KR20160141095A - 상지 재활 치료 시스템 - Google Patents

상지 재활 치료 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160141095A
KR20160141095A KR1020150074601A KR20150074601A KR20160141095A KR 20160141095 A KR20160141095 A KR 20160141095A KR 1020150074601 A KR1020150074601 A KR 1020150074601A KR 20150074601 A KR20150074601 A KR 20150074601A KR 20160141095 A KR20160141095 A KR 20160141095A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rehabilitation
upper limb
control terminal
patient
motion
Prior art date
Application number
KR1020150074601A
Other languages
English (en)
Inventor
정의성
Original Assignee
주식회사 셈앤텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 셈앤텍 filed Critical 주식회사 셈앤텍
Priority to KR1020150074601A priority Critical patent/KR20160141095A/ko
Publication of KR20160141095A publication Critical patent/KR20160141095A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0292—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the spinal column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1659—Free spatial automatic movement of interface within a working area, e.g. Robot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5023—Interfaces to the user
    • A61H2201/5043—Displays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5097—Control means thereof wireless

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

본 발명은 상지 재활 치료 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로 재활 환자가 상지 재활 운동시 상지 부위의 이동 궤적을 표준 재활 동작과 함께 디스플레이함으로써 표준화된 상지 재활 치료로 치료 효과를 극대화할 수 있으며, 재활 환자의 상지 재활 동작과 표준화된 재활 동작을 3차원으로 디스플레이함으로써, 재활 치료사의 도움없이도 재활 환자가 상지 재활 치료 운동을 정확하게 수행할 수 있는 상지 재활 치료 로봇에 관한 것이다.

Description

상지 재활 치료 시스템{upper limb rehabilitating system}
본 발명은 상지 재활 치료 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로 재활 환자가 상지 재활 운동시 상지 부위의 이동 궤적을 표준 재활 동작과 함께 디스플레이함으로써 표준화된 상지 재활 치료로 치료 효과를 극대화할 수 있으며, 재활 환자의 상지 재활 동작과 표준화된 재활 동작을 3차원으로 디스플레이함으로써, 재활 치료사의 도움없이도 재활 환자가 상지 재활 치료 운동을 정확하게 수행할 수 있는 상지 재활 치료 로봇에 관한 것이다.
매년 많은 사람이 척수 손상(spinal cord injury)로 인해 부분 또는 전체 마비가 되며, 장애로 인해 일상생활에 제약을 가지게 된다. 척수 손상은 재활을 통해 부분적으로 개선되거나 회복될 수 있다.
척수 손상에 따른 재활 치료로 상지 재활 운동이 많이 사용되고 있는데, 상지 재활 운동의 주요 동작은 어께 외회전 운동(External Rotation), 어께 내전근 운동(Shoulder Adduction), 견갑골 내전 운동(Scapular Retraction), 어께 외전근 운동(Shoulder Abduction), 어께 굴곡 운동(ShoulderFlexion), 어께 신전 운동(Shoulder Extension)이다. 이들 관절 작업은 모두 상체에 관한 것들로 척수 손상 치료와 진단에 많이 사용되는 운동법이다.
이러한 상지 재활 치료의 운동 방법은 아래와 같다.
어깨 외회전 운동
- 팔을 앞으로 90도 직각 상태에서 바깥쪽으로 45도 회전
어개 내전근 운동
- 바깥쪽 어깨 수평자세에서 대각 낭심 부분까지 회전
견갑골 내전 운동
- 앞으로 나란히하여 뒤로 노를 젓는 모양
어깨 외전극 운동
- 중립 자세에서 바깥쪽 위로 90도 회정
어깨 굴곡 운동
- 팔을 앞으로 들었다 내려놓는 동작
어깨 신전 운동
-앞으로 45도 높이로 손을 뻗은 다음 중립 자세로 회전
재활 치료는 전문 치료사가 지정한 시설에서 작업치료를 하는 것이 가장 효과적이기는 하나, 환자가 시설에 가야만 하는 접근성, 필요할 때마다 훈련할 수 있는 상시성, 치료사의 지시에 의존하지 않고 스스로의 노력에 의해 행해지는 자발성 등에 대한 문제와 함께 비용과 시간이 많이 소요되는 문제점을 가지고 있다.
더욱이 상지 재활 운동의 경우, 재활 치료사가 옆에서 재활 환자의 운동 상태를 확인하여야 하며, 재활 치료사의 경험과 실력에 따라 서로 상이한 재활 운동을 재활 환자에 적용하여 상지 재활 치료를 받을 때마다 치료 효과가 달라지는 문제점을 가진다.
또한, 재활 환자와 재활 치료사가 함께 재활 환자의 재활 운동을 모니터링하며, 재활 환자의 상지 재활 운동 상태에 따라 실시간으로 재활 환자의 상지 재활 운동을 수정 보완할 수 있는 상지 재활 치료 시스템이 부족하다는 문제점을 가진다.
본 발명은 위에서 언급한 종래 상지 재활 치료가 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 재활 환자와 재활 치료사가 함께 재활 환자의 재활 운동을 모니터링하며, 재활 환자의 상지 재활 운동 상태에 따라 실시간으로 재활 환자의 상지 재활 운동을 수정 보완할 수 있는 상지 재활 치료 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 디스플레이되는 재활 환자의 재활 운동 상태를 통해 상지 재활 치료를 정확하게 수행할 수 있는 상지 재활 치료 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 재활 환자의 상지 재활 동작과 표준화된 재활 동작을 함께 디스플레이하여 재활 환자의 상지 재활 치료 효과를 극대화할 수 있는 상지 재활 치료 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 상지 재활 치료 시스템은 재활 환자의 상지 부위 움직임을 포착하여 재활 환자의 상지 부위가 이동하고자 하는 방향과 힘을 산출하고 산출한 방향과 힘에 따라 상기 재활 환자의 상지 부위를 안내하고 힘을 보조하며 상지 재활 환자의 상지 부위의 움직임 정보를 획득하는 상지 재활 치료 로봇과, 디스플레이부를 구비하며 입력된 재활 명령과 상지 재활 치료 로봇으로부터 수신한 상지 부위 움직임 정보에 기초하여 사용자의 재활 운동 정보를 디스플레이하는 제어용 단말기를 포함하며, 제어용 단말기와 재활 치료 로봇은 서로 무선 통신 방식으로 통신하는 것을 특징으로 한다.
여기서 재활 치료 로봇은 재활 환자의 상지 부위 움직임을 포착하는 감지부와, 감지부를 통해 포착된 움직임을 토대로 재활 환자의 상지 부위가 이동하고자 하는 방향과 힘을 산출하고 산출한 방향과 힘에 따른 모션 제어신호를 생성하여 출력하는 모션 제어부와, 재활 환자의 상지 부위에 장착되며 모션 제어부의 모션 제어신호에 따라 재활 환자의 상지 부위를 선택적으로 X축 또는 Y축 또는 Z축 선상을 따라 이동하도록 방향을 안내하고 힘을 보조하는 다관절로봇모듈과, 다관절 로봇모듈의 움직임에 따른 상지 부위의 움직임 정보를 제어용 단말기로 송신 제어하는 로봇 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 제어용 단말기는 재활 환자에 할당된 제1 제어용 단말기와, 재활 치료사에 할당된 제2 제어용 단말기를 포함하는데, 제1 제어용 단말기 또는 제2 제어용 단말기를 통해 입력된 재활 명령 중 마지막으로 입력되는 재활 명령으로 서로 동기화되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 제어용 단말기는 재활 명령에 따라 선택한 상지 재활 운동의 종류에 해당하는 표준 재활 운동 궤적과 상지 부위 움직임에 대한 정보를 디스플레이부에 함께 디스플레이 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 제어용 단말기는 상지 부위 움직임에 대한 정보를 표준 재활 운동 궤적과 비교하여 사용자 명령에 따라 선택한 재활 운동의 단위 횟수의 완료 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 제2 제어용 단말기로부터 수정 재활 명령이 입력되는 경우, 제1 제어용 단말기에 디스플레이된 재활 운동 정보는 수정 재활 명령으로 동기화되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 제어용 단말기는 입력된 재활 환자 식별자에 기초하여 재활 환자를 식별하고 식별한 재활 환자에 매핑되어 기저장된 치료 프로그램을 검색하여 치료 프로그램에 따라 재활 치료 로봇을 구동 제어하기 위한 구동 제어 신호를 생성하며, 모션 제어부는 구동 제어 신호에 따른 다관절 로봇 모듈의 이동 경로와 감지부를 통해 감지된 재활 환자의 상지 부위 움직임을 보정하여 모션 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상지 재활 치료 시스템은 다음과 같은 다양한 효과를 가진다.
첫째, 본 발명에 따른 상지 재활 치료 시스템은 재활 환자와 재활 치료사가 함께 재활 환자의 재활 운동을 모니터링하며 재활 환자의 상지 재활 운동 상태에 따라 실시간으로 재활 환자의 상지 재활 운동을 수정 보완함으로써, 재활 환자의 재활 운동 상태에 따라 적절한 재활 치료가 가능하다.
둘째, 본 발명에 따른 상지 재활 치료 시스템은 재활 환자가 재활 운동시 상지 부위의 이동 궤적을 디스플레이함으로써, 상지 재활 치료를 정확하게 수행할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 상지 재활 치료 시스템은 재활 환자의 상지 재활 동작과 표준화된 재활 동작을 함께 디스플레이함으로써, 재활 환자가 표준화된 재활 동작을 따라 재활 치료 효과를 극대화할 수 있으며 재활 치료사의 경험 또는 노하우에 상관없이 재활 환자는 표준된 상지 재활 치료를 받을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 상지 재활 치료 로봇의 사용 상태도를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 상지 재활 치료 로봇을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따라 사용자 인터페이스를 통해 재활 명령을 입력하는 일 예를 설명하고 있다.
도 4는 본 발명에 따라 디스플레이에 디스플레이된 재활 운동 상태의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 상지 재활 치료 로봇에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 상지 재활 치료 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 재활 환자(10)는 상지 재활 치료 로봇(100)에 안착하여 상지 재활 치료를 준비한다. 상지 재활 치료 로봇(100)에는 재활 환자(10)가 안착할 수 있는 좌석이 구비되어 있는데, 재활 환자(10)는 좌석에 앉은 상태에서 수행하고자 하는 재활 운동을 선택하기 위한 재활 명령을 입력한다.
재활 환자(10)는 재활 환자에 할당된 제1 제어용 단말기(200)를 통해 재활 환자를 식별하기 위한 식별자 또는 재활 운동을 선택하기 위한 재활 명령을 입력할 수 있다. 그러나, 재활 환자(10)가 제1 제어용 단말기(200)를 통해 재활 운동을 선택하는 대신 재활 치료사(20)가 재활 치료사(20)에 할당된 제2 제어용 단말기(300)를 통해 재활 환자(10)가 수행할 재활 운동을 선택할 수 있다.
제1 제어용 단말기(200)를 통해 재활 운동을 선택하는 과정을 살펴보면, 재활 환자(10)는 제1 제어용 단말기(200)를 통해 재활 환자(10)의 식별자를 입력한다. 여기서 식별자는 재활 환자(10)가 할당받은 아이디 또는 비밀번호가 사용될 수 있다.
입력한 재활 환자(10)의 식별자에 기초하여 재활 환자(10)가 상지 재활 치료 시스템에 로그인을 완료한 상태에서, 재활 환자(10)는 수행할 재활 운동의 종류 또는 재활 운동의 횟수에 대한 재활 명령을 제1 제어용 단말기(200)를 통해 입력한다. 입력한 재활 명령에 따라 재활 환자(10)가 수행할 재활 운동의 종류에 따른 표준 재활 운동 궤적이 제1 제어용 단말기(200)에 디스플레이된다.
제2 제어용 단말기(300)를 통해 재활 운동을 선택하는 과정을 살펴보면, 재활 치료사(20)가 재활 환자(10)의 상태에 따라 재활 환자(10)가 수행할 재활 운동의 종류와 횟수에 대한 정보를 제2 제어용 단말기(300)를 통해 입력한다. 제1 제어용 단말기(200)와 제2 제어용 단말기(300)는 서로 통신을 수행하는데, 제2 제어용 단말기(300)를 통해 재활 환자(10)가 수행할 재활 운동의 종류 또는 회수에 대한 정보가 입력되는 경우, 제1 제어용 단말기(200)는 제2 제어용 단말기(300)에 동기화되어 동일한 재활 운동의 종류와 횟수에 대한 정보가 디스플레이된다.
재활 환자(10)는 디스플레이된 재활 운동의 종류 또는 재활 운동의 횟수를 확인한 후, 상지 재활 로봇(100)의 다관절로봇모듈(150)에 재활 환자(10)의 상지 부위, 즉 팔과 어깨를 안착하여 상지 재활 운동의 준비 자세를 취한다. 재활 환자(10)는 제1 제어용 단말기(200)에 디스플레이된 표준 재활 운동 궤도를 참고하여 상지 부위를 움직여 상지 재활 치료를 수행하는데, 상지 재활 로봇(100)에는 재활 환자(10)의 의도에 따른 상지 부위의 움직임을 감지하는 감지부가 구비되어 있으며, 다관절로봇모듈(150)은 감지부를 통해 감지된 상지 부위 움직임을 토대로 재활 환자의 상지 부위가 표준 재활 운동 궤적을 따라 이동하도록 움직임 방향을 안내하거나 힘을 보조한다.
재활 환자(10)가 재활 운동을 하는 경우, 제1 제어용 단말기(200) 또는 제2 제어용 단말기(300)는 상지 재활 로봇(100)으로부터 재활 환자의 상지 부위 움직임에 대한 정보를 수신하는데, 제1 제어용 단말기(200) 또는 제2 제어용 단말기(300)는 재활 환자가 수행하는 재활 운동의 표준 재활 운동 궤적과 재활 환자의 상지 부위의 실제 움직임을 함께 디스플레이한다. 따라서, 재활 환자(10)는 표준 재활 운동 궤적에 따라 표준화된 상지 재활 치료를 받을 수 있으며, 재활 치료사(20)는 재활 환자(10)의 재활 치료 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
재활 환자(10)의 상지 부위 실제 이동 방향 또는 이동 위치를 표준 재활 운동 궤적과 비교하여, 재활 환자(10)가 수행한 재활 운동의 단위 횟수를 카운트하며 카운트한 재활 운동의 횟수는 제1 제어용 단말기(200) 또는 제2 제어용 단말기(300)에 디스플레이된다.
바람직하게, 재활 치료사(20)는 재활 환자(10)의 재활 치료 상태를 실시간으로 모니터링하며, 재활 환자(10)의 재활 운동 수행의 성적 또는 재활 환자(10)의 건강 상태에 따라 제2 제어용 단말기(300)를 통해 재활 운동의 종류 또는 횟수를 수정하는 수정 재활 명령을 입력할 수 있다. 입력된 수정 재활 명령에 따라 제1 제어용 단말기(200)와 제2 제어용 단말기(300)는 서로 동기화되어 수정된 재활 운동의 종류 또는 횟수에 대한 정보, 표준 재활 운동 궤적을 디스플레이한다.
도 2는 본 발명에 따른 제어용 단말기를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
재활 환자에 할당된 제1 제어용 단말기와 재활 치료사에 할당된 제2 제어용 단말기는 서로 동일한 구성요소를 가지는데, 이하에서는 제1 제어용 단말기로 제어용 단말기를 설명한다.
도 2를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 사용자 인터페이스(210)를 통해 재활 환자의 식별자를 입력하거나, 재활 환자가 수행할 재활 운동의 종류 또는 횟수 등의 재활 명령을 입력한다.
디스플레이 제어부(230)는 입력된 재활 명령에 따라 재활 운동의 종류에 해당하는 표준 재활 운동 궤적에 대한 정보를 재활 치료 DB(240)에서 검색하며, 검색한 표준 재활 운동 궤적을 디스플레이(250)에 디스플레이한다. 여기서 디스플레이(250)에는 재활 환자 식별자로 확인한 재활 환자에 대한 이름, 나이 등의 재활 환자 정보, 재활 명령으로 선택한 재활 운동의 종류와 횟수가 표준 재활 운동 궤적과 함께 디스플레이된다.
