 설치된 LED 모듈(40)과 액추에이터(70)를 제어한다(S16). LED 모듈(40)과 액추에이터(70)의 출력의 세기나 패턴 등이 제어신호에 의하여 조절된다.
도 11은 본 발명에 따라 휴대 단말에서 구현되는 어플리케이션의 일 실시례이다. 도 11에 도시된 것과 같이, 휴대 단말(200)의 디스플레이부(214)에는 사용자의 발 상태가 도시된다. 예를 들어, 디스플레이부(214)에는 판단부(210)에 의하여 파악된 압력의 위치나 압력의 세기 정보가 표시될 수 있다.
디스플레이부(214)에는 LED 모듈(40)의 구동 여부나 스마트 신발(100)의 기능과 관련된 기 설정된 모드(제 1 기능, 제 2 기능 등)를 선택하기 위한 아이콘이 별도로 표시될 수도 있다. 사용자는 모드 아이콘을 이용하여 제 1 기능이나 제 2 기능을 선택할 수 있다.
제 1 기능은 사용자의 발에 지압이 어느 정도 가해지고 있는지를 평가하기 위한 모드이다. 이와 관련하여, 도 12는 본 발명의 스마트 신발의 제 1 기능과 관련된 발 반사점의 위치도를 나타낸다. 도 12에 도시된 것과 같이, 발은 사용자의 건강과 밀접한 관련이 있으며, 사용자가 관심이 있는 부분에 대한 정보를 파악하는 것이 중요한 이슈이다.
상기 제 1 기능을 구체적으로 살펴보기 위하여 도 13과 도 14a 내지 도 14c를 참조한다. 도 13은 본 발명의 스마트 신발의 제 1 기능을 나타내는 순서도이고, 도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 스마트 신발의 제 1 기능의 실시례를 나타낸다.
제 1 기능이 선택된 경우, 휴대 단말(200)은 사용자에게 사용자의 발 영역 중 일부인 관심 영역(230)의 선정을 요청한다(S30). 도 14a에 도시된 것과 같이, 관심 영역(230)은 사용자의 양측 발에서 각각 선정되며, 관심 영역(230)이 복수로 선정되는 것도 가능하다.
휴대 단말(200)의 선정 요청에 대응하여 사용자가 관심 영역(230)을 선정한 경우, 판단부(210)는 복수의 촉각센서(110) 중 관심 영역(230)과 관심 영역(230)에 인접한 부분에 배치된 제 1 촉각센서를 선택한다(S32). 도 14b에 도시된 것과 같이, 사용자에 의하여 선정된 관심 영역(230) 부근에 배치된 촉각센서들이 그룹핑되어 제 1 촉각센서가 된다.
송수신부(202)에 수신된 감지신호를 이용하여 제 1 촉각센서에 인가되는 압력의 세기를 산출해낸다(S34).
판단부(210)는 이렇게 산출된 제 1 촉각센서에 인가되는 압력의 세기를 이용하여 관심 영역(230)에 인가되는 압력의 횟수 및 관심 영역(230)에 인가되는 압력의 세기를 측정하며, 측정된 정보를 포함하는 관심 영역 데이터를 생성한다(S36).도 14c에 도시된 것과 같이, 제 1 촉각센서에 인가된 압력의 크기가 기 설정된 기준점보다 높은 경우에는 관심 영역(230)가 압력이 인가되었다고 판단되며, 제 1 촉각센서에 인가된 압력의 크기가 상기 기준점보다 낮은 경우에는 압력이 인가되었다고 인식되지 않는다.
판단부(210)는 관심 영역(230)에 인가되는 압력의 횟수와 압력의 세기 정보를 포함하는 관심 영역 데이터가 메모리(204)에 저장되도록 제어한다. 디스플레이부(214)는 상기 관심 영역 데이터를 디스플레이하여 관심 영역(230)에 인가되는 압력의 횟수와 압력의 세기를 표시한다. 즉, 사용자는 디스플레이부(214)를 통하여 관심 영역(230)에 얼마만큼의 지압이 가해지는지를 확인할 수 있다.
