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복합 생체신호를 이용한 능동형 스피닝 트레이닝 시스템
Active Spinning Training System using Complex Physiological Signals 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.15 no.7, 2015년, pp.591 - 600  

김철민 (동신대학교 디지털콘텐츠협동연구센터) ,  강경헌 (동신대학교 디지털콘텐츠협동연구센터) ,  김은석 (동신대학교 디지털콘텐츠학과)

초록
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최근 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라 운동 프로그램을 스스로 학습하고 즐길 수 있는 능동형 피트니스 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 운동 참여자의 생체신호에서 획득한 생체상태와 운동 정보를 이용하여 개인 수준에 맞는 스피닝 트레이닝 프로그램을 자기 주도 방식으로 학습 및 체험할 수 있게 하는 능동형 스피닝 트레이닝 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안 시스템은 운동 참여자의 뇌파와 맥파 신호를 통해 생체 상태를 분석하고, 골격 동작을 실시간 인식하여 검출된 스피닝 동작 일치율과 운동량을 반영하여 운동 참여자에게 적합한 난이도의 스피닝 프로그램을 제공한다. 또한, 가상 스피닝 강사를 통해 올바른 동작을 제시하고 참여자의 동작 일치율에 따라서 난이도를 조절함으로써 운동 효과를 높일 수 있도록 하였다. 다양한 사용자들에 대한 실험을 통해 제안시스템이 비교적 짧은 시간에 유효한 운동 효과를 얻는데 도움이 됨을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently high interest in health and fitness has led to vibrant researches for the active fitness system to learn and enjoy the exercise program for oneself. In this paper, we design and implement the active spinning training system which enables user to have self-learning and experience of customiz...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 11%의 운동정확도를 얻을 수 있었다. 따라서 스피닝에 대한 경험이 전혀 없는 운동 참여자가 제안 시스템을 통해 실제 운동정확도 평균 50.11% 이상의 스피닝 댄스 동작을 학습하고 따라 할 수 있는가를 확인하는 것이 실험의 목적이다. 동작 일치율의 평균을 나타내는 운동정확도는 실제 강사의 동작을 얼마나 유사하게 따라할 수 있었는가에 대한 기준이 되며, 이는 실제 강사의 지도 없이 제안 시스템을 통해 얼마나 능동적으로 스피닝 학습이 가능한가를 판단할 수 있다.
  • 이와 같은 맞춤형 피트니스 시스템들은 사용자의 움직임과 균형 상태를 파악하여 운동 종목이나 코스를 스스로 만들어 관리할 수 있는 기능을 제공한다. 또한, 요가나 근력운동과 같은 개별 운동 프 로그램을 학습하기 위해 가상의 트레이너가 등장해 자세한 설명과 어드바이스를 해주어 혼자서도 더욱 정확한 트레이닝이 가능하도록 한다.
  • 본 논문에서는 기존 스피닝 피트니스 시스템의 문제점을 보완하기 위해서 운동 참여자의 생체 상태와 운동 수준 정보를 분석하고 수준에 맞는 트레이닝 프로그램을 제공함으로써 자기 주도 방식으로 스피닝 운동에 참여할 수 있는 복합 생체신호 기반의 능동형 스피닝 트레이닝 시스템을 설계하고 구현한다.
  • 본 논문에서는 복합 생체신호를 이용하여 운동 참여자 수준에 적합한 맞춤형 스피닝 프로그램을 자기 주도 방식으로 학습 및 체험할 수 있는 능동형 스피닝 트레이닝 시스템에 대하여 연구하였다. 기존의 스피닝 트레이닝 시스템이 운동 참여자 수준에 맞는 난이도로 프로그램을 구성할 수 없고 개개인에 적합한 동작 지도가 어렵다는 한계를 개선하기 위하여 생체신호에서 획득한 운동 참여자의 생체 상태와 운동 정보를 스피닝 트레이닝 프로그램에 반영하도록 시스템을 설계하였다.
  • 본 논문에서는 운동참여자가 개인적인 장소에서 자신의 수준에 따라 강사의 지도 없이 능동적으로 학습하고 참여 가능한 생체신호 기반의 능동형 스피닝 트레이닝 시스템을 제안한다. 본 논문의 구성은 2장에서 피트니스를 위한 생체신호 센서와 맞춤형 피트니스 시스템에 대하여 살펴보고, 3장에서는 제안한 복합 생체신호 기반 스피닝 트레이닝 시스템에 대하여 설명한다.
  • 본 실험에서는 제안 시스템이 스피닝 경험이 없는 운동 참여자에게 어느 정도 효과적인 트레이닝을 제공할 수 있는가를 평가하고자 하였다. 피실험자 10명을 대상으로 실제 전문 강사의 1:1 지도를 통해 현실에서 스피닝 바이크를 1회(3~5분) 학습한 결과 평균 50.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
그룹 운동 프로그램의 문제점은 무엇인가? 2명 이상의 참가자가 한 공간에 모여 음악에 맞춰 운동하는 복합 운동 프로그램을 총칭하는 그룹 운동 프로그램(Group Exercise Program, GX)은 음악을 사용하는 댄스 기반의 전신 근력운동으로서 재미와 운동 효과를 겸비하여 참여 만족도가 높으며 대표적으로 스피닝이 있다[1]. 그 룹 운동 프로그램은 강사를 중심으로 여러 명의 운동참 여자가 강사의 동작을 따라 하는 그룹 형태로 진행되기 때문에 개인적인 장소에서 스스로 학습하기 힘들다는 제약이 있다. 또한, 모든 운동참여자들의 수준에 맞는 난이도의 프로그램을 구성할 수 없고 개개인에 적합한 동작 지도가 어려워 초보자의 지속적인 참여를 감소시킨다. 이러한 문제점들을 보완하기 위해서 운동참여자 스스로가 개인적인 공간에서 자기 주도 방식으로 운동 프로그램을 학습할 수 있고, 수준에 맞는 난이도의 운동 참여가 가능하도록 하는 능동형 트레이닝 시스템에 대한 연구가 요구된다.
피트니스 시스템에서 사용하는 대표적인 생체신호는 무엇인가? 대표적으로 IT 기술과 스포츠가 융합되면서, 운동 상태를 점검해 주거나 운동량을 조절할 수 있도록 관리해주는 형태의 피트니스 시스템이 등장하고 있다. 피트니스 시스템에서 사용되는 대표적인 생체신호는 가속 및 균형, 혈당, 혈압, 뇌파, 심전도, 근전도, 체온, 영상 등 다양해지고 있으며, 센서 모듈의 소형화, 인체조직과의 적응성(착용성) 향상, 비침습적 데이터 추출기술에 의해 착용 형태의 저전력 소형화 형태로 진화하는 추세이다[5].
피트니스 시스템에서 사용하는 생체신호 센서가 착용 형태의 저전력 소형화 형태로 진화하는 원인은 무엇인가? 대표적으로 IT 기술과 스포츠가 융합되면서, 운동 상태를 점검해 주거나 운동량을 조절할 수 있도록 관리해주는 형태의 피트니스 시스템이 등장하고 있다. 피트니스 시스템에서 사용되는 대표적인 생체신호는 가속 및 균형, 혈당, 혈압, 뇌파, 심전도, 근전도, 체온, 영상 등 다양해지고 있으며, 센서 모듈의 소형화, 인체조직과의 적응성(착용성) 향상, 비침습적 데이터 추출기술에 의해 착용 형태의 저전력 소형화 형태로 진화하는 추세이다[5].
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참고문헌 (17)

