[논문]블루이노와 센서를 이용한 헬스케어 디바이스

김현경; 김현정; 정혜윤; 조희연; 서혁준; 이형준

문제 정의

따라서 본 논문에서는 웨어러블 디바이스의 9축 센서를 이용하여 운동 자세 교정 기능을 제공하는 시스템을 제안한다. 센서로부터 획득한 값을 작성해 둔 알고리즘에 대입하여 정확한 자세일 경우에만 운동 횟수로 인정한다.
블루이노는 9축 센서를 통해 읽은 값을 BLE 통신을 통하여 어플리케이션으로 전송한다. 본 논문에서는 9축 센서와 블루이노를 납땜하여 하나로 만들고 밴드 안에 장착하여 사용자의 신체에 부착할 수 있는 스마트밴드를 제작했다. 그림 2는 MPU-9150에 적용되는 상보필터의 코드이다.

제안 방법

기존의 헬스케어 어플리케이션은 온/습도센서, 근접센서, 땀 센서, GPS등을 이용한 것들이 대부분이어서 실내에서는 사용하기 힘들고 몸의 미세한 물리적인 변화를 감지하는 데에는 한계가 있다. 그러나 본 논문의 방법은 블루이노와 9축센서를 이용하여 이러한 단점들을 개선하였다. 두 번째는 신체의 다양한 부위에 탈부착이 가능하여 여러 위치에서의 측정값을 얻을 수 있는 장점이 있다.
본 논문에서 제안하는 시스템에서는 블루투스 4.0 통신 칩이 내장된 아두이노 UNO 호환보드인 블루이노와 9축센서로 이루어진 센서부가 직접 제작한 안드로이드 어플리케이션과 통신한다.
팔운동과 복부운동의 가이드도 위와 같은 과정이 필요하다. 본 논문에서는 그림 4와 그림 5와 같은 기준으로 팔운동과 복부 운동의 정확도를 판별하였다.
본 논문에서는 웨어러블 밴드 부분 그리고 이와 연동되는 어플리케이션 부분으로 나눌 수 있다.
0 통신 칩이 내장된 아두이노 UNO 호환보드인 블루이노와 9축센서로 이루어진 센서부가 직접 제작한 안드로이드 어플리케이션과 통신한다. 블루이노와 연결된 9축센서를 이용하여 센서를 부착한 신체의 3축 각도를 측정하고, 상보 필터를 이용하여 값을 보정한 후 연산단계를 거쳐 분석한 자료를 바탕으로 측정값의 유효성과 유사성을 판단한다. 이후 블루이노는 BLE통신을 통해 안드로이드 어플리케이션으로 판별한 값을 전달한다.
센서가 연결된 후에 어플리케이션에서는 입력받은 다리 길이 값과 지면으로부터의 6inch 값으로 다리와 바닥이 이루는 theta 값을 계산해 BLE 통신을 통해 블루이노에 전송한다. 사용자가 운동을 시작하면, 센서가 실시간으로 측정하는 각도 값과 어플리케이션으로부터 받은 theta 값을 블루이노에 미리 코딩된 알고리즘으로 분석해 운동 자세가 정확한지 판단한다. 판단 값을 BLE 통신을 통해 어플리케이션으로 전송한다.
아령을 활용한 팔운동과 복부운동, 하복부운동 등의 세 종류의 운동을 구현하였다. 그림 3은 하복부 운동인 6inch에 관한 그림이다.
또한 자동으로 횟수를 카운트하는 기능 등을 통해 개인 트레이닝을 받는 것과 유사한 효과를 가지도록 한다. 제시된 어플리케이션과 밴드 형태의 웨어러블 디바이스를 통해 사용자가 자신만의 헬스트레이너를 갖게 할 수 있는 임베디드 시스템을 제안한다.

대상 데이터

본 논문에서 제안한 방법의 효율성을 검증하기 위하여 Blueinno 1개와 9축센서(MPU-9150) 1개, Android Smart Phone(API18)을 이용하여 실험하였다. 개발환경으로는 C# 언어를 기반으로 하는 Arduino IDE 1.

성능/효과

현재 헬스장의 PT(개인 트레이닝) 비용은 1회 8~10만원에 육박하는데 1회 1시간 내외의 트레이닝으로 큰 비용이 소비된다. 본 논문에서 적용되는 아두이노와 센서의가격을 고려하더라도 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한, 헬스장에 오가는 시간을 단축시킬 수 있어 어 시간·비용 두 가지 측면에서 모두 경제적이다.
또한, 헬스장에 오가는 시간을 단축시킬 수 있어 어 시간·비용 두 가지 측면에서 모두 경제적이다. 셋째로 산업적 측면에서 IT 시장을 이끄는 핵심 성장 동력인 웨어러블 디바이스 및 모바일 헬스 시장 확대에 영향을 줄 것으로 예상한다. 향후에는 소비자들의 건강관리에 대한 요구 사항이 다양해짐에 따라 단순 만보기와 같은 서비스만으로는 이 니즈를 만족시키기에 한계가 있다.

후속연구

현재 블루투스는 1대1 통신만이 가능하다. 그러나 이후에 1대 다 통신을 이용하게 되면, 여러 개의 센서를 어플리케이션에 동시 연결하여 여러 부위의 측정값이 필요한 스쿼트, 런지, 데드리프트 등의 운동에 대해 가이드가 가능할 것이다. 두 번째는 센서 분야이다.
세 번째로는 개발 환경에 관한 부분이다. 본 논문에서는 어플리케이션을 안드로이드 환경으로 개발하였으나 iOS로 개발환경을 확장한다면 애플 관련 제품 사용자에게도 서비스가 확대될 것이다. 네 번째는 활용 측면에 관한 부분이다.
현재는 사용자가 입력한 횟수에 따라 운동 가이드가 진행되지만, 사용자의 몸 상태를 분석하여 측정하는 기술을 도입하면 사용자의 상태에 맞게 운동 횟수 및 시간을 안내할 수 있다. 이를 활용하면 보다 정확한 트레이닝 뿐 아니라 재활 운동 등에도 도움이 될 것이다.
셋째로 산업적 측면에서 IT 시장을 이끄는 핵심 성장 동력인 웨어러블 디바이스 및 모바일 헬스 시장 확대에 영향을 줄 것으로 예상한다. 향후에는 소비자들의 건강관리에 대한 요구 사항이 다양해짐에 따라 단순 만보기와 같은 서비스만으로는 이 니즈를 만족시키기에 한계가 있다. 본 논문에서 제안하는 기술은 기존 제품과는 차별화된 서비스를 제공하기 때문에 경쟁력이 있다.
현재 사용 중인 9축 센서 이외에도 온습도 센서, 피부 근접 센서, 모션 트래킹 센서, 압력 센서, GPS센서, 심박센서, 근전도 센서 등의 다양한 센서를 메인보드와 연결할 수 있다. 현재 기울어진 각도 값을 받아 정확도를 계산하는 본 논문의 방법에 여러 센서를 통합하여 적용한다면 기능 면에서 크게 확장 될 수 있다. 세 번째로는 개발 환경에 관한 부분이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

블루이노와 센서를 이용한 헬스케어 디바이스
Wearable Healthcare Device Using The Blueinno and Sensors 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

블루이노와 센서를 이용한 헬스케어 디바이스 Wearable Healthcare Device Using The Blueinno and Sensors 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

블루이노와 센서를 이용한 헬스케어 디바이스
Wearable Healthcare Device Using The Blueinno and Sensors 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper