KR101383421B1 - Upper extremity rehabilitation robot for assistance meals - Google Patents

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KR101383421B1
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fastening member
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meal
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KR1020130043216A
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이승열
강태훈
신동빈
김대진
엄성훈
문전일
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

The present invention relates to an upper extremity rehabilitation robot for meal assistance capable of assisting a meal for the elderly and patients for rehabilitation whose physical strength of an upper extremity is less than a normal person. The upper extremity rehabilitation robot for meal assistance comprises a detection member which is fixed to an upper extremity of a user and detects the fine movement of the upper extremity by the intent of the user; a motion control unit which calculates the direction where the upper extremity wants to go and the power based on the movement detected by the detection member and generates and outputs control signals according to the calculated direction and the power; and an articulated robot module one end of an arm of which is coupled to the detection member and which assists and guides the upper extremity with the power in the direction to move the upper extremity fixed to the detection member to a dish disposed at a predetermined position of a table based on the control signals outputted through the motion control unit.

Description

식사보조를 위한 상지 재활 로봇{Upper extremity rehabilitation robot for assistance meals}Upper extremity rehabilitation robot for assistance meals

본 발명은 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 노약자 및 재활환자의 식사를 보조하는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 상지가 고정되는 감지부재를 다관절로봇모듈에 장착하고, 상지의 움직임을 상기 감지부재로 감지하여, 감지된 움직임을 토대로 모션제어부에서 제어신호를 생성하면, 생성된 제어신호로 상기 다관절로봇모듈이 구동해, 사용자가 본인의 의도로 식사를 할 수 있도록 상기 다관절로봇모듈이 상지의 방향을 안내하고 힘을 보조하는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇에 관한 것이다.
The present invention relates to an upper limb rehabilitation robot for meal assistance to assist the elderly and rehabilitation of patients with lower muscle strength of the upper limbs, and more particularly, to mount the sensing member on which the upper limb of the user is fixed to the articulated robot module. When the motion of the upper limb is detected by the sensing member, and a control signal is generated by the motion controller based on the detected movement, the articulated robot module is driven by the generated control signal, so that the user can eat with his intention. The articulated robot module is directed to the upper limb rehabilitation robot for meal aid to guide the direction of the upper limb and to assist the force.

인간의 기대수명은 매년 증가하고 있으며, 국내를 비롯한 세계의 각국은 급속하게 노령화 사회로 접어들고 있다. The life expectancy of human beings is increasing every year, and domestic and international countries are rapidly entering an aging society.

전 세계적으로 노령화가 진행되고 있는 시점에서 실버산업분야는 생명지원분야, 생활지원분야, 생활활동지원분야 등으로 나뉘어 활발하게 발전해나가고 있으며, 이에 필요한 기술인 생체기능 대행 보조기술, 치료지원기술, 자립지원기술, 생활지원용 로봇기술 등도 활발하게 연구개발되고 있다.As the aging world is progressing, the silver industry is actively developing into the life support, life support and life activity support areas. Technology and life support robot technology are also being actively researched and developed.

특히 노령층의 경우, 근력이 약해져 자력 거동이 불가하거나 곤란한 경우가 많으며 행동에 많은 제약을 받게 된다. In particular, in the elderly, the strength of the muscles is weak and the magnetic behavior is often difficult or difficult, and many behaviors are restricted.

또한 노화에 의한 근력의 부족이나 근안정도의 감소에 의해 일반인에 비해 상지거동에도 많은 제약을 받게 된다.In addition, the lack of muscle strength due to aging or decrease in the degree of myopic eye is more restrictive than the general population.

따라서 실버산업분야의 일종으로 노령층의 부족한 근력을 보충 및 보조하기 위한 근력보조기구의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.Therefore, as a kind of silver industry, there is a need for a muscle aid system to supplement and supplement the insufficient strength of the elderly.

상기와 같은 근력보조기구의 필요성은 비단 노령층의 경우에만 한정되는 것은 아니다. The necessity of such a muscle aid is not limited only to the elderly.

각종 질환이나 사고 등 여타의 이유로 신체의 근력이 부족한 환자의 경우에도 상기와 같은 근력보조기구의 필요성이 대두되고 있으며, 자력만으로는 자유로운 거동이 어려운 재활훈련환자 등의 경우에도 근력보조 및 근력훈련을 위한 근력보조기구가 요구되고 있는 실정이다.In the case of patients with insufficient physical strength for various reasons such as various diseases or accidents, the necessity of the above-mentioned muscle aids is emerging, and even in the case of rehabilitation patients who are unable to move freely by their own force, There is a need for a muscle aid system.

