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KR102641919B1 - Real-time feedback-based virtual reality walking system using smart insole - Google Patents

Real-time feedback-based virtual reality walking system using smart insole Download PDF

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Publication number
KR102641919B1
KR102641919B1 KR1020220123014A KR20220123014A KR102641919B1 KR 102641919 B1 KR102641919 B1 KR 102641919B1 KR 1020220123014 A KR1020220123014 A KR 1020220123014A KR 20220123014 A KR20220123014 A KR 20220123014A KR 102641919 B1 KR102641919 B1 KR 102641919B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
walking
image
pressure
sole
pedestrian
Prior art date
Application number
KR1020220123014A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김경훈
김동훈
인태성
Original Assignee
김천대학교산학협력단
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템은, 보행자의 걸음에 따라 발바닥에 의해 눌리는 압력을 측정하여 압력정보를 생성하는 복수개의 압력센서를 포함한 스마트 인솔; 보행을 수행하는 가상 영상을 저장한 가상 영상 DB와, 상기 압력정보를 분석하여 상기 보행자의 보행 데이터를 생성하는 보행 데이터 생성 모듈 및, 상기 가상 영상에 상기 보행 데이터를 합성한 합성 영상을 생성하는 영상 제공 모듈을 포함하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템에 따르면, 스마트 인솔을 통해 측정된 압력정보를 포함하는 운동역학적 정보등을 실시간으로 분석하여 제공함으로으로써 본인의 보행 데이터를 시각적으로 확인할 수 있음과 동시에, 보행 데이터의 변화가 합성 영상에 실시간으로 나타남으로 보행자가 이를 확인하고, 합성 영상을 기반으로 본인의 보행을 수정하여 보행 훈련을 가능케 한 효과가 있다.
A real-time feedback-based virtual reality walking system utilizing a smart insole according to the present invention includes a smart insole including a plurality of pressure sensors that generate pressure information by measuring the pressure exerted by the sole of the foot as the pedestrian walks; A virtual image DB storing virtual images of walking, a walking data generation module that analyzes the pressure information and generates walking data of the pedestrian, and an image that generates a composite image by combining the walking data with the virtual image. Characterized in that it includes a controller including a provision module.
According to the real-time feedback-based virtual reality walking system using the smart insole of the present invention, the person's walking data can be visually confirmed by analyzing and providing kinematic information including pressure information measured through the smart insole in real time. At the same time, changes in gait data appear in real time on the synthetic image, allowing pedestrians to check them and modify their own gait based on the synthetic image, thereby enabling gait training.

Description

스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템{Real-time feedback-based virtual reality walking system using smart insole}Real-time feedback-based virtual reality walking system using smart insole}

본 발명은 스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 스마트 인솔에서 측정된 정보를 기반으로 보행자의 보행 패턴을 실시간으로 파악하고, 이를 통해 보행을 수정하여 훈련을 수행할 수 있도록 한, 신규하고 진보한 가상현실 보행 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality walking system based on real-time feedback using a smart insole. To be described in more detail, the walking pattern of a pedestrian is identified in real time based on information measured from the smart insole, and the walking is modified through this for training. It is about a new and advanced virtual reality walking system that can perform.

일반적으로, 하루 동안 걸어 다닐 때 보행자의 두 다리에 작용하는 충격은 성인남여 기준으로 평균 약 400톤 정도이며 이러한 충격은 보행자의 발바닥으로 고스란히 전달된다.Generally, the impact on a pedestrian's two legs when walking during the day is approximately 400 tons on average for an adult male or female, and this impact is transmitted to the soles of the pedestrian's feet.

이때 잘못된 보행 자세로 인하여 보행 시의 충격이 발바닥의 일부 영역에 집중될 경우 조금만 걸어도 피로감이 쌓이거나 티눈, 굳은살 등이 발생될 수 있는 문제가 있다.At this time, if the impact of walking is concentrated on a certain area of the sole of the foot due to incorrect walking posture, there is a problem that fatigue, corns, and calluses may develop even after walking for a short period of time.

또한, 이러한 잘못된 보행 자세를 장시간 유지할 경우 무지외반증이나 족저근막염 등의 질병을 발생시켜 발 건강을 해치게 되며, 나아가서는 다리와 척추계에 관절염이나 디스크 등의 질병을 발생시켜 다리나 척추계의 건강도 해치게 되는 문제점이 있다.In addition, if you maintain this incorrect walking posture for a long time, it can cause diseases such as hallux valgus or plantar fasciitis, harming the health of your feet. Furthermore, it can cause diseases such as arthritis and discs in the legs and spinal system, which can also harm the health of the legs and spinal system. There is a problem.

따라서, 최근에는 보행시 보행자의 보행자세를 바르게 유지하도록 할 수 있는 기술이 개발되고 있는데, 일 예로서 한국 공개특허 제 10-2016-0042262호(2016. 4. 19. 공개)에는 보행자의 보행시 족저압 분포를 측정 및 분석하여 이를 토대로 사용자별 맞춤형 인솔을 제작하는 기술이 개시되어 있다.Therefore, recently, technology has been developed to maintain the correct walking posture of pedestrians while walking. As an example, Korean Patent Publication No. 10-2016-0042262 (published on April 19, 2016) describes A technology for measuring and analyzing plantar pressure distribution and manufacturing customized insoles for each user based on this has been disclosed.

그러나, 상기 선행기술의 경우 사용자의 입장에서는 인솔 제작이 완료되기까지는 보행자세를 교정받을 수 없는 문제점이 있으며, 나아가 인솔을 교체하고자 하는 경우에도 다시 맞춤형 인솔을 제작해야 하는 동안에는 보행자세를 교정받을 수 없는 문제점이 있었다.However, in the case of the above prior art, there is a problem from the user's perspective that the walking posture cannot be corrected until the insole production is completed. Furthermore, even if the insole is to be replaced, the walking posture cannot be corrected while the customized insole has to be manufactured again. There was a problem that wasn't there.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 스마트 인솔에서 측정된 정보를 기반으로 보행자의 보행 패턴을 실시간으로 파악하고, 이를 통해 보행을 실시간으로 수정하여 보행 훈련을 가능케 한, 신규하고 진보한 보행 시스템을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, a new and advanced walking system is developed that identifies the pedestrian's walking pattern in real time based on information measured from the smart insole and allows walking training by modifying the walking in real time. The need to develop is emerging.

