인공지능 기반의 식단과 운동 코칭 기획 모델 모바일 애플리케이션 UI/UX디자인 연구

Abstract

The era of the 4th industrial revolution is the times where we can perform personalized analysis with a lot of big data and artificial intelligence. In this era, we need to recognize the direction of change of the times and prepare for the future. It is expected that the current diet and exercise management market continues to grow in size with the development of smart devices, IoT, and artificial intelligence. However, despite the complementary relationship between exercise and diet, the proportion of use of the diet management application has not been expanded, and users are only passively using it, such as recording and observing their health. Diet and exercise are complementary to each other, and the body shape change patterns vary according to gender and age. Since there is no set sample and each person has a different body type, the development and introduction of AI-based diet and exercise applications can provide effective results to users through the custom management.Therefore, it is necessary to identify the correlation between diet and exercise management to find out the orientation of AI-based app development and design. Therefore, this study designed and developed an AI-based diet and exercise coaching application model and visualized it through UI/UX design by identifying criteria and directions for each purpose that a personalized service for improving user experience in diet recommendation and exercise management should be considered. A preliminary survey was conducted on the existing apps for users to identify problems and reflect to the new app design. The satisfaction survey on the app which was developed by reflecting the results of the preliminary survey results was executed, and the evaluation results were comparatively analyzed and verified. In the analysis of the existing AI diet apps, it was found that most applications simply provide information on the diet and recommend related recipes. The role of artificial intelligence is limited to identify the food in the picture and calculate the calories. In addition, they do not have functions to provide a user-customized diet, and there is a limitation in that the user must directly input a diet plan or a goal. To make the app convenient and effective, artificial intelligence should be able to recommend a diet according to the user's needs and lifestyle. In addition, in the existing apps the calculated data is simply expressed as a graph. By introducing motion graphic design, it can visually differentiate itself from existing apps, and motivate diet management, and strengthen the will of users.In the analysis of the existing AI exercise apps, they have common inconveniences that users had to choose an exercise method and manage a plan, and he had to set a goal and voluntarily access the app. They provide neither a customized plan or goal for the user, nor customized functions according to the exercise area and difficulty level. Users must select an exercise method, make a plan and manage it, set goals and access to the app voluntarily. The role of artificial intelligence is limited to exercise posture correction. If artificial intelligence recommends an exercise method according to the user's body type, needs, life pattern, and sense of movement, the program will be more effective, and the app will be more beloved. In addition, it is possible to adopt icons to visually differentiate the levels. This study induced the design system results as follows, focusing on user evaluation. First, it increased accessibility so that users