KR20230122521A - 신체 능력 측정 모드를 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 동작 방법 - Google Patents

신체 능력 측정 모드를 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 동작 방법 Download PDF

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이주석
박지영
서기홍
이황재
임복만
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Abstract

신체 능력 측정 모드를 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 동작 방법이 개시된다. 전자 장치는 웨어러블 장치로부터 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 수신하는 통신 모듈, 센서 데이터에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정하고, 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 생성하는 프로세서, 및 신체 능력 정보를 출력하는 디스플레이 모듈을 포함한다. 프로세서는 센서 데이터에서 타겟 신체 능력의 측정을 위한 측정 기준치에 대응하는 특징점에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정한다.

Description

신체 능력 측정 모드를 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 동작 방법{ELECTRONIC DEVICE AND WEARABLE DEVICE FOR PROVIDING PHYSICAL PERFORMANCE EVALUATION MODE, AND METHODS FOR OPERATING THE SAME}
본 개시는 신체 능력 측정 모드를 제공하는 전자 장치 및 웨어러블 장치, 이들의 동작 방법에 관한 것이다.
사람의 보행 건강, 근력, 낙상 위험 등을 평가하기 위한 다양한 측정 방법들이 존재한다. 이들 측정 방법들 중 재활 치료 분야에서 많이 이용되는 측정 방법은 예를 들어 10 MWT(meter walk test), 6 mWT(minute walk test), SPPB(short physical performance battery) 테스트, TUG(timed up and go) 테스트 등이 있다. 이들 측정 방법들은 측정을 위한 사람과 간단한 도구(예: 초시계, 의자, 줄자 등)만 구비되면 측정이 가능하다.
일 실시예에 따른 전자 장치는, 웨어러블 장치로부터 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 수신하는 통신 모듈, 센서 데이터에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정하고, 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 생성하는 프로세서, 및 신체 능력 정보를 출력하는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다. 프로세서는 센서 데이터에서 타겟 신체 능력의 측정을 위한 측정 기준치에 대응하는 특징점을 추출하고, 추출된 특징점에 기초하여 상기 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다.
일 실시예에 따른 웨어러블 장치는, 웨어러블 장치가 사용자의 다리에 착용되었을 때 상기 사용자의 다리를 지지하기 위한 다리 지지 프레임, 사용자의 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈, 센서 데이터를 전자 장치에 전송하고, 전자 장치로부터 제어 신호를 수신하는 통신 모듈, 및 통신 모듈 및 센서 모듈을 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 통신 모듈이 신체 능력 측정 모드에서 획득된 센서 데이터를 전자 장치로 전송하도록 제어함으로써, 전자 장치가 센서 데이터에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정하고, 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자에게 제공하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 사용자의 타겟 신체 능력의 측정을 위한 사용자 입력을 수신하는 동작, 사용자 입력에 응답하여 웨어러블 장치에 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 전송하는 동작, 웨어러블 장치로부터 타겟 신체 능력의 측정을 위한 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 수신하는 동작, 센서 데이터에서 타겟 신체 능력의 측정을 위한 측정 기준치에 대응하는 특징점을 추출하는 동작, 추출된 특징점에 기초하여 사용자의 타겟 신체 능력을 추정하는 동작, 및 추정한 타겟 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자에게 제공하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 동작 방법은, 전자 장치로부터 사용자의 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 수신하는 동작, 제어 신호에 응답하여 신체 능력 측정 모드를 활성화시키고, 신체 능력 측정 모드에서 웨어러블 장치의 센서 모듈을 이용하여 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득하는 동작, 및 전자 장치가 센서 데이터에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정하고, 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자에게 제공하도록, 상기 획득된 센서 데이터를 전자 장치에 전송하는 동작을 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요(overview)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치를 포함하는 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 정면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 측면도이다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 6은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치 간의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 전자 장치와 웨어러블 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 보행 능력의 측정을 위해 전자 장치를 통해 사용자에게 제공되는 사용자 인터페이스를 도시하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치를 이용하여 보행 능력을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 사용자의 보행 능력을 측정하는 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 보행 능력의 측정을 위해 센서 데이터에서 특징점들을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 사용자의 공간적 보행 지표의 추정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 TUG 테스트를 통해 신체 능력을 측정하는 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 TUG 테스트에서 신체 능력의 측정을 위해 센서 데이터의 특징점을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 5xSTS(5 times sit to stand) 테스트를 통해 신체 능력을 측정하는 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 5xSTS 테스트에서 신체 능력의 측정을 위해 센서 데이터의 특징점을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 SPPB 테스트를 통해 신체 능력을 측정하는 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에서 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체에 착용되어 사용자(110)의 보행(walking), 운동(exercise) 및/또는 작업을 보조해 주는 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체 능력(예: 보행 능력, 운동 능력)을 측정하는데 이용될 수도 있다. 실시예들에서 '웨어러블 장치'의 용어는 '웨어러블 로봇', '보행 보조 장치', 또는 '운동 보조 장치'로 대체될 수 있다. 사용자(110)는 사람 또는 동물일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 신체(예: 하체(다리, 발목, 무릎 등), 상체(몸통, 팔, 손목 등), 또는 허리)에 착용되어 사용자(110)의 신체 움직임에 보조력(assistance force) 및/또는 저항력(resistance force)의 외력을 가할 수 있다. 보조력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향과 동일한 방향으로 적용되는 힘으로, 사용자(110)의 신체 움직임을 도와주는 힘을 나타낸다. 저항력은 사용자(110)의 신체 움직임 방향에 반대되는 방향으로 적용되는 힘으로, 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하는 힘을 나타낸다. '저항력'의 용어는 '운동 부하'로도 지칭될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 보행을 보조하는 보행 보조 모드로 동작하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 구동 모듈(120)로부터 발생한 보조력을 사용자(110)의 신체에 가하는 것에 의해 사용자(110)의 보행을 도울 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 사용자(110)의 보행에 필요한 힘을 보조해 줌으로써 사용자(110)의 독립적인 보행을 가능하게 하거나 또는 장시간 보행을 가능하게 하여 사용자(110)의 보행 능력을 확장시켜 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 보행 습관이나 보행 자세가 비정상인 보행자의 보행을 개선시키는데 도움을 줄 수도 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 운동 효과를 강화하기 위한 운동 보조 모드로 동작하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 구동 모듈(120)로부터 발생하는 저항력을 사용자(110)의 신체에 가하는 것에 의해 사용자(110)의 신체 움직임을 방해하거나 사용자(110)의 신체 움직임에 저항을 줄 수 있다. 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 허리(또는 골반)와 다리(예: 허벅지)에 착용되는 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치인 경우, 웨어러블 장치(100)는 다리에 착용된 상태로 사용자(110)의 신체 움직임에 운동 부하를 제공하여 사용자(110)의 다리에 대한 운동 효과를 보다 강화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 운동 보조 모드에서 사용자(110)의 신체 움직임을 도와주기 위해 보조력을 사용자(110)의 신체에 가할 수도 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 운동 보조 모드에서 일부 운동 구간에서는 보조력을 제공하고, 일부 운동 구간에서는 저항력을 제공하는 것과 같이 보조력과 저항력을 운동 구간 또는 시간 구간별로 조합하여 제공할 수도 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드로 동작하는 경우, 웨어러블 장치(100)는 사용자가 보행이나 운동을 수행하는 과정에서 웨어러블 장치(100)에 구비된 센서들(예: 각도 센서(125), 관성 측정 장치(inertial measurement unit; IMU)(135))를 이용하여 사용자의 움직임 정보를 측정하고, 측정된 움직임 정보를 기초로 사용자의 신체 능력을 평가할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에서는 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 것과 같은 힙(hip) 타입의 웨어러블 장치(100)를 예를 들어 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다. 위에서 설명한 것과 같이 웨어러블 장치(100)는 허리 및 다리(특히 허벅지) 이외의 다른 신체 부위(예: 상박, 하박, 손, 종아리, 발)에도 착용될 수도 있고, 착용되는 신체 부위에 따라 웨어러블 장치(100)의 형태와 구성이 달라질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)가 사용자(110)의 신체에 착용되었을 때 사용자(110)의 신체를 지지하기 위한 지지 프레임(예: 도 3의 다리 지지 프레임(50, 55), 허리 지지 프레임(20, 25)), 사용자의 신체 움직임(예: 다리 움직임, 상체 움직임)에 대한 움직임 정보를 포함하는 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(예: 도 5a의 센서 모듈(520)), 사용자의 다리에 적용되는 외력을 발생시키는 구동 모듈(120)(예: 도 3의 구동 모듈(35, 45)) 및 웨어러블 장치(100)를 제어하는 제어 모듈(130)(예: 도 5a 및 도 5b의 제어 모듈(510))을 포함할 수 있다.
센서 모듈은 각도 센서(125) 및 관성 측정 장치(135)를 포함할 수 있다. 각도 센서(125)는 사용자(110)의 고관절 각도 값을 측정할 수 있다. 각도 센서(125)는 예를 들어 엔코더(encoder) 및/또는 홀 센서(hall sensor)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각도 센서(125)는 좌측 고관절 부근 및 우측 고관절 부근에 각각 위치할 수 있고, 사용자(110)의 좌측 고관절의 고관절 각도 값 및 사용자(110)의 우측 고관절의 고관절 각도 값을 측정할 수 있다. 좌측 고관절의 고관절 각도 값은 사용자(110)의 왼쪽 다리의 각도에 대응하고, 우측 고관절의 고관절 각도 값은 사용자(110)의 오른쪽 다리의 각도에 대응할 수 있다. 관성 측정 장치(135)는 사용자(110)의 움직임에 따른 가속도 및 회전 속도의 변화를 측정할 수 있다. 관성 측정 장치(135)는 예를 들어 사용자(110)의 상체 움직임 값을 측정할 수 있다. 관성 측정 장치(135)는 가속도 센서 및/또는 각속도 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 모듈(130) 및 관성 측정 장치(135)는 웨어러블 장치(100)의 하우징(예: 도 3의 하우징(80)) 내에 배치될 수 있다. 하우징은 웨어러블 장치(100)의 지지 프레임의 외부에 형성 또는 부착될 수 있고, 사용자(110)가 웨어러블 장치(110)를 착용하였을 때 허리 뒷 편에 위치할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210))와 연동하여 사용자(110)의 신체 능력을 측정(또는 평가)하는 신체 능력 측정(또는 평가) 기능을 제공할 수 있다. 사용자(110)가 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 전자 장치에서 실행되는 프로그램(예: 어플리케이션)을 통해 안내되는 가이드에 따른 동작들을 할 때, 웨어러블 장치(100)는 센서 모듈을 통해 사용자의 움직임에 따른 센서 데이터를 획득할 수 있다. 전자 장치는 웨어러블 장치(100)에 의해 획득된 센서 데이터를 분석하여 사용자의 신체 능력(예: 보행 능력, 근력, 낙상 가능성 등)을 추정하고, 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자(110)에게 제공할 수 있다. 전자 장치와 웨어러블 장치(100)는 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 다양한 측정 방법(예: 보행 능력 테스트, TUG 테스트, 5xSTS 테스트, SPPB 테스트)을 제공할 수 있다. 제공 가능한 측정 방법으로서 새로운 측정 방법이 추가되거나 또는 기존 측정 방법의 세부 과정이 업데이트될 수 있다. 사용자(110)는 수행하고자 하는 측정 방법을 선택할 수 있으며, 사용자(110)에 의해 선택된 측정 방법을 수행하기 위한 가이드가 사용자(110)에게 제공될 수 있다.