상기한 이유로 종래에는 많은 제안이 제공되었는데, 그 중 등록특허 제10-1237245호(2013.02.18)에서는 식판에 놓여진 음식을 집어주는 그리퍼가 구비된 피킹 암과, 상기 피킹 암으로 집은 음식이 놓여지는 스푼이 구비되어, 상기 스푼을 사용자의 입으로 이동시켜주는 피딩 암과, 사용자가 상기 피킹 암 및 피딩 암의 움직임을 지시하는 조작부 및 상기 피킹 암, 피딩 암 및 조작부와 전기적으로 연결되어 상기 조작부의 명령에 따라 상기 피킹 암 및 피딩 암의 움직임을 조절하는 제어부를 포함하되, 상기 조작부가 터치패드식 액정디스플레이로 구비되어 상기 식판의 형상이 그대로 표시되게 하고 사용자가 먹고자하는 음식이 담긴 식판의 위치를 터치만 해주면 상기 피킹 암 및 상기 피딩 암을 자동으로 조작하여 사용자의 입으로 음식을 넣어 주는 식사 보조 로봇을 제공한다.For this reason, many proposals have been provided in the prior art, among which Patent No. 10-1237245 (2013.02.18) includes a picking arm provided with a gripper for picking up food placed on a plate, and food picked up by the picking arm. The feeding spoon is provided with a feeding arm for moving the spoon to the user's mouth, an operation unit for instructing the movement of the picking arm and the feeding arm by the user, and an electrical connection with the picking arm, the feeding arm and the operation unit. And a control unit for controlling the movement of the picking arm and the feeding arm according to a command of the control unit, wherein the operation unit is provided with a touch pad type liquid crystal display so that the shape of the plate is displayed as it is and the position of the plate containing the food that the user wants to eat. Just touch the meal aid to automatically put the food into the user's mouth by operating the picking arm and the feeding arm Provide the robot.

하지만 상기한 종래의 기술은 식사 이외의 작업을 행할 수 없을 뿐만 아니라, 사용자의 신체에 특성(체격, 입의 위치)을 고려하지 않아 사용자에게 사용상 많은 불편을 초래하였다.However, the above-described conventional technology not only can not perform work other than meals, but also does not consider characteristics (physique, position of the mouth) on the user's body, which causes a lot of inconvenience to the user.

또한 로봇의 오작동에 대한 대비책이 없어 안전사고가 발생할 수 있는 소지가 있었다.
In addition, there was a possibility that a safety accident could occur because there is no countermeasure against malfunction of the robot.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 제공되는 것으로, 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 사용자의 의도를 상지의 움직임을 파악해 다관절로봇모듈이 사용자의 부족한 상지근력을 보조함으로써, 노약자나 재활환자와 같은 사용자의 안정된 식사는 물론, 지정 테이블에서 상지로 할 수 있는 모든 일을 행할 수 있어 생활 편의성을 증대시킬 수 있고, 근력 재활운동에도 도움을 주며, 상지의 일부분에만 착용되는 감지부재가 자력으로 다관절로봇모듈의 일단에 체결되므로, 상기 다관절로봇모듈에 감지부재가 지지되어, 사용자는 감지부재의 무게감을 상대적으로 느낄 수 없어 착용의 편의성이 종래의 기술보다 향상되고, 사용자는 보다 다양한 동작과 자유로운 활동이 가능하며, 근력훈련시에는 다양한 부위의 근력훈련이 가능하고, 상기 감지부재가 지정 힘 이상의 힘을 감지하게 되면 상기 감지부재가 상기 다관절로봇모듈에서 자동 분리되도록 해 상기 다관절로봇모듈의 오작동에 따른 사용자의 안전이 확보되는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention is provided to solve the above problems, by grasping the movement of the upper limbs to the user's intention that the muscle strength of the upper limbs lower than normal people, the articulated robot module assists the user's lack of upper limb muscle strength, Not only a stable meal of the same user, but also all the things that can be done with the upper limbs at the designated table can increase the convenience of life, help with muscle rehabilitation exercises, and the sensing member worn only on a part of the upper limb is self-powered. Since it is fastened to one end of the joint robot module, the sensing member is supported by the articulated robot module, so that the user can not feel the weight of the sensing member relatively, so that the convenience of wearing is improved than the conventional technology, and the user has more various operations and Free activities are possible, and in strength training, strength training in various parts is possible. When the sensing member detects a force greater than a specified force, the sensing member is automatically separated from the articulated robot module, thereby providing an upper limb rehabilitation robot for meal assistance to ensure the safety of the user according to the malfunction of the articulated robot module. The purpose is.

본 발명에 따른 식사보조를 위한 상지 재활 로봇은 사용자의 상지에 장착 고정되고, 사용자 의도에 의한 상기 상지의 미세한 움직임을 포착하는 감지부재와, 상기 감지부재와 전기적으로 연결되고, 상기 감지부재를 통해 포착된 움직임을 토대로 상기 상지가 이동하고자 하는 방향과 힘을 산출하고, 산출한 방향과 힘에 따른 제어신호를 생성하여 출력하는 모션제어부와, 상기 감지부재가 암의 일단에 체결되고, 상기 모션제어부를 통해 출력되는 제어신호를 토대로, 상기 감지부재에 고정된 상지를 선택적으로 X축 또는 Y축 또는 Z축 선상을 따라 사용자의 상지가 상기 식탁테이블의 지정위치에 배치된 식기로 이동하도록 방향을 안내하고 힘을 보조하는 다관절로봇모듈이 포함된다.The upper limb rehabilitation robot for meal aid according to the present invention is mounted and fixed to the upper limb of the user, the sensing member for capturing the minute movement of the upper limb by the user's intention, and electrically connected to the sensing member, through the sensing member A motion controller configured to calculate a direction and a force to which the upper limb is to be moved based on the captured movement, generate and output a control signal according to the calculated direction and force, and the sensing member is coupled to one end of the arm, and the motion controller Based on the control signal output through the direction, the upper limb fixed to the sensing member selectively guides the user's upper limb to move to the tableware arranged at the designated position of the dining table along the X-axis, Y-axis or Z-axis line And articulated robot module to assist the force.

