KR101955925B1 - Rehabilitation robot of legs, boarding and driving method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하지 재활 운동 로봇에 관한 것으로서, 하지에 장애가 있는 장애인의 하지 재활 운동을 위한 로봇에 있어서, 장애인이 탑승하는 탑승의자, 탑승의자의 양측에 탈부착 가능하게 구비되는 외골격 로봇, 탑승의자의 등받이 부분에 구비되어 상하로 구동하는 상하 프레임, 및 상하 프레임과 수직 방향으로 형성되어 전후방으로 구동하는 결합부를 포함하여, 수의적인 체간 조절 및 사지 움직임이 어려운 중증 장애인도 최소한의 외부 인력의 도움으로 이송 및 탑승이 가능하고, 잔존 기능이 있는 상지 부위에 센서를 부착하여 독립적으로 보행 훈련을 진행할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a robot for rehabilitation of a lower limb, and more particularly, to a robot for rehabilitation of a disabled person having a disability in the lower limb, including a chair for abusing a disabled person, an exoskeleton robot removably attached to both sides of the chair, And a coupling portion which is formed in a vertical direction with respect to the upper and lower frames and driven forward and backward so that the severely handicapped having difficulty in controlling the trunk and limb movement of the hand can be transported and transported with the help of a minimum external force. It is possible to carry out the gait training independently by attaching the sensor to the upper part with the remaining function.
Description
본 발명은 하지 재활 운동 로봇 및 이 로봇의 탑승 및 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수의적으로 체간 및 사지를 조절하기 어려운 중증 장애인이나 환자를 하지 재활 운동 로봇으로 이송 및 구동을 함에 있어, 안전하고 손쉬운 탑승 및 구동을 지원할 수 있는 수단을 확보한 하지 재활 운동 로봇 및 이 로봇의 탑승 및 구동방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a rehabilitation exercise robot and a method for loading and driving the same. More particularly, the present invention relates to a rehabilitation exercise robot for carrying and driving a severely disabled person or patient, The present invention relates to a rehabilitation exercise robot and a method for boarding and driving the same.
종래 기술로는 아래와 같은 선행기술문헌들이 있다.Prior arts include the following prior art documents.
먼저, 특허문헌 1은 하체에 착용하는 외골격을 휠체어 형태의 리프트 및 주행부와 함께 결합한 휠체어식 보행 보조 로봇으로 환자의 보행 재활 또는 노약자의 거동 보조를 할 수 있는 장치이다. First, Patent Document 1 is a wheelchair type walking assist robot combined with an exoskeleton worn on a lower body together with a wheelchair-like lift and a traveling part, and is a device capable of rehabilitating the patient's walking or assisting the aged person.
즉 특허문헌 1은 기능적으로 보행 보조, 재활 기능 및 주행 기능을 결합하여 사용 편의성을 향상시키고, 장거리 주행이 가능하여 이동 수단으로도 활용이 가능하다. 이를 위해, 상기 의자 상단부가 고정 결합되는 리프트 체결부와, 허벅지 브레이스가 결합된 상부 프레임과, 종아리 브레이스가 결합된 하부 프레임, 상기 리프트 체결부와 상기 상부 프레임 사이에 설치되어 상기 리프트 체결부를 기준으로 상기 상부 프레임을 회전시키는 고관절부와, 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임 사이에 설치되어 상기 상부 프레임을 기준으로 상기 하부 프레임을 회전시키는 슬관절부를 구비하는 외골격을 제공한다.That is, Patent Document 1 improves ease of use by functionally combining a walking aid, a rehabilitation function, and a driving function, and can be used as a moving means because it can travel a long distance. To this end, there is provided a chair comprising: a lift coupling portion to which the chair upper end is fixedly coupled; an upper frame coupled to the thigh brace; a lower frame coupled to the calf brace; A hip joint for rotating the upper frame and a knee joint provided between the upper frame and the lower frame for rotating the lower frame with respect to the upper frame.