웨어러블 장치(110)와 전자 장치는 주기적으로 사용자의 신체 능력을 측정할 수 있고, 사용자에게 신체 능력 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자의 신체 능력 정보는 전자 장치에 등록된 사람(예: 가족, 의료진, 운동 강사)의 단말에 전달될 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치를 포함하는 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 관리 시스템(200)은 사용자의 신체 움직임을 보조하기 위한 웨어러블 장치(100), 전자 장치(210), 다른 웨어러블 장치(220), 및 서버(230)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 관리 시스템(200)에는 이 장치들 중 적어도 하나(예: 다른 웨어러블 장치(220) 또는 서버(230))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 장치(예: 웨어러블 장치(100)에 대한 전용 컨트롤러 장치)가 추가될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 보행 보조 모드에서 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 움직임을 보조할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 다리에 착용되어 사용자의 다리 움직임을 보조하기 위한 보조력을 발생시킴으로써 사용자의 보행을 도와줄 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 운동 보조 모드에서 사용자의 운동 효과를 강화하기 위하여 사용자의 신체 움직임을 방해하기 위한 저항력을 생성하여 사용자의 신체에 가할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)와 연동하여 사용자의 신체 능력을 측정하는데 이용될 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)의 제어 하에 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 모드인 신체 능력 측정 모드로 동작할 수 있고, 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임에 의해 획득된 센서 데이터를 전자 장치(210)에 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 수신한 센서 데이터를 분석하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다.
전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)와 통신할 수 있고, 웨어러블 장치(100)를 원격으로 제어하거나 또는 웨어러블 장치(100)의 상태 정보(예: 배터리 잔량)를 사용자에게 제공할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 웨어러블 장치(100)의 센서에 의해 획득된 센서 데이터를 수신할 수 있고, 수신한 센서 데이터를 기초로 사용자의 신체 상태나 신체 능력을 판단할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)은 웨어러블 장치(100)를 제어하기 위한 프로그램(예: 어플리케이션)을 실행시킬 수 있고, 사용자는 해당 프로그램을 통해 웨어러블 장치(100)의 동작이나 설정 값(예: 토크 세기, 오디오 크기)을 조정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(210)는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치(210)는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있으나, 전술한 장치들에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(210)는 근거리 무선 통신 또는 셀룰러 통신을 이용하여 서버(230)와 연결될 수 있다. 서버(230)는 전자 장치(210)로부터 웨어러블 장치(100)를 이용하는 사용자에 대한 사용자 정보(예: 이름, 나이, 성별) 및/또는 해당 사용자에 대한 신체 능력 정보를 수신하고, 수신한 사용자 정보 및/또는 신체 능력 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 서버(230)는 웨어러블 장치(100)에 의해 사용자에게 제공될 수 있는 다양한 운동 프로그램이나 신체 능력 측정 프로그램을 전자 장치(210)에 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100) 및/또는 전자 장치(210)는 다른 웨어러블 장치(220)와 연결될 수 있다. 다른 웨어러블 장치(220)는 예를 들어 무선 이어폰(222), 스마트워치(224) 또는 스마트글래스(226)일 수 있으나, 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)에 의해 생성된 신체 능력 정보 및/또는 웨어러블 장치(100)의 상태 정보는 다른 웨어러블 장치(220)로 전달되어 다른 웨어러블 장치(220)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100), 전자 장치(210) 및 다른 웨어러블 장치(220) 간에는 무선 통신(예: 블루투스 통신)을 통해 서로 연결될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 정면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 장치(100)는 하우징(80), 허리 지지 프레임(20, 25), 구동 모듈(35, 45), 다리 지지 프레임(50, 55), 허벅지 체결부(1, 2) 및 허리 체결부를 포함할 수 있다. 허리 체결부는 벨트(60) 및 보조 벨트(75)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)에는 이들 구성요소들 중 적어도 하나(예: 보조 벨트(75))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소(예: 허벅지 체결부(1, 2)나 허리 체결부의 체결을 감지하기 위한 체결 감지 모듈)가 추가될 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(80)의 내부에는 제어 모듈(미도시)(예: 도 1의 제어 모듈(130), 도 5a 및 도 5b의 제어 모듈(510)), 관성 측정 장치(미도시)(예: 도 1의 관성 측정 장치(135)) 및 배터리(미도시)가 배치될 수 있다. 하우징(80)은 제어 모듈, 관성 측정 장치 및 배터리를 보호할 수 있다. 하우징(80)은 예를 들어 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용된 상태를 기준으로, 사용자의 등 또는 허리 뒷 쪽에 배치될 수 있다. 제어 모듈은 웨어러블 장치(100)를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있고, 제어 신호를 통해 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 모듈은 구동 모듈(35, 45)의 액츄에이터(30, 40)를 제어하기 위한 프로세서, 메모리 및 통신 모듈을 포함하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 웨어러블 장치(100)의 각 구성요소들에 배터리의 전력을 공급하기 위한 전력 공급 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 하나 이상의 센서로부터 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(미도시)(예: 도 5a의 센서 모듈(520))을 포함할 수 있다. 센서 모듈은 사용자의 움직임에 따라 변하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 모듈은 사용자의 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득할 수 있다. 센서 모듈은 예를 들어 사용자의 상체 움직임 값을 측정하기 위한 관성 측정 장치(예: 도 1의 관성 측정 장치(135)) 및 사용자의 고관절 각도 값을 측정하기 위한 각도 센서(예: 도 1의 각도 센서(125))를 포함할 수 있으나, 이제 한정되지는 않는다. 예를 들어 센서 모듈은 위치 센서, 온도 센서, 생체 신호 센서 또는 근접 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 허리 지지 프레임(20, 25)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 신체에 착용되었을 때 사용자의 신체 일부를 지지할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자의 외면의 적어도 일부에 접촉할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자 신체의 접촉 부분에 대응하는 형상으로 만곡 형성될 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 예를 들어 사용자의 허리(또는 골반)의 외면을 따라서 감싸는 형상일 수 있고, 사용자의 허리 또는 골반을 지지할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 사용자 허리의 오른쪽 부근을 지지하는 제1 허리 지지 프레임(25) 및 사용자 허리의 왼쪽 부근을 지지하는 제2 허리 지지 프레임(20)을 포함할 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25)은 하우징(80)에 연결될 수 있다.
허리 체결부는 허리 지지 프레임(20, 25)에 연결되고, 허리 지지 프레임(20, 25)을 사용자의 허리에 고정시킬 수 있다. 허리 체결부는 예를 들어 한 쌍의 벨트(60) 및 보조 벨트(75)를 포함할 수 있다. 보조 벨트(75)는 한 쌍의 벨트(60) 중 어느 하나의 벨트와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 한 쌍의 벨트(60)는 허리 지지 프레임(20, 25)에 연결될 수 있다. 한 쌍의 벨트(60)는 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하기 전 상태에서는 전방(+x 방향)으로 뻗어 있는 형상을 유지할 수 있고, 사용자가 한 쌍의 허리 지지 프레임(20) 안쪽으로 진입하는 것을 방해하지 않을 수 있다. 사용자가 한 쌍의 허리 지지 프레임(20, 25) 안쪽으로 진입한 상태에서는, 한 쌍의 벨트(60)는 변형되어, 사용자의 전방 부분을 감쌀 수 있다. 허리 지지 프레임(20, 25) 및 한 쌍의 벨트(60)는 사용자 허리의 둘레를 전체적으로 감쌀 수 있다. 일 실시예에서, 보조 벨트(75)는 한 쌍의 벨트(60)가 서로 오버랩된 상태에서 한 쌍의 벨트(60)를 서로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 벨트(60) 중 어느 하나의 벨트는 보조 벨트(75)와 함께 다른 하나의 벨트를 감쌀 수 있다.
구동 모듈(35, 45)은 제어 모듈에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 신체에 적용되는 외력(또는 토크)을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(35, 45)는 제어 모듈의 제어 하에 사용자의 다리에 적용되는 외력을 발생시킬 수 있다. 일 실시예에서, 구동 모듈(35, 45)은 사용자의 오른쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제1 구동 모듈(45) 및 사용자의 왼쪽 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하는 제2 구동 모듈(35)을 포함할 수 있다. 제1 구동 모듈(45)은 제1 액츄에이터(40) 및 제1 조인트 부재(43)을 포함할 수 있고, 제2 구동 모듈(35)은 제2 액츄에이터(30) 및 제2 조인트 부재(33)를 포함할 수 있다. 제1 액츄에이터(40)는 제1 조인트 부재(43)로 전달되는 동력을 제공하고, 제2 액츄에이터(30)는 제2 조인트 부재(33)로 전달되는 동력을 제공할 수 있다. 제1 액츄에이터(40) 및 제2 액츄에이터(30)는 각각 배터리로부터 전력을 제공받아 동력(또는 토크)을 생성하는 모터를 포함할 수 있다. 모터는 전력이 공급되어 구동될 때 사용자의 신체 움직임을 보조하기 위한 힘(보조력)이나 신체 움직임을 방해하는 힘(저항력)을 제공할 수 있다. 일 실시예에서 제어 모듈은 모터에 공급되는 전압 및/또는 전류를 조절하여 모터에 의해 발생되는 힘의 세기 및 힘의 방향을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 각각 제1 액츄에이터(40) 및 제2 액츄에이터(30)로부터 동력을 전달받고, 전달받은 동력을 기초로 사용자의 신체에 외력을 가할 수 있다. 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 각각 사용자의 관절부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 조인트 부재(43) 및 제2 조인트 부재(33)는 각각 허리 지지 프레임(25, 20)의 일측에 배치될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)의 일측은 제1 액츄에이터(40)에 연결되고, 타측은 제1 다리 지지 프레임(55)에 연결될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)는 제1 액츄에이터(40)로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제1 조인트 부재(43)의 일측에는 제1 조인트 부재(43)의 회전 각도(사용자의 관절 각도에 대응함)를 측정하기 위한 각도 센서로서 동작할 수 있는 엔코더 또는 홀 센서가 배치될 수 있다. 제2 조인트 부재(33)의 일측은 제2 액츄에이터(30)에 연결되고, 타측은 제2 다리 지지 프레임(50)에 연결될 수 있다. 제2 조인트 부재(333)는 제2 액츄에이터(30)로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 제2 조인트 부재(33)의 일측에도 제2 조인트 부재(33)의 회전 각도를 측정하기 위한 각도 센서로서 동작할 수 있는 엔코더 또는 홀 센서가 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 액츄에이터(40)는 제1 조인트 부재(43)의 측 방향에 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터(30)는 제2 조인트 부재(33)의 측 방향에 배치될 수 있다. 제1 액츄에이터(40)의 회전축 및 제1 조인트 부재(43)의 회전축은 서로 이격되도록 배치될 수 있고, 제2 액츄에이터(30)의 회전축 및 제2 조인트 부재(33)의 회전축도 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 액츄에이터(30, 40) 및 조인트 부재(33, 43)는 회전축을 공유할 수도 있다. 일 실시예에서, 각각의 액츄에이터(30, 40)는 조인트 부재(33, 43)와 이격되어 배치될 수도 있다. 이 경우 구동 모듈(35, 45)은 액츄에이터(30, 40)로부터 조인트 부재(33, 43)로 동력을 전달하는 동력 전달 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 동력 전달 모듈은 기어(gear)와 같은 회전체일 수도 있고, 와이어(wire), 케이블, 스트링(string), 스프링, 벨트, 또는 체인과 같은 길이 방향의 부재일 수도 있다. 다만, 실시예의 범위가 전술된 액츄에이터(30, 40)와 조인트 부재(33, 43) 간의 위치 관계 및 동력 전달 구조에 의해 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 다리 지지 프레임(50, 55)은 웨어러블 장치(100)가 사용자의 다리에 착용되었을 때 사용자의 다리(예: 허벅지)를 지지할 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 예를 들어 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 동력을 사용자의 허벅지에 전달할 수 있고, 해당 동력이 사용자의 다리 움직임에 가해지는 외력으로서 작용할 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)의 일 단부는 조인트 부재(33, 43)와 연결되어 회동될 수 있고, 다리 지지 프레임(50, 55)의 타 단부는 허벅지 체결부(1, 2)의 커버(11, 21)에 연결됨에 따라, 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 지지하면서 구동 모듈(35, 45)에서 생성된 동력을 사용자의 허벅지에 전달할 수 있다. 예를 들어, 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 허벅지의 길이 방향을 따라서 연장될 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 절곡되어 사용자의 허벅지 둘레의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 다리 지지 프레임(50, 55)의 상부는 사용자의 신체 중 측방(+y 방향 또는 -y 방향)을 향하는 부분을 커버할 수 있고, 다리 지지 프레임(50, 55)의 하부는 사용자의 신체 중 전방(+x 방향)을 향하는 부분을 커버할 수 있다. 다리 지지 프레임(50, 55)은 사용자의 오른쪽 다리를 지지하기 위한 제1 다리 지지 프레임(55) 및 사용자의 왼쪽 다리를 지지하기 위한 제2 다리 지지 프레임(50)을 포함할 수 있다.
