KR20230024499A - Active walking assistance robot for rehabilitation training - Google Patents

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KR20230024499A
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이진원
김호연
이정철
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에이치엠에이치 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an active walking assistance robot for rehabilitation training. The present invention comprises: a main body that provides support; a controller that outputs a control signal according to a setting value input from the outside; and a lower extremity exercise unit that is supported by the main body, coupled to the patient's lower extremities to output a walking motion under the control of a controller, sensing the force generated when a patient attempts to walk, and outputting a walking rehabilitation motion when the sensed value is greater than the set value. The active walking assistance robot for rehabilitation training of the present invention, which is configured as described above, operates only when the patient's intention to move is detected and outputs the walking motion a set number of times, thereby preventing injury by not putting strain on the patient. Also, the patient can also actively perform rehabilitation training at the patient's own pace and under the patient's own efforts, thereby achieving good training effects.

Description

재활훈련용 능동보행 보조로봇{Active walking assistance robot for rehabilitation training}Active walking assistance robot for rehabilitation training}

본 발명은 보행 재활훈련용 보조로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환자의 보행 의지를 센싱하여 보행 재활 모션을 출력함으로써, 재활훈련에 무리를 주지 않는, 재활훈련용 능동보행 보조로봇에 관한 것이다. The present invention relates to an auxiliary robot for gait rehabilitation training, and more particularly, to an active gait assistance robot for rehabilitation training, which does not put too much strain on rehabilitation training by outputting a gait rehabilitation motion by sensing a patient's will to walk.

고령 인구의 증가에 비례하여, 치매나 뇌졸중 또는 파킨슨병과 같은 여러 가지 노인성 질환을 갖는 환자의 숫자도 늘어나고 있다. 노인성 질환으로 거동이 불편한 노인들에게 중요한 것은, 약물치료 이외에도 물리적 재활치료를 통하여 근력을 회복 내지 유지하는 것이다. 또한, 굳이 노인성 질환이 아니더라도, 사고에 의해 하반신이 불편한 사람이나 뇌성마비 환자 등의 경우에도, 손상 부위의 기능적 회복이나 근육 강화를 위해 재활훈련은 필수적이다.In proportion to the increase in the elderly population, the number of patients with various geriatric diseases such as dementia, stroke or Parkinson's disease is also increasing. What is important for the elderly who have difficulty moving due to geriatric diseases is to recover or maintain muscle strength through physical rehabilitation treatment in addition to drug treatment. In addition, even if it is not a geriatric disease, even if the lower body is inconvenient due to an accident or a patient with cerebral palsy, rehabilitation training is essential for functional recovery or muscle strengthening of the damaged area.

재활훈련은, 과학적이고 체계적인 노력이 장기적으로 진행되어야 어느 정도의 성과를 올릴 수 있다. 그런데, 재활훈련을 장기적으로 수행하기 위해서는 물리치료사의 많은 육체적 노력과 숙련도 등이 요구된다. 하지만, 현실적으로, 한 사람의 불리치료사가 여러 명의 재활 훈련을 시켜야 하는 상황에서, 지속적이고 효과적인 재활 훈련을 하는 것은 어렵다.Rehabilitation training can achieve certain results only when scientific and systematic efforts are carried out over a long period of time. However, in order to perform rehabilitation training for a long period of time, a lot of physical effort and skill of physical therapists are required. However, in reality, it is difficult to provide continuous and effective rehabilitation training in a situation where one bully therapist has to train several people.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 재활훈련을 위한 다양한 기계 전자 장치 들이 개발 및 사용되고 있다. 예를 들면, 보행 훈련을 보조해 주는 보행 보조 장치들이나, 어깨 등 상체의 거동을 보조하고 근력을 회복시킬 수 있는 상지 재활 기기들도 개발되어 있다. In order to solve this problem, various mechanical and electronic devices for rehabilitation training are being developed and used. For example, gait assisting devices assisting gait training and upper extremity rehabilitation devices capable of assisting upper body movements such as shoulders and restoring muscle strength have also been developed.

보행 보조로봇은, 일시적으로 보행 능력을 상실한 사람의 보행 능력을 회복시키는 재활 운동을 보조하거나, 영구적으로 보행 능력을 일부 상실한 사람이 혼자서 보행하는 것을 도와준다.A walking assistance robot assists rehabilitation exercises to restore walking ability of a person who has temporarily lost walking ability, or helps a person who has permanently lost some walking ability to walk alone.

환자의 보행을 보조하는 장치로서, 국내 등록특허공보 제10-1221046호(지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템)가 개시된 바 있다. 그런데, 개시된 재활훈련 시스템은, 장치를 환자의 몸에 정확히 맞추기가 힘들어 착용이 어렵고, 심한 경우 찰과상이나 피부 괴사 등을 초래할 수 있다.As a device for assisting a patient's walking, Korean Patent Registration No. 10-1221046 (an intelligent exoskeleton robot-based daily life assistance and rehabilitation training system) has been disclosed. However, the disclosed rehabilitation training system is difficult to wear because it is difficult to accurately fit the device to the patient's body, and in severe cases, it may cause abrasions or skin necrosis.

또한, 국내 등록특허공보 제10-1979938호(보행 보조 로봇)에는, 환자의 다리에 착용되어 걷기 운동 모션을 제공하는 한 쌍의 하지외골격과, 하지외골격을 제어함과 동시에 주행능력을 갖는 본체가 개시되어 있다. In addition, Korean Patent Registration No. 10-1979938 (walking assistance robot) discloses a pair of exoskeletons worn on the patient's legs to provide walking motions and a main body that controls the exoskeleton and has driving capability. has been initiated.