한국 공개특허 제 10-2016-0042262호Korean Patent Publication No. 10-2016-0042262

본 발명은 스마트 인솔을 매개로 실시간으로 보행 데이터를 수집하고, 이를 기반으로 보행자의 보행 패턴을 측정하여 보행 훈련을 가능케하는 것을 주요 목적으로 한다.The main purpose of the present invention is to collect walking data in real time through a smart insole and measure the walking pattern of pedestrians based on this to enable walking training.

본 발명의 다른 목적은, 스마트 인솔의 물성을 개선하여 쿠션감 및 지지력을 높이며 스마트 인솔의 사용 수명을 개선하는 것이다.Another purpose of the present invention is to improve the physical properties of the smart insole, increase cushioning and support, and improve the service life of the smart insole.

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상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템은, 보행자의 걸음에 따라 발바닥에 의해 눌리는 압력을 측정하여 압력정보를 생성하는 복수개의 압력센서를 포함한 스마트 인솔; 보행을 수행하는 가상 영상을 저장한 가상 영상 DB와, 상기 압력정보를 분석하여 상기 보행자의 보행 데이터를 생성하는 보행 데이터 생성 모듈 및, 상기 가상 영상에 상기 보행 데이터를 합성한 합성 영상을 생성하는 영상 제공 모듈을 포함하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the real-time feedback-based virtual reality walking system utilizing a smart insole according to the present invention includes a plurality of pressure sensors that generate pressure information by measuring the pressure exerted by the sole of the foot as the pedestrian walks. smart insole; A virtual image DB storing virtual images of walking, a walking data generation module that analyzes the pressure information and generates walking data of the pedestrian, and an image that generates a composite image by combining the walking data with the virtual image. Characterized in that it includes a controller including a provision module.

나아가, 상기 스마트 인솔은, 제 1 탄성계수를 갖는 탄성재질로 이루어진 제 1 레이어와, 상기 제 1 레이어의 상면에 적층된 것으로서, 상기 제 1 탄성계수보다 낮은 제 2 탄성계수를 갖는 상태에서 상기 제 1 레이어보다 두께가 두꺼운 제 2 레이어 및, 상기 제 2 레이어의 상면에 적층된 것으로, 에틸렌프로필렌디엔모노머(ethylene propylene diene monomer)를 포함한 상태에서 상기 제 1 탄성계수보다 낮고 상기 제 2 탄성계수보다 높은 제 3 탄성계수를 가지며 상기 제 1,2 레이어보다 두께가 얇은 제 3 레이어를 포함하며, 상기 압력센서는, 상기 제 2,3 레이어 사이에 형성된 것을 특징으로 한다.Furthermore, the smart insole includes a first layer made of an elastic material having a first elastic modulus, laminated on the upper surface of the first layer, and having a second elastic modulus lower than the first elastic modulus. A second layer thicker than the first layer, laminated on the upper surface of the second layer, and containing ethylene propylene diene monomer and having an elastic modulus lower than the first layer and higher than the second elastic modulus. It includes a third layer that has a third elastic modulus and is thinner than the first and second layers, and the pressure sensor is formed between the second and third layers.

본 발명의 스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템에 따르면, According to the real-time feedback-based virtual reality walking system using the smart insole of the present invention,

1) 스마트 인솔을 통해 측정된 압력정보를 포함하는 운동역학적 정보등을 실시간으로 분석하여 제공함으로으로써 본인의 보행 데이터를 시각적으로 확인할 수 있음과 동시에, 보행 데이터의 변화가 합성 영상에 실시간으로 나타남으로 보행자가 이를 확인하고, 합성 영상을 기반으로 본인의 보행을 수정하여 보행 훈련을 가능케 하며,1) By analyzing and providing kinematic information, including pressure information measured through smart insoles, in real time, you can visually check your own walking data, and at the same time, changes in walking data appear in real time in the synthetic video. The pedestrian confirms this and modifies his or her own gait based on the synthetic image, enabling gait training.

2) 스마트 인솔을 다중 구조로 형성함에 따라, 스마트 인솔을 이용하여 보행 훈련을 수행하는 보행자들이 충분한 쿠션감 및 지지력을 제공받을 수 있도록 할 수 있으며, 나아가 압력센서에 대한 보호 기능을 높여 스마트 인솔을 보다 장기간 이용할 수 있는 효과가 있다.2) By forming the smart insole into a multi-structure, pedestrians performing walking training using the smart insole can be provided with sufficient cushioning and support, and furthermore, the protection function for the pressure sensor is increased to enhance the smart insole. There is an effect that can be used for a longer period of time.

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도 1은 본 발명의 스마트 인솔의 기본구성을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 합성 영상의 예시를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 컨트롤러의 구성을 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 스마트 인솔의 단면도.
도 5는 지지 레이어를 포함하는 스마트 인솔의 단면도.
1 is a conceptual diagram showing the basic configuration of the smart insole of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram showing an example of a composite image of the present invention.
Figure 3 is a conceptual diagram showing the configuration of the controller of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the smart insole of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of a smart insole including a support layer.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The accompanying drawings are not drawn to scale, and like reference numbers in each drawing refer to like elements.

도 1은 본 발명의 스마트 인솔의 기본구성을 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 합성 영상의 예시를 나타낸 개념도이다.Figure 1 is a conceptual diagram showing the basic configuration of the smart insole of the present invention, and Figure 2 is a conceptual diagram showing an example of a composite image of the present invention.

도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템은 스마트 인솔(100) 및 컨트롤러(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.1 and 2, the real-time feedback-based virtual reality walking system using the smart insole of the present invention is characterized by including a smart insole 100 and a controller 200.

여기서 인솔(insole)은 신발의 밑창(깔창)을 의미하는 것으로서, 일반적으로 신발을 신었을 때, 이 인솔에 의해 발바닥에 쿠션감을 주어 오랜 시간 걷더라도 피로감을 완화시킬 수 있는 역할을 하는 것이다.Here, insole refers to the sole of a shoe. In general, when wearing a shoe, the insole provides a cushioning sensation to the sole of the foot, thereby relieving fatigue even when walking for a long time.

본 발명의 스마트 인솔(100)은 이러한 인솔에 복수의 압력센서(101)가 포함되어, 보행자가 걸음을 걷는 동작에 따라 발바닥이 스마트 인솔(100)을 누르게 되는 경우, 스마트 인솔(100)에 포함된 각각의 압력센서(101)가 이 누르는 힘을, 다시 말해 압력을 측정하여 압력정보를 생성하게 된다.The smart insole 100 of the present invention includes a plurality of pressure sensors 101 in the insole, so that when the sole of the foot presses the smart insole 100 according to the walking motion of the pedestrian, it is included in the smart insole 100. Each pressure sensor 101 measures this pressing force, that is, pressure, and generates pressure information.