허벅지 체결부(1, 2)는 다리 지지 프레임(50, 55)에 연결되고, 다리 지지 프레임(50, 55)을 허벅지에 고정시킬 수 있다. 허벅지 체결부(1, 2)는 제1 다리 지지 프레임(55)을 사용자의 오른쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제1 허벅지 체결부(2) 및 제2 다리 지지 프레임(50)을 사용자의 왼쪽 허벅지에 고정시키기 위한 제2 허벅지 체결부(1)를 포함할 수 있다. 제1 허벅지 체결부(2)는 제1 커버(21), 제1 체결 프레임(22) 및 제1 스트랩(23)을 포함할 수 있고, 제2 허벅지 체결부(1)는 제2 커버(11), 제2 체결 프레임(12) 및 제2 스트랩(13)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 커버(11, 21)는 구동 모듈(35, 45)에서 발생된 토크를 사용자의 허벅지에 가할 수 있다. 커버(11, 21)는 사용자의 허벅지의 일측에 배치되어, 사용자의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 커버(11, 21)는 예를 들어 사용자의 허벅지의 전면에 배치될 수 있다. 커버(11, 21)는 사용자의 허벅지의 둘레 방향을 따라 배치될 수 있다. 커버(11, 21)는 다리 지지 프레임(50, 55)의 타 단부를 중심으로 양측으로 연장될 수 있고, 사용자의 허벅지에 대응하는 만곡면을 포함할 수 있다. 커버(11, 21)의 일단은 체결 프레임(12, 22)에 연결되고, 타단은 스트랩(13, 23)에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 체결 프레임(12, 22)의 일단은 커버(11, 21)의 일측에 연결되고, 타단은 스트랩(13, 23)에 연결될 수 있다. 체결 프레임(12, 22)은 예를 들어 사용자의 허벅지의 적어도 일부의 둘레를 감싸도록 배치되어, 사용자의 허벅지가 다리 지지 프레임(50, 55)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 제1 체결 프레임(22)은 제1 커버(21)와 제1 스트랩(23) 사이를 이어주는 체결 구조를 가지고, 제2 체결 프레임(12)은 제2 커버(11)와 제2 스트랩(13) 사이를 이어주는 체결 구조를 가질 수 있다.
스트랩(13, 23)은 사용자의 허벅지의 둘레에서 커버(11, 21) 및 체결 프레임(12, 22)이 감싸지 않는 나머지 부분을 둘러쌀 수 있고, 탄성이 있는 소재(예: 밴드)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 사용자의 근위 부분 및 원위 부분을 각각 지지하여, 근위 부분 및 원위 부분 사이의 상대적인 움직임을 보조할 수 있다. 웨어러블 장치(100)의 구성요소들 중 사용자의 근위 부분에 착용되는 구성요소들을 '근위 착용부'라고 지칭하고, 원위 부분에 착용되는 구성요소들을 '원위 착용부'라고 지칭할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(100)의 구성요소들 중 하우징(80), 허리 지지 프레임(20, 25), 한 쌍의 벨트(60) 및 보조 벨트(70)는 근위 착용부에 해당할 수 있고, 허벅지 체결부(1, 2)는 원위 착용부에 해당할 수 있다. 예를 들어, 근위 착용부는 사용자의 허리 또는 골반에 착용되고, 원위 착용부는 사용자의 허벅지 또는 종아리에 착용될 수 있다. 근위 착용부 및 원위 착용부가 착용되는 위치는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 근위 착용부는 사용자의 몸통 또는 어깨에 착용되고, 원위 착용부는 사용자의 상박(upper arm) 또는 하박(lower arm)에 착용될 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 웨어러블 장치(예: 웨어러블 장치(100))는 제어 시스템(500)에 의해 제어될 수 있다. 제어 시스템(500)은 제어 모듈(510), 센서 모듈(520), 구동 모듈(530) 및 배터리(540)를 포함할 수 있다. 구동 모듈(530)은 동력(예: 토크)를 발생시킬 수 있는 모터(534) 및 모터(534)를 구동시키기 위한 모터 드라이버 회로(532)를 포함할 수 있다. 도 5a의 실시예에서는 하나의 모터 드라이버 회로(532) 및 하나의 모터(534)를 포함하는 구동 모듈(530)과 하나의 센서 모듈(510)이 도시되어 있으나, 이는 예시일 뿐이다. 도 5b를 참조하면, 도시된 실시예와 같이 센서 모듈(520, 520-1), 모터 드라이버 회로(532, 532-1) 및 모터(534, 534-1)는 복수 개(예: 2개 이상)일 수 있다. 모터 드라이버 회로(532) 및 모터(534)를 포함하는 구동 모듈(530)은 도 3의 제1 구동 모듈(45)에 대응할 수 있고, 모터 드라이버 회로(532-1) 및 모터(534-1)를 포함하는 구동 모듈(530-1)은 도 3의 제2 구동 모듈(45)에 대응할 수 있다. 아래에서 설명되는 센서 모듈(520), 모터 드라이버 회로(532) 및 모터(534) 각각에 대한 설명은 도 5b에 도시된 센서 모듈(520-1), 모터 드라이버 회로(532-1) 및 모터(534-1)에도 적용될 수 있다.
도 5a로 돌아오면, 센서 모듈(520)은 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(520)은 사용자의 움직임에 따라 변하는 센서 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(520)는 사용자의 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 포함할 수 있다. 센서 모듈(520)은 획득된 센서 데이터를 제어 모듈(510)에 전달할 수 있다. 센서 모듈(520)는 예를 들어 관성 측정 장치, 각도 센서(예: 엔코더, 홀 센서), 위치 센서, 근접 센서, 생체 신호 센서 및 온도 센서 등을 포함할 수 있다. 관성 측정 장치는 사용자의 상체 움직임 값을 측정할 수 있다. 예를 들어, 관성 측정 장치는 사용자의 움직임에 따른 X축, Y축 및 Z축의 가속도 및 X축, Y축 및 Z축의 각속도를 센싱할 수 있다. 각도 센서는 사용자의 다리 움직임에 따른 고관절 각도 값을 측정할 수 있다. 각도 센서에 의해 측정될 수 있는 센서 데이터는 예를 들어 오른쪽 다리의 고관절 각도 값, 왼쪽 다리의 고관절 각도 값 및 다리의 운동 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다.
배터리(540)는 웨어러블 장치의 각 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 웨어러블 장치는 배터리(540)의 전력을 웨어러블 장치의 각 구성요소의 동작 전압에 맞게 변환하여 각 구성요소에 공급할 수 있다.
구동 모듈(530)은 제어 모듈(510)의 제어 하에 사용자의 다리에 적용되는 외력을 발생시킬 수 있다. 구동 모듈(530)은 사용자의 고관절 위치에 대응되는 곳에 위치하고, 제어 모듈(510)에 의해 생성된 제어 신호에 기초하여 사용자의 다리에 적용되는 토크를 발생시킬 수 있다. 제어 모듈(510)은 제어 신호를 모터 드라이버 회로(532)로 전송할 수 있고, 모터 드라이버 회로(532)는 제어 신호에 대응하는 전류 신호를 생성하여 모터(534)에 공급함으로써 모터(534)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 신호에 따라 모터(534)에 전류 신호가 공급되지 않을 수도 있다. 모터(534)는 모터(534)에 전류 신호가 공급되어 구동될 때 사용자의 다리 움직임을 보조하는 힘이나 다리 움직임을 방해하는 토크를 발생시킬 수 있다.
제어 모듈(510)은 웨어러블 장치의 전체적인 동작을 제어하며, 각각의 구성요소(예: 구동 모듈(530))를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 모듈(510)은 프로세서(512), 메모리(514) 및 통신 모듈(516)을 포함할 수 있다.
프로세서(512)는 예를 들어 소프트웨어를 실행하여 프로세서(512)에 연결된 웨어러블 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(512)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈(516))로부터 수신된 명령(instructions) 또는 데이터를 메모리(514)에 저장하고, 메모리(514)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하며, 처리 후의 결과 데이터를 메모리(514)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(512)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(514)는 제어 모듈(510)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(512))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어, 센서 데이터, 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(514)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리(예: RAM, DRAM, SRAM)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(516)은 제어 모듈(510)과 웨어러블 장치의 다른 구성요소 또는 외부의 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210) 또는 제2 웨어러블 장치(220)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(516)은 예를 들어 외부의 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(210))에 센서 모듈(520)에 의해 획득된 센서 데이터를 전송하고, 전자 장치로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(516)은 프로세서(512)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(516)은 무선 통신 모듈(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 예를 들어 블루투스, WiFi(wireless fidelity), ANT, 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크, 또는 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크를 통하여 웨어러블 장치의 다른 구성요소 및/또는 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 장치는 사용자의 신체 능력을 측정할 수 있는 신체 능력 측정 모드로 동작할 수 있다. 통신 모듈(516)은 전자 장치로부터 신체 능력 측정 모드의 진행과 관련된 제어 신호를 수신하고, 수신한 제어 신호를 프로세서(512)로 전달할 수 있다. 센서 모듈(520)은 사용자의 신체 능력 정보가 포함된 센서 데이터를 생성하고, 생성된 센서 데이터를 메모리(514)에 저장할 수 있다. 센서 데이터는 센서 모듈(520)에 포함된 특정한 센서(예: 각도 센서, 관성 유닛 장치)로부터 출력되는 시간에 따른 센서 값을 포함할 수 있다. 통신 모듈(516)은 신체 능력 측정 모드 동안 센서 모듈(520)로부터 획득된 센서 데이터를 전자 장치에 전송할 수 있다.
프로세서(512)는 신체 능력 측정 모드의 운용을 위하여 통신 모듈(516) 및 센서 모듈(520)을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(512)는 전자 장치로부터 사용자의 타겟 신체 능력(예: 보행 능력, 근력, 균형력)의 측정을 위한 제어 신호를 수신하는 경우, 제어 신호에 응답하여 신체 능력 측정 모드를 활성화시킬 수 있다. 프로세서(512)는 신체 능력 측정 모드에서 센서 모듈(520)이 센서 데이터를 획득하도록 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(512)는 신체 능력 측정 모드가 활성화되었을 때 센서 모듈(520)로부터 출력되는 센서 데이터를 초기화(또는 캘리브레이션)하고, 타겟 신체 능력의 측정을 진행하기 위한 미리 결정된 시간이 지나면 센서 데이터의 기록을 시작하도록 제어할 수 있다. 센서 데이터에 대한 초기화 과정은, 사용자가 신체 능력 측정을 위해 준비 자세를 취할 때, 센서 모듈(520)로부터 출력되는 센서 데이터를 기준 값으로 맞춰 주는 과정이다. 사용자마다 준비 자세에서의 신체 상태(예: 다리 각도, 몸통 기울기)가 다를 수 있기 때문에, 신체 능력의 정확한 측정을 위해 사용자의 준비 자세에서 센서 모듈(520)로부터 출력되는 센서 데이터를 초기화하는 과정이 필요할 수 있다.
센서 데이터에 대한 초기화 과정이 수행된 후에, 센서 모듈(520)은 사용자의 움직임에 따른 센서 데이터를 획득할 수 있고, 프로세서(512)는 통신 모듈(516)이 신체 능력 측정 모드에서 획득된 센서 데이터를 전자 장치로 전송하도록 제어함으로써, 전자 장치가 해당 센서 데이터에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정하고, 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자에게 제공하도록 할 수 있다. 신체 능력 정보는 전자 장치에서 실행되는 프로그램을 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 웨어러블 장치와 전자 장치 간의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)를 사용하는 사용자의 사용자 단말 또는 웨어러블 장치(100)의 전용 컨트롤러일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(100)와 전자 장치(210)는 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 연결될 수 있다.