그런데, 상기 보행 보조 로봇은, 환자가 하지외골격 위에 서 있어야 하는 것이므로, 환자의 체중이 그대로 다리에 실려 관절이 약한 환자의 경우 오히려 관절 손상을 입을 수 있다. 특히, 하지외골격의 각 관절은, 단순히, 프로그램 된 속도와 각도로 움직이므로, 환자가 기계의 움직임에 따라가지 못할 경우 부상을 입을 수 있었다.However, since the walking assistance robot requires the patient to stand on the exoskeleton of the lower extremity, the patient's weight is carried on the legs as it is, and the patient with weak joints may rather suffer joint damage. In particular, since each joint of the lower exoskeleton simply moves at a programmed speed and angle, the patient may be injured if he or she fails to follow the movement of the machine.

국내 등록특허공보 제10-1221046호 (지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템)Domestic Patent Publication No. 10-1221046 (daily life assistance and rehabilitation training system based on intelligent exoskeleton robot) 국내 등록특허공보 제10-1979938호 (보행 보조 로봇)Korean Registered Patent Publication No. 10-1979938 (Walking assist robot) 국내 등록특허공보 제10-0615446호 (근전도 생체신호제어형 동력보행보조기)Domestic Patent Publication No. 10-0615446 (Electroelectric bio-signal control type motorized walking aid)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 환자에게 무리를 주지 않아 부상을 방지할 수 있고, 환자도 본인의 페이스에 맞춰, 본인의 주도하에 능동적으로 재활훈련을 수행할 수 있어 양호한 훈련 효과를 얻을 수 있게 하는, 재활훈련용 능동보행 보조로봇을 제공함에 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and it is possible to prevent injuries by not exerting too much pressure on the patient, and the patient can actively perform rehabilitation training at his or her own pace, leading to a good training effect. It is an object of the present invention to provide an active walking assist robot for rehabilitation training that can be obtained.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 재활훈련용 능동보행 보조로봇은, 지지력을 제공하는 본체와; 상기 본체에 설치되고, 외부로부터 입력된 설정값에 따른 제어신호를 출력하는 컨트롤러와; 상기 본체에 지지되며, 환자의 양쪽 다리와 결합한 상태로, 컨트롤러의 제어에 따른 걷기 운동 모션을 출력하는 것으로서, 환자 엉덩이의 좌우측에 위치하는 제1관절블록, 제1관절블록에 장착된 제1모터, 상기 컨트롤러와 접속됨과 아울러 제1모터의 회전력을 전달받아 회전하는 제1로드셀, 제1관절블록의 하부에 위치하며 환자의 무릎에 대응 배치되고 제1로드셀의 회전력을 전달받는 제2관절블록, 제2관절블록에 장착되는 제2모터, 상기 컨트롤러와 접속됨과 아울러 제2모터의 회전력을 전달받아 회전하는 제2로드셀, 제2관절블록의 하부에 위치하고 환자의 발을 받치는 발판, 환자의 대퇴부에 채워지며 제1로드셀로부터 힘을 받아 움직이는 대퇴부홀더, 환자의 하퇴부에 채워지고 제2로드셀로부터 힘을 받아 움직이는 하퇴부홀더를 구비한 하지운동부를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 하지운동부의 정지상태에서, 환자의 보행 시도에 따라, 제1로드셀과 제2로드셀에 전달된 힘을, 상기 설정값과 비교하여 제1모터 및 제2모터의 동작 여부를 결정한다.An active walking assist robot for rehabilitation of the present invention as a means of solving problems for achieving the above object includes a main body providing support; a controller installed in the main body and outputting a control signal according to a set value input from the outside; It is supported by the main body and outputs a walking movement motion under the control of a controller in a state of being coupled with both legs of the patient, and a first joint block located on the left and right sides of the patient's hip and a first motor mounted on the first joint block A first load cell connected to the controller and rotated by receiving the rotational force of the first motor, a second joint block located below the first joint block and disposed corresponding to the patient's knee and receiving the rotational force of the first load cell, A second motor mounted on the second joint block, a second load cell that is connected to the controller and rotates by receiving the rotational force of the second motor, a footrest located under the second joint block and supporting the patient's feet, and a patient's thigh A lower extremity exercise unit including a thigh holder that is filled and moved by receiving force from a first load cell and a lower leg holder that is filled in the patient's lower leg and moves by receiving force from a second load cell, wherein the controller is According to the walking attempt, whether the first motor and the second motor operate is determined by comparing forces transmitted to the first load cell and the second load cell with the set value.

또한, 상기 제1로드셀과 제2관절블록의 사이에는, 제1관절블록과 제2관절블록의 간격을 조절하는 제1간격조절수단이 설치되고, 제2로드셀과 발판의 사이에는, 제2관절블록과 발판의 간격을 조절하는 제2간격조절수단이 구비되며, 제1로드셀은; 제1모터로부터 회전력을 전달받는 모터연결부와, 모터연결부에 일체를 이루고 길이방향으로 연장되어 제1간격조절수단에 고정되는 연장부로 구성되고, 정지 상태의 대퇴부홀더가 움직이는 순간의 모터연결부에 전달되는 힘을 측정하여 컨트롤러로 전달하며, 제2로드셀은; 제2모터로부터 회전력을 전달받는 모터연결부와, 모터연결부에 일체를 이루고 길이방향으로 연장되어 제2간격조절수단에 고정되는 연장부로 구성되고, 정지 상태의 하퇴부홀더가 움직이는 순간의 모터연결부에 전달되는 힘을 측정하여 컨트롤러로 전송한다.In addition, between the first load cell and the second joint block, a first distance adjusting means for adjusting the distance between the first joint block and the second joint block is installed, and between the second load cell and the scaffold, the second joint A second distance control means for adjusting the distance between the block and the scaffold is provided, and the first load cell; It is composed of a motor connection part receiving rotational force from the first motor and an extension part integral with the motor connection part and extending in the longitudinal direction and fixed to the first distance adjusting means, and transmitted to the motor connection part at the moment when the femoral holder in a stationary state moves Measures the force and transmits it to the controller, and the second load cell; It is composed of a motor connection part receiving rotational force from the second motor and an extension part integral with the motor connection part and extending in the longitudinal direction and fixed to the second distance adjusting means, and transmitted to the motor connection part at the moment when the lower leg holder in a stationary state moves. The force is measured and transmitted to the controller.