이러한 스마트 인솔(100)의 구조 및 재질에 대해서는 어떠한 제한도 두지 않으나, 일 예씨로서는 일반적인 종래의 인솔의 표면에 복수의 압력센서(101)를 부착하여 발바닥에서 눌리는 압력을 측정할 수 있는 것일 수 있다.There are no restrictions on the structure and material of the smart insole 100, but as an example, a plurality of pressure sensors 101 may be attached to the surface of a typical insole to measure the pressure exerted on the sole of the foot. .

더불어, 스마트 인솔(100)은 통신 수단을 구비하여 이 통신 수단을 통해 주로 무선 방식으로 압력정보를 역시 통신 수단을 구비한 컨트롤러(200)에 전송한다.In addition, the smart insole 100 is equipped with a communication means and transmits pressure information mainly wirelessly to the controller 200, which also has a communication means, through this communication means.

이러한 스마트 인솔(100)에 포함된 압력센서(101)를 통해 생성된 압력정보를 컨트롤러(200)가 분석하여 보행 데이터를 생성토록 하고, 가상으로 걸음을 걷는 가상 영상에 보행 데이터를 합성한 합성 영상을 생성하여 바람직하게는 생성된 합성 영상을 디스플레이를 매개로 출력하게 된다.The controller 200 analyzes the pressure information generated through the pressure sensor 101 included in the smart insole 100 to generate walking data, and a synthetic image is created by combining the walking data with the virtual image of walking. is generated, and preferably, the generated composite image is output through a display.

이러한 컨트롤러(200)는 서버PC 및 네트워크 통신망 등을 함께 포함하는 것으로, 더불어 컨트롤러(200)는 중앙처리장치(CPU) 및 메모리와 하드디스크와 같은 저장수단을 구비한 하드웨어 기반에서 중앙처리장치에서 수행될 수 있는 프로그램, 즉 소프트웨어가 설치되어 이 소프트웨어를 실행할 수 있는데 이러한 소프트웨어에 대한 일련의 구체적 구성을 '모듈' 및 '부', '파트' 등의 구성단위로써 후술할 예정이다.This controller 200 includes a server PC and a network communication network, and in addition, the controller 200 performs tasks in the central processing unit based on hardware equipped with a central processing unit (CPU) and storage means such as memory and hard disk. A program that can be installed, that is, software, can be installed and run, and a series of specific configurations for this software will be described later in terms of structural units such as 'module', 'part', and 'part'.

이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스' 또는 ‘파트’ 등 의 구성은 컨트롤러(200)의 저장수단에 설치 및 저장된 상태에서 CPU 및 메모리를 매개로 실행되는 소프트웨어 또는 FPGA 내지 ASIC과 같은 하드웨어의 일 구성을 의미한다. 이때, '모듈' 또는 '부', '인터페이스'라는 구성은 하드웨어에 한정되는 의미는 아니고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.These configurations such as 'modules' or 'parts' or 'interfaces' or 'parts' are software installed and stored in the storage means of the controller 200 and executed through CPU and memory, or hardware such as FPGA or ASIC. It means work composition. At this time, the meaning of 'module', 'unit', or 'interface' is not limited to hardware, and may be configured to reside in an addressable storage medium or to reproduce one or more processors.

일 예로서 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.As an example, 'module' or 'part' or 'interface' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, and properties. Contains fields, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.

이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.The functions provided by these 'modules' or 'parts' or 'interfaces' can be combined into smaller numbers of components and 'parts' or 'modules' or can be divided into additional components and 'parts' or 'modules'. Could be further separated.

더불어, 컨트롤러(200)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 서버의 일 예로서의 컴퓨팅 장치는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the controller 200 refers to all types of hardware devices including at least one processor, and depending on the embodiment, it may be understood as encompassing software configurations operating in the corresponding hardware device. For example, a computing device as an example of a server may be understood as including, but is not limited to, a smartphone, tablet PC, desktop, laptop, and user clients and applications running on each device.

도 3은 본 발명의 컨트롤러의 구성을 도시한 개념도이다.Figure 3 is a conceptual diagram showing the configuration of the controller of the present invention.

도 3을 참조하여 본 발명의 보행 데이터 생성 및 합성 영상 생성 기능에 대해 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 컨트롤러(200)는 가상 영상 DB(210), 보행 데이터 생성 모듈(220), 영상 제공 모듈(230)을 포함한다.Referring to FIG. 3 to describe the gait data generation and composite image generation functions of the present invention in more detail, the controller 200 of the present invention includes a virtual image DB 210, a gait data generation module 220, and an image providing module ( 230).

가상 영상 DB(210)는 보행을 수행하는 가상 영상을 저장한 것으로, 여기서 보행을 수행하는 가상 영상이라 함은 가상의 영상에 발바닥의 형태만 나타나 걸음을 걷는 듯한 모션을 취하는 영상일 수 있으며, 혹은 아바타 등이 출연하여 보행을 수행하는 영상일 수도 있다. 따라서 보행자가 가상 영상을 보면서 보행을 수행할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한을 두지 않으며, 보행을 수행하면서 나타나는 발이나 발바닥의 움직임이 나타난 영상, 또는 왼발/오른발이 번갈아가며 지면을 누르는 듯한 영상, 나아가 아바타가 가상의 공간이나 가상의 장소에서 보행을 수행하는 영상 등이 가상 영상이 될 수 있다.The virtual image DB 210 stores a virtual image of walking. Here, the virtual image of walking may be an image that shows only the shape of the sole of the foot in the virtual image and makes a motion as if walking, or It may be a video in which an avatar or the like appears and performs a walk. Therefore, as long as a pedestrian can walk while looking at a virtual image, there are no restrictions on the type, such as an image showing the movement of the foot or sole while walking, or an image of the left foot/right foot pressing the ground alternately, and even an image showing the movement of the foot or sole while walking. An image of an avatar walking in a virtual space or a virtual place may be a virtual image.