전자 장치(210)는 디스플레이(2112)에 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하거나 또는 사용자의 신체 능력 측정을 위한 사용자 인터페이스(user interface; UI) 화면을 표시할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 전자 장치(210)의 디스플레이(212) 상의 UI 화면을 통해 웨어러블 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 명령(예: 신체 능력 측정 모드로의 실행 명령)을 입력할 수 있다. 전자 장치(210)는 명령에 대응하는 제어 명령을 생성하고, 생성된 제어 명령을 웨어러블 장치(100)로 전송할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 수신된 제어 명령에 따라 동작할 수 있고, 제어 결과 및/또는 측정된 데이터(예: 센서 데이터)를 전자 장치(210)로 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 제어 결과 및/또는 웨어러블 장치(100)의 데이터를 분석하여 도출한 결과 정보(예: 신체 능력 정보)를 디스플레이(212)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7을 참고하면, 전자 장치(210)는 프로세서(710), 메모리(720), 통신 모듈(730) 및 디스플레이 모듈(740)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 저자 장치(210)에 하나 이상의 다른 구성요소(예: 입력 모듈, 센서 모듈)가 추가될 수 있다.
프로세서(710)는 프로세서(710)에 연결된 전자 장치(210)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(710)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈(730))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리(720)에 저장하고, 메모리(720)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 메모리(720)에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(710)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다.
메모리(720)는 전자 장치(210)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(710) 또는 통신 모듈(730))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 프로그램(예: 어플리케이션) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(720)는 프로세서(710)에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어를 포함할 수 있다. 메모리(720)는, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
통신 모듈(730)은 전자 장치(210)와 다른 전자 장치(예: 웨어러블 장치(100), 다른 웨어러블 장치(220), 서버(230)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(730)은 프로세서(710)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(290)은 무선 통신을 수행하는 무선 통신 모듈 (예: 블루투스 통신 모듈, 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈 (예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈들 중 해당하는 통신 모듈은 제1 통신 네트워크(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 통신 네트워크 (예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 통신 모듈(730)은 예를 들어 웨어러블 장치로부터 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 수신할 수 있다.
디스플레이 모듈(740)은 전자 장치(210)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(740)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(740)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 모듈(740)은 프로세서(710)의 제어 하에 사용자의 신체 능력 측정을 가이드하기 위한 사용자 인터페이스 화면을 출력하고, 사용자의 신체 능력 정보를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)와 연동하여 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드를 운용할 수 있다. 사용자는 사용자 입력을 통해 신체 능력 측정 모드로의 실행을 전자 장치(210)에 명령할 수 있고, 측정하고자 하는 타겟 신체 능력에 대한 신체 능력 측정 테스트(예: 보행 능력 측정, TUG 테스트, 5xSTS 테스트, SPPB 테스트)를 선택할 수 있다. 프로세서(710)는 사용자의 타겟 신체 능력의 측정을 위한 사용자 입력을 수신하는 경우, 사용자 입력에 응답하여 통신 모듈(730)이 웨어러블 장치에 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 웨어러블 장치는 전자 장치로부터 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 수신하는 경우, 신체 능력 측정 모드를 활성화시킬 수 있다. 웨어러블 장치는 신체 능력 측정 모드에서 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득할 수 있다. 우웨어러블 장치는 획득한 센서 데이터를 전자 장치(210)에 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(710)는 디스플레이 모듈(740)을 통해 사용자에게 타겟 신체 능력의 측정을 가이드하기 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.
프로세서(710)는 통신 모듈(730)을 통해 웨어러블 장치로부터 센서 데이터를 수신하고, 수신한 센서 데이터에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다. 프로세서(710)는 센서 데이터에서 타겟 신체 능력의 측정을 위한 측정 기준치에 대응하는 특징점을 추출하고, 추출된 특징점에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다. 센서 데이터에서 추출되는 특징점의 개수는 하나 이상일 수 있다. 프로세서(710)는 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자는 전자 장치(210)가 제공하는 신체 능력 측정 테스트들 중에서 보행 능력 측정 테스트를 선택한 경우, 프로세서(710)는 웨어러블 장치의 관성 측정 장치에 의해 측정된 사용자의 움직임 값에서 발뒤꿈치 닿기(heel contact)에 대응하는 제1 특징점들 및 발끝 밀기(toe off)에 대응하는 제2 특징점들을 추출할 수 있다. 프로세서(710)는 제1 특징점들 및 상기 제2 특징점들에 기초하여 사용자의 보행 지표를 추정할 수 있다. 프로세서(710)에 의해 추정될 수 있는 보행 지표는 예를 들어 보행 속도, 걸음 시간, 보폭 길이, 보행 대칭 지수 및 보행 변동 지수 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(710)는 상기 제1 특징점들 중 시간적으로 서로 인접한 제1 특징점들 간의 시간 간격, 상기 제2 특징점들 중 시간적으로 서로 인접한 제2 특징점들 간의 시간 간격 및 제1 특징점과 상기 제1 특징점에 시간적으로 인접한 제2 특징점 간의 시간 간격에 기초하여, 시간적 보행 지표(temporal gait index)를 추정할 수 있다. 시간적 보행 지표는 예를 들어 사용자의 한 걸음 시간(step time), 유각기 시간(swing time), 입각기 시간(stance time), 두 걸음 시간(stride time) 또는 양쪽 다리 지지 시간(double support time) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(710)는 웨어러블 장치의 각도 센서에 의해 측정된 사용자의 고관절 각도 값(예: 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값 및 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값)에서 발뒤꿈치 닿기에 대응하는 시점의 고관절 각도 값에 기초하여 공간적 보행 지표(spatial gait index)를 추정할 수 있다. 공간적 보행 지표는 예를 들어 사용자의 한 걸음 보폭 길이(step length), 두 걸음 보폭 길이(stride length) 또는 다리 길이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(710)는 시간적 보행 지표 및 공간적 보행 지표에 기초하여, 사용자의 보행 속도, 보행 변동 지수 또는 보행 대칭 지수 중 적어도 하나를 추정할 수 있다. 프로세서(710)는 보행 구간에서 추정된 한 걸음 보폭의 합과 걸린 시간의 합을 결정하고, 한 걸음 보폭의 합을 걸린 시간의 합으로 나누는 것에 의해 사용자의 평균 보행 속도를 추정할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(710)는 사용자의 여러 걸음들에 대해 좌측 보폭 길이의 평균 값과 우측 보폭 길이의 평균 값을 계산하고, 좌측 보폭 길이의 평균 값과 우측 보폭 길이의 평균 값 간의 차이에 기초하여 보행 대칭 지수를 결정할 수 있다. 프로세서(710)는 사용자의 여러 걸음들에 대해 좌측 보폭의 걸음 시간과 우측 보폭의 걸음 시간 간의 차이에 기초하여 보행 대칭 지수를 결정할 수도 있다.
일 실시예에서, 프로세서(710)는 사용자의 보행 동작 중 미리 정의된 걸음 수(예: 10걸음, 20걸음) 동안 측정된 두 걸음의 보폭 길이에 대한 표준편차 또는 미리 정의된 걸음 수 동안 측정된 두 걸음의 걸음 시간에 대한 표준편차에 기초하여 사용자의 보행 동작에 대한 보행 변동 지수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(710)는 두 걸음의 보폭 길이에 대한 표준편차를 두 걸음의 보폭 길이의 평균으로 나눈 결과 값, 또는 두 걸음의 걸음 시간에 대한 표준편차를 두 걸음의 걸음 시간에 대한 평균으로 나눈 결과 값을 보행 변동 지수로 결정할 수 있다
일 실시예에서, 사용자는 전자 장치(210)가 제공하는 신체 능력 측정 테스트들 중에서 TUG 테스트를 선택할 수 있다. TUG 테스트에서는 사용자가 웨어러블 장치를 착용한 상태에서 의자에 앉아 있다가 의자로부터 일정 거리(예: 3미터)를 걸어서 왕복한 후 다시 의자에 앉을 때까지 걸리는 시간을 측정한다. 측정된 시간을 기초로 사용자의 신체 능력(예: 기동성(mobility), 균형력(balance), 보행 능력, 낙상 위험도 등)이 추정될 수 있다. 타겟 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드가 TUG 테스트인 경우, 프로세서(710)는 센서 데이터에 포함된 고관절 각도 값이 제1 임계치 이상인 경우, 사용자가 의자에서 일어난 것으로 인식할 수 있다. 프로세서(710)는 고관절 각도 값이 제2 임계치 이하인 경우, 사용자가 의자에 앉은 것으로 인식하고, 사용자가 상기 의자에 앉은 것으로 인식된 시점으로부터 미리 정의된 시간(예: 2초)이 흐른 시점까지의 시간 구간에서 측정된 고관절 각도 값들 중 극소 값에 대응하는 고관절 각도 값을 특징점으로서 추출할 수 있다. 프로세서(710)는 TUG 테스트가 시작된 후 극소 값에 대응하는 고관절 각도 값이 추출될 때까지 걸린 시간에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다. TUG 테스트를 통한 사용자의 신체 능력 측정에 대해서는 도 14 및 도 15에서 보다 자세히 설명한다.
일 실시예에서, 사용자는 전자 장치(210)가 제공하는 신체 능력 측정 테스트들 중에서 5xSTS 테스트를 선택할 수 있다. 5xSTS 테스트에서는 사용자가 웨어러블 장치를 착용한 상태에서 의자에 앉아 있다가 일어났다가 앉는 동작을 5번 수행할 때까지 걸리는 시간을 측정한다. 측정된 시간을 기초로 사용자의 신체 능력(예: 다리 근력)이 추정될 수 있다. 타겟 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드가 5xSTS 테스트일 때, 프로세서(710)는 센서 데이터에 포함된 고관절 각도 값(예: 양 다리의 고관절 각도 값)이 제1 임계치 이상인 경우, 사용자가 의자에서 일어난 것으로 인식하고, 사용자의 일어난 횟수를 증가시킬 수 있다. 프로세서(710)는 이후에 고관절 각도 값이 제2 임계치 이하인 경우, 사용자가 의자에 앉은 것으로 인식할 수 있다. 프로세서(710)는 일어난 횟수가 기준 횟수에 도달하였을 때 바로 이전에 나타난 극대 값의 고관절 각도 값을 특징점으로서 추출할 수 있다. 프로세서(710)는 5xSTS 테스트가 시작된 후 해당 특징점이 추출될 때까지 걸린 시간에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다. 5xSTS 테스트를 통한 사용자의 신체 능력 측정에 대해서는 도 16 및 도 17에서 보다 자세히 설명한다.
일 실시예에서, 사용자는 전자 장치(210)가 제공하는 신체 능력 측정 테스트들 중에서 SPPB 테스트를 선택할 수 있다. SPPB 테스트에서는 사용자가 웨어러블 장치를 착용한 상태에서 특정한 다리 자세로 서 있게 한 후 정의된 시간 동안 사용자의 발 움직임과 상체 움직임을 측정한다. 해당 시간 동안 발 움직임이 발생하였는지 여부, 발 움직임이 발생한 시간, 상체 움직임이 발생하였는지 여부 또는 상체 움직임이 발생한 시간 중 적어도 하나에 기초하여 사용자의 신체 능력(예: 균형력)이 추정될 수 있다. 프로세서(710)는 상기 타겟 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드가 SPPB 테스트일 때, 일 시간 구간(예: 10초)동안 측정된 고관절 각도 값이 제1 임계치 이상인 경우, 사용자의 다리가 움직인 것으로 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(710)는 일 시간 구간동안 측정된 사용자의 상체의 움직임 값이 제2 임계치 이상인 경우, 사용자의 상체가 움직인 것으로 결정할 수 있다. 프로세서(710)는 SPPB 테스트의 대상이 되는 사용자의 자세(예: 발을 가지런히 모은 일반 자세, 두발을 일렬로 정렬한 일렬 자세, 어느 한쪽 발을 다른 쪽 발의 반만큼 앞으로 정렬한 반일렬 자세), 일 시간 구간동안 측정된 상체 움직임 값 및 다리가 움직인 것으로 결정된 시간에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다. 프로세서(710)는 사용자의 자세, 상체 움직임 값 및 다리가 움직인 시간 각각에 따라 서로 다른 스코어를 할당할 수 있고, 각 평가 요소들의 스코어를 기초로 사용자의 SPPB 테스트에 대한 최종 스코어를 결정할 수 있다. SPPB 테스트를 통한 사용자의 신체 능력 측정에 대해서는 도 18에서 보다 자세히 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 사용자의 신체 능력을 측정하기 위한 전자 장치와 웨어러블 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다. 일 실시예에서, 도 8의 동작들 중 적어도 하나의 동작은 다른 동작과 동시 또는 병렬적으로 수행될 수 있고, 동작들 간의 순서는 변경될 수 있다. 또한, 동작들 중 적어도 하나의 동작은 생략될 수 있고, 다른 동작이 추가적으로 수행될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 동작(810)에서 전자 장치(210)는 사용자의 타겟 신체 능력의 측정을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 사용자는 전자 장치(210)에서 실행되는 어플리케이션 상에서 수행하고자 하는 신체 능력 측정 테스트를 선택할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 어플리케이션을 통해 특정한 신체 능력 측정 테스트의 평가 요소(예: 보행 능력 측정 테스트 및 TUG 테스트에서의 이동 거리, 5xSTS 테스트에서의 일어서기-의자 앉기 횟수, SPPB 테스트에서의 다리 자세 종류)를 설정할 수 있고, 설정된 평가 요소에 대한 정보는 웨어러블 장치(100)로 전달될 수 있다.