그리고 특허문헌 2는 사용자의 보행시 상지 운동 상태를 실시간으로 정확히 측정하고 이를 사용자의 보행 재활 진행 상황에 반영하여 보행 재활을 도울 수 있는 상지 연동형 재활로봇으로, 상지 입력 부를 통하여 재활단계에 따라 팔의 회전 각 및 회전력, 손잡이의 토오크 및 손잡이 스위치 센서 값 등에 비례하여 보행 속도 및 보폭 조절을 통해 자연스러운 보행 능동 모드를 구현할 수 있는 장치이다. Patent Document 2 discloses an upper-limb-type rehabilitation robot capable of precisely measuring the upper limb movement state in the user's walking in real time and reflecting the same in the user's walking rehabilitation progress status, It is possible to realize a natural gait active mode by controlling the walking speed and the stride proportion in proportion to the rotational angle and rotational force of the handle, the torque of the handle, and the handle switch sensor value.
즉, 특허문헌 2의 상지 입력 부는 팔과 손, 손가락의 회전 및 세기 정보 등을 이용해 슬라이딩 기구부의 전 후진 위치 및 속도를 제어하고, 슬라이딩 기구부의 플랫폼 위에 위치한 발 지지부의 상하운동 및 회전 운동의 위치 및 속도를 조절하고, 사용자의 상지 운동에 관련된 센서 정보들을 토해 하지의 보행 정도를 변화시킬 수 있는 특징이 있다. That is, in the upper-body input section of Patent Document 2, the forward and backward positions and speeds of the sliding mechanism section are controlled by using the arm, hand and finger rotation and intensity information, and the positions of the up- And the speed of the user can be changed, and the degree of walking of the user can be changed with the sensor information related to the user's upper extremity motion.
하지만, 종래 기술들은 체간 및 사지의 마비로 수의적 움직임의 조절이 어려운 중증 장애인을 시스템으로 이송 및 탑승하는 데 안전상의 어려움이 있 고, 많은 인력을 필요로 한다는 문제점이 있고, 하지의 외골격부를 착용함에 있어서도, 안전사고의 위험이 있을 수 있고, 보행에 있어 상지 입력부의 손잡이를 잡고 보행을 진행해야 한다는 점에서 자연스러운 보행이 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.However, the conventional techniques have a problem in that it is difficult to transport and board the severely handicapped person who is difficult to control the voluntary movement due to paralysis of the trunk and limbs and requires a lot of manpower, There is a risk that a safety accident may occur and that a natural walking can not be achieved in that the user must walk on the grip of the upper extremity input unit in walking.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 사용자가 휠체어를 탄 상태에서 하지 재활 운동 로봇에 접근할 때, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a rehabilitation robot,
하지의 움직임을 발생시킬 수 있는 외골격 로봇과 기립이 가능하고 이동할 수 있는 이동 로봇, 체중지지 장치 등으로 구성된 하지 재활 운동 로봇과 휠체어 사이에 안전한 이송 및 탑승이 이루어질 수 있도록 하고, 사지의 마비나 감각 저하로 인해, 기립 상태로 보행 보조 기구로의 접근이 어려운 중증 장애인은 하네스를 착용한 후, 하지 재활 운동 로봇을 전면에서 바라보는 상태로 접근하여, 하네스를 하지 재활 운동 로봇과 연결한 후, 공중에 띄운 상태에서 180도 회전하여 안전하게 이송할 수 있도록 하는 하지 재활 운동 로봇 및 이 로봇의 탑승 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It can be safely transported and boarded between the robot and the wheelchair, and it is possible to carry out the safety and safety of the limb, After wearing the harness, the disabled person approaches to the rehabilitation robot in a state of looking from the front, and the harness is connected to the rehabilitation robot. And to provide a rehabilitation exercise robot and a method of boarding and driving the same.
또한, 본 발명은 하지 외골격을 착용할 때, 의자 끝에 앉아서 착용을 할 경우, 체간 조절을 하지 못하는 중증장애인은 낙상의 위험이 있는데, 이를 방지하기 위해 하지 재활 운동 로봇의 의자부와 하지 외골격부가 일체형으로 되어 있어, 외골격부를 착용할 때에도 사용자가 체간 및 엉덩이를 전방으로 옮길 필요가 없고, 안정적으로 외골격부를 착용할 수 있도록 하는 하지 재활 운동 로봇 및 이 로봇의 탑승 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, in the present invention, when wearing the exoskeleton of the foot, when a person wearing a seat is wearing a seat, the severely handicapped person who can not control the body can risk falling. In order to prevent this, the chair portion of the lower limb- And it is an object of the present invention to provide an underarm rehabilitation exercise robot and a method of boarding and driving the same, in which the user does not need to move the trunk and the hip forward, and wears the outer skeletal part in a stable manner even when wearing the outer skeletal part .
뿐만 아니라, 본 발명은 보행시 상지의 자연스러운 팔 흔듦이 이루어지기 위해, 별도의 기구부를 장착하지 않고, 상지에 휴대용 무선 센서를 부착해 팔 흔듦 시의 각속도에 관한 정보를 하지 외골격부에 전달하여 자연스러운 보행 훈련이 가능하게 하는 하지 재활 운동 로봇 및 이 로봇의 탑승 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, in order to achieve a natural arm swing of the upper limb during gait, the present invention attaches a portable wireless sensor to the upper limbs without attaching a separate mechanical part, and transmits information about the angular velocity at the time of shaking the limb to the outer limb, The present invention provides a rehabilitation exercise robot and a method of boarding and driving the same.
상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇은 하지에 장애가 있는 장애인의 하지 재활 운동을 위한 로봇에 있어서, 장애인이 탑승하는 탑승의자, 탑승의자의 양측에 탈부착 가능하게 구비되는 외골격 로봇, 탑승의자의 등받이 부분에 구비되어 상하로 구동하는 상하 프레임, 및 상하 프레임과 수직 방향으로 형성되어 전후방으로 구동하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a robot for rehabilitation of the disabled of a disabled person having a disability in the lower limb, the robot comprising: an exoskeleton provided detachably on both sides of a boarding chair, A robot, upper and lower frames provided in the backrest of a boarding chair and driven up and down, and a coupling portion formed in a direction perpendicular to the upper and lower frames and driven in the fore and aft direction.
본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇 탑승 방법은 하지에 장애가 있는 장애인의 하지 재활 운동 로봇 탑승방법에 있어서,기립 또는 착석한 상태로 하네스를 착용한 장애인이 하지 재활 운동 로봇으로 진입하는 단계, 하지 재활 운동 로봇의 결합부가 전방으로 전진하는 단계, 하네스와 결합부의 말단에 구비된 슬링부를 연결하는 단계, 하지 재활 운동 로봇의 상한 프레임이 상부로 구동되어 장애인을 지면으로부터 부양시키는 단계, 하지 재활 운동 로봇의 결합부가 후방으로 후진하여 부양된 상태의 장애인을 탑승의자에 탑승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for boarding a rehabilitation exercise robot according to the present invention is a method for carrying a rehabilitation exercise robot for a disabled person having a disability in the leg, comprising the steps of entering a disabled person wearing a harness in an upright or seated state into a rehabilitation exercise robot, Connecting the harness and the sling provided at the distal end of the coupling part to each other; moving the upper frame of the lower rehabilitation robot upward to lift the disabled person from the ground; coupling the lower rehabilitation robot And a step of loading the disabled person in the aboard chair in a backwardly raised and levitated state.