보행 데이터 생성 모듈(220)은 스마트 인솔(100)로부터 수신된 압력정보를 분석하여 보행자의 보행 데이터를 생성하는 기능을 수행한다. 여기서 보행 데이터라 함은 압력센서(101)를 통해 측정된 압력정보를 분석하여 얻을 수 있는 보행자의 보행에 대한 전반적 분석 결과라 할 수 있으며, 보행 데이터를 통해 얻을 수 있는 분석 결과의 종류에는 어떠한 제한을 두지 않는다.The walking data generation module 220 analyzes pressure information received from the smart insole 100 and performs a function of generating pedestrian walking data. Here, the walking data can be said to be the overall analysis result of the pedestrian's walking that can be obtained by analyzing the pressure information measured through the pressure sensor 101, and there are no restrictions on the types of analysis results that can be obtained through the walking data. do not leave

일 예시로서 보행 시 가해지는 압력의 고저를 시각화하여 이를 보행 데이터로서 생성하는 것이 가능한데, 이를 위해 보행 데이터 생성 모듈(220)은 세부 구성으로서 이미지 생성부(221), 센서 대응부(222), 변색 처리부(223), 데이터 생성부(224)를 포함할 수 있다.As an example, it is possible to visualize the elevation of pressure applied during walking and generate this as walking data. For this purpose, the walking data generation module 220 has a detailed configuration including an image generating unit 221, a sensor corresponding unit 222, and a discoloration unit. It may include a processing unit 223 and a data generation unit 224.

이미지 생성부(221)는 보행자의 발바닥 이미지를 생성하는 기능을 수행한다. 여기서 발바닥 이미지는 발바닥 모양의 이미지일수도 있고, 스마트 인솔(100)의 형태를 이미지화한 것일 수도 있다.The image generator 221 performs the function of generating an image of the sole of the pedestrian's foot. Here, the sole image may be an image of the shape of the sole of the foot or may be an image of the shape of the smart insole 100.

센서 대응부(222)는 발바닥 이미지에 압력센서(101)의 위치를 대응시키는 기능을 수행한다. 이는 각각의 스마트 인솔(100)에 구비된 복수의 압력센서(101)의 위치, 다시 말해 좌표를 발바닥 이미지 상에 대응시키는 것이다. 즉 특정 압력센서(101)가 발바닥의 어떤 부위에 대한 압력을 측정하는지를 대응시킴으로써, 후술할 변색 처리가 가능해지도록 하는 준비를 수행하는 것이다.The sensor response unit 222 performs a function of matching the position of the pressure sensor 101 to the image of the sole of the foot. This corresponds to the positions, or coordinates, of the plurality of pressure sensors 101 provided in each smart insole 100 on the sole image. In other words, preparations are made to enable discoloration treatment, which will be described later, by matching the pressure to which part of the sole the specific pressure sensor 101 measures.

변색 처리부(223)는 각각의 압력센서(101)로부터 측정된 압력정보의 고저에 따라 발바닥 이미지를 차등 변색 처리하는 기능을 수행한다. 이때 발바닥 이미지의 차등 변색 처리라 함은 발바닥 이미지 상에서 대응되는 압력센서(101) 위치마다의 압력정보를 파악하고, 압력정보의 고저에 따라 대응되는 발바닥 이미지의 특정 영역을 변색 처리하는 것을 의미한다.The discoloration processing unit 223 performs a function of differentially discoloring the image of the sole according to the level of pressure information measured from each pressure sensor 101. At this time, differential discoloration processing of the sole image means identifying the pressure information for each position of the corresponding pressure sensor 101 on the sole image and discoloring a specific area of the corresponding sole image according to the height and low of the pressure information.

바람직하게는 압력정보 값이 큰 곳이 붉은 색으로, 압력정보 값이 작거나 압력정보가 측정되지 않는 곳은 파란색으로 변색 처리하여 한눈에 발바닥 이미지를 통해 실시간으로 스마트 인솔(100)에 가해진 압력 상태를 파악할 수 있도록 하는 것이다.Preferably, areas where the pressure information value is large are colored red, and areas where the pressure information value is small or where pressure information is not measured are colored blue to display the pressure status applied to the smart insole 100 in real time through the image of the sole at a glance. This is to enable you to understand.

데이터 생성부(224)는 복수개의 발바닥 이미지를 기반으로 보행자의 보행 데이터를 생성하는 기능을 수행한다. 바람직하게는 매 걸음마다 생성된 발바닥 이미지를 하나의 영상으로 편집하고, 편집된 영상이 곧 보행 데이터가 되는 것이 가능하다.The data generator 224 performs a function of generating pedestrian gait data based on a plurality of sole images. Preferably, it is possible to edit the sole image generated for each step into a single video, and the edited video can then become walking data.

다른 예시로 복수의 압력센서(101)를 매개로 보행자의 보행에서의 무게중심을 구하고, 그에 대한 이상판단을 수행하여 이를 보행 데이터로서 생성하는 것도 가능하다.As another example, it is also possible to obtain the center of gravity of a pedestrian while walking through a plurality of pressure sensors 101, determine an abnormality thereon, and generate this as walking data.

이를 위해 보행 데이터 생성 모듈(220)은 무게중심 파악부(225)를 더 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the gait data generation module 220 may be configured to further include a center of gravity detection unit 225.

무게중심 파악부(225)는 압력정보의 크기를 비교하여 평균값이 위치하는 발바닥 상의 좌표로서, 발바닥에서 압력이 가해지는 중심점인 무게중심을 파악하는 기능을 수행한다.The center of gravity detection unit 225 is a coordinate on the sole of the foot where the average value is located by comparing the size of the pressure information, and performs the function of determining the center of gravity, which is the central point where pressure is applied to the sole.

발의 형태는 평평하지 않으며, 각 위치마다 받는 힘이 다르기 때문에 복수의 압력센서(101)는 보행 시 서로 다른 압력정보를 나타내게 된다. 따라서, 발바닥의 전체 좌표를 하나의 좌표영역으로 설정하였을 때, 이 좌표영역을 기준으로 각각의 압력센서(101)의 위치를 저장해둔다면, 이 압력센서(101)마다 입력된 압력정보와 위치를 바탕으로 무게중심을 판단할 수 있다.Since the shape of the foot is not flat and the force received is different at each position, the plurality of pressure sensors 101 display different pressure information when walking. Therefore, when the entire coordinates of the sole of the foot are set as one coordinate area, if the position of each pressure sensor 101 is stored based on this coordinate area, the pressure information and position entered for each pressure sensor 101 are used as the basis. You can judge the center of gravity.