이때 본 발명에 따른 상기 감지부재는 사용자의 상지가 수용되는 수용홈이 일측에 형성되고, 상기 수용홈에 수용된 상기 상지를 고정하는 복수의 체결밴드가 포함되는 커프와, 상기 커프의 타측에 구비되고, 상기 상지가 고정된 커프의 움직임을 포착하는 모션감지센서와, 상기 모션감지센서의 타측면에 구비되고, 상기 다관절로봇모듈의 일단에 구비된 제2체결부재와 자력으로 서로 체결되어, 상기 커프를 상기 다관절로봇모듈의 일단에 고정하는 제1체결부재가 포함될 수 있다.At this time, the sensing member is provided with a cuff containing a plurality of fastening bands for fixing the upper limb accommodated in the receiving groove is formed on one side, the receiving groove is accommodated in the receiving groove, and the other side of the cuff And a motion detection sensor for capturing the movement of the cuff fixed to the upper limb and the second fastening member provided on the other side of the motion detection sensor and provided with one end of the articulated robot module by magnetic force. A first fastening member may be included to fix the cuff to one end of the articulated robot module.

그리고 본 발명에 따른 상기 제1체결부재 및 제2체결부재는 자력으로 서로 체결되도록 하되, 상기 모션감지센서가 지정범위 이상의 힘을 감지하면, 상기 제1체결부재 및 제2체결부재 중 어느 하나의 체결부재의 자극성을 변환하여, 상기 제1체결부재 및 제2체결부재가 순간 서로 분리되어 체결이 해제되도록 구성된다.And the first fastening member and the second fastening member according to the present invention to be fastened to each other by a magnetic force, if the motion detection sensor detects a force over a specified range, any one of the first fastening member and the second fastening member By converting the magnetic pole of the fastening member, the first fastening member and the second fastening member are configured to be separated from each other instantaneously released.

또한 본 발명에 따른 식사보조를 위한 상지 재활 로봇은 상기 커프의 타측에 결합되는 지지대에 지지되어, 상기 커프의 하부에 위치되고, 상기 식탁테이블의 상면을 닦을 수 있는 와이퍼가 더 구비될 수 있다.In addition, the upper limb rehabilitation robot for meal aid in accordance with the present invention is supported by a support coupled to the other side of the cuff, is located on the lower portion of the cuff, a wiper for wiping the upper surface of the table may be further provided.

그리고 본 발명에 따른 상기 모션감지센서는 사용자의 상지 중 손가락에서 손등의 움직임을 감지하는 제1감지센서와, 사용자의 상지 중 손등에서 손목의 움직임을 감지하는 제2감지센서와, 사용자의 상지 중 손목에서 팔까지의 움직임을 감지하는 제3감지센서로 분할하여 구성될 수 있다.In addition, the motion detection sensor according to the present invention is a first detection sensor for detecting the movement of the back of the hand in the fingers of the user's upper limb, the second detection sensor for detecting the movement of the wrist in the back of the user's upper limbs, the user's upper limbs It may be configured by dividing into a third detection sensor for detecting a movement from the wrist to the arm.

더불어 본 발명에 따른 상기 감지부재에는 상기 식기의 위치를 감지하는 식기감지센서가 더 구비될 수 있다.In addition, the sensing member according to the present invention may further include a dish sensor for sensing the position of the dish.

또한 본 발명에 따른 식사보조를 위한 상지 재활 로봇은 상기 식탁테이블에 배치되는 복수의 식기들에 식기위치발신기가 더 구비되어, 상기 식기감지센서가 상기 식기들의 위치를 인식할 수 있다.
In addition, the upper limb rehabilitation robot for meal assistance according to the present invention is further provided with a dish position transmitter to a plurality of dishes arranged on the table table, the dish sensor can recognize the position of the dishes.

본 발명에 따른 식사보조를 위한 상지 재활 로봇은 다음과 같은 효과를 가진다.Upper limb rehabilitation robot for meal aid according to the present invention has the following effects.

첫째, 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 사용자의 의도를 상지의 움직임을 파악해 다관절로봇모듈이 사용자의 부족한 상지근력을 보조함으로써, 노약자나 재활환자와 같은 사용자의 안정된 식사뿐만 아니라, 지정 테이블에서 상지로 할 수 있는 모든 일을 행할 수 있어 생활 편의성을 증대시킬 수 있음은 물론, 상지 근력 재활운동에도 도움을 주는 효과를 가진다.First, the user's intention of lowering the upper extremity's strength than the normal person's intention is to grasp the upper extremity's movement so that the multi-joint robot module assists the user's insufficient upper extremity, so that not only a stable meal for the elderly or rehabilitation patients, You can do everything you can to increase the convenience of life, as well as has an effect to help rehabilitation of upper extremity muscle strength.