본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇 구동 방법은 장애인의 상완 또는 손목에 3차원 가속도계나 자이로 센서와 같은 무선형 센서부가 착용되어 팔의 흔듦을 하지 외골격 로봇이 감지함에 따라 팔을 전후로 움직일 때 발생하는 각속도의 방향과 크기로 하지 외골격 로봇의 보행 폭과 속도가 조절되어 재활이 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method of driving a rehabilitation exercise robot in accordance with the present invention is a method of driving a rehabilitation exercise robot in which a wireless type sensor unit such as a three-dimensional accelerometer or a gyro sensor is worn on the upper arm or wrist of a disabled person to swing the arm, And the walking width and the speed of the exoskeletal robot are regulated by the direction and the size of the exoskeleton robot.
본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇은 휠체어, 의자 또는 침대에 있는 중증 장애인을 연결부 말단에 하네스를 연결하여 환자를 든 상태에서 회전하여 간편하고 안전하게 이송할 수 있는 효과가 있다.The rehabilitation exercise robot according to the present invention has the effect of connecting a harness at the end of a connecting part of a wheelchair, a chair or a bed for a severely disabled person and rotating the patient while the patient is in a state of being able to carry it conveniently and safely.
또한, 본 발명은 하지 재활 운동 로봇에 탑승 후 기립 및 보행이 필요한 하지 외골격 로봇를 사용자의 체간 및 엉덩이의 움직임 없이 착용이 가능하므로, 안전성 및 착용 편의성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of improving the safety and wearing convenience because the exoskeletal robots can be worn without moving the trunk and the hip of the user, which requires standing and walking after boarding the underarm rehabilitation exercise robot.
또한, 본 발명은 사용자의 상지에 휴대형 무선 센서를 부착하여, 실제 보행 시 나타나는 팔 움직임을 통해 자연스러운 보행 훈련을 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of attaching a portable wireless sensor to a user's upper limb and performing a natural gait training through an arm motion appearing in actual walking.
뿐만 아니라, 본 발명은 수의적인 체간 조절 및 사지 움직임이 어려운 중증 장애인도 최소한의 외부 인력의 도움으로 이송 및 탑승이 가능하고, 잔존 기능이 있는 상지 부위에 센서를 부착하여 독립적으로 보행 훈련을 진행할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is capable of transferring and boarding with the help of a minimum external manpower even for a severely handicapped who has difficulty in controlling the trunk triceps and limb movement, and can perform the walking training independently by attaching the sensor to the upper part having the residual function There is an effect.
도 1은 본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇을 이용한 재활 치료자의 탑승을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇의 탑승의자를 도시한 도면,
도 3은 기립 자세를 유지할 수 있는 장애인을 하지 재활 운동 로봇(100)에 탑승시키는 순서도면,
도 4는 착석한 자세를 유지하고 있는 장애인을 하지 재활 운동 로봇(100)에 탑승시키는 순서도면,
도 5는 본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇을 이용하는 장애인이 손목에 센서를 착용하고 허벅지 외골격 로봇을 제어하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇을 이용하는 장애인이 착용한 하네스를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing the rehabilitation therapist's boarding using the underarm rehabilitation exercise robot according to the present invention,
FIG. 2 is a view showing a boarding chair of the underarm rehabilitation exercise robot according to the present invention,
Fig. 3 is a sequence diagram showing a disabled person who can maintain his / her standing posture on a
Fig. 4 is a flowchart showing the procedure for carrying a disabled person who is in a seated posture to the
FIG. 5 is a view of a disabled person using a rehabilitation exercise robot according to the present invention, wearing a sensor on his / her wrist and controlling a thigh exoskeleton robot,