could use it more conveniently. Through text extraction OCR, individual InBody data was extracted in paper format, and the user's body type was analyzed through individual InBody data..Second, it set goals for each user's body type based on InBody Big Data through Keras API, and conducted coaching by adjusting a personalized diet, exercise part, type, method, time, and difficulty level. Based on InBody data, it recommended the right exercise time, items, and diet for the user, adjusted the exercise intensity for each user according to the exercise success rate, and adjusted the exercise amount according to the user's goal. Through a survey, it identified users' needs and recommended exercise time and items and diet suitable for the user. A meal recommendation was made according to the user-specified meal plan, and the next day meal was recommended according to the compliance. In order for users to visually catch the elements according to the percentage of perfection in the body changes and postures for each individual body type, the motion graphic technology was used to convey certain information and give a sense of achievement. In addition, by visualizing body type information, achievement, and completeness data, the motion function motivated users to improve their will to achieve the goal and to practice.Third, it was designed to coach the movement posture by recognizing the user's joints through the posture analysis API and understanding the movement and direction of movement of the joint. It adjusted the exercise intensity according to the exercise success rate of the item and the exercise amount according to the goal of the user. It maximized the usability by achieving user-specific goals and providing information suitable for the purpose. In addition, the goal was set to increase the usability of the app by increasing attention through a concise interface design. Users may fall into a slump due to the lack of enforcement, which is the biggest drawback of the app. Through constant banner alarms, it provoked the desire of users to participate and achieve the goal.In the satisfaction survey of the AI-based diet and exercise coaching app developed through model design and UI/UX design, it was evaluated that it drew users’ attention, improved user awareness of information through the effective information delivery through graphic elements and functional and semantic spatial composition of items displayed on the screen, and elevated usability by providing the optimal service for users to manage information in real time through the motion graphic UI. It was analyzed that it was designed to discriminately recognize information through color and to improve the will to achieve the goal and sense of achievement. It was evaluated to constitute an application space that could increase the sense of achievement by giving a goal and raising the will of users. It was evaluated that it was designed to show the steps and results to be performed so that users could perceive it without complexity, to allow easy manipulation, and to inform users of the working status easily. It is the result of designing to provide personalized coaching according to the user's needs and conditions and setting it to be useful and to improve the sense of achievement for the user. This study gave motivation and goal to AI-based diet and exercise app users and improved their sense of accomplishment and will. It is hoped to help develop future-oriented technologies for continuous improvement and usability expansion of AI and UI/UX design in the future based on the research results. The app developed in this study by visualizing data is expected to become one of the most competitive application systems in the AI application market. It is expected that tools and technologies that are more precise and advanced than the system tools used in this study will be developed in the near future. |4차 산업혁명 시대는 수많은 빅데이터와 인공지능으로 개인 맞춤형 분석이 가능한 시대이며, 우리는 시대 변화의 방향을 인지하고 미래를 준비해 나가야 한다. 