동작(815)에서, 전자 장치(210)는 동작(810)에서의 사용자 입력에 응답하여 웨어러블 장치(100)에 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 전송할 수 있다. 동작(820)에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)로부터 사용자의 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)로부터 수행할 신체 능력 측정 테스트의 종류 및 선택된 신체 능력 측정 테스트에 대해 사용자에 의해 설정된 평가 요소에 대한 정보를 수신할 수 있다.
동작(825)에서, 웨어러블 장치(100)는 동작(820)에서 수신한 제어 신호에 응답하여 신체 능력 측정 모드를 활성화시킬 수 있다. 동작(830)에서, 웨어러블 장치(100)는 신체 능력 측정 모드에서 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈을 이용하여 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터(예: 고관절 각도 값, 상체 움직임 값)를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 신체 능력 측정 모드로 동작할 때에는 구동 모듈을 통해 토크를 발생시키시지 않을 수 있다.
동작(845)에서, 웨어러블 장치(100)는 전자 장치(210)가 센서 데이터에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정하고, 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자에게 제공하도록, 상기 획득된 센서 데이터를 전자 장치(210)에 전송할 수 있다.
동작(850)에서, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 타겟 신체 능력의 측정을 위한 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 수신할 수 있다. 동작(855)에서, 전자 장치(210)는 센서 데이터를 분석하여 사용자의 타겟 신체 능력을 추정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 센서 데이터에서 타겟 신체 능력의 측정을 위한 측정 기준치에 대응하는 특징점을 추출하고, 추출된 특징점에 기초하여 사용자의 타겟 신체 능력을 추정할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 신체 능력 측정 테스트가 시작된 후 특징점이 추출되기까지 걸린 시간 또는 특징점들 간의 시간 간격에 기초하여 사용자의 타겟 신체 능력을 평가할 수 있다. 예를 들어, TUG 테스트나 5xSTS 테스트의 경우, 특징점이 추출되기까지 걸린 시간이 짧을수록 사용자의 신체 능력이 보다 우수한 것으로 결정될 수 있다.
동작(860)에서, 전자 장치(210)는 동작(855)에서 추정한 타겟 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 전자 장치(210)에서 실행되는 어플리케이션을 통해 신체 능력 정보를 확인할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 사용자의 신체 능력 정보에 기초하여, 사용자에게 부족한 신체 능력을 끌어 올리는데 적합한 운동 프로그램을 사용자에게 추천할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 보행 능력의 측정을 위해 전자 장치를 통해 사용자에게 제공되는 사용자 인터페이스를 도시하는 도면이다.
도 9를 참고하면, 사용자가 보행 능력 측정 테스트를 선택한 경우에 전자 장치(예: 전자 장치(210))의 어플리케이션을 통해 사용자에게 제공되는 UI 화면들이 도시되어 있다. 사용자는 보행 능력 측정 테스트에 앞서, 출발 지점과 종료 지점을 기초로 특정한 거리(예: 10m)를 가지는 기준 라인을 바닥에 표시할 수 있다. 사용자는 웨어러블 장치(예: 웨어러블 장치(100))를 착용한 상태에서 출발 지점을 밟고 설 수 있다. 이 때까지 전자 장치에는 UI 화면(910)이 출력될 수 있다. UI 화면(910)은 보행 능력 측정 방법에 대한 설명(912), 시간 카운터(914) 및 측정 시작을 제어하기 위한 선택 아이콘(916)을 포함할 수 있으나, UI 화면(910)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자는 보행 능력 측정에 대한 준비가 완료되었으면, UI 화면(910)에서 선택 아이콘(916)을 터치하는 것에 의해 보행 능력 측정 테스트의 시작을 요청할 수 있다. 이후에 전자 장치는 준비 시간을 카운트다운 하기 위한 UI 화면(920)을 출력할 수 있다. 준비 시간이 카운트다운 되는 동안, 웨어러블 장치는 센서 모듈로부터 출력되는 센서 데이터를 초기화(또는 캘리브레이션)할 수 있다. UI 화면(910) 및 UI 화면(920)이 제공될 때 오디오 신호를 통해 보행 능력 측정 방법에 대한 설명이 제공될 수 있다.
준비 시간의 카운트다운이 완료되면, 사용자는 웨어러블 장치를 착용한 상태로 해당 기준 라인을 따라 보행을 시작할 수 있다. 사용자는 기준 라인의 종료 지점까지 평상시의 보행 속도로 걸을 수 있고, 전자 장치는 사용자의 보행 과정 동안 웨어러블 장치는 센서 모듈을 통해 사용자의 보행에 따른 센서 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 10을 참조하여 설명하면, 사용자(110)는 전자 장치(210)에서 제공되는 가이드에 따라 기준 라인의 출발 지점 A부터 보행을 시작하여 종료 지점 B까지 보행을 수행할 수 있다. 보행 과정에서 웨어러블 장치(100)는 센서 모듈에 포함된 하나 이상의 센서(예: 각도 센서(125), 관성 측정 장치(135))를 통해 센서 데이터를 획득할 수 있고, 획득된 센서 데이터를 전자 장치(210)로 전송할 수 있다.
도 9로 돌아오면, 사용자의 보행 과정에서는, 전자 장치로부터 UI 화면(930)이 제공될 수 있다. UI 화면(930)은 보행 능력 측정 방법에 대한 설명(932)과 측정이 시작된 후 현재까지 경과된 시간(934)에 대한 정보를 제공할 수 있다.
사용자가 종료 지점에 도착하여 보행을 멈추고 서있는 자세를 취하면, 사용자의 보행 능력 측정을 위한 센서 데이터의 수집은 완료될 수 있다. 웨어러블 장치 또는 전자 장치는 웨어러블 장치의 센서 모듈로부터 획득되는 센서 데이터에 기초하여 사용자가 보행을 멈추었다는 것을 자동으로 인식할 수 있다. 웨어러블 장치 또는 전자 장치는 센서 데이터에 기초하여 사용자의 자세를 추정하였을 때 사용자가 서 있는 자세를 취하고 있는 것으로 판단되면, 측정이 완료된 것으로 결정할 수 있다. 보행 능력의 평가를 위한 측정이 완료된 경우, 전자 장치는 측정이 완료되었음을 알리기 위한 설명(942)가 보행이 완료될 때까지 걸린 시간(944)에 대한 정보를 포함하는 UI 화면(940)를 사용자에게 제공할 수 있다.
전자 장치는 보행의 종료가 인식된 시점까지 획득된 센서 데이터를 분석하여 사용자의 신체 능력(예: 보행 능력)을 평가할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치는 사용자가 웨어러블 장치를 착용하고 기준 라인의 거리를 걸으면 자동으로 보행 지표들을 추정할 수 있다. 전자 장치는 센서 데이터로부터 사용자의 신체 능력과 관련된 하나 이상의 특징점을 추출하고, 추출된 하나 이상의 특징점에 기초하여 사용자의 신체 능력을 분석할 수 있다. 전자 장치는 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보(952)를 나타내는 UI 화면(950)을 사용자에게 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치는 사용자에 대해 측정된 신체 능력에 대한 정보뿐만 아니라 사용자의 연령대가 속한 사용자 그룹의 평균 신체 능력 및/또는 이전 측정 결과에 대한 정보를 더 제공할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 사용자의 보행 능력을 측정하는 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
동작(1110)에서, 전자 장치(210)는 보행 능력의 측정을 위한 사용자 입력(예: 보행 능력 측정 테스트에 대한 수행 명령)을 수신할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)에 보행 능력의 측정을 위한 신체 능력 측정 모드의 활성화를 요청할 수 있다.
동작(1115)에서, 웨어러블 장치(100)는 신체 능력 측정 모드를 활성화하고, 센서 모듈로부터 출력되는 센서 데이터 및 사용자의 보행 상태를 초기화할 수 있다. 웨어러블 장치(100)는 이후에 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈에 의해 획득되는 센서 데이터를 신체 능력 측정 모드가 종료될 때까지 계속적으로(continually) 전자 장치(210)에 전송할 수 있다.
동작(1120)에서, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)로부터 수신한 센서 데이터에 기초하여 사용자가 보행 중인지 여부를 판단할 수 있다. 사용자가 보행 중이 아닌 경우(동작(1120)에서 '아니오'인 경우), 전자 장치(210)는 센서 데이터 및 보행 상태의 초기화 상태를 유지할 수 있다.
사용자가 보행 능력 측정을 위한 가이드에 따라 웨어러블 장치(100)를 착용한 상태에서 보행을 시작하는 경우, 전자 장치(210)는 센서 데이터에 기초하여 사용자가 보행 중임을 인식할 수 있다. 사용자는 정의된 거리의 기준 라인을 따라 보행을 시작할 수 있다. 사용자가 보행 중인 것으로 판단된 경우(동작(1120)에서 '예'인 경우), 동작(1125)에서 전자 장치(125)는 웨어러블 장치(100)로부터 수신되는 센서 데이터에서 특징점을 추출할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(125)는 웨어러블 장치(100)의 관성 측정 장치로부터 출력되는 움직임 값의 신호로부터 특징점을 추출할 수 있다. 전자 장치(125)는 움직임 값의 신호에서 사용자의 보행 동작 중 발뒤꿈치 닿기에 대응하는 특징점과 발끝 밀기에 대응하는 특징점을 추출할 수 있다. 또한, 전자 장치(125)는 웨어러블 장치(100)의 각도 센서로부터 출력되는 고관절 각도 값에 기초하여 사용자의 보행 페이즈(gait phase)를 인식할 수도 있다.
동작(1130)에서, 전자 장치(210)는 추출된 특징점들에 기초하여 사용자의 보행 지표를 추정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 특징점들에 기초하여 사용자의 한 걸음 시간, 유각기 시간, 입각기 시간, 두 걸음 시간 및 양쪽 다리 지지 시간과 같은 시간적 보행 지표, 한 걸음 보폭 길이, 두 걸음 보폭 길이 및 사용자의 다리 길이와 같은 공간적 보행 지표, 보행 변동 지수, 또는 보행 대칭 지수 중 적어도 하나를 추정할 수 있다. 사용자의 보행이 종료될 때까지 보행 지표들의 값은 계속적으로 업데이트될 수 있다.
동작(1135)에서, 전자 장치(210)는 사용자가 보행을 종료하고 멈춘 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 사용자는 기준 라인의 종료 지점까지 보행을 완료한 경우 보행을 정지하고 종료 지점에서 멈출 수 있고, 전자 장치(210)는 센서 데이터에 기반하여 사용자가 보행을 정지하고 멈추었다는 것을 인식할 수 있다. 사용자의 보행이 멈춤 상태가 아닌 경우(동작(1135)에서 '아니오'인 경우), 전자 장치(210)는 계속하여 센서 데이터로부터 특징점들을 추출하고, 보행 지표를 추정하는 과정을 수행할 수 있다. 추출된 특징점들과 추정된 보행 지표들은 저장될 수 있다.