또한, 휴대 단말(200)의 판단부(210)는 상기 관심 영역(230)에 인가되는 압력에 따라 LED 모듈(40)이나 액추에이터(70)가 제어되도록 상기 제어신호를 생성한다. 예를 들어, 관심 영역(230)에 기 설정된 수치 이상의 압력이 인가되는 경우, LED 모듈(40)에서 빛이 출력되거나 액추에이터(70)에서 진동이 출력되도록 제어할 수 있다. 또는, 관심 영역(230)에 기 설정된 수치 이상의 압력이 인가되는 경우, LED 모듈(40)에서 출력되는 빛의 색상이나 빛의 패턴을 조절하거나 액추에이터(70)에서 발생되는 진동의 세기나 진동의 패턴 등을 조절할 수 있다.
한편, 제 2 기능은 사용자의 발의 무게중심을 가능하기 위한 모드이다. 상기 제 2 기능을 구체적으로 살펴보기 위하여 도 15a 내지 도 15c, 도 16a 및 도 16b, 도 17a 내지 도 17c를 참조한다. 도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 스마트 신발의 제 2 기능을 나타내는 순서도이고, 도 16a 및 도 16b는 본 발명의 스마트 신발의 제 2 기능의 일 실시례를 나타낸다.
우선, 휴대 단말(200)은 사용자로부터 사용자 정보의 입력을 요청하며, 사용자는 휴대 단말(200)의 요청에 따라 사용자 정보를 입력하게 된다(S40). 상기 사용자 정보에는 사용자의 신장, 사용자의 체중, 사용자의 신발 사이즈 등을 들 수 있으며, 이외에도 보폭, 발목과 무릎 사이의 거리 등의 입력이 가능하다.
또한, 휴대 단말(200)은 사용자에게 초기상태를 설정할 것을 요청하며, 사용자는 휴대 단말(200)의 요청에 따라 초기상태를 설정하게 된다(S42). 여기서, 초기상태는 정지 중의 초기상태와 보행 중의 초기상태를 포함한다.
정지 중의 초기상태는 사용자가 스마트 신발(100)을 착용한 상태에서 정지 중에 산출된 복수의 부분 영역 각각에 대한 무게중심을 의미한다. 보행 중의 초기상태는 사용자가 스마트 신발(100)을 착용한 상태에서 보행 중에 사용자의 발 영역에서 산출된 무게중심을 의미한다.
이어서, 판단부(210)는 사용자의 양쪽 발에 의하여 인가되는 압력을 비교함으로써 사용자가 정지 중인지 또는 사용자가 보행 중인지 판단하게 된다(S44).
예를 들어, 일정 시간 동안 양쪽 발에 소정의 압력(기 설정된 수치 이상의 압력)이 인가된다고 감지되는 경우에는 사용자가 정지하고 있다고 판단할 수 있다. 또한, 일정 시간 동안 한쪽 발이나 양쪽 발에 인가되는 압력(기 설정된 수치 이상의 압력)이 없는 경우에는 사용자가 보행하고 있다고 판단할 수 있다.
사용자가 정지 중인 것으로 판단된 경우에는 정지 시의 무게중심을 판단하기 위하여 도 15b에 도시된 것과 같은 프로세스를 진행한다.
도 15b를 참조하면, 판단부(210)는 사용자의 발 영역을 복수의 부분 영역으로 분할한다(S50). 판단부(210)는 분할된 복수의 부분 영역의 위치에 대응되도록 복수의 촉각센서(110)를 분할한다.
분할되는 복수의 부분 영역은 기 설정된 분할방법에 따라 분할된다. 또는 사용자가 선택적으로 복수의 부분 영역을 설정할 수도 있다. 즉, 복수의 부분 영역은 사용자 입력부(206)에 수신되는 복수의 부분 영역을 선택하는 입력신호에 따라 결정되는 것이 가능하다.
이어서, 판단부(210)는 송수신부(202)에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 복수의 부분 영역 각각에 대한 무게중심을 산출하며, 상기 산출된 결과를 포함하는 제 1 무게중심 데이터를 생성한다(S51). 판단부(210)는 송수신부(202)에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 분할된 복수의 촉각센서(110)에 각각 인가되는 압력의 세기를 산출함으로써 상기 제 1 무게중심 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 판단부(210)는 복수의 부분 영역 각각의 무게중심 정보를 포함하는 제 1 무게중심 데이터가 메모리(204)에 저장되도록 제어한다. 디스플레이부(214)는 부분 영역 각각의 무게중심 정보를 표시한다.
이어서, 제 1 무게중심 기준 데이터를 상기 제 1 무게중심 데이터를 비교한다(S52). 제 1 무게중심 기준 데이터와 제 1 무게중심 데이터를 비교하여 그 차이가 기 설정된 제 1 임계치를 초과한다고 판단한 경우, 판단부(210)는 소정의 알람신호가 출력되도록 휴대 단말(200)을 제어하여 사용자에게 인지시킬 수 있다.
이어서, 사용자의 양발의 대칭 정도를 기록하며(S53), 복수의 부분 영역에 대한 사용자의 체중 분담비율을 기록한다(S54).
판단부(210)는 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심을 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심과 대응지어 상기 메모리에 저장하며, 디스플레이부(214)는 사용자의 양쪽 발에 대한 무게중심을 함께 디스플레이하여 정확한 비교가 이루어지도록 한다.
또한, 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치와 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치의 차이가 기 설정된 대칭 기준 수치를 초과한다고 판단되는 경우, 판단부(210)는 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 휴대 단말(200)을 제어할 수 있다. 즉, 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치가 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치와 대칭적으로 형성되지 않는 경우 휴대 단말(200)의 피드백 모듈의 출력을 이용하여 사용자에게 인지시키게 된다.
예를 들어, 사용자가 안짱다리이거나 팔자다리인 경우라도 하더라도 제 1 무게중심 데이터가 제 1 무게중심 기준 데이터의 상한과 하한 사이에 있을 수 있다. 본 발명은 사용자의 발의 대칭 정도를 명확하게 파악함으로써 사용자의 발 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있도록 구성된다.
도 16a에 도시된 것과 같이, 전족부(250a), 중족부(250b) 및 후족부(250c)의 세 부분의 부분 영역으로 분할하는 것이 가능하다. 판단부(210)는 전족부(250a), 중족부(250b) 및 후족부(250c) 각각에 대하여 무게중심을 산출하게 된다. 디스플레이부(214)는 전족부(250a)에서 좌측 발의 무게중심(252a), 전족부(250a)에서 우측 발의 무게중심(254a), 중족부(250b)에서 좌측 발의 무게중심(252b), 중족부(250b)에서 우측 발의 무게중심(254b), 후족부(250c)에서 좌측 발의 무게중심(252c), 후족부(250c)에서 우측 발의 무게중심(254c)을 표시한다.
메모리(204)에는 제 1 무게중심 기준 데이터가 저장되어 있다. 상기 제 1 무게중심 기준 데이터는 정지 상태에서 복수의 부분 영역 각각에 대한 바람직한 무게중심의 위치를 나타낸다. 예를 들어, 제 1 무게중심 기준 데이터는 의학적으로 요구되는 발의 무게중심에 대한 정보로서, 사용자의 발에서 측정된 무게중심과 비교대상이 되는 기준 데이터라고 할 수 있다.
도 16a에 도시된 것과 같이, 디스플레이부(214)에는 사용자의 양쪽 발에 대한 제 1 무게중심 기준 데이터(260, 270)가 표시되며, 제 1 무게중심 기준 데이터(260, 270)의 상한선(262, 272)과 하한선(264, 274)도 함께 표시된다.
사용자는 본인의 현재 무게중심(252a, 252b, 252c, 254a, 254b, 254c)이 제 1 무게중심 기준 데이터(260, 270)의 상한선(262, 272)과 하한선(264, 274) 내에 있는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 사용자는 이러한 데이터를 인식함으로써 무게중심에 대한 양발의 대칭 정도를 알 수 있으며, 몸의 균형상태나 신발의 교체 여부를 파악할 수 있다.
한편, 사용자가 보행 중인 것으로 판단된 경우에는 보행 시의 무게중심의 이동과정을 판단하기 위하여 도 15c에 도시된 것과 같은 프로세스를 진행한다.
도 15c를 참조하면, 판단부(210)는 송수신부(202)에 수신된 감지신호를 이용하여 보행 중 사용자의 발 영역에 대한 무게중심을 산출하며, 상기 산출된 결과를 포함하는 제 2 무게중심 데이터를 생성한다(S60).