둘째, 상지의 일부분에만 착용되는 감지부재가 자력으로 다관절로봇모듈의 일단에 체결되므로, 상기 다관절로봇모듈에 감지부재가 지지되어, 사용자는 감지부재의 무게감을 상대적으로 느낄 수 없어 착용의 편의성이 종래의 기술보다 향상되고, 사용자는 보다 다양한 동작과 자유로운 활동이 가능하며, 근력훈련시에는 다양한 부위의 근력훈련이 가능한 효과를 가진다.Second, since the sensing member, which is worn only on a part of the upper limb, is fastened to one end of the articulated robot module by itself, the sensing member is supported by the articulated robot module, so that the user can not feel the weight of the sensing member relatively. It is improved than the conventional technology, the user can more various movements and free activities, and when strength training has the effect of strength training of various parts.

셋째, 상기 감지부재가 지정 힘 이상의 힘을 감지하게 되면 상기 감지부재가 상기 다관절로봇모듈에서 자동 분리되도록 해 상기 다관절로봇모듈의 오작동에 따른 사용자의 안전이 확보되는 효과를 가진다.
Third, when the sensing member detects a force greater than a specified force, the sensing member is automatically separated from the articulated robot module, thereby ensuring the safety of the user due to a malfunction of the articulated robot module.

도 1은 본 발명 식사보조를 위한 상지 재활 로봇의 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명 식사보조를 위한 상지 재활 로봇에 사용자의 상지를 고정한 상태를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 구성에 따른 감지부재의 구성을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 구성에 따른 식사보조를 위한 상지 재활 로봇의 구동 상태를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 구성에 따른 제1체결부재와 제2체결부재에 의해 감지부재와 다관절로봇모듈의 체결 상태를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 구성에 따른 와이퍼의 사용상태를 보인 예시도이다.Figure 1 is an exemplary view showing the configuration of the upper limb rehabilitation robot for meal aid of the present invention.
Figure 2 is an exemplary view showing a state in which the user's upper limb fixed to the upper limb rehabilitation robot for meal aid of the present invention.
3 is an exemplary view showing a configuration of a sensing member according to the configuration of the present invention.
Figure 4 is an exemplary view showing a driving state of the upper limb rehabilitation robot for meal aid according to the configuration of the present invention.
5 is an exemplary view showing a fastening state of the sensing member and the articulated robot module by the first fastening member and the second fastening member according to the configuration of the present invention.
6 is an exemplary view showing a state of use of the wiper according to the configuration of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, at the time of the present application, It should be understood that variations can be made.

도 1은 본 발명 식사보조를 위한 상지 재활 로봇의 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명 식사보조를 위한 상지 재활 로봇에 사용자의 상지를 고정한 상태를 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명의 구성에 따른 감지부재의 구성을 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 구성에 따른 식사보조를 위한 상지 재활 로봇의 구동 상태를 보인 예시도이며, 도 5는 본 발명의 구성에 따른 제1체결부재와 제2체결부재에 의해 감지부재와 다관절로봇모듈의 체결 상태를 보인 예시도이고, 도 6은 본 발명의 구성에 따른 와이퍼의 사용상태를 보인 예시도이다.Figure 1 is an exemplary view showing the configuration of the upper limb rehabilitation robot for meal aid of the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing a state of fixing the upper limb of the user to the upper limb rehabilitation robot for meal aid of the present invention, Figure 3 is the present invention Figure 4 is an exemplary view showing the configuration of the sensing member according to the configuration, Figure 4 is an exemplary view showing a driving state of the upper limb rehabilitation robot for meal aid according to the configuration of the present invention, Figure 5 is a first embodiment according to the configuration of the present invention Exemplary diagram showing a fastening state of the sensing member and the articulated robot module by the fastening member and the second fastening member, Figure 6 is an exemplary view showing a state of use of the wiper according to the configuration of the present invention.

본 발명은 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 재활환자의 식사를 보조하는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇에 관한 것으로, 식기(10)가 배치되는 식탁테이블(100), 사용자 상지(A)의 움직임을 포착하는 감지부재(200), 상기 감지부재(200)가 포착한 상지(A)의 움직임을 산출하여 제어신호로 출력하는 모션제어부(300), 상기 모션제어부(300)를 통해 출력되는 제어신호를 토대로, 사용자의 상지(A)가 상기 식탁테이블(100)의 지정위치에 배치된 식기(10)로 이동하도록 방향을 안내하고 힘을 보조하는 다관절로봇모듈(400)이 포함되는데, 상기한 식탁테이블(100), 감지부재(200), 모션제어부(300), 다관절로봇모듈(400)을 보다 상세하게 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The present invention relates to an upper limb rehabilitation robot for assisting meals for rehabilitation patients whose muscle strength of the upper limb is lower than normal, and captures the movement of the table table 100 and the user upper limb A on which the tableware 10 is placed. Based on a control signal output through the motion control unit 300 and the motion control unit 300 to calculate a motion of the upper limb A captured by the detection member 200 and output the control member 300 as a control signal. The articulated robot module 400 guides the direction and assists the force so that the user's upper limb A moves to the tableware 10 arranged at the designated position of the table table 100. Referring to the drawings (100), the sensing member 200, the motion control unit 300, the articulated robot module 400 in more detail as follows.