아울러, 상기 컨트롤러는, 제1로드셀과 제2로드셀로부터 전달받은 힘의 합력을 상기 설정값과 비교하여, 합력이 설정값보다 클 때 제1,2모터를 구동한다.In addition, the controller compares the resultant force of the forces transmitted from the first load cell and the second load cell with the set value, and drives the first and second motors when the resultant force is greater than the set value.

또한, 상기 컨트롤러와 접속되며, 제1모터 및 제2모터를 동작시킬 설정값과, 하지운동부의 작동 시 하지운동부가 출력할 발걸음수를 입력하는 입출력부가 더 포함된다.In addition, an input/output unit connected to the controller and inputting set values for operating the first motor and the second motor and the number of steps to be output by the lower extremity exercise unit when the lower excercise unit operates is further included.

그리고, 상기 본체에는, 본체에 지지되며 환자에게 인양력을 제공하여 발판 위에 올라선 환자의 하중 부담을 경감하는 리프트장치가 설치된다.In addition, a lift device is installed on the main body and provides lifting force to the patient to reduce the load burden of the patient standing on the footrest.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 재활훈련용 능동보행 보조로봇은, 환자가 움직이고자 하는 의도가 감지된 경우에만 동작하되 설정된 횟수만큼 만의 걸음 모션을 출력하여, 환자에게 무리를 주지 않아 부상을 방지할 수 있고, 환자도 본인의 페이스에 맞춰, 본인의 주도하에 능동적으로 재활훈련을 수행할 수 있어 양호한 훈련 효과를 얻을 수 있다.The active walking assist robot for rehabilitation training of the present invention configured as described above operates only when the patient's intention to move is detected, but outputs walking motions only for the set number of times, thereby preventing injury without straining the patient. In addition, the patient can actively perform rehabilitation training according to his own pace and under his own initiative, so that a good training effect can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련용 능동보행 보조로봇의 전체 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 보조로봇의 측면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련용 능동보행 보조로봇에서의 능동보행 보조 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조로봇에서의 능동보행 모드 구현 방식을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a perspective view showing the overall structure of an active walking assist robot for rehabilitation training according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of the auxiliary robot shown in FIG. 1;
3 to 5 are views for explaining an active walking assistance method in an active walking assistance robot for rehabilitation training according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram for explaining a method of implementing an active walking mode in an auxiliary robot according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

기본적으로 본 발명의 능동보행 보조로봇은, 환자가, 본인의 의사로 하지(下肢)의 운동 모션을 출력하는 구조를 갖는다. 이를테면, 몸이 불편한 환자가, 다리나 엉덩이에 어느 정도 이상의 힘을 주면, 보조로봇이 힘을 감지하고, 힘의 감지를 근거로 운동 모션을 출력하는 것이다. 운동 모션이라 함은 걷기 운동 모션이다. Basically, the active walking assist robot of the present invention has a structure in which the patient outputs motion motion of the lower extremities at his or her own will. For example, when a patient with a disability applies more than a certain amount of force to the leg or hip, the auxiliary robot detects the force and outputs an exercise motion based on the force detection. The movement motion is a walking movement motion.

이러한 능동보행 보조로봇은, 종전 재활치료용 로봇이, (환자의 컨디션이나 운동능력을 무시하고) 단순히 기계적으로 움직이는 것과 차이가 있는 것이다. 본 발명의 능동보행 보조로봇은, 재활훈련을 로봇이 주도하는 것이 아니라, 환자가 주도하는 것이다. 따라서, 환자가 로봇의 움직임을 쫓아야 한다는 부담이 없고, 사용 중 부상을 입을 염려가 전혀 없다.These active walking assist robots are different from existing rehabilitation robots that simply move mechanically (ignoring the patient's physical condition or motor ability). In the active walking assist robot of the present invention, rehabilitation training is not led by the robot, but by the patient. Therefore, there is no burden on the patient to follow the movement of the robot, and there is no fear of injury during use.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련용 능동보행 보조로봇(10)의 전체 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 보조로봇의 측면도이다. 또한, 도 3 내지 도 5는 능동보행 보조로봇에서의 능동보행 보조 방식을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure of an active walking assist robot 10 for rehabilitation training according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the assist robot shown in FIG. 3 to 5 are views for explaining an active walking assistance method in an active walking assist robot.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 능동보행 보조로봇(10)은, 본체(20), 운동모션출력부(40), 리프트장치(60), 컨트롤러(25c)의 기본 구성을 갖는다.As shown, the active walking assist robot 10 according to the present embodiment has a basic configuration of a main body 20, a movement motion output unit 40, a lift device 60, and a controller 25c.

본체(20)는, 베이스프레임(21), 받침케이스(23), 제어부(25), 입출력부(25e)를 구비한다.The body 20 includes a base frame 21, a supporting case 23, a control unit 25, and an input/output unit 25e.

베이스프레임(21)은, 능동보행 보조로봇(10)을 수평으로 받쳐 지지하는 것으로서, 두 개씩의 후륜(22b) 및 전륜(22c)과, 후륜(22b)에 주행 토크를 인가하는 휠구동모터(22a)를 갖는다. 이와 같이 후륜(22b)이 휠구동모터(22a)에 구름 운동 하므로, 배터리(23a)의 전력을 휠구동모터(22a)로 인가하여 보조로봇(10)을 원하는 장소로 쉽게 이동시킬 수 있다.The base frame 21 supports the active walking assist robot 10 horizontally, and has two rear wheels 22b and front wheels 22c and a wheel driving motor for applying driving torque to the rear wheels 22b ( 22a). In this way, since the rear wheels 22b are driven by the wheel driving motor 22a, the auxiliary robot 10 can be easily moved to a desired place by applying power from the battery 23a to the wheel driving motor 22a.

