[논문]인터렉티브 스쿼트운동기구의 설계방법에 관한 연구

정병호; 박주훈; 김지원

doi:10.15207/jkcs.2018.9.2.303

인터렉티브 스쿼트운동기구의 설계방법에 관한 연구
A Study of the design method for Interactive squat exercise Instrument 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.9 no.2, 2018년, pp.303 - 311

정병호 (남부대학교 자동차공학부) , 박주훈 (남부대학교 자동차공학부) , 김지원 (남부대학교 물리치료학과)

초록
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스쿼트운동은 안전하고 효과적인 운동성과를 기대할 수 있는 중요한 프리웨이트운동의 하나로 하체강화운동에 가장 효과적인 운동으로 알려져 있다. 인터렉티브 스쿼트운동 장치를 활용하여 동적인 운동과정을 단순화하여 스쿼트 운동 동작을 모델링하고 이를 기반으로 한 생체신호 및 동작 분석을 수행할 수 있으며 또한 장치를 통해 사용자 자세교정을 통해 올바르고 효과 높은 스쿼트운동 과정을 확립할 수 있다. 제안된 모델링을 기반으로 설계된 풋플레이트에 위치한 로드셀의 검출된 신호를 활용하여 스쿼트동작을 생체신호검출과 검출된 신호처리과정을 거쳐 스쿼트운동의 오류동작을 검출해 내는 신호출력을 확보할 수 있다. 본 논문에서 제안된 인터랙티브 스쿼트운동장치의 설계방법과 동작의 안전성 분석방법은 생체역학 신호처리 방법에 기인하며 사용자의 스쿼트 운동자세를 해석을 위한 검출된 생체신호 및 동작신호를 통해 올바르지 못한 스쿼트 동작을 교정함으로서 바른 스쿼트 운동을 유도할 수 있으며 연구 결과를 VR 장치에 적용하거나 운동 평가를 위한 장치로 활용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Squat exercise is one of the free weight exercises that are recognized as important from a bio-mechanical point of view. It is an important exercise to train lower extremity muscles in daily activities or sports activities and to strengthen trunk and lower body strength. It is effective and accurate to use a variety of assistive devices to calibrate athletic posture with squat exercise supported interactive device. The issues of the structural analysis for design a foot plate for squat exercise is to model the behavior by simplifying the dynamic behavior. In this paper, the authors proposed a exercise system design method for the vertical load distribution and bio-mechanical signal process used for the squat exercise mechanism analysis, and based on these results, designed device can make the more safe and reliable free weight exercise. It is applied to system design through design method with kinematic dynamic, VR device and estimation model of exercise.

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9. is the output waveform of the signal in Standing position under no load condition. In the no-load state, the output signal appears in a constant pattern.

제안 방법

In this paper, we designed a instrument to support the correct squat motion by acquiring and analyzing the biomedical signals through the load cell sensor for the prevention of injuries and proper body alignment during squat exercise. In addition to, we propose a method of signal processing of a device that can give feedback to the user of the generated bio-signals, and have conducted studies on maximizing the exercise effect by database and posture monitoring through human interface for the interest of exercise[8,9].
In this study, the filter circuit is designed by applying Active Sallen-Key(VCVS, voltage-controlled voltage-source) filter, and it has the same R or C value as the operational amplifier with unit gain. For a single second stage, the designer has only three performance factors: DC gain, ω0(characteristic frequency of the second pole pair), and Q (indicating the complexity of the pole).
In this study, we propose an design method of the free weight exercise instrument that was able to monitoring with numerical analytic for correct free weight exercise with interactive squat exercise equipment. We tested the performance of the prototype by analyzing the obtained bio-signal information in regard to dynamic motion analysis.
The instrument for the interactive squat exercise consisted of two parts: a foot plate for motion and a data center for data detection. The footplate is designed to have a vertical force of 200kg or more through the load calculation.
In addition to, we propose a method of signal processing of a device that can give feedback to the user of the generated bio-signals, and have conducted studies on maximizing the exercise effect by database and posture monitoring through human interface for the interest of exercise[8,9]. The proposed method and experimental results are presented and proposed squat exercise system is quantify motion data for analyze the error motion and present the motion model so as to induce the correct squat exercise motion.
In this study, we propose an design method of the free weight exercise instrument that was able to monitoring with numerical analytic for correct free weight exercise with interactive squat exercise equipment. We tested the performance of the prototype by analyzing the obtained bio-signal information in regard to dynamic motion analysis. Using the protype equipment for the squat exercise, we obtained meaningful pattern waveform of normal equat movement posture.

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