바람직하게, 재활 환자의 치료 프로그램이 재활 치료 DB(240)에 기설정되어 있는 경우, 디스플레이 제어부(230)는 입력된 재활 환자의 식별자에 해당하는 치료 프로그램을 재활 치료 DB(240)에서 검색하며 검색한 재활 치료 프로그램에 해당하는 재활 운동의 종류, 재활 운동의 횟수, 표준 재활 운동 궤적을 디스플레이(250)에 디스플레이한다.
한편, 단말 송수신부(270)는 입력된 재활 환자 식별자, 재활 운동의 종류 또는 횟수에 대한 정보를 제2 제어용 단말기로 송신하여 제1 제어용 단말기와 제2 제어용 단말기가 서로 동기화되도록 한다.
재활 환자가 재활 운동을 시작하는 경우, 단말 송수신부(270)는 상지 재활 치료 로봇으로부터 재활 환자의 상지 부위 움직임에 대한 정보를 수신하며, 수신한 상지 부위 움직임에 대한 정보를 디스플레이 제어부(230)로 제공한다. 디스플레이 제어부(230)는 상지 부위 움직임에 대한 정보에 기초하여 재활 환자의 표준 재활 운동 궤적과 실제 상지 부위 움직임을 함께 디스플레이(250)에 디스플레이 제어한다. 여기서 상지 부위 움직임에 대한 정보는 이하 설명하는 상지 재활 치료 로봇으로부터 수신하는 다기능관절모듈의 움직임 정보인 것을 특징으로 한다.
디스플레이 제어부(230)는 상지 부위 움직임에 대한 정보에 기초하여 측면에서 관찰되는 상지 부위 움직임, 상면에서 관찰되는 상지 부위 움직임, 정면에서 관찰되는 상지 부위 움직임을 각각 구분하여 3차원으로 디스플레이 제어한다.
바람직하게, 디스플레이 제어부(230)는 재활 환자의 상지 부위 움직임과 표준 재활 운동 궤적을 비교하여, 재활 환자가 재활 운동을 단위 횟수 완료하였는지를 판단하여 재활 운동의 횟수를 카운트하며, 카운트한 재활 운동의 횟수를 디스플레이(250)에 디스플레이 제어한다. 여기서 디스플레이 제어부(230)는 재활 환자의 상지 부위 움직임과 표준 재활 운동 궤적 사이의 오차를 계산하며, 계산한 오차가 임계 범위인 경우 단위 횟수를 완료한 것으로 판단한다.
더욱 바람직하게, 디스플레이 제어부(230)는 재활 환자의 상지 부위 움직임과 표준 재활 운동 궤적을 비교하여, 재활 환자가 재활 운동을 단위 횟수 완료한 경우 완료 신호음을 출력 제어하거나 또는 완료 메시지를 디스플레이부에 출력 제어한다.
한편, 동기화부(280)는 제2 제어용 단말기로부터 수정 재활 명령을 수신하는 경우, 수신한 수정 재활 명령으로 기입력되어 등록된 재활 명령, 즉 재활 운동의 종류와 횟수에 대한 정보를 수정하여 제2 제어용 단말기와 재활 정보를 동기화한다.
재활 치료사에 할당된 제2 제어용 단말기도 앞서 설명한 제1 제어용 단말기와 동일한 구성요소로 동일하게 동작하는데, 제2 제어용 단말기의 동기화부는 제1 제어용 단말기로부터 사용자 식별자, 재활 운동의 종류 또는 횟수에 대한 정보를 수신하는 경우 사용자 식별자로 재활 환자를 검색하고 수신한 재활 운동의 종류 또는 횟수에 대한 정보를 디스플레이에 디스플레이한다. 한편, 재활 치료사가 재활 환자의 실시간 재활 운동 상태를 모니터링하여 재활 운동의 종류와 횟수를 변경하기 위한 수정 재활 명령을 입력하는 경우, 제2 제어용 단말기의 동기화부는 수정 재활 명령을 제1 제어용 단말기로 송신하며, 수정 재활 명령을 수신한 제1 제어용 단말기의 동기화부는 수정 재활 명령으로 재활 운동 정보를 변경하여 제1 제어용 단말기와 제2 제어용 단말기를 서로 동기화한다.
도 3은 본 발명에 따른 상지 재활 치료 로봇을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 3을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 감지부(110)는 재활 환자의 상지 부위의 움직임을 감지하며 모션 제어부(130)는 감지부(110)를 통해 감지한 재활 환자의 상지 부위 움직임을 통해 재활 환자의 상지 부위가 이동하고자 하는 방향과 힘을 산출하고, 산출한 방향과 힘에 따른 모션 제어 신호를 생성한다.
여기서 감지부(110)는 재활 환자의 상지 부위 움직임 방향을 감지하기 위하여 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 가속도를 감지하는 센서가 사용될 수 있으며, 재활 환자의 상지 부위 움직임 방향을 감지하기 위하여 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 가해지는 압력을 감지하는 센서가 사용될 수 있다. 바람직하게, 감지부(110)는 재활 환자의 상지 부위에 부착되거나 이하 설명하는 다관절로봇모듈(150)에서 재활 환자의 상지 부위가 접촉하는 부위에 배치되어 있다.
다관절로봇모듈(150)는 모션 제어 신호에 따라 재활 환자의 상지 부위를 선택적으로 X축 또는 Y축 또는 Z축 선상을 따라 이동하도록 방향을 안내하고 힘을 보조한다.
한편, 모션 제어부(130)는 감지부(110)를 통해 감지한 재활 환자의 상지 부위 움직임에 대한 정보를 로봇 송수신부(170)를 통해 제1 제어용 단말기(200) 또는 제2 제어용 단말기(300)로 송신 제어한다.
바람직하게, 모션 제어부(130)는 로봇 송수신부(170)를 통해 입력된 재활 명령, 즉 재활 운동의 종류 또는 횟수에 대한 정보를 획득하는데, 모션 제어부(130)는 재활 운동의 종류에 따라 다관절 로봇 모듈의 이동 경로와 감지부(110)를 통해 감지된 재활 환자의 상지 부위 움직임을 보정하여 모션 제어 신호를 생성한다. 따라서 모션 제어부(130)는 재활 환자가 재활 운동의 종류에 따라 표준 재활 운동 궤적을 따라 재활 운동을 수행할 수 있도록 도와준다.
도 4는 본 발명에 따라 사용자 인터페이스를 통해 재활 명령을 입력하는 일 예를 설명하고 있다.
도 4를 참고로 살펴보면, 본 발명에 따른 사용자 인터페이스는 디스플레이 기능과 사용자 인터페이스 기능을 함께 구현할 수 있는 터치스크린으로 제조할 수 있는데, 재활 환자는 디스플레이된 사용자 인터페이스 화면을 통해 사용자가 수행하고자 하는 재활 운동의 종류와 횟수를 입력한다.
도 4(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 사용자에 의해 선택된 재활 운동의 종류와 횟수가 디스플레이된다.
한편, 재활 환자가 추가로 재활 운동을 선택하고자 하는 경우, 도 4(b)에 도시되어 있는 바와 같이 "+"표시로 재활 운동을 선택하기 위한 선택 명령을 입력한다. 선택 명령이 입력되는 경우, 재활 운동의 종류와 횟수를 입력하기 위한 사용자 인터페이스 화면이 활성화되며, 재활 환자는 활성화된 사용자 인터페이스 화면을 통해 추가로 선택하고자 하는 재활 운동의 종류와 횟수를 입력한다.
도 5는 본 발명에 따라 디스플레이에 디스플레이된 재활 운동 상태의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 디스플레이 화면의 상단에는 재활 환자가 수행할 재활 운동의 종류와 횟수가 디스플레이된다. 재활 환자가 다수의 재활 운동을 수행하는 경우, 다수의 재활 운동 중 재활 환자가 현재 수행하는 재활 운동이 활성화된다.
한편, 디스플레이에는 측면에서 관찰되는 다관절 로봇모듈의 이동 방향 또는 이동 위치, 상면에서 관찰되는 다관절 로봇모듈의 이동 방향 또는 이동 위치, 정면에서 관찰되는 다관절 로봇모듈의 이동 방향 또는 이동 위치를 각각 구분하여 디스플레이되는데, 여기서 현재 다관절 로봇모듈의 이동 방향 또는 이동 위치와 함께 표준 재활 운동 궤적이 디스플레이된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 상지 재활 치료 시스템은 재활 환자가 수행하는 재활 운동의 표준 재활 운동 궤적을 재활 환자의 상지 부위 움직임 상태와 함께 디스플레이함으로써, 재활 환자는 표준 재활 운동 궤적을 따라 정확하게 상지 재활 치료를 받을 수 있다. 또한, 표준 재활 운동 궤적을 상지 부위 움직임과 함께 디스플레이함으로써, 재활 치료사에 따라 상이하게 진행되는 재활 치료를 표준화하여 재활 치료사에 상관없이 또는 재활 치료사의 도움없이도 재활 치료 효과를 극대화할 수 있다.