이 경우 데이터 생성부(224)는 정상인의 무게중심 평균값인 기준무게 중심점을 저장한 상태에서, 보행자의 무게중심을 기준무게 중심점과 비교하여 이상 여부를 판단하고, 이상 여부를 포함하는 보행 데이터를 생성하는 기능을 수행한다.In this case, the data generator 224 stores the reference center of gravity, which is the average value of the center of gravity of a normal person, compares the pedestrian's center of gravity with the reference center of gravity, determines whether there is an abnormality, and generates walking data including the abnormality. performs the function of

여기서 기준무게 중심점은 일반적인 정상인의 무게중심 평균값과 보행자의 무게중심을 비교하여 이상 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 여기서 무게중심 평균값이라 함은 정상인의 무게중심의 평균 위치라고도 할 수 있으며, 무게중심 평균값에 비해 해당 보행자의 무게중심이 얼마나 떨어져 있느냐에 따라 이상 여부가 판단될 수 있다. 이 경우 보행 데이터는 정상 무게중심 / 비정상 무게중심으로 결과값이 판단될 수 있다.Here, the reference center of gravity performs the function of determining whether there is an abnormality by comparing the average center of gravity of a normal person and the center of gravity of a pedestrian. Here, the average center of gravity can also be said to be the average position of the center of gravity of a normal person, and abnormality can be determined depending on how far the pedestrian's center of gravity is compared to the average center of gravity. In this case, the gait data can be judged as a normal center of gravity/abnormal center of gravity.

나아가 보행 데이터는 보행자의 보행 속도나 보행자의 매 걸음 시 가해진 압력의 값, 보행의 좌우 밸런스, 보행의 일관성 등을 포함할 수 있다. 이는 측정된 압력정보를 기반으로 산출될 수 있는 것으로, 왼/오른발의 압력정보의 차이를 통해 보행의 좌우 밸런스를 구하며, 매 걸음시 가해진 압력의 값의 편차를 통해 보행의 일관성을 평가할 수 있으며, 압력센서(101)에 압력이 가해지는 주기에 따라 보행 속도를 판단할 수 있다. 이를 위해 보행 데이터 생성 모듈(220)은 밸런스 분석부(226), 일관성 분석부(227), 속도 분석부(228)를 더 포함할 수 있다.Furthermore, walking data may include the pedestrian's walking speed, the value of pressure applied during each step of the pedestrian, the left and right balance of walking, and the consistency of walking. This can be calculated based on the measured pressure information. The left and right balance of walking can be obtained through the difference in pressure information between the left and right feet, and the consistency of walking can be evaluated through the deviation of the pressure value applied during each step. Walking speed can be determined according to the cycle in which pressure is applied to the pressure sensor 101. To this end, the gait data generation module 220 may further include a balance analysis unit 226, a consistency analysis unit 227, and a speed analysis unit 228.

밸런스 분석부(226)는 압력정보를 기반으로 보행자의 보행 좌우 밸런스를 분석하는 기능을 수행한다. 여기서 좌우 밸런스 분석이라 함은 두 개의 발바닥 중에서 어느 쪽으로 압력분포가 쏠려있는지에 대한 분석이라 할 수 있으며, 좌우 밸런스 분석 결과는 좌우 밸런스 고름, 좌우 밸런스 불균형 등과 같이 나타날 수도 있고, 혹은 분석된 좌우 밸런스가 수치화되어 나타날 수도 있다. 여기서 좌우 밸런스가 수치화되는 경우, 왼쪽 발바닥 및 오른쪽 발바닥에 고르게 압력이 분산된 상태, 즉 좌우 압력 비율이 5:5에 가까울수록 높은 점수를 부여할 수 있다.The balance analysis unit 226 performs a function of analyzing the left and right balance of a pedestrian's walking based on pressure information. Here, the left and right balance analysis can be said to be an analysis of which side of the two soles the pressure distribution is concentrated on, and the left and right balance analysis results may appear as left and right balance pus, left and right balance imbalance, etc., or the analyzed left and right balance may appear as It may be expressed numerically. Here, when the left and right balance is quantified, a higher score can be given as the pressure is evenly distributed on the left and right soles, that is, the closer the left and right pressure ratio is to 5:5.

보다 상세히 설명하면, 보행자의 왼쪽 발바닥에서 측정된 전체 압력정보의 평균값과, 보행자의 오른쪽 발바닥에서 측정된 전체 압력정보의 평균값을 비교 처리하여 50:50에 가까운 비율이 산출될수록 좌우 밸런스가 고른 것으로 분석될 수 있다.To explain in more detail, the average value of the total pressure information measured from the sole of the pedestrian's left foot is compared with the average value of the total pressure information measured from the sole of the pedestrian's right foot, and the closer the ratio is to 50:50, the more even the left and right balance is analyzed. It can be.

일관성 분석부(227)는 압력정보를 기반으로 보행자의 보행 일관성을 분석하는 기능을 수행한다. 이러한 보행 일관성은 매 걸음마다 가해지는 압력정보를 저장하고, 저장된 압력정보의 분산을 구한 뒤 분산이 작을수록 일관성 있는 걸음을 걷는 것으로 판정하고, 분산이 클수록 일관성이 없는 걸음을 걷는 것으로 판정하게 되는 것이다. 따라서 보행 일관성의 경우 뛰어남 / 보통 / 주의 등으로 분석될 수 있으며, 분산이 작을수록 높은 값을 갖는 수치로 산출되는 것도 가능하다.The consistency analysis unit 227 performs a function of analyzing the pedestrian's walking consistency based on pressure information. This walking consistency stores the pressure information applied at each step, calculates the dispersion of the stored pressure information, and determines that the smaller the dispersion is, the more consistent the step is, and the larger the dispersion is, the more inconsistent the step is determined. . Therefore, walking consistency can be analyzed as excellent / average / careful, etc., and the smaller the variance, the higher the value can be calculated.

속도 분석부(228)는 보행자의 보행 속도를 산출하는 기능을 수행한다. 보행 속도 산출은 왼발 및 오른발 사이의 보폭을 파악하고, 해당 보폭을 이동하는데 걸린 시간을 파악하는 방식으로 파악될 수 있으며 바람직하게 보행속도는 m/s 또는 km/hr 등으로 파악될 수 있다.The speed analysis unit 228 performs the function of calculating the pedestrian's walking speed. Walking speed can be calculated by determining the stride length between the left and right feet and the time taken to move the stride. Preferably, the walking speed can be determined in m/s or km/hr.