받침케이스(23)는 육면체 형태의 박스형 부재로서, 배터리(23a)를 내장한다. 받침케이스(23)는 베이스프레임(21)에 고정된 상태로 제어부(25)를 지지하는 지지구조체이다. 제어부(25)가 받침케이스(23)의 상부에 지지되는 것이다. 배터리(23a)는 외부로부터 인가된 전력에 의해 충전되는 충전형 배터리로서, 보조로봇(10)을 구동하기 위한 전력을 공급한다. 즉, 휠구동모터(22a), 운동모션출력부(40), 틸팅부(65), 아암구동부(63)에 전력을 인가하는 것이다. The support case 23 is a box-like member in the form of a hexahedron and contains a battery 23a. The support case 23 is a support structure that supports the control unit 25 in a state fixed to the base frame 21 . The control unit 25 is supported on the upper portion of the support case 23 . The battery 23a is a rechargeable battery charged by externally applied power, and supplies power for driving the auxiliary robot 10 . That is, power is applied to the wheel driving motor 22a, the movement motion output unit 40, the tilting unit 65, and the arm driving unit 63.

제어부(25)는 고정박스(25a)와 컨트롤러(25c)를 구비한다. The controller 25 includes a fixing box 25a and a controller 25c.

컨트롤러(25c)는 보조로봇(10)의 동작에 필요한 모든 제어신호를 출력한다. 특히, 환자가 자력(自力)으로 하지운동부(43)에 힘을 가해 하지운동부(43)를 움직였을 때, 운동모션 출력부(40)를 구동한다. 후술하는 바와 같이, 하지운동부(43)를 움직이면 제1로드셀(48) 및 제2로드셀(49)의 모터연결부(48a,49a)에 회전토크가 전달되는데, 회전토크가 설정치 이상일 경우, 컨트롤러(25c)는 제1모터(43b) 및 제2모터(43j)를 동작시키는 것이다. The controller 25c outputs all control signals necessary for the operation of the auxiliary robot 10 . In particular, when the lower extremity exercise unit 43 is moved by applying force to the lower extremity exercise unit 43 by the patient's own power, the exercise motion output unit 40 is driven. As will be described later, when the lower extremity exercise unit 43 is moved, rotational torque is transmitted to the motor connection units 48a and 49a of the first load cell 48 and the second load cell 49. When the rotational torque is greater than the set value, the controller 25c ) is to operate the first motor 43b and the second motor 43j.

다시 말하면, 컨트롤러(25c)는, 하지운동부(43)의 정지상태에서, 환자의 보행 시도에 따라, 제1로드셀(48)과 제2로드셀(49)로 전달된 힘을, 미리 저장되어 있는 설정값과 비교하여, 전달된 힘이, 설정 값 보다 클 때, 제1모터 및 제2모터를 구동하고, 설정 값 보다 작을 때에는 제1,2모터를 구동하지 않는다.In other words, the controller 25c adjusts the force transmitted to the first load cell 48 and the second load cell 49 according to the patient's walking attempt in the stopped state of the lower extremity exercise unit 43 according to the previously stored settings. Compared to the value, when the transmitted force is greater than the set value, the first motor and the second motor are driven, and when it is less than the set value, the first and second motors are not driven.

고정박스(25a)는 육면체의 형태를 취하며 양측부에 수직의 승강가이드레일(25f)을 갖는다. 승강가이드레일(25f)은 위치유지부(41)를 승강운동 가능하게 지지한다. The fixing box 25a takes the form of a hexahedron and has vertical lift guide rails 25f on both sides. The elevating guide rail 25f supports the positioning unit 41 so as to be capable of elevating movement.

또한 고정박스(25a)의 상부에는 입출력부(25e)가 설치된다. 입출력부(25e)는 컨트롤러(25c)와 접속되며, 제1모터(43b) 및 제2모터(43j)를 동작시킬 설정값과, 하지운동부(43)의 작동 시 하지운동부가 출력할 발걸음수를 입력할 수 있는 인터페이스이다. In addition, an input/output unit 25e is installed on the top of the fixing box 25a. The input/output unit 25e is connected to the controller 25c and receives set values to operate the first motor 43b and the second motor 43j and the number of steps to be output by the lower leg exerciser 43 when the lower extremity exerciser 43 operates. It is an input interface.

상기 설정값이라 함은, 컨트롤러(25c)가 하지운동부(43)를 동작시킬 수 있는 최소 조건값이다. 예를 들어, 설정 값이 2kgf로 세팅되어 있는 상태에서, 환자가 하지운동부(43)에 1.5kgf의 힘을 가하면 하지운동부(43)는 작동하지 않는다. 하지만 설정 값 보다 큰 3kgf의 힘을 가하면, 컨트롤러(25c)는 (설정값 보다 큰 힘이 들어온 것이므로) 하지운동부(43)를 동작시킨다.The set value is a minimum condition value at which the controller 25c can operate the lower extremity exercise unit 43. For example, if the patient applies a force of 1.5 kgf to the lower extremity exercise unit 43 in a state where the set value is set to 2 kgf, the lower extremity exercise unit 43 does not operate. However, when a force of 3 kgf greater than the set value is applied, the controller 25c operates the lower extremity exercise unit 43 (because a force greater than the set value is applied).