먼저 도 1에 도시한 바와 같이 상기 식탁테이블(100)은 음식이 담긴 복수의 식기(10)들이 지정위치에 배치되는 것으로, 지정한 넓이의 판상으로 형성된다.First, as shown in FIG. 1, the table table 100 is a plurality of tableware 10 containing foods arranged at a predetermined position, and is formed in a plate shape having a specified width.

이때 상기 식탁테이블(100)은 그 상면에 복수의 마킹(101)이 인쇄되어, 상기 식탁테이블(100) 상에 배치되는 식기(10)들의 지정위치를 알 수 있다.At this time, a plurality of markings 101 are printed on the upper surface of the dining table 100, so that the table 10 can know the designated positions of the tableware 10 arranged on the dining table 100.

또한 상기 식탁테이블(100)의 상면을 복수의 섹터로 구획하여, 각각의 지정섹터에 식기(10)를 배치할 수도 있다.In addition, the upper surface of the table table 100 may be divided into a plurality of sectors, and the tableware 10 may be arranged in each designated sector.

그리고 상기 감지부재(200)는 사용자의 상지(A)에 장착 고정되고, 사용자 의도에 의한 상기 상지(A)의 움직임을 포착한다.The sensing member 200 is fixed to the upper limb A of the user, and captures the movement of the upper limb A by the user's intention.

이때 도 2 내지 도 6을 참조하여 상기 감지부재(200)를 더욱 상세하게 살펴보면, 상기 감지부재(200)는 사용자의 상지(A)가 고정되는 커프(210), 상기 상지(A)의 움직임을 포착하는 모션감지센서(220)로 구성된다.At this time, referring to the sensing member 200 in more detail with reference to Figures 2 to 6, the sensing member 200 is a cuff 210 is fixed to the user's upper limbs (A), the movement of the upper limbs (A) It consists of a motion sensor 220 to capture.

먼저 상기 커프(210)는 사용자의 상지(A)가 수용되는 수용홈(211)이 일측에 형성되고, 상기 수용홈(211)에 수용된 상기 상지(A)를 고정하는 복수의 체결밴드(212)가 포함된다.First, the cuff 210 has a receiving groove 211 in which the upper limb A of the user is received is formed on one side, and a plurality of fastening bands 212 for fixing the upper limb A accommodated in the receiving groove 211. Included.

따라서 상기 수용홈(211)에 사용자의 상지(A) 중 손등이 내부로 향하게 수용한 후 복수의 체결밴드(212)를 엮어 체결하면, 상기 커프(210)에 사용자의 상지(A)가 단단히 고정된다.Therefore, when the user's upper limbs (A) of the user's upper limb (A) is received inwardly and then weave a plurality of fastening bands (212), the upper limb (A) of the user is firmly fixed to the cuff (210). do.

더불어 상기 커프(210)에는 지지대(241)가 결합되고, 상기 지지대(241)에는 지면과 수평을 이루는 와이퍼(242)가 연결 지지되어, 상기 와이퍼(242)가 상기 커프(210)의 하부에 위치될 수 있다.In addition, a support 241 is coupled to the cuff 210, and a wiper 242 horizontally connected to the ground is supported to the support 241 so that the wiper 242 is positioned below the cuff 210. Can be.

상기 와이퍼(242)는 상기 식탁테이블(100) 상면에 떨어지 음식물이나 이물질을 제거하도록 상기 식탁테이블(100)의 상면을 닦을 수 있도록 한 것이다.The wiper 242 is to wipe the upper surface of the table table 100 to remove food or foreign matter dropped on the upper surface of the table table 100.

그리고 상기 커프(210)의 타측에는 상기 모션감지센서(220) 구비되는데, 상기 모션감지센서(220)는 상기 상지(A)가 고정된 커프(210)의 움직임을 포착한다.And the other side of the cuff 210 is provided with the motion detection sensor 220, the motion detection sensor 220 captures the movement of the cuff 210, the upper limb (A) is fixed.

이때 상기 모션감지센서(220)는 자이로센서, 기울기센서, 압전센서, 토크센서 등과 같이 움직임을 판단할 수 있는 센서가 단일 또는 복수로 이루질 수 있다.In this case, the motion detection sensor 220 may be made of a single or multiple sensors capable of determining movement, such as a gyro sensor, a tilt sensor, a piezoelectric sensor, a torque sensor, and the like.

그리고 상기 모션감지센서(300)는 더욱 정교한 움직임 포착이 가능하도록 상기 모션감지센서(300)를 3개로 구성할 수 있는데, 이때 제1감지센서(미도시)는 사용자의 상지(A) 중 손가락에서 손등의 움직임을 감지하고, 제2감지센서(미도시)는 사용자의 상지(A) 중 손등에서 손목의 움직임을 감지하며, 제3감지센서(미도시)는 사용자의 상지(A) 중 손목에서 팔까지의 움직임을 감지한다.In addition, the motion sensor 300 may configure the motion sensor 300 in three to enable more precise motion capture, wherein the first sensor (not shown) in the user's upper limbs (A) of the finger Detects the movement of the back of the hand, the second sensor (not shown) detects the movement of the wrist in the back of the hand of the user's upper limbs (A), the third sensor (not shown) is the wrist of the upper limbs (A) of the user Detect movement to the arm

또한 상기 모션감지센서(220)의 타측면에는 제1체결부재(231)가 구비되는데, 상기 제1체결부재(231)는 상기 다관절로봇모듈(400)의 일단에 구비된 제2체결부재(232)와 자력으로 서로 체결되어, 상기 커프(210)를 상기 다관절로봇모듈(400)의 일단에 고정한다.In addition, a first fastening member 231 is provided on the other side of the motion detection sensor 220, wherein the first fastening member 231 is provided with a second fastening member provided at one end of the articulated robot module 400. 232 and magnetically coupled to each other, the cuff 210 is fixed to one end of the articulated robot module 400.