6 is a view showing a harness worn by a disabled person using the underarms rehabilitation exercise robot according to the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 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, 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 concept of the term appropriately in order to describe its own invention in the best way. 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇을 이용한 재활 치료자의 탑승을 도시한 도면이다.1 is a view showing the rehabilitation therapist's boarding using the underarm rehabilitation exercise robot according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇은 탑승의자(110), 상하 프레임(120) 및 결합부(130)를 포함한다.1, the underwear rehabilitation exercise robot according to the present invention includes a
상기 탑승의자(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 허벅지 외골격 로봇(111)이 일체형으로 구비되되, 외골격의 허벅지부 형상으로 오목하게 파여 탑승자의 허벅지 일부가 수용할 수 있도록 오목한 구조로 이루어져 있고, 외골격 로봇(111)이 양측에 각각 고정되어 있다.As shown in FIG. 2, the
상기 탑승의자(110)가 위와 같은 구조로 이루어져, 사용자는 하지 외골격 로봇(111)을 착용하기 위해 체간 및 엉덩이를 앞쪽으로 옮기지 않고도 의자에 탑승한 상태에서 외골격 로봇(111)과 신체를 고정시키는 커프(cuff)를 이용해 쉽게 착용할 수 있다.The
이때, 상기 외골격 로봇(111)은 사용자의 기립 및 보행시, 편의성을 위해 상기 탑승의자(111)에서 탈부착 가능한 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the
상기 상하 프레임(120)은 상기 탑승의자(110)의 등받이 부분에 구비되고, 상하로 움직여 사용자를 들어올리거나 내리는 기능을 수행한다.The upper and
한편, 상기 결합부(130)는 상기 상하 프레임(120)과 수직 방향으로 형성되고, 말단부위에 사용자가 착용한 하네스를 걸어 고정할 수 있는 슬링부(131)가 형성되어, 전후 방향으로 움직이는 동작을 통해 사용자를 재활 운동 로봇(100)으로 탑승시키게 된다.The
이때, 상기 결합부(130)는 상기 슬링부(131)를 회전시켜 사용자의 방향전환을 통해 사용자가 탑승의자(110)에 올바르게 탑승할 수 있도록 한다.At this time, the
상기 탑승의자(110)는 사용자가 기립한 상태에서 하지 외골격 로봇에 의한 재활운동 등을 실시할 경우 바닥이 아래쪽으로 접혀서 재활운동이 가능한 공간을 확보할 수 있다.When the
상술한 바와 같은 구성을 가진 재활 운동 로봇(100)으로 사용자를 탑승시키는 방법에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. A method of loading a user with the
참고로, 도 3은 기립 자세를 유지할 수 있는 장애인을 하지 재활 운동 로봇(100)에 탑승시키는 순서도 이다.3 is a flowchart showing a procedure for carrying a disabled person capable of maintaining the standing posture on the
도 4는 착석한 자세를 유지하고 있는 장애인을 하지 재활 운동 로봇(100)에 탑승시키는 순서도 이다.Fig. 4 is a flowchart showing a procedure in which a disabled person holding a seated posture is carried to the
하지 재활 운동 로봇의 탑승 방법은 장애인의 상태에 따라 두 가지가 있을 수 있다.There are two types of rehabilitation exercise robot depending on the condition of disabled person.
첫 번째 방법은 기립 자세를 유지할 수 있는 장애인이 체중 지지용 하네스(210)와 하지 외골격 로봇(111)을 착용한 상태에서 하지 재활 운동 로봇(100)으로 진입하면, 하네스(210) 줄을 상기 슬링부(131)에 걸고 180도 회전 후, 탑승의자(110)에 탑승시키는 방법이다.In the first method, when a disabled person who can maintain the standing posture enters the under-
더욱 구체적으로, 하지 재활 운동 로봇(100)의 탑승의자(110)와 하지 외골격 로봇(111)은 분리가 가능하므로, 도 3a에 도시된 바와 같이 사용자는 기립 상태에서 하지 외골격 로봇(111)을 착용한 후, 하지 재활 운동 로봇(100) 방향으로 진입한다.More specifically, since the
이후, 도 3b에 도시된 바와 같이 사용자가 착용한 상기 체중 지지용 하네스(210) 줄을 결합부(130)의 슬링부(131)에 걸어 고정시킨 후, 상기 상하 프레임(120)이 상부로 구동하여 사용자를 들어올리면, 전방으로 전진한 상태의 상기 결합부(130)가 후방으로 후진하여 사용자를 하지 재활 운동 로봇(100) 쪽으로 이동시키고, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 슬링부가 180도 회전하여 사용자를 하지 재활 운동하기에 올바른 자세로 위치시킨다.3B, after the string of the
두 번째 방법은 사지 마비로 인해 기립 자세를 유지할 수 없어 체간 조절이 어려운 중증 장애인의 재활 운동을 위한 방법이다.The second method is for the rehabilitation of the severely handicapped who can not maintain standing posture due to limb paralysis and is difficult to control.