이와 같이 다양한 정보가 생성되는 경우, 데이터 생성부(224)는 파악된 보행 좌우 밸런스, 보행 일관성, 보행 속도를 기반으로 하여 보행 데이터를 생성하는 기능을 수행한다. 이와 같은 구성에서 생성된 보행 데이터는 보행의 좌우 밸런스가 일정한지, 보행을 일관적으로 수행하는지, 실시간 보행 속도는 어떠한지를 나타내는 자료라 할 수 있다.When various types of information are generated in this way, the data generator 224 performs a function of generating gait data based on the identified gait left and right balance, gait consistency, and gait speed. Gait data generated in this configuration can be said to indicate whether the left and right balance of walking is constant, whether walking is performed consistently, and what the real-time walking speed is.

영상 제공 모듈(230)은 가상 영상에 보행 데이터를 합성한 합성 영상을 생성하는 기능을 수행한다. 다시 말해, 가상 영상 DB(210)에 저장된 가상 영상의 일 측, 혹은 가상 영상 상에 나타난 왼쪽 / 오른쪽 발바닥에 보행 데이터를 합성하는 것이다.The image providing module 230 performs a function of generating a composite image by combining walking data with a virtual image. In other words, gait data is synthesized on one side of the virtual image stored in the virtual image DB 210, or on the left/right sole shown on the virtual image.

따라서 가상 영상의 일 측에 실시간으로 보행 속도를 나타내거나, 가상 영상 상에 나타난 왼쪽 / 오른쪽 발바닥에 무게중심을 표시하거나, 보행 좌우 밸런스를 수치화하여 가상 영상의 일 측에 합성 처리하거나, 보행 좌우 밸런스에 따라 혹은 가상 영상 상에 나타난 왼쪽 / 오른쪽 발바닥을 변색 처리하는 것도 가능하다.Therefore, the walking speed can be displayed in real time on one side of the virtual image, the center of gravity can be displayed on the left and right soles of the virtual image, the left and right gait balance can be quantified and composited on one side of the virtual image, or the gait left and right balance can be displayed in real time. It is also possible to discolor the left/right soles shown on the virtual image.

나아가 상술한 구성에서와 같이 변색된 발바닥 이미지가 생성되는 경우, 변색된 발바닥 이미지를 가상 영상의 왼쪽/오른쪽 발바닥에 합성하는 것도 가능하다.Furthermore, when a discolored sole image is generated as in the above-described configuration, it is also possible to composite the discolored sole image onto the left/right soles of the virtual image.

보행 일관성의 경우에는 보행이 일관적으로 이루어지지 않는 경우 해당 가상 영상에 효과가 나타나도록 하는 방식으로 가상 영상에 보행 데이터의 합성이 이루어질 수 있다.In the case of gait consistency, gait data can be synthesized into a virtual image in such a way that the effect appears in the corresponding virtual image when gait is not performed consistently.

이와 같이 가상 영상에 보행 데이터가 합성되어 생성된 합성 영상은 보행자가 볼 수 있는 인근 거리에 설치된 디스플레이를 매개로 출력될 수 있으며, 따라서 보행자가 합성 영상을 통해 실시간으로 본인의 보행에 관련된 데이터를 확인하도록 하는 것이 가능하다.In this way, a synthetic image created by combining walking data with a virtual image can be output through a display installed on a nearby street that pedestrians can see, so pedestrians can check data related to their own walking in real time through the synthetic image. It is possible to do so.

따라서 스마트 인솔(100)을 통해 측정된 압력정보를 포함하는 운동역학적 정보등을 실시간으로 분석하여 제공함으로으로써 본인의 보행 데이터를 시각적으로 확인할 수 있음과 동시에, 보행 데이터의 변화가 합성 영상에 실시간으로 나타남으로 보행자가 이를 확인하고, 합성 영상을 기반으로 본인의 보행을 수정하여 보행 훈련을 가능케 할 수 있다.Therefore, by analyzing and providing kinematic information, including pressure information measured through the smart insole 100, in real time, one can visually check one's own walking data, and at the same time, changes in walking data are displayed in real time in the synthetic image. As it appears, pedestrians can confirm this and modify their own gait based on the synthetic image to enable gait training.

도 4는 본 발명의 스마트 인솔의 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view of the smart insole of the present invention.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트 인솔(100)의 경우 신발에 넣어 신는 밑창, 즉 깔창이므로 충분한 쿠션감 및 지지력을 줄 수 있어야 함은 당연하다 할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 스마트 인솔(100)은 다중 구조로 이루어질 수 있는데, 바람직하게 스마트 인솔(100)은 제 1,2,3 레이어(110,120,130)의 3중 구조로 이루어질 수 있다.When explained with reference to FIG. 4, it can be said that the smart insole 100 of the present invention must be able to provide sufficient cushioning and support since it is a sole worn in a shoe, that is, an insole. To this end, the smart insole 100 of the present invention may be made of a multiple structure. Preferably, the smart insole 100 may be made of a triple structure of the first, second, and third layers (110, 120, and 130).

제 1 레이어(110)는 스마트 인솔(100)의 저면 측에 위치한, 가장 바닥 레이어라고도 할 수 있다. 이러한 제 1 레이어(110)는 제 1 탄성계수를 갖는 탄성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하며, 여기서 제 1 레이어(110)를 이루는 탄성재의 종류에는 제한을 두지 않으며, 바람직하게는 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 등의 재질을 선택할 수 있다.The first layer 110 may also be referred to as the bottom layer located on the bottom side of the smart insole 100. This first layer 110 is characterized by being made of an elastic material having a first elastic modulus. Here, there is no limitation on the type of elastic material forming the first layer 110, and preferably ethylene vinyl acetate (EVA). You can select materials such as:

제 2 레이어(120)는 제 1 레이어(110)의 상면에 적층된 것으로서, 제 1 탄성계수보다 낮은 제 2 탄성계수를 갖는 상태에서 제 1 레이어(110)보다 두께가 두꺼운 것을 특징으로 한다. 바람직하게 제 2 레이어(120)는 우레탄, 실리콘, 라텍스 등의 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 제 2 레이어(120)는 제 1 레이어(110)에 비해 탄성계수가 낮아 감도 좋게 변형이 일어나는 것을 특징으로 하며, 상대적으로 두께가 두꺼우므로 보행 시 일어나는 충격을 흡수하고 본 발명의 스마트 인솔(100)에 있어 착용감을 높이는데 도움을 줄 수 있다.The second layer 120 is laminated on the upper surface of the first layer 110, and is characterized by having a second elastic modulus lower than the first elastic modulus and being thicker than the first layer 110. Preferably, the second layer 120 may be made of a material such as urethane, silicone, or latex. This second layer 120 is characterized by a lower elastic modulus than the first layer 110, so that deformation occurs sensitively, and because it is relatively thick, it absorbs shock that occurs when walking and is used as a smart insole (100) of the present invention. ) can help improve wearing comfort.