또한, 판단부(210)는 보행 중 사용자의 발 영역에 대한 무게중심 정보를 포함하는 제 2 무게중심 데이터가 메모리(204)에 저장되도록 제어한다. 디스플레이부(214)는 이러한 사용자의 발 영역에 대한 무게중심 정보를 표시한다.
이어서, 제 2 무게중심 기준 데이터를 상기 제 2 무게중심 데이터를 비교한다(S61). 제 2 무게중심 기준 데이터와 제 2 무게중심 데이터를 비교하여 그 차이가 기 설정된 제 2 임계치를 초과한다고 판단한 경우, 판단부(210)는 소정의 알람신호가 출력되도록 휴대 단말(200)을 제어하여 사용자에게 인지시킬 수 있다.
이어서, 사용자의 양발의 대칭 정도를 기록하며(S62), 사용자의 발 영역에 대한 사용자의 체중 분담비율을 기록한다(S63).
판단부(210)는 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심을 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심과 대응지어 상기 메모리에 저장하며, 디스플레이부(214)는 사용자의 양쪽 발에 대한 무게중심을 함께 디스플레이하여 정확한 비교가 이루어지도록 한다.
또한, 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치와 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치의 차이가 기 설정된 대칭 기준 수치를 초과한다고 판단되는 경우, 판단부(210)는 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 휴대 단말(200)을 제어할 수 있다.
도 16b에 도시된 것과 같이, 사용자가 보행하는 중에는 무게중심이 앞으로 이동하게 되며, 판단부(210)는 이러한 무게중심을 실시간으로 산출한다. 디스플레이부(214)는 사용자의 좌측 발의 무게중심(252)과 우측 발의 무게중심(254)를 표시한다.
메모리(204)에는 제 2 무게중심 기준 데이터가 저장되어 있다. 상기 제 2 무게중심 기준 데이터는 보행 상태에서 사용자의 발 영역에 대한 바람직한 무게중심의 위치를 나타낸다. 예를 들어, 제 2 무게중심 기준 데이터는 의학적으로 요구되는 발의 무게중심에 대한 정보로서, 사용자의 발에서 측정된 무게중심과 비교대상이 되는 기준 데이터라고 할 수 있다.
도 16b에 도시된 것과 같이, 디스플레이부(214)에는 사용자의 양쪽 발에 대한 제 2 무게중심 기준 데이터(280, 290)가 표시되며, 제 2 무게중심 기준 데이터(280, 290)의 상한선(282, 292)과 하한선(284, 294)도 함께 표시된다.
사용자는 본인의 현재 무게중심(252, 254)이 제 2 무게중심 기준 데이터(280, 290)의 상한선(282, 292)과 하한선(284, 294) 내에 있는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 사용자는 이러한 데이터를 인식함으로써 무게중심에 대한 양발의 대칭 정도를 알 수 있으며, 체중 분담 비율을 파악할 수 있다.
이어서, 사용자의 발목과 무릎에 가해지는 충격하중과 모멘트의 계산이 가능하다(S64). 상기 S64단계에서 계산된 충격하중과 모멘트는 임계치와 비교되어 적정한 하중과 모멘트가 가해지고 있는지 여부를 판단할 수 있다.
즉, 사용자의 보행 중 촉각센서(110)는 스마트 신발(100) 하측에 인가되는 충격힘을 감지할 수 있으며, 판단부(210)는 촉각센서(110)에서 감지된 충격힘을 이용하여 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘과 충격 모멘트를 계측할 수 있다.
이와 관련하여, 도 17a 내지 도 17c는 본 발명에 따라 발목과 무릎 부위의 부하하중을 계산하기 위한 모형이다. 도 17a 내지 도 17c는 사용자가 앞으로 걸어가는 동작을 분할하여 도시한 것이다.
도 17a에 도시된 것과 같이, 스마트 신발의 후면(2)이 지면에 딛는 동작에서 사용자의 발목 부위나 무릎(6) 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 7에 따라 계측되고, 사용자의 무릎(6) 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 8에 따라 계측될 수 있다.