현재 식단 관리, 운동 관리 시장은 스마트기기, IoT, 인공지능 등의 발전으로 전체 시장의 규모는 계속 커질 것으로 전망된다. 하지만 운동과 식단은 상호보완적인 관계임에도 불구하고 식단관리 애플리케이션 이용 비중이 확대되지 못했고, 사용자는 자신의 건강을 기록하고 관찰하는 등 소극적 사용에 그치고 있다. 식단과 운동은 상호보완적인 관계이며 성별, 연령별에 따른 체형 변화가 다르다. 정해진 표본이 없고 사람별로 체형이 다르기 때문에 인공지능을 기반 한 식단과 운동 애플리케이션 개발과 도입은 개인 맞춤형 관리를 제공해 효과적인 결과를 사용자에게 줄 수 있다. 이에 식단과 운동관리의 상관성을 파악하여 인공지능 기반의 앱 개발 방향성과 디자인의 방향성에 대해 알아보아야 할 필요성이 있다. 따라서 본 연구는 식단 추천과 운동 관리에서 사용자 경험 향상을 위한 개인 맞춤형 서비스가 고려해야 할 목적별 기준과 방향성을 파악하여 인공지능 기반의 식단과 운동 코칭 애플리케이션의 모델을 설계·개발하고 이의 UI/UX디자인을 통해 시각화하였다. 사용자를 대상으로 기존 앱에 대해 사전 조사를 실시하였고 문제점을 파악하여 앱 설계에 반영하였다. 사전 조사의 결과를 반영하여 설계한 앱에 대한 만족도 조사를 재실시하여 평가 결과를 비교 분석, 검증하였다. 기존 AI 식단 앱의 분석 결과, 단순히 식단의 정보 제공이나 관련 레시피를 추천해주는 애플리케이션이 대부분이며 인공지능의 역할은 사진 속 음식을 파악하고 칼로리를 계산해주는 것에 그치고 있었다. 또한, 사용자 개인 맞춤형의 식단을 제공하는 기능은 없으며 다이어트 계획이나 목표량을 사용자가 직접 입력해야 하는 한계가 있었다. 사용자가 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 인공지능이 사용자의 니즈와 생활 패턴에 맞춰 식단을 추천해 줄 수 있다. 또한 계산된 데이터가 단순히 그래프로 표현되고 있지만, 시각적으로 차별성을 주고 모션그래픽 디자인을 도입해 식단 관리에 동기부여를 하고 사용자 의지를 강화할 수 있다. 기존 AI 운동 앱의 분석 결과, 사용자 스스로 운동법을 고르고 계획을 관리해야하며 본인이 목표를 설정하여 자발적으로 앱에 접속해야한다는 불편함이 있었다. 사용자 개인 맞춤형 계획이나 목표를 제공하거나, 운동 부위, 난이도에 따른 맞춤 기능을 제공하고 있지 않았다. 운동법을 선택하고 계획을 구성하여 스스로 관리하고 목표를 설정하여 자발적으로 앱에 접근해야한다는 불편함이 있었으며, 인공지능은 운동 자세를 바로잡아주는 역할에 그치고 있었다. 사용자 체형, 니즈, 생활 패턴, 운동 감각에 따라 운동법을 추천해주면 더욱 효과적인 인공지능 기반의 운동 관리 애플리케이션이 될 수 있다. 또한, 척도별 아이콘의 차별화를 통해 시각적으로 빨리 이해할 수 있도록 할 수 있다. 사용자 평가를 중심으로 연구의 설계 시스템 결과를 다음과 같이 도출하였다. 첫째, 접근성을 높여 사용자가 편리하게 사용할 수 있도록 하였다. 텍스트 추출 OCR을 통해 종이 형식의 개인별 인바디 데이터를 추출하고, 개인별 인바디 데이터를 통해 사용자의 체형을 분석하였다. 두 번째, Keras API를 통해 인바디 빅데이터를 기반으로 사용자의 체형별 목표를 설정하고 개인 맞춤형 식단과 운동 부위, 운동 종목, 운동 방법, 운동 시간, 운동 난이도를 조절하여 코칭을 진행하였다. 인바디 데이터를 통해 사용자에게 맞는 운동 시간과 운동 종목, 식단을 추천해주며 조건에 따른 운동 성공률 항목에 따라 각각 사용자에게 맞는 운동 강도를 맞춰주고 사용자의 목표에 따라 운동량을 조절해주었다. 설문조사를 통해 사용자의 니즈를 파악하고, 사용자에게 맞는 운동 시간과 운동 종목, 식단을 추천하도록 하였다. 사용자가 지정한 식대에 맞춰 식단을 추천해주며, 식단 시행 여부에 맞춰 다음날 추천 식단이 맞춰지게 설정하였다. 사용자들의 개인 체형별 몸의 변화와 자세의 완벽성 퍼센트에 따른 요소를 시각적으로 파악할 수 있도록 모션그래픽 기술로 확실한 정보전달과 성취감을 부여하였다. 또한, 체형정보와 성취도, 완성도 데이터를 시각화하여 모션 기능을 통해 사용자에게 동기부여가 되어 목표의식과 실천의지가 향상되도록 하였다. 세 번째, 자세 분석 API를 통해 사용자의 관절을 인식하고 관절의 움직임과 움직임의 방향을 파악하여 운동 자세를 코칭 해주도록 설계하였다. 조건에 따른 운동 성공률 항목에 따라 각각 사용자에게 맞는 운동 강도를 맞춰주고 사용자의 목표에 따라 운동량을 조절해주도록 하였다. 사용자 개인 맞춤형 목표를 달성하고 목적에 맞는 정보를 제공해줌으로써 사용성을 극대화하였다. 또한 간결한 인터페이스 디자인을 통해 주목성을 높임으로써 앱의 사용성을 높일 수 있도록 목표를 설정하였다. 앱의 가장 큰 한계성인 강제성이 없다는 것 때문에 사용자는 슬럼프에 빠질 수 있다. 꾸준한 배너 알람을 통해 욕구를 부여하고 목표성을 꾸준히 부여하도록 하였다. 모델 설계와 UI/UX디자인을 통해 개발한 인공지능 기반의 식단과 운동 코칭 앱의 만족도 조사 결과, 사용자의 시선을 유도하고 그래픽 요소를 통해 효과적인 정보 전달과 화면에 표시된 항목의 기능적, 의미적으로 공간 구성을 하여 사용자의 정보 인식을 향상시켰고, 모션그래픽 UI를 통해 사용자가 실시간으로 정보를 관리하는데 최적의 서비스를 제공하여 사용성을 높여 표현했다고 평가되었다. 색을 통해 정보를 차별적으로 인지하고 목표의지 향상과 성취감이 향상될 수 있도록 디자인하였으며, 데이터를 시각화한 그래픽을 통해 목표성을 부여하고 사용자의 의지를 상승시켜 성취감을 높일 수 있는 애플리케이션의 공간을 구성하였다고 분석되었다. 사용자가 복잡하지 않게 인지할 수 있도록 수행 단계와 결과를 정확히 알 수 있으며, 앱의 기본적인 기능을 쉽게 조작할 수 있도록 하였고, 작업 상태를 쉽게 알려줄 수 있도록 디자인 되었다고 평가되었다. 사용자의 니즈와 컨디션에 맞춰 개인맞춤형으로 코칭해줄 수 있도록 설계하고 사용자에게 유용하고 성취감을 향상할 수 있도록 설정한 결과이다. 본 연구는 인공지능 기반의 식단과 운동 앱 사용자에게 동기부여와 목표성을 부여해주고 성취감과 의지를 향상시켰다. 연구 결과를 토대로 향후 인공지능과 UI/UXI디자인의 지속적 향상과 사용성 확대를 위한 미래 지향적 기술 개발에 도움이 되고자 한다. 데이터를 시각화하여 본 연구에서 개발한 앱은 AI 애플리케이션 시장에서 경쟁력을 갖춘 응용 시스템 중 하나가 될 수 있을 것으로 기대한다. 본 연구에서 활용한 시스템 도구들보다 더욱 정밀하고 발전한 도구와 기술이 향후 개발되기를 기대한다.