제 3 레이어(130)는 제 2 레이어(120)의 상면에 적층된 것으로, 에틸렌프로필렌디엔모노머(ethylene propylene diene monomer)를 포함한 상태에서 제 1 탄성계수보다 낮고 제 2 탄성계수보다 높은 제 3 탄성계수를 가지며 제 1,2 레이어(110,120)보다 두께가 얇은 것을 특징으로 한다.The third layer 130 is laminated on the upper surface of the second layer 120, and has a third elastic modulus lower than the first elastic modulus and higher than the second elastic modulus while containing ethylene propylene diene monomer. It is characterized by being thinner than the first and second layers (110, 120).

에틸렌프로필렌디엔모노머의 경우 내마모성 및 점탄성이 우수한 물질로서, 보행자의 걸음에 의해 가해지는 압력에 의하여 감도 좋게 탄성 변형이 일어날 수 있음과 동시에 내마모성이 뛰어나 장기 사용 시에도 스마트 인솔(100)의 마모를 방지할 수 있는 효과를 가진다.In the case of ethylene propylene diene monomer, it is a material with excellent wear resistance and viscoelasticity. It can sensitively elastically deform under the pressure applied by a pedestrian's steps, and has excellent wear resistance, preventing wear of the smart insole (100) even during long-term use. It has an effect that can be done.

나아가 제 3 레이어(130)는 제 1 탄성계수보다 낮고 제 2 탄성계수보다 높은 제 3 탄성계수를 가지는 바, 다시 말해 제 1,2 탄성계수의 중간정도의 값을 갖는 것을 특징으로 하는데, 이를 통해 적정한 수준의 반발력을 제공함과 동시에 탄성을 함께 제공하여 서포트 기능을 강화할 수 있는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the third layer 130 has a third elastic modulus that is lower than the first elastic modulus and higher than the second elastic modulus, that is, it is characterized by having a value intermediate between the first and second elastic moduli, through which It is characterized by providing an appropriate level of repulsive force and at the same time providing elasticity to strengthen the support function.

여기서 바람직하게 압력센서(101)는 제 2,3 레이어(120,130) 사이에 형성되므로, 두께가 얇은 제 3 레이어(130)가 압력센서(101)의 표면을 보호하면서도 압력센서(101)를 통한 압력정보 측정이 원활하게 이루어질 수 있도록 함은 물론이다.Here, the pressure sensor 101 is preferably formed between the second and third layers 120 and 130, so that the thin third layer 130 protects the surface of the pressure sensor 101 and transmits the pressure through the pressure sensor 101. Of course, it ensures that information measurement can be carried out smoothly.

따라서 이러한 다중 구조의 스마트 인솔(100)에 따르면, 스마트 인솔(100)을 이용하여 보행 훈련을 수행하는 보행자들이 충분한 쿠션감 및 지지력을 제공받을 수 있도록 할 수 있으며, 나아가 압력센서(101)에 대한 보호 기능을 높여 스마트 인솔(100)을 보다 장기간 이용할 수 있음은 물론이다.Therefore, according to this multi-structured smart insole 100, pedestrians performing walking training using the smart insole 100 can be provided with sufficient cushioning and support, and furthermore, the pressure sensor 101 Of course, the smart insole 100 can be used for a longer period of time by increasing the protection function.

도 5는 지지 레이어를 포함하는 스마트 인솔의 단면도이다.Figure 5 is a cross-sectional view of a smart insole including a support layer.

도 5를 참조하여 설명하면, 상술한 제 1,2 레이어(110,120) 사이에는 지지 레이어(140)가 더 포함될 수 있는데, 이때 지지 레이어(140)는 바람직하게 발바닥의 오목하게 들어간 부분인 족궁에 대응되는 위치에 형성되어 발바닥의 아치, 즉 족궁을 지지할 수 있도록 하며 동시에 족궁 부위에 위치한 압력센서(101) 역시 압력정보를 측정할 수 있도록 하는 기능을 제공한다.5 , a support layer 140 may be further included between the first and second layers 110 and 120 described above. In this case, the support layer 140 preferably corresponds to the arch of the foot, which is a concave portion of the sole. It is formed in a position to support the arch of the sole, that is, the arch of the foot, and at the same time, the pressure sensor 101 located in the arch area also provides the function of measuring pressure information.

여기서 지지 레이어(140)는 발바닥의 족궁 부위에 대응되어 스마트 인솔(100)에 있어 족궁에 대응하는 부위의 높이를 증가시키기 위해 구비되는 것으로, 탄성계수가 제 1 탄성계수보다 높아 쉽게 변형되지 않는 것을 특징으로 한다.Here, the support layer 140 corresponds to the arch of the foot and is provided to increase the height of the area corresponding to the arch of the foot in the smart insole 100, and has an elastic modulus higher than the first elastic modulus so that it is not easily deformed. It is characterized by

따라서 쉽게 변형이 일어나지 않는, 탄성계수가 높은 재질인 지지 레이어(140)가 족궁에 대응되는 위치에 형성되어 족궁 부위에 보다 강한 지지력을 제공할 수 있도록 함으로써 발의 아치(족궁)까지 지지할 수 있도록 함은 물론이다.Therefore, the support layer 140, which is a material with a high elastic modulus that does not easily deform, is formed at a position corresponding to the arch of the foot to provide stronger support to the arch of the foot, thereby supporting the arch of the foot (arch). Of course.

또한 평평한 스마트 인솔(100)의 경우 족궁 부위가 들떠 압력 측정이 정확하게 이루어지지 않을 수 있으나, 본 발명의 스마트 인솔(100)은 족궁 부위에 대응되는 위치에 형성된 지지 레이어(140)가 해당 부위의 높이를 높이고 보다 강한 서포트력을 제공함으로써 족궁 부위에까지 밀착되어 압력정보 생성을 가능케 한다는 특징이 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
In addition, in the case of the flat smart insole 100, the pressure may not be measured accurately due to the arch area being lifted, but in the smart insole 100 of the present invention, the support layer 140 formed at a position corresponding to the arch area is adjusted to the height of the corresponding area. It has the characteristic of increasing the pressure and providing a stronger support force, allowing it to adhere closely to the arch area and generate pressure information.
As explained so far, the configuration and operation of the real-time feedback-based virtual reality walking system using the smart insole according to the present invention is expressed in the description and drawings, but this is only an example and the idea of the present invention is not contained in the above description. It is not limited to the drawings, and of course, various changes and modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.