즉, 도 4a에 도시된 바와 같이 휠체어, 의자 또는 침대에서 체중 지지용 하네스(210)를 입은 상태에서 하네스(210) 줄을 상기 슬링부(131)에 걸고, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 상하 프레임(120)으로 장애인을 공중에 살짝 띄운 상태에서 180도 회전시킨다.That is, as shown in FIG. 4A, the
그리고, 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 탑승의자(110)에 탑승시켜, 상기 탑승의자(110)에 결합된 하지 외골격 로봇(111)을 착용하게 하여 하지 재활 운동이 이루어질 수 있도록 하는 방법이다.As shown in FIG. 4C, the patient is placed on the
필요한 경우 하네스(210) 줄로부터 상기 슬링부(131)를 제거할 수 있거나, 중증장애인의 경우 슬링부와 하네스를 분리하지 않은 상태에서 체중지지를 받을 수 있으므로 그대로 사용할 수 있다.If necessary, the
또한 하지 외골격 로봇(111)을 착용하지 않은 상태에서 비슷한 방법으로 하네스(210) 줄을 슬링부(131)에 걸고 사용자를 휠체어에서 하지 재활 운동 로봇(100) 이동시켜 사용자가 기립한 상태에서 하지 외골격 로봇(111)을 착용할 수도 있다.In a state in which the
본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇으로 하지 재활 운동시 도 5에 도시된 바와 같이 3차원 가속도계나, 자이로 센서(상대적 자세 정보) 등의 무선형 센서부(220)를 밴드 형태로 사용자의 상지에 착용한 후(상완 착용형 또는 손목 착용형이 있을 수 있음.) 상지의 흔듦을 상기 하지 외골격 로봇(111)이 감지하여 하지 외골격 로봇(111)을 제어할 수 있다.As shown in FIG. 5, when the lower limb rehabilitation exercise robot according to the present invention is used, a wireless
참고로, 도 5는 본 발명에 따른 하지 재활 운동 로봇을 이용하는 장애인이 손목에 센서를 착용하고 허벅지 외골격 로봇을 제어하는 도면이다.For reference, FIG. 5 is a view of a disabled person using a rehabilitation exercise robot according to the present invention, wearing a sensor on his wrist and controlling a thigh exoskeleton robot.
위와 같은 제어로 인해, 기존의 건강한 성인의 걸음걸이를 모사한 보행 패턴이 가능해지는데, 외쪽 상지를 흔들면, 오른쪽 다리가 움직이는 등의 상하지 상호 교대적 움직임이 일어난다.With the above control, a gait pattern simulating the walking steps of an existing healthy adult becomes possible. When the upper limb is shaken, the right and left leg alternate movements such as the movement of the right leg occur.
더욱 구체적으로 설명하면, 상지의 움직임에 따라 하지의 다리 움직임이 교차로 일어나 보행 훈련이 가능하고, 팔의 움직임에 따라 발생하는 방향과 각속도에 의해 보행의 폭 및 속도조절이 가능하다.More specifically, the leg motion of the lower limb occurs at an intersection according to the movement of the upper limb, so that gait training is possible, and the width and speed of the gait can be adjusted by the direction and angular velocity generated by the arm motion.