따라서 상기 제1체결부재(231)가 제2체결부재(232)와 자력으로 서로 맞닿아 체결되기 위해 상기 제1체결부재(231)에는 자성을 가진 복수의 자성체(미도시)가 구비되는 것이 바람직하고, 상기 제2체결부재(232)에도 상기 제1체결부재(231)의 자성체(미도시)와 상응하는 자성을 가진 복수의 자성체(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the first fastening member 231 is provided with a plurality of magnetic bodies (not shown) having magnetic properties so that the first fastening member 231 contacts the second fastening member 232 by magnetic force. In addition, the second fastening member 232 may also be provided with a plurality of magnetic bodies (not shown) having magnetic properties corresponding to the magnetic bodies (not shown) of the first fastening member 231.

이때 상기 제1체결부재(231)의 자성체(미도시)와 상기 제2체결부재(232)의 자성체(미도시)는 서로 맞닿는 면의 극성이 서로 다른 극성으로 구비되어, 극성이 다른 자성체 상호 간에 작용하는 인력에 의해 체결된다.At this time, the magnetic body (not shown) of the first fastening member 231 and the magnetic body (not shown) of the second fastening member 232 are provided with different polarities of the surfaces in contact with each other, the magnetic body having different polarities It is fastened by a working force.

그리고 상기 제1체결부재(231) 및 제2체결부재(232)는 상기 모션감지센서(220)가 지정범위 이상의 힘을 감지하면, 상기 제1체결부재(231) 및 제2체결부재(232) 중 어느 하나의 체결부재(231,232)의 자극성을 변환하여, 상기 제1체결부재(231) 및 제2체결부재(232)가 순간 서로 분리되어 체결이 해제되도록 구성될 수 있다.The first fastening member 231 and the second fastening member 232 are the first fastening member 231 and the second fastening member 232 when the motion detection sensor 220 detects a force over a specified range. The first fastening member 231 and the second fastening member 232 may be momentarily separated from each other to release the fastening by converting the magnetic poles of any one of the fastening members 231 and 232.

따라서 상기 제2체결부재(232)에 구비되는 자성체(미도시)는 전자석으로 구성되어, 상기 모션감지센서(220)가 지정범위 이상의 힘을 감지하면, 상기 제2체결부재(232)에 구비된 전자석의 극성이 상기 제1체결부재(231)의 자성체(미도시)와 같은 극성으로 변환되어, 극성이 같은 자성체 상호 간에 작용하는 척력에 의해 체결이 해제된다.Therefore, the magnetic material (not shown) provided in the second fastening member 232 is composed of an electromagnet, and when the motion detection sensor 220 detects a force over a specified range, the second fastening member 232 is provided. The polarity of the electromagnet is converted to the same polarity as that of the magnetic body (not shown) of the first fastening member 231, and the fastening is released by the repulsive force acting on the magnetic bodies having the same polarity.

그리고 상기 모션제어부(300)는 상기 감지부재(200)와 전기적으로 연결되고, 상기 감지부재(200)를 통해 포착된 움직임을 토대로 상기 상지(A)가 이동하고자 하는 방향과 힘을 산출하고, 산출한 방향과 힘에 따른 상기 다관절로봇모듈(400)로 인가할 제어신호를 생성하여 출력한다.The motion controller 300 is electrically connected to the sensing member 200, and calculates a direction and a force to which the upper limb A is to move based on the motion captured by the sensing member 200, and calculates the calculated upper and lower extremities. Generates and outputs a control signal to be applied to the articulated robot module 400 according to one direction and force.

이때 상기 모션제어부(300)는 상기 감지부재(200)와 데이터의 입출이 가능하도록 케이블로 연결되거나, 무선통신수단으로 연결될 수 있다.In this case, the motion control unit 300 may be connected to the sensing member 200 by a cable to allow data to be input and output, or may be connected to a wireless communication means.

그리고 상기 다관절로봇모듈(400)은 상기 감지부재(200)가 암의 일단에 체결되고, 상기 모션제어부(300)를 통해 출력되는 연산값을 토대로, 상기 감지부재(200)에 고정된 상지를 선택적으로 X축 또는 Y축 또는 Z축 선상을 따라 사용자의 상지(A)가 상기 식탁테이블의 지정위치에 배치된 식기로 이동하도록 방향을 안내하고 힘을 보조한다.And the articulated robot module 400 is the sensing member 200 is fastened to one end of the arm, based on the operation value output through the motion control unit 300, the upper limb fixed to the sensing member 200 Optionally guide the direction and assist the force to move the user's upper limb A along the X-axis or Y-axis or Z-axis line to the tableware arranged at the designated position of the table.

