基於動作內容的訓練裝置和方法
2024-04-10 14:21:05
專利名稱：基於動作內容的訓練裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種基於動作內容的訓練裝置，且更具體地，涉及一種基於動作內容 的訓練裝置，其包括具有待教授的預定義動作的動作內容，並且使得用戶能夠學習該動作 內容。
背景技術：
通常，傳統的動作控制方法在特定位置中布置位置傳感器和位置校準傳感器，並 且當用戶的任何身體部分置於對應的位置中時，向對應的身體部分提供電力或振動。雖然傳統的動作控制方法感測錯誤動作或姿勢的發生並且通知所感測的錯誤動 作或姿勢，但是無法建議關於用戶必須按照用於學習根據特定主題而連續的動作的任何順 序來採取任何行動和姿勢。因此，使用傳統的動作控制方法無法提供如下訓練服務，該訓練服務使得用戶能 夠學習具有根據諸如教育、健康護理和休閒運動之類的特定主題而連續的動作的動作內容。另外，存在另一動作控制方法，其通過將感覺傳感器安裝在用戶使用的設備上而 對用戶給出該設備的使用上的感官限制。然而，儘管另一動作控制方法對用戶動作給出了 感官限制，但是它無法向用戶建議正確的動作指導。
發明內容
技術問題本發明的一方面提供了一種基於動作內容的訓練裝置和方法，其能夠使用具有待 教授給用戶的預定義基準動作的動作內容來向用戶提供訓練服務。本發明的另一方面提供了一種基於動作內容的訓練裝置和方法，其能夠向用戶更 容易和準確地訓練根據動作內容的動作。技術方案根據本發明的一方面，提供了一種基於動作內容的訓練裝置，包括多個動作檢測 傳感器，被分散地安置於用戶的身體中，以獲得用戶的各個身體部位的位置信息信號；動作 控制器，分析所述位置信息信號以檢測用戶動作，並且將檢測的動作與從動作內容提供的 基準動作進行比較，以產生用於動作校準的訓練的動作校準信號；和多個動作校準傳感器， 被分散地安置於身體中，以根據所述動作校準信號刺激用戶的身體部位並且校準用戶動 作。所述動作控制器可以包括信號接口，以接口方式連接在動作檢測傳感器、動作校 準傳感器和動作控制器之間收發的信號；當前動作分析器，分析通過動作檢測傳感器獲得 的位置信息信號以檢測用戶動作；動作比較器，將用戶動作與從動作內容提供的基準動作 進行比較；動作錯誤計算器，計算作為用戶動作和基準動作之間的差別的動作錯誤；和動 作校準信號產生器，基於所述動作錯誤產生用於訓練動作校準的動作校準信號。
所述動作控制器還可以包括存儲動作內容的動作內容存儲器。所述動作校準信號可以包括其中動作錯誤發生的身體部位、錯誤方向和錯誤程度 的信息。所述動作校準傳感器可以根據所述動作校準信號改變用戶的身體部位的刺激方 向和刺激程度。根據本發明的另一方面，提供了一種基於動作內容的訓練方法，包括獲得按照用 戶的身體部位的位置值以感測用戶動作；將從動作內容提供的基準動作與用戶動作進行比 較，以計算動作錯誤；和刺激其中動作錯誤發生的用戶的身體部位的感覺，以訓練動作校 準。所述用戶動作的感測步驟可以包括通過被分散地安置於用戶的身體中的多個動 作檢測傳感器獲得按照用戶的身體部位的位置值；以及分析按照用戶的身體部位的位置 值，以檢測用戶動作。所述動作錯誤的計算步驟可以包括將從動作內容提供的基準動作與用戶動作進 行比較，以檢測其中動作錯誤發生的身體部位、錯誤方向和錯誤程度。所述感覺的刺激步驟可以包括通過被分散地安置於用戶的身體中的多個動作校 準傳感器改變其中動作錯誤發生的身體部位的刺激方向和刺激程度。有益效果根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練裝置和方法根據具有待教授給用戶 的預定義基準動作的動作內容來控制用戶動作，由此建議關於用戶必須按照用於學習連續 的動作的任何順序來採取任何行動和姿勢。即，本發明的實施例能夠提供用於具有諸如教 育、健康護理和休閒運動之類的特定主題的動作的訓練服務。另外，本發明的實施例通過將至少一個傳感器分散地安置於用戶的身體或穿戴的 衣物上來使得用戶能夠更準確地接收和控制他們的動作，由此最大化用戶的訓練效果。
根據結合附圖進行的以下詳細描述，將更清楚地理解本發明的上面和其它方面、 特徵及其他優點，其中圖1是根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練裝置的框圖；圖2是用於描述根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練方法的流程圖；圖3是用於描述根據本發明的另一實施例的基於動作內容的訓練方法的流程圖；圖4是圖示了根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練裝置的使用的示範圖； 和圖5是圖示了根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練裝置的另一使用的示 範圖。
具體實施例方式現在，將參考附圖詳細描述能夠由本領域的技術人員容易實施的本發明的示範實 施例。在以下描述中，當相關已知的功能或配置的詳細描述被確定為不必要地模糊本發明 的要點時，將省略其詳細描述。
在附圖中，為了清楚起見，將省略與本發明的描述無關的部分。相同的附圖標記始 終指代相同的元素。另外，將進一步理解，當在本說明書中使用時，術語「包括」和/或「包含」指定所 述特徵、整數、步驟、操作、元素、和/或組件的存在，但是並不排除一個或多個其他特徵、整 數、步驟、操作、元素、組件、和/或其組合的存在或添加，除非另有限定。圖1是根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練裝置的框圖。參考圖1，基於動作內容的訓練裝置包括多個動作檢測傳感器Ila到lln、多個動 作校準傳感器12a到12η、以及動作控制器20。各個動作檢測傳感器Ila到Iln可以利用能夠獲得三維(3D)位置值的各種類型 的位置傳感器來實現。各個動作校準傳感器12a到12η可以利用能夠改變感覺刺激方向和 感覺刺激程度的觸覺傳感器或能夠執行與該改變功能相同功能的設備來實現。另外，動作控制器20可以包括至少一個設備，其能夠處理信號和存儲信息，諸如 數位訊號處理器(DSP)、微控制器、現場可編程門陣列(FPGA)等。下文中，將在下面描述該訓練裝置的各個元件的功能。動作檢測傳感器Ila到Iln被分散地安置於用戶的身體或用戶穿戴的衣物(例 如，衣服)上。動作檢測傳感器Ila到Iln獲得根據用戶動作(即，行動和姿勢)而改變的 按照用戶的身體部位的位置值，產生用於通知獲得的值的位置信息信號，並且將產生的信 號提供給動作控制器20。與動作檢測傳感器Ila到Iln —樣，動作校準傳感器12a到12η被分散地安置於 用戶的身體或穿戴的衣物上。動作校準傳感器12a到12η響應於從動作控制器20提供的 動作校準信號來改變用於要求動作校準的用戶身體的刺激方向和刺激程度，並由此向用戶 通知其身體的哪個部位要求動作校準以及必須在哪個方向和按多少來移動該身體部位。這裡，動作校準信號是由動作控制器20提供的信號，並且包括其中動作錯誤發生 的身體部位、錯誤方向和錯誤程度的信息。動作控制器20將從要向用戶教授的動作內容提供的基準動作和用戶動作進行比 較，以由此檢查是否動作錯誤發生。當動作錯誤發生時，動作控制器20向用戶訓練正確的 動作，從而用戶能夠採取該正確的動作。為此，動作控制器20包括信號接口 21、當前動作分析器22、動作內容存儲器23、動 作比較器24、動作錯誤計算器25、和動作校準信號產生器26。信號接口 21連接到動作檢測傳感器Ila到Iln和動作校準傳感器12a到12η，並 且以接口方式連接在動作檢測傳感器Ila到lln、動作校準傳感器12a到12η和動作控制器 20之間傳送的信號。S卩，信號接口 21解調從動作檢測傳感器Ila到Iln傳送的位置信息信號，以便將 傳送的信號改變為利用當前動作分析器22可識別的信號。替換地，信號接口 21調製從動 作校準信號產生器26傳送的動作校準信號，以由此將傳送的信號改變為能夠傳送到動作 校準傳感器12a到12η的信號，並之後輸出改變的信號到外部。這裡，信號接口 21根據公知技術使用信號調製/解調方案，並且可以使用有線通 信方案、無線通信方案和人形機(humanoid)通信方案中的任何一個。在動作檢測傳感器 Ila到lln、動作校準傳感器12a到12η和信號接口 21之間傳送的信號是諸如模擬信號或
5數位訊號之類的電信號。當前動作分析器22具有按照身體部位的位置值和動作之間的預定義相關性。當 從動作檢測傳感器Ila到Iln傳送位置信息信號時，當前動作分析器22獲得按照身體部位 的位置值，並之後基於預定義的相關性來檢測用戶的當前動作。動作內容存儲器23存儲具有要教授給用戶的預定義基準動作的動作內容。此時， 所述動作內容可以包括具有與教育、健康護理和休閒運動等相關聯的主題的連續動作。所 述動作的示例可以包括舞蹈作品、武術等。動作比較器24將通過當前動作分析器22獲得的用戶的當前動作與對應於獲得的 動作的動作內容的基準動作進行比較，以由此檢測在基準動作和獲得的動作之間的差別。動作錯誤計算器25分析通過動作比較器24獲得的該差別，以計算動作錯誤。此 時，所述動作錯誤具有其中動作錯誤發生的身體部位、錯誤方向和錯誤程度的信息。動作校準信號產生器26基於由動作錯誤計算器25檢測的動作錯誤來產生用於 對用戶訓練正確的動作的動作校準信號，並且提供產生的動作校準信號到動作校準傳感器 12a 到 12η。隨後，動作校準傳感器12a到12η響應於該動作校準信號來改變用於其中動作錯 誤發生的身體部位(bodyguard)的刺激方向和刺激程度，並因此使得用戶能夠識別動作錯 誤在身體的哪個部位發生以及身體部位必須在哪個方向和按多少來移動。雖然在圖1所圖示的本發明的實施例中，動作檢測傳感器Ila到Iln與動作校準 傳感器12a到12η分開，但是當有必要時，動作檢測傳感器Ila到Iln和動作校準傳感器 12a到12η可以利用一個傳感器來集成。圖2是用於描述根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練方法的流程圖。首先，當基於動作內容的訓練開始時，在操作S 1中，動作控制器20通過動作檢測 傳感器Ila到Iln獲得按照用戶的身體部位的位置值。在操作S2中，動作控制器20分析獲得的按照身體部位的位置值，以檢測用戶的當 前動作，並之後在操作S3中，將用戶的當前動作與從動作內容提供的基準動作進行比較。在操作S4中，當操作S3的比較結果示出了用戶的當前動作不同於從動作內容提 供的基準動作並且動作錯誤發生時，在操作S5中，動作控制器20計算其中動作錯誤發生的 身體部位、錯誤方向和錯誤程度。然後，動作控制器20產生包括通過操作S5計算的信息的動作校準信號並且將產 生的信號提供給動作校準傳感器12a到12η，並且在操作S6中，動作校準傳感器12a到12η 響應於該動作校準信號來訓練用於其中動作錯誤發生的身體部位的校準。S卩，動作校準傳感器12a到12η響應於該動作校準信號來改變用於其中動作錯誤 發生的身體部位的刺激方向和刺激程度，並因此向用戶通知其身體的哪個部位需要動作校 準以及身體部位必須在哪個方向和按多少來移動。當操作S6完成時，在操作S7中，動作控制器20基於動作內容檢查是否存在相繼 的訓練動作。當檢查結果示出了存在相繼的訓練動作時，該訓練方法再返回到操作Si。另 一方面，當檢查結果示出了不存在相繼的訓練動作時，基於動作內容的訓練方法完成。此外，根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練方法可以如圖3所圖示地在操 作S6和S7之間添加檢查校準的完成的操作S8，以用於進一步增強訓練效果。
S卩，在操作S6中，動作校準傳感器12a到12η訓練用於其中動作錯誤發生的身體 部位的校準。隨後，在操作S8中，僅在其中用戶校準其動作以採取從動作內容提供的基準 動作的情況下，該訓練方法才能夠前進到後續的操作。在這種情況下，僅在其中該訓練裝置識別出用戶的動作被準確地校準的情況下， 用戶才能夠學習後續的動作。因此，本發明的實施例能夠向用戶提供準確的動作校準效果。
如上所述，根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練裝置和方法重複地執行動 作感測處理和動作校準處理，並因此能夠建議關於用戶必須按照用於學習根據特定主題而 連續的動作的任何順序來採取任何行動和姿勢。圖4是圖示了根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練裝置的使用的示範圖。參考圖4，動作檢測傳感器Ila到Iln和動作校準傳感器12a到12η被分散地安置 於用戶的身體或用戶穿戴的衣物(例如，衣服)上，並且動作控制器20被布置於用戶的特 定身體部位或該身體部位的外部。動作檢測傳感器Ila到Ilru動作校準傳感器12a到12η和動作控制器20如上所 述地按照有線通信方案、無線通信方案和人體通信方案中的任何一個來彼此通信。當動作控制器20按照人體通信方案與動作檢測傳感器Ila到11η、動作校準傳感 器12a到12η通信時，動作控制器20必須有必要地與用戶的特定身體部位相接觸或與之相 鄰。此原因是使得動作檢測傳感器Ila到Ilru動作校準傳感器12a到12η和動作控制器 20能夠使用人體作為傳送介質來收發信號。這樣，動作檢測傳感器Ila到Iln被分散地安置於用戶的身體上，並因此能夠根據 用戶動作更準確地感測和通知按照身體部位的位置值。