사용자의 보행이 멈춤 상태로 인식된 경우(동작(1135)에서 '예'인 경우), 동작(1140)에서 전자 장치(210)는 저장된 특징점들에 기초하여 사용자의 보행 능력을 분석할 수 있다.
동작(1145)에서, 전자 장치(210)는 사용자가 충분한 시간 동안 걸었는지 여부를 판단할 수 있다. 사용자가 충분한 시간동안 걷지 않은 것으로 판단된 경우(동작(1145)에서 '아니오'인 경우), 동작(1160)에서 전자 장치(210)는 보행 능력에 대한 분석이 실패한 것으로 결정할 수 있다. 사용자가 충분한 시간동안 걸은 것으로 판단된 경우(동작(1145)에서 '예'인 경우), 동작(1150)에서 전자 장치(210)는 사용자가 충분한 거리(예: 기준 라인 이상의 거리)를 걸었는지 여부를 판단할 수 있다. 사용자가 충분한 거리를 걷지 않은 것으로 판단된 경우(동작(1150)에서 '아니오'인 경우), 동작(1160)에서 전자 장치(210)는 보행 능력에 대한 분석이 실패한 것으로 결정할 수 있다. 보행 능력에 대한 분석이 실패한 것으로 결정된 경우, 전자 장치(210)는 사용자에게 재측정을 위한 가이드를 제공할 수 있다. 사용자가 충분한 거리를 걸은 것으로 판단된 경우(동작(1150)에서 '예'인 경우), 동작(1155)에서 전자 장치(210)는 보행 능력에 대한 분석이 완료된 것으로 결정할 수 있다. 전자 장치(210)는 보행 능력에 대한 분석 결과로서 보행 능력 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 보행 능력의 측정을 위해 센서 데이터에서 특징점들을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈로부터 획득된 센서 데이터에서 보행 지표의 계산을 위한 특징점들을 추출할 수 있다. 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)의 각도 센서에 의해 측정된 사용자의 오른쪽 다리의 고관절 각도 값(1212), 왼쪽 다리의 고관절 각도 값(1214), 및 웨어러블 장치(100)의 관성 측정 장치에 의해 측정된 사용자의 상체 움직임 값(1220)를 기반으로 사용자의 보행 페이즈를 인식하고 특징점들을 추출할 수 있다. 전자 장치(210)는 예를 들어 센서 데이터에 기초하여 시간 T1과 시간 T2 사이의 구간은 보행 페이즈 중 왼쪽 스탠스(left stance)에 대응하고, 시간 T2와 시간 T3 사이의 구간은 왼쪽 스윙(left swing)에 대응하는 것으로 인식할 수 있다. 일 실시예에서, 보행 페이즈의 인식을 위해 센서 데이터에 기반한 FSM(finite state machine) 기법이 이용될 수 있다.
전자 장치(210)는 각 보행 페이즈에서 상체 움직임 값(1220)에서 특징점들을 추출할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 상체 움직임 값(1220)에서 발뒤꿈치 닿기에 대응하는 제1 특징점(1232)과 발끝 밀기에 대응하는 제2 특징점(1234)를 추출할 수 있다. 사용자가 발을 지면에 디딜 때 상체의 앞뒤 움직임이 멈칫하게 되고, 이러한 상체 움직임이 상체 움직임 값(1220)에 반영된다. 사용자가 지면에서 발을 뗄 때에는 추진력을 내는 순간이기에 상체가 앞으로 급격히 움직이게 되고, 이러한 상체 움직임이 또한 상체 움직임 값(1220)에 반영된다. 따라서, 상체 움직임 값(1220)에서 이러한 상체 움직임의 급격한 변동 시점을 감지하는 것에 의해 보행 지표를 추정할 수 있는 정보가 획득될 수 있다.
발뒤꿈치 닿기에 대응하는 제1 특징점(1232)들과 발끝 밀기에 대응하는 제2 특징점(1234)들이 추출되면, 전자 장치(210)는 시간적 보행 지표들을 추정할 수 있다. 예를 들어, 인접한 제1 특징점(1232)들 간의 시간은 두 걸음 시간(stride time)으로 결정될 수 있다. 왼쪽 다리의 발뒤꿈치 닿기와 오른쪽 다리의 발뒤꿈치 닿기 간의 시간 간격은 오른쪽 한 걸음 시간(right step time)으로 결정되고, 오른쪽 다리의 발뒤꿈치 닿기와 왼쪽 다리의 발뒤꿈치 닿기 간의 시간 간격은 왼쪽 한 걸음 시간(left step time)으로 결정될 수 있다. 오른쪽 다리의 발끝 밀기와 오른쪽 다리의 발뒤꿈치 닿기 간의 시간 간격은 오른쪽 유각기 시간(right swing time)으로 결정되고, 왼쪽 다리의 발끝 밀기와 왼쪽 다리의 발뒤꿈치 닿기 간의 시간 간격은 왼쪽 유각기 시간(left swing time)으로 결정될 수 있다. 오른쪽 다리의 발뒤꿈치 닿기와 왼쪽 다리의 발끝 밀기 간의 시간 간격, 및 왼쪽 다리의 발뒤꿈치 닿기와 오른쪽 다리의 발끝 밀기 간의 시간 간격의 합에 기초하여 양쪽 다리 지지 시간(double support time)이 결정될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 사용자의 공간적 보행 지표의 추정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 전자 장치(210)는 센서 데이터(예: 고관절 각도 값)에 기초하여 한 걸음 보폭 길이(step length), 두 걸음 보폭 길이(stride length) 및 사용자(110)의 다리 길이와 같은 공간적 보행 지표를 추정할 수 있다. 먼저, 사용자(110)의 고관절의 위치(1310)로부터의 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리의 길이를 L이라고 하고, 고관절의 위치(1310)를 지나는 지면에 수직인 선(1305)과 사용자(110)의 왼쪽 다리가 지면에 닿았을 때 형성되는 각도와 선(1305)과 사용자(110)의 오른쪽 다리가 지면에 닿았을 때 형성되는 각도의 합을 걸음 각도 라고 정의한다.
전자 장치(210)는 다음의 수학식 1에 기초하여 사용자의 한 걸음 보폭 길이 d를 추정할 수 있다.
만약, 사용자가 기준 라인의 거리 10m를 보행할 때 보행 사이클(gait cycle)마다 획득되는 걸음 각도가 , , ??, 이었다고 하면, 사용자는 다음의 수학식 2에 기초하여 사용자의 다리 길이 을 추정할 수 있다. 사용자의 다리 길이 이 추정되면, 다리 길이 에 기초하여 보행 지표(예: 보폭)가 계산될 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 사용자(110)의 전체 보행 구간에서 안정적으로 걷는 보행 구간을 추출할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 보행의 처음과 종료 부근에서 획득된 센서 데이터는 제외하고, 나머지 센서 데이터에 기초하여 보행 구간을 추출할 수 있다. 전자 장치(210)는 추출된 보행 구간에서 추정된 한 걸음 보폭의 합과 걸린 시간의 합을 결정하고, 한 걸음 보폭의 합을 걸린 시간의 합으로 나누는 것에 의해 사용자(110)의 평균 보행 속도를 추정할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 TUG 테스트를 통해 신체 능력을 측정하는 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 전자 장치(210)는 TUG 테스트의 진행을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있고, 사용자 입력에 응답하여 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)에 TUG 테스트의 진행을 위한 신체 능력 측정 모드의 활성화를 요청할 수 있다. TUG 테스트를 위해 앉을 의자가 준비되고, 의자로부터 일정 거리가 표시되어 있을 수 있다. TUG 테스트에서는, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하고 의자에 앉아 있은 상태에서 테스트가 시작되면 사용자는 의자에서 일어나서 해당 일정 거리를 왕복한 후 다시 의자에 앉을 때까지 걸리는 시간을 측정할 수 있다.
위와 같은 측정 과정을 살펴보면, 동작(1410)에서, 전자 장치(210)는 TUG 테스트의 진행을 위한 준비 시간을 카운트다운할 수 있고, 웨어러블 장치(110)는 준비 시간 동안 각도 센서에서 출력되는 고관절 각도 값을 초기화할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(110)는 준비 시간 동안 각도 센서에서 출력되는 고관절 각도 값을 0으로 설정할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 TUG 테스트의 시작 전에 사용자에게 TUG 테스트를 위한 준비물(예: 의자, 줄자), 테스트 설정 방법 및 사용자가 웨어러블 장치(110)를 착용하고 취해야 할 동작에 대해 설명하는 가이드를 제공할 수 있다.
준비 시간의 카운트다운이 완료되면, 동작(1420)에서 전자 장치(210)는 TUG 테스트의 시작을 사용자에게 안내하고 시간을 측정하기 위한 타이머를 활성화시킬 수 있다. 사용자가 TUG 테스트 방식에 따라 몸을 움직일 때 웨어러블 장치(100)는 센서 모듈을 통해 고관절 각도 값을 획득하고, 획득된 고관절 각도 값을 전자 장치(210)로 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 동작(1430)에서 고관절 각도 값이 제1 임계 값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 고관절 각도 값이 제1 임계 값보다 큰 경우(동작(1430)에서 '예'인 경우), 동작(1440)에서 전자 장치(210)는 사용자가 의자에서 일어섰다고 인식하고, 이에 따라 사용자의 동작 상태 값을 제1 상태 값으로 변경할 수 있다.
이후에, 전자 장치(210)는 동작(1450)에서 고관절 각도 값이 제2 임계 값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 여기서 제2 임계 값은 제1 임계 값과 다른 값일 수 있다. 예를 들어, 제2 임계 값은 제1 임계 값보다 작은 값일 수 있다. 고관절 각도 값이 제2 임계 값보다 작은 경우(동작(1450)에서 '예'인 경우), 동작(1460)에서 전자 장치(210)는 사용자가 다시 의자에 앉았다고 인식하고, 이에 따라 사용자의 동작 상태 값을 제2 상태 값으로 변경할 수 있다.
동작(1470)에서, 전자 장치(210)는 미리 정의된 시간(예: 2초)가 지난 후에 동작 상태 값을 제3 상태 값으로 변경할 수 있다. 여기서, 제1 상태 값, 제2 상태 값 및 제3 상태 값은 서로 다른 상태 값일 수 있다.
동작(1480)에서, 전자 장치(210)는 고관절 각도 값으로부터 특징점을 추출하고, 추출된 특징점에 기초하여 TUG 테스트에 따른 사용자의 신체 능력을 평가할 수 있다. 전자 장치(210)는 사용자의 동작 상태 값이 제2 상태 값인 구간 측정된 고관절 각도 값들에서 극소 값을 가지는 고관절 각도 값을 특징점으로 추출할 수 있다. 상기 극소 값을 가지는 고관절 각도 값이 나타나는 시점이 사용자가 의자에 다시 앉은 시점인 것으로 추정될 수 있다.
일 실시예에서, 위 TUG 테스트를 위해 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값, 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값, 또는 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값과 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값의 평균 값이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 고관절 각도 값을 필터링 처리한 고관절 각도 값을 기초로 상기 TUG 테스트를 수행할 수도 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 사용자가 준비 시간에서 신체를 많이 움직인 경우, 준비 시간 동안 사용자가 서있는 경우, 사용자가 일정 거리를 왕복하지 않고 일정 거리 이상으로 계속 보행하는 경우, 사용자가 의자에서 일어난 후 정의된 시간 동안 다시 의자에 앉지 않는 경우 또는 사용자가 기준 걸음 수 이하만 걷고 다시 의자에 앉는 경우 중 적어도 하나가 감지되면, 사용자에게 에러 메시지를 출력하고 TUG 테스트를 다시 수행할 것을 제안할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 TUG 테스트에서 신체 능력의 측정을 위해 센서 데이터의 특징점을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, TUG 테스트 동안 획득된 시간에 따른 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1510) 및 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1520)의 일례가 도시되어 있다. TUG 테스트가 시작되면 전자 장치(210)는 준비 시간을 카운트다운할 수 있다. 카운트다운하는 시간(T1 부터 T2 사이) 동안 웨어러블 장치(100)는 각도 센서로부터 출력되는 고관절 각도 값을 초기화(또는 캘리브레이션) 할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 준비 시간의 중간에 획득되는 고관절 각도 값의 평균 값을 기초로 고관절 각도 값의 초기 값으로서 설정할 수 있다.
카운트다운이 완료되어 시점(T2)에서 TUG 테스트가 시작되고, 사용자는 의자에서 일어나게 되고 이에 따라 고관절 각도 값이 변할 수 있다. 전자 장치(210)는 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1510) 및 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1520) 중 적어도 하나가 제1 임계 값보다 커지는 시점(T3)이 인식되면, 사용자가 의자에서 일어섰다고 인식하고 동작 상태의 값을 제1 상태 값으로 변경할 수 있다. 사용자는 의자에서 일어난 후 일정 거리를 왕복하여 걷게 되고, 이에 따라 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1510) 및 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1520)은 보행 페이즈에 맞춰 변하게 된다. 사용자가 의자에 도달하여 다시 앉게 되면, 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1510) 및 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1520)의 크기는 작아질 수 있다. 전자 장치(210)는 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1510) 및 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1520) 중 적어도 하나가 제2 임계 값보다 작은 시점(T4)이 인식되면, 사용자가 의자에 앉았다고 인식하고 동작 상태의 값을 제2 상태 값으로 변경할 수 있다. 전자 장치(210)는 시점(T4) 이후에 미리 정의된 시간이 지난 시점(T6)에서 동작 상태 값을 제3 상태 값으로 변경할 수 있다.
전자 장치(210)는 동작 상태의 값이 제2 상태 값인 구간(T4 부터 시점 T6 사이)에서 고관절 각도 값이 극소 값을 가지는 시점(T5)을 인식하고, 그 때의 고관절 각도 값을 특징점으로 추출할 수 있다. 전자 장치(210)는 TUG 테스트 시작 시점(T2)에서 특징점이 추출된 시점(T5)까지의 시간을 기초로 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다. 해당 시점(T2)에서 시점(T5)까지의 시간이 짧을수록 사용자의 보행 능력 및 균형 능력이 우수한 것으로 평가될 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 5xSTS(5 times sit to stand) 테스트를 통해 신체 능력을 측정하는 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 전자 장치(210)는 5xSTS 테스트의 진행을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있고, 사용자 입력에 응답하여 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)에 5xSTS 테스트의 진행을 위한 신체 능력 측정 모드의 활성화를 요청할 수 있다. 5xSTS 테스트를 위해 앉을 의자가 준비될 수 있다. 5xSTS 테스트에서는, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하고 의자에 정해진 횟수만큼 일어났다가 앉은 동작을 반복하여 수행할 때 걸리는 시간을 측정할 수 있다.
위와 같은 측정 과정을 살펴보면, 동작(1610)에서, 전자 장치(210)는 5xSTS 테스트의 진행을 위한 준비 시간을 카운트다운할 수 있고, 웨어러블 장치(110)는 준비 시간 동안 각도 센서에서 출력되는 고관절 각도 값을 초기화할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 5xSTS 테스트의 시작 전에 사용자에게 5xSTS 테스트를 위한 준비물(예: 의자), 테스트 설정 방법 및 사용자가 웨어러블 장치(110)를 착용하고 취해야 할 동작에 대해 설명하는 가이드를 제공할 수 있다.
준비 시간의 카운트다운이 완료되면, 동작(1620)에서 전자 장치(210)는 5xSTS 테스트의 시작을 사용자에게 안내하고 시간을 측정하기 위한 타이머를 활성화시킬 수 있다. 사용자가 5xSTS 테스트 방식에 따라 몸을 움직일 때 웨어러블 장치(100)는 센서 모듈을 통해 고관절 각도 값을 획득하고, 획득된 고관절 각도 값을 전자 장치(210)로 전송할 수 있다. 전자 장치(210)는 동작(1630)에서 고관절 각도 값이 제1 임계 값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 고관절 각도 값이 제1 임계 값보다 큰 경우(동작(1630)에서 '예'인 경우), 동작(1640)에서 전자 장치(210)는 사용자가 의자에서 일어섰다고 인식하고, 이에 따라 사용자의 동작 상태 값을 제1 상태 값으로 변경하고 동작 횟수 값을 '1'씩 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 고관절 각도 값이 제1 임계 값보다 큰 것이 처음 인식된 경우라면, 동작 횟수 값은 초기 값 0에서 1로 증가될 수 있다. 제1 상태 값은 사용자가 일어선 상태임을 나타낸다.
이후에, 전자 장치(210)는 동작(1650)에서 고관절 각도 값이 제2 임계 값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 여기서 제2 임계 값은 제1 임계 값과 다른 값일 수 있다. 예를 들어, 제2 임계 값은 제1 임계 값보다 작은 값일 수 있다. 고관절 각도 값이 제2 임계 값보다 작은 경우(동작(1650)에서 '예'인 경우), 동작(1670)에서 전자 장치(210)는 사용자가 다시 의자에 앉았다고 인식하고, 이에 따라 사용자의 동작 상태 값을 제2 상태 값으로 변경할 수 있다. 여기서, 제2 상태 값은 사용자가 앉은 상태임을 나타낸다.
동작(1680)에서, 전자 장치(210)는 동작 횟수 값이 기준 횟수 값(예: 5회)에 도달했는지 여부를 판단할 수 있다. 동작 횟수 값은 사용자가 의자에서 일어났다가 앉은 횟수에 대응할 수 있다. 동작 횟수 값이 기준 횟수 값에 도달하지 못한 경우(동작(1680)에서 '아니오'인 경우), 전자 장치(210)는 동작(1630)부터 상기 과정을 다시 수행할 수 있다.
동작 횟수 값이 기준 횟수 값에 도달한 경우(동작(1680)에서 '예'인 경우), 동작(1690)에서 전자 장치(210)는 현재까지 기록한 고관절 각도 값으로부터 특징점을 추출하고, 추출된 특징점에 기초하여 5xSTS 테스트에 따른 사용자의 신체 능력을 평가할 수 있다. 전자 장치(210)는 동작 횟수 값이 기준 횟수 값에 도달하였을 때 바로 이전에 나타난 제1 상태 값에 해당되는 시간 구간에서 나타난 극대 값의 고관절 각도 값을 특징점으로서 추출할 수 있다. 전자 장치(210)는 5xSTS 테스트가 시작된 후 해당 특징점이 추출될 때까지 걸린 시간에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다. 걸린 시간이 짧을수록 사용자의 다리 근력이 우수한 것으로 평가될 수 있다.
일 실시예에서, 위 5xSTS 테스트를 위해 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값, 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값, 또는 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값과 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값의 평균 값이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 고관절 각도 값을 필터링 처리한 고관절 각도 값을 기초로 상기 5xSTS 테스트를 수행할 수도 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 사용자가 준비 시간에서 신체를 많이 움직인 경우, 준비 시간 동안 사용자가 서있는 경우, 또는 사용자가 기준 횟수보다 적게 동작하고 정의된 시간 동안 의자에서 일어나지 않는 경우 중 적어도 하나가 감지되면, 사용자에게 에러 메시지를 출력하고 5xSTS 테스트를 다시 수행할 것을 제안할 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 5xSTS 테스트에서 신체 능력의 측정을 위해 센서 데이터의 특징점을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 5xSTS 테스트 동안 획득된 시간에 따른 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값(1710)의 일례가 도시되어 있다. 실시예에 따라, 5xSTS 테스트를 위해 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값, 또는 오른쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값과 왼쪽 다리에 대응하는 고관절 각도 값의 평균 값이 이용될 수도 있다.
5xSTS 테스트가 시작되면 전자 장치(210)는 준비 시간을 카운트다운할 수 있다. 카운트다운하는 시간(T1 부터 T2 사이) 동안 웨어러블 장치(100)는 각도 센서로부터 출력되는 고관절 각도 값을 초기화(또는 캘리브레이션) 할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 장치(100)는 준비 시간의 중간에 획득되는 고관절 각도 값의 평균 값을 기초로 고관절 각도 값의 초기 값으로서 설정할 수 있다.
카운트다운이 완료되어 시점(T2)에서 5xSTS 테스트가 시작되고, 사용자는 의자에서 일어나게 되고 이에 따라 고관절 각도 값이 변할 수 있다. 전자 장치(210)는 고관절 각도 값(1710)가 제1 임계 값보다 커지는 시점(T3)이 인식되면, 사용자가 의자에서 일어섰다고 인식하고 동작 상태의 값을 제1 상태 값으로 변경하고, 동작 횟수 값을 0에서 1로 증가시킬 수 있다.
사용자가 의자에 다시 않게 되는 과정에서, 측정되는 고관절 각도 값(1710)은 점차 작아지게 되고, 전자 장치(210)는 고관절 각도 값(1710)이 제2 임계 값보다 작은 시점(T4)이 인식되면, 사용자가 의자에 앉았다고 인식하고 동작 상태의 값을 제2 상태 값으로 변경할 수 있다.
이후에 다시 사용자가 의자에서 일어나고 의자에 앉는 과정을 반복하여 수행하게 되고, 이러한 과정에서 사용자가 의자에서 일어남이 인식된 시점들(T5, T7, T9, T11)과 사용자가 의자에 다시 앉는 것이 인식된 시점들(T6, T8, T10, T13)이 검출될 수 있다. 사용자가 반복하여 일어났다 앉았다 하는 과정에서 동작 횟수 값은 점차 증가하고, 특정 시점에서 동작 횟수 값은 기준 횟수 값에 도달하게 된다. 동작 횟수 값이 기준 횟수 값에 도달하게 되는 경우, 전자 장치(210)는 고관절 각도 값(1710)에서 동작 횟수 값이 기준 횟수 값에 도달하였을 때 바로 이전에 나타난 제1 상태 값에 해당되는 시간 구간(T11부터 T13 사이)에서 나타난 극대 값의 고관절 각도 값을 특징점으로서 추출할 수 있다. 추출된 특징점은 시점(T12)에서 추출된 고관절 각도 값에 대응할 수 있다. 전자 장치(210)는 5xSTS 테스트가 시작된 시점(T2)부터 해당 특징점이 추출된 시점(T12)까지 걸린 시간에 기초하여 사용자의 신체 능력을 추정할 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 SPPB 테스트를 통해 신체 능력을 측정하는 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 18을 참조하면, 전자 장치(210)는 SPPB 테스트의 진행을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있고, 사용자 입력에 응답하여 전자 장치(210)는 웨어러블 장치(100)에 SPPB 테스트의 진행을 위한 신체 능력 측정 모드의 활성화를 요청할 수 있다. SPPB 테스트에서는, 사용자가 웨어러블 장치(100)를 착용하고 특정한 다리 자세로 서 있고, 테스트 시간 동안 사용자의 움직임 정도를 측정할 수 있다.
위와 같은 측정 과정을 살펴보면, 동작(1810)에서, 전자 장치(210)는 SPPB 테스트의 진행을 위한 준비 시간을 카운트다운할 수 있고, 웨어러블 장치(110)는 준비 시간 동안 센서 모듈에서 출력되는 센서 데이터를 초기화할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(110)는 각도 센서에서 출력되는 고관절 각도 값 및 관성 측정 장치로부터 출력되는 상체 움직임 값을 초기화할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(210)는 SPPB 테스트의 시작 전에 사용자에게 SPPB 테스트를 위한 테스트 설정 방법 및 사용자가 웨어러블 장치(110)를 착용하고 취해야 할 동작에 대해 설명하는 가이드를 제공할 수 있다.
준비 시간의 카운트다운이 완료되면, 동작(1820)에서 전자 장치(210)는 SPPB 테스트의 시작을 사용자에게 안내하고 시간을 측정하기 위한 타이머를 활성화시킬 수 있다.