본 발명의 다른 구성 예로 상기 감지부재(200)에는 상기 식기(10)의 위치를 감지하는 식기감지센서(250)가 더 구비될 수 있다.As another example of the configuration of the present invention, the sensing member 200 may further include a dish sensor 250 that detects a position of the dish 10.

이때 상기 식탁테이블(100)에 배치되는 복수의 식기(10)들에 식기위치발신기(11)가 더 구비되어, 상기 식기감지센서(250)가 상기 식기(10)들의 위치를 인식할 수 있다.In this case, a plurality of tableware position transmitters 11 may be further provided on the plurality of dishes 10 arranged on the table table 100, and the tableware sensor 250 may recognize the positions of the dishes 10.

본 발명의 구성에 따른 식사보조를 위한 상지 재활 로봇의 실시예를 살펴보면, 상기 식탁테이블(100)의 상면 지정위치에 인쇄된 마킹(101)에 음식이 담긴 식기(10)가 배치되고, 사용자의 상지(A)가 고정된 감지부재(200)를 상기 다관절로봇(400)의 암 일측단에 체결하여 장착한다.Looking at an embodiment of the upper limb rehabilitation robot for meal aid according to the configuration of the present invention, the table 10 containing the food is placed on the marking 101 printed on the upper surface designation position of the table table 100, the user's Upper and lower limbs (A) is fixed to one end of the arm of the articulated robot 400 is mounted.

사용자가 수저를 들고 식사를 진행하면 사용자의 의도에 의해 움직이려고 하는 상지(A)의 움직임을 상기 감지부재(200)가 포착한다.When the user proceeds to eat with a spoon, the sensing member 200 captures the movement of the upper limb A, which is intended to move according to the user's intention.

이때 상기 상지(A)가 가고자하는 방향 및 힘을 측정할 시 상기 감지부재(200)에서 상기 상지(A)가 좌,우로 움직이는 움직임으로 X축 선상의 방향 및 힘을 판단하고, 상기 상지(A)가 전,후로 움직이는 움직임을 파악하여 Y축 선상의 방향 및 힘을 판단하며, 상기 상지(A)가 상,하로 움직이는 움직임을 파악하여 Z축 선상의 방향 및 힘을 판단한다.At this time, when measuring the direction and the force that the upper limb A wants to go, the sensing member 200 determines the direction and the force on the X-axis by the movement of the upper limb A to the left and right, and the upper limb A ) Determines the direction and force on the Y-axis by detecting the movement of the front and back, and determines the direction and the force on the Z-axis by identifying the movement of the upper limb A up and down.

상기 감지부재(200)에서 포착된 움직임은 데이터화 되어, 상기 모션제어부(300)로 전달되고, 상기 모션제어부(300)는 상기 감지부재(200)에서 포착한 데이터를 토대로 사용자 의도에 의한 상기 상지(A)가 가고자하는 방향 및 힘을 측정하여 산출한다.The motion captured by the sensing member 200 is converted into data and transmitted to the motion control unit 300, and the motion control unit 300 is based on the data captured by the sensing member 200. A) calculates by measuring the direction and force to go.

그리고 산출된 산출값은 상기 다관절로봇(400)에 출력할 X축 또는 Y축 또는 Z축 각각의 제어신호를 생성하여 상기 다관절로봇(400) 각각의 서보드라이버로 출력한다.The calculated value is generated by the control signal of each of the X-axis, Y-axis or Z-axis to be output to the articulated robot 400, and outputs to the servo drivers of each of the articulated robot 400.

상기 출력된 X축 또는 Y축 또는 Z축 각각의 제어신호를 토대로 상기 다관절로봇(400)의 암을 선택적으로 X축 또는 Y축 또는 Z축 선상으로 구동시켜, 사용자의 상지(A)가 고정된 감지부재(200)를 사용자가 의도한 방향으로 힘을 보조하여 이동시킨다. The upper arm A of the user is fixed by selectively driving the arm of the articulated robot 400 on the X-axis, Y-axis, or Z-axis line based on the control signal of each of the output X-axis, Y-axis, or Z-axis. The sensing member 200 is assisted and moved in a direction intended by the user.

이때 상기 상지(A)가 연속 반복으로 같은 지정위치로 상지(A)가 이동할 경우, 지정위치로 적어도 1회 이상 이동한 후 상기 상지(A)의 이동궤적을 저장하여 데모모션을 생성할 수 있다.In this case, when the upper limb A moves to the same designated position in a continuous repetition, at least one or more movements to the designated position may be performed to store a movement trajectory of the upper limb A to generate a demo motion. .