더욱이, 재활 환자의 재활 운동 상태를 재활 환자와 재활 치료사가 실시간으로 모니터링함으로써, 재활 치료사는 재활 환자의 재활 치료를 독려할 수 있으며 재활 환자의 재활 치료 상태에 따라 실시간으로 재활 운동의 종류 또는 횟수를 수정하여 재활 치료를 극대화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 상지 재활 치료 로봇 200: 제1 제어용 단말기
300: 제2 제어용 단말기
110: 감지부 130: 모션 제어부
150: 다관절로봇모듈 170: 로봇 송수신부
210: 사용자 인터페이스 230: 디스플레이 제어부
240: 재활치료 DB 250: 디스플레이
270: 단말 송수신부 280: 동기화부

Claims (7)

  1. 재활 환자의 상지 부위 움직임을 포착하여 재활 환자의 상지 부위가 이동하고자 하는 방향과 힘을 산출하고, 산출한 방향과 힘에 따라 상기 재활 환자의 상지 부위를 안내하고 힘을 보조하며 상기 재활 환자의 상지 부위의 움직임 정보를 획득하는 상지 재활 치료 로봇; 및
    디스플레이부를 구비하며, 입력된 재활 명령과 상기 상지 재활 치료 로봇으로부터 수신한 상기 상지 부위 움직임 정보에 기초하여 사용자의 재활 운동 정보를 디스플레이하는 제어용 단말기를 포함하며,
    상기 제어용 단말기와 상기 재활 치료 로봇은 서로 무선 통신 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 상지 재활 치료 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 재활 치료 로봇은
    상기 재활 환자의 상지 부위 움직임을 포착하는 감지부;
    상기 감지부를 통해 포착된 움직임을 토대로 상기 재활 환자의 상지 부위가 이동하고자 하는 방향과 힘을 산출하고, 산출한 방향과 힘에 따른 모션 제어신호를 생성하여 출력하는 모션 제어부;
    상기 재활 환자의 상지 부위에 장착되며 상기 모션 제어부의 모션 제어신호에 따라 상기 재활 환자의 상지 부위를 선택적으로 X축 또는 Y축 또는 Z축 선상을 따라 이동하도록 방향을 안내하고 힘을 보조하는 다관절로봇모듈; 및
    상기 다관절 로봇모듈의 움직임에 따른 상기 상지 부위의 움직임 정보를 상기 제어용 단말기로 송신 제어하는 로봇 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활 치료 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어용 단말기는
    상기 재활 환자에 할당된 제1 제어용 단말기; 및
    재활 치료사에 할당된 제2 제어용 단말기를 포함하는데,
    상기 제1 제어용 단말기 또는 상기 제2 제어용 단말기를 통해 입력된 재활 명령 중 마지막으로 입력되는 재활 명령으로 서로 동기화되는 것을 특징으로 하는 상지 재활 치료 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어용 단말기는
    상기 재활 명령에 따라 선택한 상지 재활 운동의 종류에 해당하는 표준 재활 운동 궤적과 상기 상지 부위 움직임에 대한 정보를 상기 디스플레이부에 함께 디스플레이 제어하는 것을 특징으로 하는 상지 재활 치료 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상지 제어용 단말기는
    상기 상지 부위 움직임에 대한 정보를 상기 표준 재활 운동 궤적과 비교하여 상기 사용자 명령에 따라 선택한 상지 재활 운동의 단위 횟수의 완료 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 상지 재활 치료 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 제어용 단말기로부터 수정 재활 명령이 입력되는 경우,
    상기 제1 제어용 단말기에 디스플레이된 재활 운동 정보는 상기 수정 재활 명령으로 동기화되는 것을 특징으로 하는 상지 재활 치료 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제어용 단말기는
    입력된 재활 운동의 종류에 따라 상기 재활 치료 로봇을 구동 제어하기 위한 구동 제어 신호를 생성하며,
    상기 모션 제어부는 상기 구동 제어 신호에 따른 다관절 로봇 모듈의 이동 경로와 상기 감지부를 통해 감지된 상기 재활 환자의 상지 부위 움직임을 보정하여 모션 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 상지 재활 치료 시스템.