  1. 정제현, 8주간의 스피닝 운동이 중년 비만 여성의 신체조성, 건강관련 체력과 혈관탄성도에 미치는 영향, 전남대학교 교육대학원, 석사학위논문, 2013. 

  2. 김대건, 웨어러블 디바이스(Wearable Device) 동향과 시사점, 방송통신정책, 2013. 

  3. J. E. Lim, O. H. Choi, H. S. Na, and D. K. Baik, "A Context-Aware Fitness Guide System for Exercise Optimization in U-Health," IEEE Transactions on Information Technology, Vol.13, No.3, pp.370-379, 2009. 

  4. 고경리, 배성봉, 최장식, 반성범, "셀프-코칭을 위한 관성센서 기반 인체모션 취득 시스템 구현", 한국정보기술학회지, 제12권, 제4호, pp.171-179, 2014. 

  5. 박종만, "생체정보 모니터링을 위한 기술적 이슈", 한국통신학회학회논문지, 제38B권, 제2호, pp.105-114, 2013. 

  6. 김준수, 이가영, 유철승, 김태웅, 이상훈, 김희철, "의복형 생체신호 모니터링을 이용한 건강증진 시스템", 대한임상건강증진학회지, 제11권, 제1호, pp.1-8, 2011. 

  7. http://www.textronicsinc.com 

  8. http://zephyranywhere.com 

  9. http://neurosky.com 

  10. 손채봉, 박수준, 오승준, 안창범, 박호종, 심동규, "u-피트니스 시스템 기술", 한국통신학회논문지, 제26권, 제8호, pp.14-18, 2009. 

  11. 이병문, 김재권, 김종훈, 이영호, 강운구, "유헬스 서비스에서 상황인지 기반의 맞춤형 운동 서비스 모델", 한국정보기술학회지, 제9권, 제2호, pp.141-152, 2011. 

  12. http://wiifitu.nintendo.com 

  13. http://www.xbox.com/xboxfitness 

  14. https://www.pelotoncycle.com/bike 

  15. https://www.microsoft.com/en-us/kinectforwindows 

  16. 김수균, 성경, "비접촉식 동작인식 기반 사용자 인터페이스 기술 전망", 한국항행학회논문지, 제18권, 제3호, pp.242-247, 2014. 

  17. 이해연, 이정훈, 윤혜정, 김광일, "키넥트를 이용한 체감형 동작 인식 댄스 게임 개발", 정보처리학회지, 제3권, 제16호, pp.49-56, 2014. 

저자의 다른 논문 :

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