因此，動作控制器20能夠基於感測 的位置值來更準確地檢測用戶的當前動作。利用相同的原理，動作校準傳感器12a到12η也被分散地安置於用戶的身體上，並 因此使得用戶能夠校準身體部位的錯誤動作。因此，能夠看出，本發明的實施例也增強了用 戶的動作校準效果。圖5是圖示了根據本發明的實施例的基於動作內容的訓練裝置的另一使用的示 範圖。在圖5中，動作檢測傳感器Ila到Iln和動作校準傳感器12a到12η被分散地安置 於用戶的手和臂佩戴的物品上，由此感測和控制用戶的手和臂的動作。如圖5所圖示的，動作檢測傳感器Ila到Iln和動作校準傳感器12a到12η被分 散地安置於用戶的手和臂上，並尤其是關節部位上。因此，動作檢測傳感器Ila到Iln能夠感測和通知用戶的手和臂的細微動作，並因 此，動作控制器20能夠基於感測的動作來更精確地控制身體。例如，當食指的動作不同於從動作內容提供的動作時，動作校準傳感器12a到12η 在動作控制器20的控制下刺激食指的各個關節的感覺，由此依據由動作內容預定義的動 作來做出食指的動作。儘管已經結合示範實施例而示出和描述了本發明，但是對於本領域技術人員明顯 的是，可以做出修改和改變，而不脫離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍。
權利要求
一種基於動作內容的訓練裝置，包括多個動作檢測傳感器，被分散地安置於用戶的身體中，以獲得用戶的各個身體部位的位置信息信號；動作控制器，分析所述位置信息信號以檢測用戶動作，並且將檢測的動作與從動作內容提供的基準動作進行比較，以產生用於動作校準的訓練的動作校準信號；和多個動作校準傳感器，被分散地安置於身體中，以根據所述動作校準信號刺激用戶的身體部位並且校準用戶動作。
2.根據權利要求1所述的訓練裝置，其中所述動作控制器包括信號接口，以接口方式連接在動作檢測傳感器、動作校準傳感器和動作控制器之間收 發的信號；當前動作分析器，分析通過動作檢測傳感器獲得的位置信息信號以檢測用戶動作； 動作比較器，將用戶動作與從動作內容提供的基準動作進行比較； 動作錯誤計算器，計算作為用戶動作和基準動作之間的差別的動作錯誤；和 動作校準信號產生器，基於所述動作錯誤產生用於訓練動作校準的動作校準信號。
3.根據權利要求2所述的訓練裝置，其中所述動作控制器還包括存儲動作內容的動作 內容存儲器。
4.根據權利要求2所述的訓練裝置，其中所述動作校準信號包括其中動作錯誤發生的 身體部位、錯誤方向和錯誤程度的信息。
5.根據權利要求4所述的訓練裝置，其中所述動作校準傳感器根據所述動作校準信號 改變用戶的身體部位的刺激方向和刺激程度。
6.一種基於動作內容的訓練方法，包括獲得按照用戶的身體部位的位置值以感測用戶動作；將從動作內容提供的基準動作與用戶動作進行比較，以計算動作錯誤；和刺激其中動作錯誤發生的用戶的身體部位的感覺，以訓練動作校準。
7.根據權利要求6所述的訓練方法，其中所述用戶動作的感測步驟包括通過被分散地安置於用戶的身體中的多個動作檢測傳感器獲得按照用戶的身體部位 的位置值；以及分析按照用戶的身體部位的位置值，以檢測用戶動作。
8.根據權利要求6所述的訓練方法，其中所述動作錯誤的計算步驟包括將從動作內 容提供的基準動作與用戶動作進行比較，以檢測其中動作錯誤發生的身體部位、錯誤方向 和錯誤程度。
9.根據權利要求8所述的訓練方法，其中所述感覺的刺激步驟包括通過被分散地安 置於用戶的身體中的多個動作校準傳感器改變其中動作錯誤發生的身體部位的刺激方向 和刺激程度。
全文摘要
一種基於動作內容的訓練裝置包括多個動作檢測傳感器(11a..11n)，被分散地安置於用戶的身體中，以獲得用戶的各個身體部位的位置信息信號；動作控制器(20)，分析所述位置信息信號以檢測用戶動作，並且將檢測的動作與從動作內容提供的基準動作進行比較，以產生用於動作校準的訓練的動作校準信號；和多個動作校準傳感器(12a..12n)，被分散地安置於身體中，以根據所述動作校準信號刺激用戶的身體部位並且校準用戶動作，並結果能夠提供用於連續動作的訓練服務並且增強動作校準效果。
文檔編號A63B69/00GK101983090SQ200980112041
公開日2011年3月2日 申請日期2009年1月19日 優先權日2008年4月3日
發明者嚴洛雄, 姜泰旭, 姜盛元, 明惠珍, 樸基赫, 樸炯一, 林寅基, 沈載勳, 邢昌熙, 金聖恩, 金整範, 金景洙, 金真慶, 黃正煥 申請人:韓國電子通信研究院