Figure pat00036
상기 수학식 7에서,
Figure pat00037
은 촉각센서(110)에서 감지된 스마트 신발(100)의 후면(2)에 가해진 충격힘이고,
Figure pat00038
은 사용자의 종아리 부위를 잇는 선과 지면에 수직한 선이 이루는 각도이다.
Figure pat00039
상기 수학식 8에서,
Figure pat00040
은 사용자의 무릎(6) 부위를 지면에 투영한 지점과 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
도 17b에 도시된 것과 같이, 스마트 신발(100)의 전면(2) 및 후면(4)이 지면에 접하는 동작에서 사용자의 발목 부위나 무릎(6) 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 9에 따라 계측되고, 사용자의 발목 부위와 무릎(6) 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 10에 따라 계측될 수 있다.
Figure pat00041
상기 수학식 9에서,
Figure pat00042
은 촉각센서(110)에서 감지된 스마트 신발(100)에 가해진 충격힘이다.
Figure pat00043
상기 수학식 10에서,
Figure pat00044
는 촉각센서(110)에서 감지된 상기 스마트 신발(100)에 가해진 충격힘이고,
Figure pat00045
은 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
도 17c에 도시된 것과 같이, 스마트 신발(100)의 전면(4)이 지면에 딛는 동작에서 사용자의 발목 부위나 무릎(6) 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 11에 따라 계측되고, 사용자의 발목 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 12에 따라 계측되며, 사용자의 무릎(6) 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 13에 따라 계측될 수 있다.
Figure pat00046
상기 수학식 11에서,
Figure pat00047
은 촉각센서(110)에서 감지된 스마트 신발(100)의 전면에 가해진 충격힘이고,
Figure pat00048
는 사용자의 종아리 부위를 잇는 선과 지면에 수직한 선이 이루는 각도이다.
Figure pat00049
상기 수학식 12에서,
Figure pat00050
은 촉각센서(110)에서 감지된 스마트 신발(100)의 전면(4)에 가해진 충격힘이고,
Figure pat00051
은 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
Figure pat00052
상기 수학식 13에서,
Figure pat00053
은 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분상방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10: 인솔
20: 미드솔
30: 아웃솔
100: 스마트 신발
110: 촉각센서
111: 센서상부층
111a: 오목부
112: 센서부
113: 센서중간층
114: 센서하부층
114a: 하중지지부
121: 감지 저항체
122: 제 1 전극
123: 제 2 전극
124: 중간 저항체
125: 제 1 중간 저항체
126: 제 2 중간 저항체
200: 휴대 단말
202: 송수신부
204: 메모리
206: 사용자 입력부
208: 센싱부
210: 판단부
212: 출력부
214: 디스플레이부
222: 인터페이스부
230: 관심 영역

Claims (37)

  1. 휴대 단말; 및 상기 휴대 단말과 통신적으로 연결된 스마트 신발;로 구성된 시스템에 있어서,
    상기 스마트 신발은,
    상기 스마트 신발의 밑창에 배치되고, 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 압력이 인가되는 경우 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 복수의 촉각센서; 및
    상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 통신모듈;을 포함하고,
    상기 휴대 단말은,
    상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하는 송수신부;
    상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 판단부;
    상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되는 메모리; 및
    상기 사용자로부터 입력신호를 수신하는 사용자 입력부;를 포함하며,
    상기 사용자 입력부는 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 휴대 단말은,
    시각정보를 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함하되,
    상기 디스플레이부는 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기 중 적어도 하나를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 사용자 입력부에 상기 제 1 기능을 선택하는 입력신호가 수신되는 경우,
    상기 휴대 단말은 상기 사용자에게 상기 사용자의 발 영역 중 일부인 관심 영역의 선정을 요청하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 휴대 단말의 선정 요청에 대응하여 상기 사용자가 관심 영역을 선정한 경우,
    상기 판단부는, 상기 복수의 촉각센서 중 상기 관심 영역과 상기 관심 영역에 인접한 부분에 배치된 제 1 촉각센서를 선택하고, 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 제 1 촉각센서에 인가되는 압력의 세기를 산출하며, 산출된 상기 제 1 촉각센서에 인가되는 압력의 세기를 이용하여 상기 관심 영역에 인가되는 압력의 횟수 및 상기 관심 영역에 인가되는 압력의 세기 중 적어도 하나인 관심 영역 데이터를 생성하고,
    상기 관심 영역 데이터는 상기 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 관심 영역과, 상기 관심 영역에 인가되는 압력의 횟수와, 상기 관심 영역에 인가되는 압력의 세기를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 사용자 입력부에 상기 제 2 기능을 선택하는 입력신호가 수신되는 경우,
    상기 판단부는 상기 사용자의 양쪽 발에 의하여 인가되는 압력을 비교함으로써 상기 사용자가 정지 중인지 또는 상기 사용자가 보행 중인지 판단하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 사용자의 양쪽 발에 소정의 압력이 인가되는 것으로 파악하는 경우 상기 사용자가 정지 중이라고 판단하고,
    상기 사용자의 양쪽 발 중 적어도 하나에 압력이 인가되지 않는 것으로 파악하는 경우 상기 사용자가 보행 중이라고 판단하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 사용자가 정지 중인 것으로 판단된 경우,
    상기 판단부는, 상기 사용자의 발 영역을 복수의 부분 영역으로 분할하고, 상기 분할된 복수의 부분 영역의 위치에 대응되도록 상기 복수의 촉각센서를 분할하며, 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 분할된 복수의 촉각센서에 각각 인가되는 압력의 세기를 산출함으로써 상기 복수의 부분 영역 각각에 대한 무게중심을 산출하여 제 1 무게중심 데이터를 생성하고,
    상기 제 1 무게중심 데이터는 상기 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 부분 영역은,
    전족부, 중족부 및 후족부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 판단부에 의하여 분할되는 상기 복수의 부분 영역은,
    상기 사용자로부터 상기 사용자 입력부에 수신되는 상기 복수의 부분 영역을 선택하는 입력신호에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 메모리에는,
    정지 상태에서 상기 복수의 부분 영역 각각에 대한 바람직한 무게중심을 나타내는 기 설정된 제 1 무게중심 기준 데이터가 저장되어 있는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  12. 제 11에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 판단부에 의하여 산출된 상기 복수의 부분 영역 각각에 대한 무게중심과 상기 메모리에 저장된 상기 제 1 무게중심 기준 데이터를 함께 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 무게중심 기준 데이터와 상기 제 1 무게중심 데이터를 비교하여 그 차이가 기 설정된 제 1 임계치를 초과한다고 판단한 경우,
    상기 판단부는 상기 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 상기 휴대 단말을 제어하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심을 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심과 대응지어 상기 메모리에 저장하고,
    상기 디스플레이부는 상기 사용자의 양쪽 발에 대한 무게중심을 함께 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치와 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치의 차이가 기 설정된 대칭 기준 수치를 초과한다고 판단되는 경우,
    상기 판단부는 상기 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 상기 휴대 단말을 제어하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  16. 제 6항에 있어서,
    상기 사용자가 보행 중인 것으로 판단된 경우,
    상기 판단부는 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 사용자의 발 영역에 대한 무게중심을 산출하여 제 2 무게중심 데이터를 생성하고,
    상기 제 2 무게중심 데이터는 상기 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 메모리에는,
    보행 상태에서 바람직한 무게중심을 나타내는 기 설정된 제 2 무게중심 기준 데이터가 저장되어 있는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  18. 제 17에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 판단부에 의하여 산출된 상기 제 2 무게중심 데이터와 상기 메모리에 저장된 상기 제 2 무게중심 기준 데이터를 함께 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2 무게중심 기준 데이터와 상기 제 2 무게중심 데이터를 비교하여 그 차이가 기 설정된 제 2 임계치를 초과한다고 판단한 경우,
    상기 판단부는 상기 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 상기 휴대 단말을 제어하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심을 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심과 대응지어 상기 메모리에 저장하고,
    상기 디스플레이부는 상기 사용자의 양쪽 발에 대한 무게중심을 함께 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  21. 제 16항에 있어서,
    상기 사용자의 좌측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치와 상기 사용자의 우측 발에 대하여 산출된 무게중심의 위치의 차이가 기 설정된 대칭 기준 수치를 초과한다고 판단되는 경우,
    상기 판단부는 상기 사용자에게 인지시키기 위한 소정의 알람신호가 출력되도록 상기 휴대 단말을 제어하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  22. 제 16항에 있어서,
    상기 사용자의 보행 중 상기 촉각센서는 상기 스마트 신발의 하측에 인가되는 충격힘을 감지하고,
    상기 판단부는 상기 촉각센서에서 감지된 충격힘을 이용하여 상기 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘과 충격 모멘트를 계측하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 스마트 신발의 후면이 지면에 딛는 동작에서,
    상기 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 1에 따라 계측되고, 상기 사용자의 무릎 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 2에 따라 계측되는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
    수학식 1
    Figure pat00054

    상기 수학식 1에서,
    Figure pat00055
    은 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발의 후면에 가해진 충격힘이고, 은 상기 사용자의 종아리 부위와 상기 지면에 수직한 선이 이루는 각도이다.