아울러 발걸음수는 하지운동부(43)의 걸음수이다. 좌우측 하지운동부(43)가 작동하기 시작 한 후 정지할 때 까지의 걸음 수이다. 예를 들어, 발걸음수를 3으로 입력하였다면, 하지운동부(43)가 세 걸음 걸은 후 정지하는 것이다.In addition, the number of steps is the number of steps of the lower extremity exercise unit 43 . This is the number of steps from when the left and right lower extremities 43 start to operate until they stop. For example, if the number of steps is input as 3, the lower extremity exercise unit 43 stops after taking three steps.

입출력부(25e)는, 환자에 맞는 설정값을 입력하거나, 훈련 중 환자의 운동량이나 운동시간, 맥박 등을 디스플레이 할 수 있는 터치스크린이다. 보조로봇(10)을 여러 사람이 사용할 경우, 환자의 이름과 신장, 체중, 장애정도, 운동 방법 등을 입력 및 저장하고, 해당 환자가 다시 재활훈련 할 때, 저장되어 있는 내용을 띄워 관리할 수 있으므로 매우 편리하다.The input/output unit 25e is a touch screen capable of inputting a set value suitable for the patient or displaying the patient's exercise amount, exercise time, pulse rate, and the like during training. When the auxiliary robot 10 is used by several people, the patient's name, height, weight, degree of disability, exercise method, etc. can be entered and stored, and when the patient undergoes rehabilitation training again, the stored contents can be displayed and managed. so it is very convenient

운동모션출력부(40)는, 위치유지부(41)와 하지운동부(43)를 구비한다. 하지운동부(43)는, 환자의 좌우측 다리를 운동시키고, 위치유지부(41)는 각 하지운동부(43)를 고정박스(25a)에 위치조절 가능하게 지지시키는 역할을 한다.The exercise motion output unit 40 includes a position holding unit 41 and a lower extremity exercise unit 43 . The lower extremity exercise unit 43 exercises the left and right legs of the patient, and the position holding unit 41 serves to support each lower extremity exercise unit 43 to the fixing box 25a in a positionally adjustable manner.

위치유지부(41)는, 각 승강가이드레일(25f)에 지지되며 승강 운동하는 수직슬라이더(41a), 수직슬라이더(41a)를 연결하는 수평가이드레일(41b) 수평가이드레일(41b)에 슬라이딩 가능하도록 설치되는 한 쌍의 수평슬라이더(41c), 각 수평슬라이더(41c)의 단부에 고정되는 연장아암(41d)으로 이루어진다. 연장아암(41d)은 수평방향 및 수직방향으로 위치조절이 가능하다.The positioning unit 41 is supported on each elevating guide rail 25f and can slide on the vertical slider 41a which moves up and down, the horizontal guide rail 41b connecting the vertical slider 41a and the horizontal guide rail 41b. It consists of a pair of horizontal sliders (41c) installed to do so, and an extension arm (41d) fixed to the end of each horizontal slider (41c). The extension arm 41d can be positioned horizontally and vertically.

하지운동부(43)는 환자의 좌측다리와 우측다리와 결합한 상태로 걷기 운동 모션을 제공하는 역할을 하며, 좌우측 연장아암(41d)에 지지된다.The lower extremity exercise unit 43 serves to provide a walking motion in a state of being coupled with the patient's left and right legs, and is supported by the left and right extension arms 41d.

하지운동부(43)는, 제1관절블록(43a), 제1모터(43b), 제1로드셀(48), 제1간격조절수단, 제2관절블록(43h), 제2모터(43j), 제2로드셀(49), 제2간격조절수단, 연결링크(43s), 발판(43t)을 구비한다.The lower extremity exercise unit 43 includes a first joint block 43a, a first motor 43b, a first load cell 48, a first interval adjusting means, a second joint block 43h, a second motor 43j, A second load cell 49, a second distance adjusting means, a connecting link 43s, and a footrest 43t are provided.

제1관절블록(43a)은 연장아암(41d)의 단부에 고정되는 것으로서 환자 엉덩이의 좌우측에 위치하며, 제1모터(43b)와 제1로드셀(48)을 지지한다. 제1모터(43b)는 제1관절블록(43a)의 외측부에 수평으로 고정되며 컨트롤러(25c)의 제어에 의해 회전력을 출력한다. 제1모터(43b)의 구동축(미도시)은 제1관절블록(43a)을 통과해 수평으로 연장되며 제1로드셀(48)의 모터연결부(48a)와 결합한다. 제1모터(43b)의 동작에 의해 제1로드셀(48)은 화살표 a방향 및 그 반대방향으로 양방향 회전운동 한다.The first joint block 43a is fixed to the end of the extension arm 41d, is located on the left and right sides of the patient's hip, and supports the first motor 43b and the first load cell 48. The first motor 43b is horizontally fixed to the outer portion of the first joint block 43a and outputs rotational force under the control of the controller 25c. The driving shaft (not shown) of the first motor 43b extends horizontally through the first joint block 43a and is coupled to the motor connection part 48a of the first load cell 48. By the operation of the first motor 43b, the first load cell 48 rotates in both directions in the direction of the arrow a and in the opposite direction.

제1로드셀(48)은, 제1모터로부터 회전력을 전달받는 모터연결부(48a)와, 모터연결부에 일체를 이루고 길이방향으로 연장되는 연장부(48b)를 구비한다. 연장부(48b)의 연장방향은 모터 구동축의 축방향에 대해 직교한다.The first load cell 48 includes a motor connection part 48a receiving rotational force from the first motor and an extension part 48b integral with the motor connection part and extending in the longitudinal direction. The extension direction of the extension portion 48b is orthogonal to the axial direction of the motor drive shaft.

아울러 연장부(48b)의 단부에는 제1간격조절수단이 연결된다. 제1간격조절수단은, 제1관절블록(43a)과 제2관절블록(43h)의 간격을 조절하는 것으로서, 수용커넥터(43e) 및 제1액츄에이터(43f)를 갖는다. 수용커넥터(43e)는 속이 빈 사각틀로서 제1액츄에이터(43f)를 수용한다. 연장부(48b)의 단부는 수용커넥터(43e)의 일측에 볼팅 결합한다.In addition, the first distance adjusting means is connected to the end of the extension part 48b. The first distance adjusting means adjusts the distance between the first joint block 43a and the second joint block 43h, and has a receiving connector 43e and a first actuator 43f. The accommodating connector 43e is a hollow rectangular frame and accommodates the first actuator 43f. An end of the extension part 48b is bolted to one side of the receiving connector 43e.

제1액츄에이터(43f)는 전기식 액츄에이터로서, 승강로드(43g)를 통해 제2관절블록(43h)과 연결된다. 승강로드(43g)는 제1액츄에이터(43f)의 작동에 의해 길이방향으로 이동하는 환봉형 부재이다. 결국 제1액츄에이터(43f)를 동작시켜 제1관절블록(43a)에 대한 제2관절블록(43h)의 간격을 조절할 수 있는 것이다. 간격을 조절하는 이유는, 보조로봇(10)을 사용하는 여러 환자의 신체 사이즈가 다르기 때문이다.The first actuator 43f is an electric actuator and is connected to the second joint block 43h through a lifting rod 43g. The elevating rod 43g is a round rod-shaped member that moves in the longitudinal direction by the operation of the first actuator 43f. As a result, the distance between the second joint block 43h relative to the first joint block 43a can be adjusted by operating the first actuator 43f. The reason for adjusting the interval is that the body sizes of several patients using the auxiliary robot 10 are different.

상기 제2관절블록(43h)에는 대퇴부홀더(43u)가 고정된다. 대퇴부홀더(43u)는 환자의 대퇴부를 수용하는 부재이다.A femur holder 43u is fixed to the second joint block 43h. The thigh holder 43u is a member for accommodating the patient's thigh.

한편, 제1로드셀(48)은 컨트롤러(25c)와 접속되어, 제1로드셀(48)이 감지한 정보가 컨트롤러(25c)로 바로 전송된다. 이를 테면, 도 3에 도시한 바와 같이, 하지운동부(43)가 수직으로 대기하고 있는 상태에서, 대퇴부홀더(43u)를 화살표 f1방향으로 가압하면, 가압력이 제2관절블록(43h)과 수용커넥터(43e)를 거쳐 제1로드셀(48)로 전달되는데, 제1로드셀(48)로 입력되는 힘의 크기를 컨트롤러(25c)로 전달하는 것이다. Meanwhile, the first load cell 48 is connected to the controller 25c, and information sensed by the first load cell 48 is directly transmitted to the controller 25c. For example, as shown in FIG. 3, when the thigh holder 43u is pressed in the direction of the arrow f1 while the lower extremity exercise unit 43 is standing by vertically, the pressing force is applied to the second joint block 43h and the receiving connector. It is transmitted to the first load cell 48 via (43e), and the magnitude of the force input to the first load cell 48 is transmitted to the controller 25c.

제1로드셀(48)은 수용커넥터(43e) 아래쪽의 부품을 지지하는 지지대 역할과, 대퇴부홀더(43u)에 가해진 힘을 커넥터로 전달하는 두 가지 역할을 한다.The first load cell 48 serves as a support for supporting parts under the receiving connector 43e and transmits the force applied to the thigh holder 43u to the connector.

제2관절블록(43h)는 승강로드(43g)의 하단부에 고정되는 것으로서, 환자의 양쪽 무릎의 외측에 대응 배치된다. The second joint block 43h is fixed to the lower end of the lifting rod 43g, and is disposed to correspond to the outside of both knees of the patient.

제2모터(43j)는 제2관절블록(43h)의 외측부에 수평으로 고정된 것으로서, 컨트롤러(25c)의 제어에 의해 회전력을 출력한다. 제2모터(43j)의 구동축은 제2관절블록(43h)를 수평으로 관통하여, 제2로드셀(49)의 모터연결부(49a)와 결합한다. The second motor 43j is horizontally fixed to the outside of the second joint block 43h, and outputs rotational force under the control of the controller 25c. The drive shaft of the second motor 43j passes through the second joint block 43h horizontally and is coupled to the motor connection part 49a of the second load cell 49.

제2로드셀(49)은, 제2모터(43j)로부터 회전력을 전달받는 모터연결부(49a)와, 모터연결부에 일체를 이루고 길이방향으로 연장된 연장부(49b)로 구성된다. 제2로드셀(49) 자체는 제1로드셀(48)과 같은 구조를 갖는다. 제2로드셀(49)의 연장부(48b)의 연장방향은 제2모터(43j) 구동축의 축방향에 대해 직교한다.The second load cell 49 is composed of a motor connection part 49a receiving rotational force from the second motor 43j and an extension part 49b integrally formed with the motor connection part and extending in the longitudinal direction. The second load cell 49 itself has the same structure as the first load cell 48 . The extension direction of the extension portion 48b of the second load cell 49 is orthogonal to the axial direction of the drive shaft of the second motor 43j.

연장부(49b)의 단부에는 제2간격조절수단이 연결된다. 제2간격조절수단은, 제2관절블록(43h)과 발판(43t)의 간격을 조절하는 것으로서, 수용커넥터(43m) 및 제2액츄에이터(43n)를 갖는다. 수용커넥터(43m)는 속이 빈 사각틀로서 제2액츄에이터(43n)를 수용한다. 제2로드셀의 연장부(49b)의 단부는 수용커넥터(43m)의 일측에 볼팅 결합한다. A second distance adjusting means is connected to an end of the extension part 49b. The second distance adjusting means adjusts the distance between the second joint block 43h and the scaffold 43t, and has a receiving connector 43m and a second actuator 43n. The accommodating connector 43m is a hollow square frame and accommodates the second actuator 43n. The end of the extension part 49b of the second load cell is bolted to one side of the receiving connector 43m.