동작(1830)에서, 전자 장치(210)는 미리 설정된 시간 동안의 다리의 움직임을 기록할 수 있다. 동작(1840)에서, 전자 장치(210)는 다리의 움직임에 기초하여 사용자의 신체 능력을 평가할 수 있다. 전자 장치(210)는 고관절 각도 값에 기초하여 다리의 움직임 정도를 추정할 수 있고, 상체 움직임 값에 기초하여 상체의 움직임 정도를 추정할 수 있다. 전자 장치(210)는 일 시간 구간(예: 10초)동안 측정된 고관절 각도 값이 제1 임계치 이상인 경우, 사용자의 다리가 움직인 것으로 결정할 수 있다. 전자 장치(210)는 일 시간 구간동안 측정된 사용자의 상체의 움직임 값이 제2 임계치 이상인 경우, 사용자의 상체가 움직인 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 SPPB 테스트의 대상이 되는 사용자의 자세, 일 시간 구간동안 측정된 상체 움직임 값 및 다리가 움직인 것으로 결정된 시간에 기초하여 사용자의 신체 능력(예: 균형력)을 추정할 수 있다. 전자 장치(210)는 사용자의 자세, 상체 움직임 값 및 다리가 움직인 시간 각각에 따라 서로 다른 스코어를 할당할 수 있고, 각 평가 요소들의 스코어를 기초로 사용자의 SPPB 테스트에 대한 최종 스코어를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 SPPB 테스트 과정에서 상체의 움직임 정도 및/또는 다리의 움직임 정도가 크면 상대적으로 낮은 스코어를 할당할 수 있다. 또한, 전자 장치(210)는 사용자가 다리를 움직인 시간이 빠를수록 더 낮은 스코어를 할당할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 SPPB 테스트를 통해 사용자의 신체 능력을 평가하기 위한 평가 기준을 기초로 사용자의 신체 능력 평가와 관련된 스코어를 산출할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(210)는 다음의 표 1과 같은 평가 기준을 기초로 사용자에 대한 스코어를 결정할 수 있다. 상체 움직임 정도는 예를 들어 상체 움직임 값 및/또는 고관절 각도 값에 기초하여 결정될 수 있다.
자세에 따른 스코어 할당 기준
다리 움직임 감지 시점 상체 움직임 정도 일반자세 반일렬 자세 일렬 자세
0~3초 사이 (상관 없음) 0 0 0
3~10초 사이 0 0 1
10초 이상 후에 대 0 0 0
중 1 1 1
소 1 1 2
일 실시예에서, 전자 장치(210)는 사용자가 SPPB 테스트 과정에서 앉은 자세인 것이 검출된 경우, 사용자에게 에러 메시지를 출력하고 SPPB 테스트를 다시 수행할 것을 제안할 수 있다.
본 개시(disclosure)의 다양한 실시예들에 의하면, 사용자가 웨어러블 장치(100)와 전자 장치(210)를 이용하여 별도의 측정하는 사람 및 고가의 측정 장비가 없더라도 스스로 손쉽게 신체 능력을 측정하는 것이 가능해 진다. 실시예들을 통해 사용자는 자신의 보행 능력, 근력, 낙상 가능성 평가, 균형력 등을 비교적 정확하게 평가받을 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 개시의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 또는 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들은 기기(machine)에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 메모리(514))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서는 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 개시에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치(210)에 있어서,
    웨어러블 장치(100)로부터 상기 웨어러블 장치(210)를 착용한 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 수신하는 통신 모듈(730);
    상기 센서 데이터에 기초하여 상기 사용자의 신체 능력을 추정하고, 상기 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 생성하는 프로세서(710); 및
    상기 신체 능력 정보를 출력하는 디스플레이 모듈(740)
    을 포함하고,
    상기 프로세서(710)는,
    상기 센서 데이터에서 타겟 신체 능력의 측정을 위한 측정 기준치에 대응하는 특징점을 추출하고, 상기 추출된 특징점에 기초하여 상기 사용자의 신체 능력을 추정하는,
    전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 웨어러블 장치의 관성 측정 장치에 의해 측정된 사용자의 움직임 값에서 발뒤꿈치 닿기(heel contact)에 대응하는 제1 특징점들 및 발끝 밀기(toe off)에 대응하는 제2 특징점들을 추출하고,
    상기 제1 특징점들 및 상기 제2 특징점들에 기초하여 상기 사용자의 보행 지표를 추정하는,
    전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 특징점들 중 시간적으로 서로 인접한 제1 특징점들 간의 시간 간격, 상기 제2 특징점들 중 시간적으로 서로 인접한 제2 특징점들 간의 시간 간격 및 제1 특징점과 상기 제1 특징점에 시간적으로 인접한 제2 특징점 간의 시간 간격에 기초하여, 시간적 보행 지표(temporal gait index)를 추정하고,
    상기 시간적 보행 지표는,
    상기 사용자의 한 걸음 시간(step time), 유각기 시간(swing time), 입각기 시간(stance time), 두 걸음 시간(stride time) 또는 양쪽 다리 지지 시간(double support time) 중 적어도 하나를 포함하는,
    전자 장치.
  4. 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 웨어러블 장치의 각도 센서에 의해 측정된 상기 사용자의 고관절 각도 값에서 발뒤꿈치 닿기(heel contact)에 대응하는 시점의 고관절 각도 값에 기초하여 공간적 보행 지표(spatial gait index)를 추정하고,
    상기 공간적 보행 지표는,
    상기 사용자의 한 걸음 보폭 길이(step length), 두 걸음 보폭 길이(stride length) 또는 다리 길이 중 적어도 하나를 포함하는,
    전자 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 시간적 보행 지표 및 상기 공간적 보행 지표에 기초하여, 상기 사용자의 보행 속도, 보행 변동 지수 또는 보행 대칭 지수 중 적어도 하나를 추정하는,
    전자 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 디스플레이 모듈을 통해 상기 사용자에게 상기 타겟 신체 능력의 측정을 가이드하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는,
    전자 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 사용자의 상기 타겟 신체 능력의 측정을 위한 사용자 입력을 수신하는 경우, 상기 사용자 입력에 응답하여 상기 통신 모듈이 상기 웨어러블 장치에 상기 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 전송하도록 제어하는,
    전자 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨어러블 장치는,
    상기 전자 장치로부터 상기 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 수신하는 경우, 신체 능력 측정 모드를 활성화시키고,
    상기 신체 능력 측정 모드에서 상기 사용자의 움직임 정보가 포함된 상기 센서 데이터를 획득하는,
    전자 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 타겟 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드가 TUG(timed up and go) 테스트일 때,
    상기 센서 데이터에 포함된 고관절 각도 값이 제1 임계치 이상인 경우, 상기 사용자가 의자에서 일어난 것으로 인식하고,
    상기 고관절 각도 값이 제2 임계치 이하인 경우, 상기 사용자가 상기 의자에 앉은 것으로 인식하고,
    상기 사용자가 상기 의자에 앉은 것으로 인식된 시점으로부터 미리 정의된 시간이 흐른 시점까지의 시간 구간에서 측정된 고관절 각도 값들 중 극소 값에 대응하는 고관절 각도 값을 상기 특징점으로서 추출하는,
    전자 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 TUG 테스트가 시작된 후 상기 극소 값에 대응하는 고관절 각도 값이 추출될 때까지 걸린 시간에 기초하여 상기 사용자의 신체 능력을 추정하는,
    전자 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 타겟 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드가 5xSTS(5 times sit to stand) 테스트일 때,
    상기 센서 데이터에 포함된 고관절 각도 값이 제1 임계치 이상인 경우, 상기 사용자가 의자에서 일어난 것으로 인식하고, 상기 사용자의 일어난 횟수를 증가시키고,
    상기 고관절 각도 값이 제2 임계치 이하인 경우, 상기 사용자가 상기 의자에 앉은 것으로 인식하고,
    상기 일어난 횟수가 기준 횟수에 도달하였을 때 바로 이전에 나타난 극대 값의 고관절 각도 값을 상기 특징점으로서 추출하는,
    전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 5xSTS 테스트가 시작된 후 상기 극대 값에 대응하는 고관절 각도 값이 추출될 때까지 걸린 시간에 기초하여 상기 사용자의 신체 능력을 추정하는,
    전자 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 타겟 신체 능력을 측정하기 위한 신체 능력 측정 모드가 SPPB(short physical performance battery) 테스트일 때,
    일 시간 구간동안 측정된 상기 고관절 각도 값이 제1 임계치 이상인 경우, 상기 사용자의 다리가 움직인 것으로 결정하고,
    상기 SPPB 테스트의 대상이 되는 상기 사용자의 자세, 상기 일 시간 구간동안 측정된 상기 상체 움직임 값 및 상기 다리가 움직인 것으로 결정된 시간에 기초하여 상기 사용자의 신체 능력을 추정하는,
    전자 장치.
  14. 웨어러블 장치(100)에 있어서,
    상기 웨어러블 장치(100)가 사용자의 다리에 착용되었을 때 상기 사용자의 다리를 지지하기 위한 다리 지지 프레임(50; 55);
    상기 사용자의 신체 능력 측정 모드에서, 상기 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득하는 센서 모듈(520; 520-1);
    상기 센서 데이터를 전자 장치(210)에 전송하고, 상기 전자 장치(210)로부터 제어 신호를 수신하는 통신 모듈(516); 및
    상기 통신 모듈(516) 및 상기 센서 모듈(520; 520-1)을 제어하는 프로세서(512)을 포함하고
    상기 프로세서(512)는,
    상기 통신 모듈(516)이 상기 신체 능력 측정 모드에서 획득된 센서 데이터를 상기 전자 장치(210)로 전송하도록 제어함으로써, 상기 전자 장치(210)가 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 사용자의 신체 능력을 추정하고, 상기 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자에게 제공하도록 하는,
    웨어러블 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    전자 장치로부터 사용자의 타겟 신체 능력의 측정을 위한 상기 제어 신호를 수신하는 경우, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 신체 능력 측정 모드를 활성화시키고, 상기 신체 능력 측정 모드에서 상기 센서 모듈이 상기 센서 데이터를 획득하도록 제어하는,
    웨어러블 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 신체 능력 측정 모드가 활성화되었을 때 상기 센서 데이터를 초기화하고, 상기 타겟 신체 능력의 측정을 진행하기 위한 미리 결정된 시간이 지나면 상기 센서 데이터의 기록을 시작하도록 제어하는,
    웨어러블 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 센서 모듈은,
    상기 사용자의 상체 움직임 값을 측정하기 위한 관성 측정 장치(inertial measurement unit), 및 상기 사용자의 고관절 각도 값을 측정하기 위한 각도 센서를 포함하는,
    웨어러블 장치.
  18. 전자 장치(210)의 동작 방법에 있어서,
    사용자의 타겟 신체 능력의 측정을 위한 사용자 입력을 수신하는 동작;
    상기 사용자 입력에 응답하여 웨어러블 장치(100)에 상기 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 전송하는 동작;
    상기 웨어러블 장치(100)로부터 상기 타겟 신체 능력의 측정을 위한 상기 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 수신하는 동작;
    상기 센서 데이터에서 상기 타겟 신체 능력의 측정을 위한 측정 기준치에 대응하는 특징점을 추출하는 동작;
    상기 추출된 특징점에 기초하여 상기 사용자의 상기 타겟 신체 능력을 추정하는 동작; 및
    상기 추정한 타겟 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 상기 사용자에게 제공하는 동작
    을 포함하는 동작 방법.
  19. 웨어러블 장치(100)의 동작 방법에 있어서,
    전자 장치(210)로부터 사용자의 타겟 신체 능력의 측정을 위한 제어 신호를 수신하는 동작;
    상기 제어 신호에 응답하여 신체 능력 측정 모드를 활성화시키고, 상기 신체 능력 측정 모드에서 상기 웨어러블 장치(100)의 센서 모듈(520; 520-1)을 이용하여 상기 사용자의 움직임 정보가 포함된 센서 데이터를 획득하는 동작; 및
    상기 전자 장치(210)가 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 사용자의 신체 능력을 추정하고, 상기 추정된 신체 능력에 대한 신체 능력 정보를 사용자에게 제공하도록, 상기 획득된 센서 데이터를 상기 전자 장치(210)에 전송하는 동작
    을 포함하는 동작 방법.
  20. 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 제18항 또는 제19의 방법을 수행하게 하는 인스트럭션들(instructions)을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102660359B1 (ko) * 2023-12-28 2024-04-24 (주)금룡테크 근력보조장치

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