KR1020150074601A 2015-05-28 2015-05-28 상지 재활 치료 시스템 KR20160141095A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150074601A KR20160141095A (ko) 2015-05-28 2015-05-28 상지 재활 치료 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150074601A KR20160141095A (ko) 2015-05-28 2015-05-28 상지 재활 치료 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160141095A true KR20160141095A (ko) 2016-12-08

Family

ID=57577041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150074601A KR20160141095A (ko) 2015-05-28 2015-05-28 상지 재활 치료 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160141095A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210244320A1 (en) * 2020-02-11 2021-08-12 Korea Institute Of Science And Technology Apparatus and method for evaluating force control ability of upper limb and prosthesis
KR20220063319A (ko) 2020-11-10 2022-05-17 김종하 Vr 유닛과 상지 운동 센서 유닛을 이용한 상지 재활 치료 방법, 시스템 및 프로그램
CN115463003A (zh) * 2022-09-09 2022-12-13 燕山大学 一种基于信息融合的上肢康复机器人控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210244320A1 (en) * 2020-02-11 2021-08-12 Korea Institute Of Science And Technology Apparatus and method for evaluating force control ability of upper limb and prosthesis
KR20210101825A (ko) * 2020-02-11 2021-08-19 한국과학기술연구원 상지 및 의수의 힘제어능력을 평가하기 위한 장치 및 방법
KR20220063319A (ko) 2020-11-10 2022-05-17 김종하 Vr 유닛과 상지 운동 센서 유닛을 이용한 상지 재활 치료 방법, 시스템 및 프로그램
CN115463003A (zh) * 2022-09-09 2022-12-13 燕山大学 一种基于信息融合的上肢康复机器人控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8460162B2 (en) Robot for gait training and operating method thereof
US20170136296A1 (en) System and method for physical rehabilitation and motion training
US11771613B2 (en) Robot system for active and passive upper limb rehabilitation training based on force feedback technology
US11273344B2 (en) Multimodal sensory feedback system and method for treatment and assessment of disequilibrium, balance and motion disorders
EP3115036B1 (en) Lower limb rehabilitation method and apparatus using the method
CN105031908B (zh) 一种平衡矫正式训练装置
CN107320285A (zh) 一种多功能智能康复训练与评估***
CN107714398A (zh) 一种双臂康复训练机器人***
CN110507322B (zh) 一种基于虚拟诱导肌电定量状态评估***及方法
JPWO2014038049A1 (ja) トレーニング装置
AU2014240454A1 (en) Machine to human interfaces for communication from a lower extremity orthotic
WO2013085754A1 (en) Method and apparatus for vibrotactile motional training employing cognitive spatial activity and a remote-controlled moveable device
CN104523420A (zh) 一种在线诊疗装置及方法
CN106112985B (zh) 下肢助行机器的外骨骼混合控制***及方法
CN110215676A (zh) 一种上肢双臂康复训练人机交互方法和***
CN106074073B (zh) 一种下肢康复机器人的控制***及康复训练策略
US11612803B2 (en) Bilateral limb coordination training system and control method
US20190310714A1 (en) Motion evaluation system, method thereof and computer-readable recording medium
CN109907936A (zh) 基于虚拟现实的上肢康复训练设备
KR20160141095A (ko) 상지 재활 치료 시스템
CN104622429A (zh) 医生端、患者端辅助诊疗设备以及远程诊疗***和方法
Brokaw et al. Using the kinect to limit abnormal kinematics and compensation strategies during therapy with end effector robots
US11989351B2 (en) Virtual, augmented and mixed reality systems with physical feedback
CN211535454U (zh) 一种可穿戴式的膝关节康复训练设备
US20170231529A1 (en) Method and apparatus for assisting movement rehabilitation