    수학식 2
    Figure pat00057

    상기 수학식 2에서,
    Figure pat00058
    은 상기 사용자의 무릎 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 상기 충격힘
    Figure pat00059
    이 가해진 지점 사이의 거리이다.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 스마트 신발의 전면 및 후면이 지면에 접하는 동작에서,
    상기 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 3에 따라 계측되고, 상기 사용자의 발목 부위와 무릎 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 4에 따라 계측되는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
    수학식 3
    Figure pat00060

    상기 수학식 3에서,
    Figure pat00061
    은 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발에 가해진 충격힘이다.
    수학식 4
    Figure pat00062

    상기 수학식 4에서,
    Figure pat00063
    는 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발에 가해진 충격힘이고,
    Figure pat00064
    은 상기 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 상기 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 스마트 신발의 전면이 지면에 딛는 동작에서,
    상기 사용자의 발목 부위나 무릎 부위에 가해지는 충격힘은 하기의 수학식 5에 따라 계측되고, 상기 사용자의 발목 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 6에 따라 계측되며, 상기 사용자의 무릎 부위에 가해지는 충격 모멘트는 하기의 수학식 7에 따라 계측되는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
    수학식 5
    Figure pat00065

    상기 수학식 5에서,
    Figure pat00066
    은 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발의 전면에 가해진 충격힘이고,
    Figure pat00067
    는 상기 사용자의 종아리 부위와 상기 지면에 수직한 선이 이루는 각도이다.
    수학식 6
    Figure pat00068

    상기 수학식 6에서,
    Figure pat00069
    은 상기 촉각센서에서 감지된 상기 스마트 신발의 전면에 가해진 충격힘이고,
    Figure pat00070
    은 상기 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 상기 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
    수학식 7
    Figure pat00071

    상기 수학식 6에서,
    Figure pat00072
    은 상기 사용자의 발목 부위를 상기 지면에 투영한 지점과 상기 충격힘이 가해진 지점 사이의 거리이다.
  26. 제 2항에 있어서,
    상기 스마트 신발은,
    상기 스마트 신발에 설치되어 소정의 출력을 발생시키는 피드백 모듈; 및
    상기 피드백 모듈을 제어하기 위한 제어모듈;을 더 포함하되,
    상기 판단부는 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 제어신호를 생성하고,
    상기 송수신부는 상기 판단부에서 생성된 제어신호를 상기 통신모듈에 전송하며,
    상기 제어모듈은 상기 통신모듈에 전송된 제어신호에 기초하여 상기 피드백 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 피드백 모듈은,
    외부로 빛을 조사하는 LED 모듈;을 더 포함하되,
    상기 판단부는,
    상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기에 따라 상기 LED 모듈에서 조사되는 빛이 제어되도록 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  28. 제 26항에 있어서,
    상기 피드백 모듈은,
    진동을 출력하는 액추에이터;를 더 포함하되,
    상기 판단부는,
    상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기에 따라 상기 액추에이터에서 출력되는 진동이 제어되도록 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발 시스템.
  29. 휴대 단말과 통신적으로 연결되는 스마트 신발에 있어서,
    상기 스마트 신발의 밑창에 배치되고, 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 압력이 인가되는 경우 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 복수의 촉각센서; 및
    상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 통신모듈;을 포함하되,
    상기 휴대 단말은, 송수신부를 이용하여 상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하고, 판단부에서 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하며, 메모리에 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되고,
    상기 휴대 단말은 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 사용자 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 휴대 단말은 시각정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 통하여 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기 중 적어도 하나를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 사용자 입력부에 상기 제 1 기능을 선택하는 입력신호가 수신되는 경우,
    상기 휴대 단말은 상기 사용자에게 상기 사용자의 발 영역 중 일부인 관심 영역의 선정을 요청하는 것을 특징으로 하는, 족압을 이용한 스마트 신발.