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100 : 스마트 인솔 101 : 압력센서
110 : 제 1 레이어 120 : 제 2 레이어
130 : 제 3 레이어 140 : 지지 레이어
200 : 컨트롤러 210 : 가상 영상 DB
220 : 보행 데이터 생성 모듈 221 : 이미지 생성부
222 : 센서 대응부 223 : 변색 처리부
224 : 데이터 생성부 225 : 무게중심 파악부
226 : 밸런스 분석부 227 : 일관성 분석부
228 : 속도 분석부 230 : 영상 제공 모듈
100: Smart insole 101: Pressure sensor
110: first layer 120: second layer
130: third layer 140: support layer
200: Controller 210: Virtual video DB
220: Gait data generation module 221: Image generation unit
222: sensor response unit 223: discoloration processing unit
224: data generation unit 225: center of gravity detection unit
226: Balance analysis unit 227: Consistency analysis unit
228: Speed analysis unit 230: Video provision module

Claims (6)

스마트 인솔을 활용한 실시간 피드백 기반의 가상현실 보행 시스템으로서,
보행자의 걸음에 따라 발바닥에 의해 눌리는 압력을 측정하여 압력정보를 생성하는 복수개의 압력센서를 포함한 스마트 인솔;
보행을 수행하는 가상 영상을 저장한 가상 영상 DB와, 상기 압력정보를 분석하여 상기 보행자의 보행 데이터를 생성하는 보행 데이터 생성 모듈 및, 상기 가상 영상에 상기 보행 데이터를 합성한 합성 영상을 생성하는 영상 제공 모듈을 포함하는 컨트롤러;를 포함하고,
상기 스마트 인솔은,
제 1 탄성계수를 갖는 탄성재질로 이루어진 제 1 레이어와,
상기 제 1 레이어의 상면에 적층된 것으로서, 상기 제 1 탄성계수보다 낮은 제 2 탄성계수를 갖는 상태에서 상기 제 1 레이어보다 두께가 두꺼운 제 2 레이어 및,
상기 제 2 레이어의 상면에 적층된 것으로, 에틸렌프로필렌디엔모노머(ethylene propylene diene monomer)를 포함한 상태에서 상기 제 1 탄성계수보다 낮고 상기 제 2 탄성계수보다 높은 제 3 탄성계수를 가지며 상기 제 1,2 레이어보다 두께가 얇은 제 3 레이어를 포함하며,
상기 압력센서는, 상기 제 2,3 레이어 사이에 형성된 것을 특징으로 하는, 가상현실 보행 시스템.
A virtual reality walking system based on real-time feedback using a smart insole,
A smart insole including a plurality of pressure sensors that generate pressure information by measuring the pressure exerted by the sole of the foot as the pedestrian walks;
A virtual image DB storing virtual images of walking, a walking data generation module that analyzes the pressure information and generates walking data of the pedestrian, and an image that generates a composite image by combining the walking data with the virtual image. A controller containing a provision module;
The smart insole is,
A first layer made of an elastic material having a first elastic modulus,
A second layer laminated on the upper surface of the first layer and having a second elastic modulus lower than the first elastic modulus and being thicker than the first layer,
It is laminated on the upper surface of the second layer, and has a third elastic modulus lower than the first elastic modulus and higher than the second elastic modulus in a state containing ethylene propylene diene monomer, and the first and second layers. comprising a third layer having a thickness thinner than the layer,
The pressure sensor is a virtual reality walking system, characterized in that formed between the second and third layers.
제 1항에 있어서,
상기 보행 데이터 생성 모듈은,
상기 보행자의 발바닥 이미지를 생성하는 이미지 생성부와,
상기 발바닥 이미지에 상기 압력센서의 위치를 대응시키는 센서 대응부 및,
각각의 상기 압력센서 별로 측정된 압력정보의 고저에 따라 상기 발바닥 이미지를 차등 변색 처리하는 변색 처리부와,
복수개의 상기 발바닥 이미지를 기반으로 상기 보행자의 보행 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 보행 시스템.
According to clause 1,
The walking data generation module,
an image generator that generates an image of the sole of the pedestrian's foot;
A sensor response unit that corresponds the position of the pressure sensor to the image of the sole of the foot,
a discoloration processing unit that differentially discolors the image of the sole according to the level of pressure information measured for each pressure sensor;
A virtual reality walking system, comprising a data generator that generates walking data of the pedestrian based on a plurality of images of the soles of the feet.
제 1항에 있어서,
상기 보행 데이터 생성 모듈은,
상기 압력정보의 크기를 비교하여 평균값이 위치하는 발바닥 상의 좌표로서, 발바닥에서 압력이 가해지는 중심점인 무게중심을 파악하는 무게중심 파악부와,
정상인의 무게중심 평균값인 기준무게 중심점을 저장한 상태에서 상기 무게중심을 기준무게 중심점과 비교하여 이상 여부를 판단하고, 상기 이상 여부를 포함하는 보행 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 보행 시스템.
According to clause 1,
The walking data generation module,
A center of gravity detection unit that compares the size of the pressure information and determines the center of gravity, which is the center point where pressure is applied to the sole, as a coordinate on the sole of the foot where the average value is located;
A data generator that stores the reference center of gravity, which is the average value of the center of gravity of a normal person, determines whether there is an abnormality by comparing the center of gravity with the reference center of gravity, and generates gait data including the abnormality. ,Virtual reality walking system.
제 1항에 있어서,
상기 보행 데이터 생성 모듈은,
상기 압력정보를 기반으로 상기 보행자의 보행 좌우 밸런스를 분석하는 밸런스 분석부 및,
상기 압력정보를 기반으로 상기 보행자의 보행 일관성을 분석하는 일관성 분석부와,
상기 보행자의 보행 속도를 산출하는 속도 분석부 및,
상기 보행 좌우 밸런스, 상기 보행 일관성, 상기 보행 속도를 포함하는 보행데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 보행 시스템.
According to clause 1,
The walking data generation module,
A balance analysis unit that analyzes the left and right walking balance of the pedestrian based on the pressure information, and
a consistency analysis unit that analyzes the walking consistency of the pedestrian based on the pressure information;
A speed analysis unit that calculates the walking speed of the pedestrian,
A virtual reality walking system, comprising a data generator that generates walking data including the walking left and right balance, walking consistency, and walking speed.
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