제2액츄에이터(43n)도 전기식 액츄에이터로서, 승강로드(43p)를 통해 연결링크(43s)와 연결된다. 승강로드(43p)는 제2액츄에이터(43n)의 작동에 의해 길이방향으로 이동하는 환봉형 부재이다. 결국 제2액츄에이터(43n)를 동작시켜 제2관절블록(43h)에 대한 발판(43t)의 간격을 조절할 수 있다. 간격을 조절하는 이유는, 보조로봇(10)을 사용하는 여러 환자의 신체 사이즈가 다르기 때문이다. 연결링크(43s)는 승강로드(43p)와 발판(43t)을 연결하는 부속이다. 또한 발판(43t)은 환자의 발을 지지하는 판상 부재이다.The second actuator 43n is also an electric actuator, and is connected to the connecting link 43s through a lifting rod 43p. The elevating rod 43p is a round rod-shaped member that moves in the longitudinal direction by the operation of the second actuator 43n. As a result, it is possible to adjust the distance of the footrest 43t with respect to the second joint block 43h by operating the second actuator 43n. The reason for adjusting the interval is that the body sizes of several patients using the auxiliary robot 10 are different. The connecting link 43s is a part that connects the elevating rod 43p and the scaffolding 43t. Also, the footrest 43t is a plate-like member supporting the patient's feet.

상기 연결링크(43s)에는 하퇴부홀더(43v)가 고정된다. 하퇴부홀더(43v)는 환자의 하퇴부를 수용하는 부재이다.A lower leg holder 43v is fixed to the connecting link 43s. The lower leg holder 43v is a member for accommodating the patient's lower leg.

제2로드셀(49)은 컨트롤러(25c)와 접속되어, 제2로드셀(49)이 감지한 정보가 컨트롤러(25c)로 바로 전송된다. 이를 테면, 도 3에 도시한 바와 같이, 하지운동부(43)가 수직으로 대기하고 있는 상태에서, 하퇴부홀더(43v)를 화살표 f2방향으로 가압하면, 가압력이, 연결링크(43s)와 수용커넥터(43m)를 거쳐 제2로드셀(49)로 전달되는데, 제2로드셀(49)로 입력되는 힘의 크기가 컨트롤러(25c)로 전달되는 것이다. 제2로드셀(49)은 연결링크(43s)와 발판(43t)을 지지하는 역할과, 하퇴부홀더(43v)에 가해진 힘을 커넥터로 전달하는 역할을 한다.The second load cell 49 is connected to the controller 25c, and information sensed by the second load cell 49 is directly transmitted to the controller 25c. For example, as shown in FIG. 3, when the lower leg holder 43v is pressed in the direction of the arrow f2 in a state in which the lower extremity exercise unit 43 is standing by vertically, the pressing force is applied to the connecting link 43s and the receiving connector ( 43m) is transmitted to the second load cell 49, and the magnitude of the force input to the second load cell 49 is transmitted to the controller 25c. The second load cell 49 serves to support the connecting link 43s and the footrest 43t and transmits the force applied to the lower leg holder 43v to the connector.

또한 양측 제1관절블록(43a)의 상부에는 팔걸이(45), 손잡이(46), 주행제어스틱(47)이 위치한다. 환자는 팔걸이(45)에 자신의 팔을 걸친 상태로, 손잡이(46)를 잡거나, 손가락으로 주행제어스틱(47)을 조작하여, 주행, 정지, 좌우회전 신호를 출력한다. 손을 사용할 수 없는 환자의 경우, 주행제어스틱(47)은, 함께 동반하고 있는 치료사가 조작한다.In addition, an armrest 45, a handle 46, and a driving control stick 47 are positioned above the first joint blocks 43a on both sides. The patient outputs driving, stop, left and right turn signals by gripping the handle 46 or manipulating the driving control stick 47 with his or her fingers in a state where the patient's arm rests on the armrest 45. In the case of patients who cannot use their hands, the travel control stick 47 is operated by a therapist accompanying them.

한편, 환자가 발판(43t)에 올라선 상태로 스스로 서있을 수 없는 경우에는 리프트장치(60)를 사용한다. 리프트장치(60)는 본체에 지지되며 환자에게 인양력을 제공하여 발판 위에 올라선 환자의 하중 부담을 경감한다.On the other hand, when the patient cannot stand on his/her own while standing on the footrest 43t, the lift device 60 is used. The lift device 60 is supported on the main body and provides lifting force to the patient to reduce the burden of the patient standing on the scaffolding.

리프트장치(60)는, 지지빔(61), 연장붐(62), 아암구동부(63), 리프팅아암(64), 행거(67), 틸팅부(65)를 포함한다.The lift device 60 includes a support beam 61, an extension boom 62, an arm drive unit 63, a lifting arm 64, a hanger 67, and a tilting unit 65.

지지빔(61)은 지지브라켓(25h)을 통해 고정박스(25a)의 전방에 고정된 부재로서, 상향 연장되며 후방으로 만곡된 형태를 취한다. 연장붐(62)은 지지빔(61)의 상단부에 핀 연결된 직선형 부재로서 상측에 연장레일(62a)을 갖는다. 연장붐(62)은 지지빔(61)의 상단부에 링크된 상태로 화살표 e방향이나 그 반대방향으로 회전 가능하다. The support beam 61 is a member fixed to the front of the fixing box 25a through a support bracket 25h, and extends upward and takes a shape curved backward. The extension boom 62 is a straight member pin-connected to the upper end of the support beam 61 and has an extension rail 62a on the upper side. The extension boom 62 is rotatable in the direction of the arrow e or the opposite direction while being linked to the upper end of the support beam 61.