  32. 스마트 신발과 통신적으로 연결되는 휴대 단말에 있어서,
    감지신호를 수신하는 송수신부;
    상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 인가되는 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 판단부;
    상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되는 메모리; 및
    상기 사용자로부터 입력신호를 수신하는 사용자 입력부;를 포함하되,
    상기 스마트 신발의 밑창에는 복수의 촉각센서가 배치되어 상기 압력의 세기에 대응되는 상기 감지신호를 생성하고, 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호는 통신모듈을 통하여 상기 송수신부로 전송되며,
    상기 사용자 입력부는 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 것을 특징으로 하는, 휴대 단말.
  33. 제 32항에 있어서,
    시각정보를 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함하되,
    상기 디스플레이부는 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기 중 적어도 하나를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 휴대 단말.
  34. 휴대 단말과 통신적으로 연결되는 스마트 신발을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 상기 스마트 신발의 밑창에 배치된 촉각센서에 압력이 인가되는 단계;
    상기 촉각센서가 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 단계; 및
    통신모듈이 상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 단계;를 포함하되,
    상기 휴대 단말은, 송수신부를 이용하여 상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하고, 판단부에서 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하며, 메모리에 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되고,
    상기 휴대 단말은 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 사용자 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제어방법.
  35. 스마트 신발과 통신적으로 연결된 휴대 단말을 제어하는 방법에 있어서,
    송수신부가 상기 스마트 신발의 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하는 제 1 단계;
    판단부가 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 인가되는 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 제 2 단계; 및
    사용자 입력부에서 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 제 3 단계;를 포함하되,
    상기 제 2 단계에서 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기는 메모리에 저장되고,
    상기 스마트 신발의 밑창에는 복수의 촉각센서가 배치되어 상기 압력의 세기에 대응되는 상기 감지신호를 생성하고, 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호는 통신모듈을 통하여 상기 송수신부로 전송되는 것을 특징으로 하는, 제어방법.
  36. 휴대 단말과 통신적으로 연결되는 스마트 신발을 제어하는 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들이 유형적으로 구현된 프로그램에 있어서,
    상기 제어방법은,
    상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 상기 스마트 신발의 밑창에 배치된 촉각센서에 압력이 인가되는 단계;
    상기 촉각센서가 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기에 대응되는 감지신호를 생성하는 단계; 및
    통신모듈이 상기 휴대 단말에 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호를 전송하는 단계;를 포함하되,
    상기 휴대 단말은, 송수신부를 이용하여 상기 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하고, 판단부에서 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하며, 메모리에 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기가 저장되고,
    상기 휴대 단말은 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 사용자 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 프로그램.
  37. 스마트 신발과 통신적으로 연결된 휴대 단말을 제어하는 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들이 유형적으로 구현된 프로그램에 있어서,
    상기 제어방법은,
    송수신부가 상기 스마트 신발의 통신모듈에서 전송된 감지신호를 수신하는 제 1 단계;
    판단부가 상기 송수신부에 수신된 감지신호를 이용하여 상기 스마트 신발의 사용자의 발에 의하여 인가되는 압력의 위치 및 상기 압력의 세기를 파악하는 제 2 단계; 및
    사용자 입력부에서 상기 사용자로부터 상기 스마트 신발의 동작과 관련된 제 1 기능 및 제 2 기능 중 하나를 선택하는 입력신호를 수신하는 제 3 단계;를 포함하되,
    상기 제 2 단계에서 상기 판단부에 의하여 파악된 상기 압력의 위치 및 상기 압력의 세기는 메모리에 저장되고,
    상기 스마트 신발의 밑창에는 복수의 촉각센서가 배치되어 상기 압력의 세기에 대응되는 상기 감지신호를 생성하고, 상기 촉각센서에서 생성된 감지신호는 통신모듈을 통하여 상기 송수신부로 전송되는 것을 특징으로 하는, 프로그램.
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