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 식기 100: 식탁테이블
200: 감지부재 300: 모션제어부
400: 다관절로봇모듈 210: 커프
220: 모션감지센서 211: 수용홈
212: 체결밴드 241: 지지대
242: 와이퍼 231: 제1체결부재
232: 제2체결부재 250: 식기감지센서10: tableware 100: dining table
200: sensing member 300: motion control unit
400: articulated robot module 210: cuff
220: motion detection sensor 211: receiving groove
212: fastening band 241: support
242: wiper 231: first fastening member
232: second fastening member 250: tableware sensor

Claims (7)

사용자의 상지에 장착 고정되고, 사용자 의도에 의한 상기 상지의 움직임을 포착하는 감지부재와, 상기 감지부재와 전기적으로 연결되고, 상기 감지부재를 통해 포착된 움직임을 토대로 상기 상지가 이동하고자 하는 방향과 힘을 산출하고, 산출한 방향과 힘에 따른 제어신호를 생성하여 출력하는 모션제어부와, 상기 감지부재가 암의 일단에 체결되고, 상기 모션제어부를 통해 출력되는 제어신호를 토대로, 상기 감지부재에 고정된 상지를 선택적으로 X축 또는 Y축 또는 Z축 선상을 따라 사용자의 상지가 식탁테이블의 지정위치에 배치된 식기로 이동하도록 방향을 안내하고 힘을 보조하는 다관절로봇모듈이 포함되는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇에 있어서,
상기 감지부재는
사용자의 상지가 수용되는 수용홈이 일측에 형성되고, 상기 수용홈에 수용된 상기 상지를 고정하는 복수의 체결밴드가 포함되는 커프;
상기 커프의 타측에 구비되고, 상기 상지가 고정된 커프의 움직임을 포착하는 모션감지센서;
상기 모션감지센서의 타측면에 구비되고, 상기 다관절로봇모듈의 일단에 구비된 제2체결부재와 자력으로 서로 체결되어, 상기 커프를 상기 다관절로봇모듈의 일단에 고정하는 제1체결부재가 포함되는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇.
A sensing member fixed to the upper limb of the user and capturing the movement of the upper limb by a user's intention, and electrically connected to the sensing member, the direction in which the upper limb is to be moved based on the movement captured by the sensing member; The motion control unit calculates a force, generates and outputs a control signal according to the calculated direction and force, and the sensing member is coupled to one end of the arm, and is based on the control signal output through the motion control unit. Meal aid including a multi-joint robot module for guiding and assisting the fixed upper limbs to selectively move the upper limbs of the user's upper limbs to the tableware placed at the designated position of the table table along the X-axis, Y-axis or Z-axis line. In the upper limb rehabilitation robot for
The sensing member
A cuff including a plurality of fastening bands formed at one side to accommodate the upper limb of the user and fixing the upper limb accommodated in the receiving groove;
A motion detection sensor provided on the other side of the cuff and configured to capture movement of the cuff where the upper limb is fixed;
A first fastening member provided on the other side of the motion detection sensor and fastened to the second fastening member provided on one end of the articulated robot module by magnetic force to fix the cuff to one end of the articulated robot module. Upper limb rehabilitation robot for meal assistance included.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제1체결부재 및 제2체결부재는
자력으로 서로 체결되도록 하되, 상기 모션감지센서가 지정범위 이상의 힘을 감지하면, 상기 제1체결부재 및 제2체결부재 중 어느 하나의 체결부재의 자극성을 변환하여, 상기 제1체결부재 및 제2체결부재가 순간 서로 분리되어 체결이 해제되는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇.
The method according to claim 1,
The first fastening member and the second fastening member
When the motion detection sensor detects a force greater than a specified range, by converting the magnetic force of any one of the first fastening member and the second fastening member by the magnetic force, the first fastening member and the second fastening member Upper limb rehabilitation robot for meal aid that the fastening members are separated from each other at the moment.
청구항 1에 있어서,
상기 커프의 타측에 결합되는 지지대에 지지되어, 상기 커프의 하부에 위치되고, 상기 식탁테이블의 상면을 닦을 수 있는 와이퍼가 더 구비되는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇.
The method according to claim 1,
An upper limb rehabilitation robot for meal support, which is supported by a support coupled to the other side of the cuff, and positioned below the cuff, and further provided with a wiper for wiping the upper surface of the table table.
청구항 1에 있어서,
상기 모션감지센서는
사용자의 상지 중 손가락에서 손등의 움직임을 감지하는 제1감지센서;
사용자의 상지 중 손등에서 손목의 움직임을 감지하는 제2감지센서;
사용자의 상지 중 손목에서 팔까지의 움직임을 감지하는 제3감지센서로 분할하여 구성되는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇.
The method according to claim 1,
The motion detection sensor
A first sensor for detecting a movement of the back of the hand from a finger of the upper limb of the user;
A second sensor for detecting a movement of a wrist from the back of the hand of the user's upper limb;
An upper limb rehabilitation robot for meal assistance configured by dividing into a third detection sensor for detecting a movement from the wrist to the arm of the user's upper limb.
청구항 1에 있어서,
상기 감지부재에는
상기 식기의 위치를 감지하는 식기감지센서가 더 구비되는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇.
The method according to claim 1,
The sensing member
Upper limb rehabilitation robot for meal assistance further comprises a table sensor for sensing the position of the tableware.
청구항 6에 있어서,
상기 식탁테이블에 배치되는 복수의 식기들에는
상기 식기감지센서가 상기 식기들의 위치를 인식할 수 있는 식기위치발신기가 더 구비되는 식사보조를 위한 상지 재활 로봇.The method of claim 6,
The plurality of dishes arranged on the table table
The upper limb rehabilitation robot for meal assistance further comprises a dish position transmitter that the dish sensor can recognize the position of the dishes.
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