즉, 사용자의 팔목 혹은 팔의 상단부에 휴대형 타입의 3차원 가속도계 또는 자이로 센서와 같은 무선형 센서부(220)를 착용하고, 팔을 전후로 움직일 때 발생하는 각속도의 방향과 양에 따라 하지 외곡격 로봇(111)의 보행 폭과 속도가 조절된다.That is, a wireless
오른쪽 팔이 전방으로 향하면, 왼쪽 다리가 전방으로 향하고, 왼쪽 팔이 전방으로 향하면, 오른쪽 다리가 전방으로 향하도록 상호 교대적인 움직임으로 보행이 가능하고, 팔의 흔드는 범위와 속도에 따라 보폭과 보행속도가 달라진다.When the right arm is directed forward, the left leg is directed forward, and when the left arm is directed forward, the right leg is directed forward, and alternate movement is possible, and the walking and walking speed .
참고로, 상기 무선형 센서부(220)가 무선으로 되어 있어 하지 외골격 로봇(111)은 복잡한 환경에서 적용되는 되는데 효과적이다.For reference, the wireless
즉, 기존 시스템과 달리 상지부에 별도의 기구물이 없어, 상지 흔듦이 가능할 정도의 공간이 확보되면 구동이 가능하고, 기존 시스템에 있는 손잡이부가 없어 마비 및 근력 약화로 인해 파지 및 손가락의 선택적 움직임이 가능하지 않은 사용자들에게 적용이 가능하다.In other words, unlike the existing system, there is no separate mechanism in the upper part, and it is possible to drive when the space enough to swing the upper limb is secured, and the grip and the selective movement of the finger Applicable to non-users.
여기서, 도 6을 참조하여 상기 체중 지지용 하네스(210)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the
상기 체중 지지용 하네스(210)는 체간 고정부(211), 하지 고정부(212) 및 체간 고정부(211)와 하지 고정부(212)를 연결하는 연결부(213)으로 구성된다.The
상기 체간 고정부(211)는 사용자의 겨드랑이 아랫부분부터 복부를 충분히 감싸고, 양단에 구비된 이중의 고정장치로 고정되고,The
상기 하지 고정부(212)는 앉은 상태에서 사용자의 허벅지를 충분히 감싸고 역시 양단에 구비된 고정장치로 고정되는데, 상기 고정장치는 벨크로, 자크 등과 같은 고정장치가 해당 될 수 있다.The fixing
상기 연결부(213)는 앞쪽 연결부(213a)와 뒤쪽 연결부(213b)로 구성되는데, 상기 앞쪽 연결부(213a)는 상기 체간 고정부(211)와 하지 고정부(212)를 측면에서 고정되어 연결하고, The connecting portion 213 is composed of a front connecting
상기 뒤쪽 연결부(213b)는 상기 하네스(210)의 줄과 하지 상기 슬링부(131)를 연결하여 사용자를 수직으로 살짝 들어올려, 하지 고정부(212)의 뒤쪽에 남아 있는 부분을 사용자의 엉덩이를 감싸고 상기 체간 고정부(211)와 상기 하지 고정부(212)를 연결한다.The
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실 시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
100 : 하지 재활 운동 로봇 110 : 탐승의자
111 : 허벅지 외골격 로봇 120 : 상하 프레임
130 : 결합부 131 : 슬링부
200 : 휠체어 210 : 하네스
211 : 체가 고정부 212 : 하지 고정부
213 : 연결부 213a : 앞쪽 연결부
213b : 뒤쪽 연결부 220 : 무선형 센서100: Not Rehabilitation Exercise Robot 110: Chestnut Chair
111: thigh exoskeleton robot 120: upper and lower frames
130: engaging portion 131:
200: Wheelchair 210: Harness
211: The Government of the Republic of Korea 212:
213: connecting
213b: rear connection part 220: wireless type sensor
Claims (6)
상기 장애인이 탑승하는 탑승의자(110);
상기 탑승의자(110)의 양측에 탈부착 가능하게 구비되는 외골격 로봇(111);
상기 탑승의자(110)의 등받이 부분에 구비되어 상하로 구동하는 상하 프레임(120); 및
상기 상하 프레임(120)과 수직 방향으로 형성되어 전후방으로 구동하는 결합부(130);를 포함하고,
상기 결합부(130)의 말단에는 고리형태로 슬링부(131)가 구비되어 상기 장애인이 착용하고 있는 하네스(210)와 결합되며,
상기 하네스(210)는
상기 장애인의 겨드랑이 아랫부분부터 복부를 감싸고 양단에 고정장치가 구비된 체간 고정부(211);
상기 장애인이 앉은 상태에서 사용자의 허벅지를 감싸고 양단에 고정장치가 구비된 하지 고정부(212); 및
상기 체간 고정부(211)와 상기 하지 고정부(212)를 연결하는 연결부(213)를 포함하되,
상기 연결부(213)는
상기 체간 고정부(211)와 하지 고정부(212)를 측면에서 고정되어 연결되는 앞쪽 연결부(213a)와
상기 하네스(210)의 줄과 하지 상기 슬링부(131)를 연결하여 사용자를 수직으로 살짝 들어올려, 하지 고정부(212)의 뒤쪽에 남아 있는 부분을 사용자의 엉덩이를 감싸고 상기 체간 고정부(211)와 상기 하지 고정부(212)를 연결하는 뒤쪽 연결부(213b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 재활 운동 로봇.
In a robot for rehabilitation of the disabled of a disabled person with a disability in the lower limb,
A boarding chair 110 on which the disabled person is boarded;
An exoskeleton robot 111 detachably mounted on both sides of the boarding chair 110;
An upper and lower frame 120 provided at a backrest portion of the boarding chair 110 and driven up and down; And
And an engaging part 130 formed in a direction perpendicular to the upper and lower frames 120 and driven forward and backward,
At the end of the coupling part 130, a sling part 131 is provided in a ring shape to be coupled with the harness 210 worn by the disabled person,
The harness (210)
An interlabial securing section 211 which surrounds the abdomen from the lower side of the disabled person and has a fixing device at both ends thereof;
A leg rest portion (212) which wraps around a thigh of a user while the disabled person is seated and is equipped with a locking device at both ends; And
And a connecting portion 213 connecting the inter-body fixing portion 211 and the leg fixing portion 212,
The connection portion 213
A front connecting portion 213a fixedly connected to the trunk holding portion 211 and the leg fixing portion 212 on the side surface thereof,
A user may be lifted up vertically by connecting the line of the harness 210 and the lower sling portion 131 so as to wrap the user's hip in the rear portion of the leg rest portion 212, And a rear connecting portion (213b) connecting the leg rest portion (212) with the rear leg portion (212).
상기 상하 프레임(120)은 상기 하네스(210)와 상기 슬링부(131)가 결합된 상태에서 상하로 구동하여 기립 또는 착석해 있는 장애인을 들어올리거나 내리도록 구동하는 것을 특징으로 하는 하지 재활 운동 로봇.
3. The method of claim 2,
Wherein the upper and lower frames (120) are driven up and down in a state where the harness (210) and the sling part (131) are engaged to lift or lower a disabled person standing or seated.
상기 결합부(130)는 전후방으로 구동하여 상기 상하 프레임(120)에 의해 부양된 장애인을 이동시키는 것을 특징으로 하는 하지 재활 운동 로봇.
The method of claim 3,
Wherein the engaging part (130) is driven forward and backward to move a disabled person raised by the upper and lower frames (120).
상기 슬링부(131)는 상기 결합부(130)의 말단에서 180°회전가능한 것을 특징으로 하는 하지 재활 운동 로봇.
3. The method of claim 2,
Wherein the sling portion (131) is rotatable by 180 degrees from a distal end of the engaging portion (130).
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