연장레일(62a)은 리프팅아암(64)을 슬라이딩 이동 가능하게 지지하는 것으로서, 리프팅아암(64)의 화살표 g방향 및 그 반대 방향 직선운동을 가이드 한다. 아암구동부(63)는 연장붐(62)의 후단부에 장착된 것으로서 리프팅아암(64)을 직선운동 시킨다. 틸팅부(65)는, 연장붐(62)의 선단부와 고정박스(25a)의 사이에는 설치되는 전기식 액츄에이터로서, 연장붐(62)을 상하로 회전시킨다.The extension rail 62a supports the lifting arm 64 in a sliding manner, and guides the linear movement of the lifting arm 64 in the direction indicated by the arrow g and in the opposite direction. The arm driving unit 63 is mounted on the rear end of the extension boom 62 and linearly moves the lifting arm 64. The tilting unit 65 is an electric actuator installed between the front end of the extension boom 62 and the fixing box 25a, and rotates the extension boom 62 up and down.

또한, 리프팅아암(64)의 선단부에는 행거(69)가 설치된다. 행거(59)는, 수평을 유지하는 막대형 부재로서, 환자가 착용하고 있는 하네스(미도시)의 멜빵을 지지한다. 이와 같이 환자가 하네스를 착용하고, 하네스를 행거(69)에 지지시킴으로써 환자가 넘어질 염려가 없다.In addition, a hanger 69 is installed at the front end of the lifting arm 64. The hanger 59 is a bar-like member that maintains a horizontal position and supports the suspenders of a harness (not shown) worn by the patient. In this way, when the patient wears the harness and supports the harness on the hanger 69, there is no fear of the patient falling over.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조로봇에서의 능동보행 모드 구현 방식을 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram for explaining a method of implementing an active walking mode in an auxiliary robot according to an embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 제1로드셀(48)과 제2로드셀(49)이 컨트롤러(25c)에 접속되어 있다. 컨트롤러(25c)는 제1,2로드셀(48,49)로부터 전달받은 가압력의 크기 정보를 기초하여, 제1모터(43b)와 제2모터(43j)의 동작을 제어한다.As shown, the first load cell 48 and the second load cell 49 are connected to the controller 25c. The controller 25c controls the operation of the first motor 43b and the second motor 43j based on information on the magnitude of the pressing force transmitted from the first and second load cells 48 and 49.

상기 구성을 갖는 본 실시예의 능동보행 보조로봇(10)의 작동은 다음과 같이 이루어진다.The operation of the active walking assist robot 10 of the present embodiment having the above configuration is performed as follows.

먼저, 환자가 하네스를 착용하고 있는 상태에서 하네스를 행거(69)에 걸어 지지시킨 후, 행거(69)의 수직 및 수평 위치를 조절한다. 행거의 위치 좌표는 입출력부(25e)를 통해 입력된다. 입출력부(25e)에 환자의 신체 사이즈와 특징을 입력하면, 컨트롤러(25c)가 행거의 위치를 자동으로 조절한다.First, while the patient is wearing the harness, hang the harness on the hanger 69 to support it, and then adjust the vertical and horizontal positions of the hanger 69. The positional coordinates of the hanger are input through the input/output unit 25e. When the patient's body size and characteristics are input to the input/output unit 25e, the controller 25c automatically adjusts the position of the hanger.

이어서, 대퇴부에 대퇴부홀더(43u)를, 하퇴부에 하퇴부홀더(43v)를 채우고 발은 발판(43t)에 올린다. 재활운동의 준비가 완료된 것이다.Subsequently, the thigh holder 43u is placed on the thigh and the lower leg holder 43v is placed on the lower leg, and the foot is placed on the footrest 43t. The preparation for rehabilitation is complete.

이 상태에서, 환자가 자신의 엉덩이나 다리에 힘을 주게 되면, 환자의 힘이, 대퇴부홀더(43u)나 하퇴부홀더(43v)를 통해 하지운동부(43)로 전달되고, 최종적으로 제1,2로드셀(48,49)에 인가된다. In this state, when the patient applies force to his buttocks or legs, the patient's force is transmitted to the lower extremity exercise unit 43 through the thigh holder 43u or the lower leg holder 43v, and finally the first and second It is applied to the load cells 48 and 49.

위에 설명한 바와 같이, 제1,2로드셀(48,49)은 컨트롤러(25c)와 접속되어 있으므로, 제1,2로드셀(48,49)에 설정치 이상의 힘이 감지될 경우, 컨트롤러는 제1,2모터(43b,43j)를 통해 하지운동부(43)를 구동한다. 운동모션 출력부(40)가 걷기 운동의 모션을 구현하는 것이다. 하지운동부(43)가, 설정된 걸음 수 만큼 움직인 후에는 자동으로 정지한다. 이 상태에서 환자는 다시 힘을 주어 하지운동부(43)를 재차 기동시킨다. As described above, since the first and second load cells 48 and 49 are connected to the controller 25c, when a force greater than the set value is detected in the first and second load cells 48 and 49, the controller controls the first and second load cells 48 and 49. The lower extremity exercise unit 43 is driven by the motors 43b and 43j. The motion motion output unit 40 implements the motion of walking motion. After the lower extremity exercise unit 43 moves by the set number of steps, it automatically stops. In this state, the patient applies force again to activate the lower extremity exercise unit 43 again.

상기와 같이, 환자가, 본인의 컨디션에 맞추어, 주도적으로 재활 훈련을 수행하므로, 재활 효과가 더욱 양호하며, 특히 기계의 움직임에 맞출 필요가 없어 부상의 위험이 없다.As described above, since the patient proactively performs rehabilitation training according to his or her condition, the rehabilitation effect is better, and there is no risk of injury because there is no need to match the movement of the machine.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail through specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

10:보조로봇 20:본체 21:베이스프레임
22a:휠구동모터 22b:후륜 22c:전륜
23:받침케이스 23a:배터리 25:제어부
25a:고정박스 25c:컨트롤러 25e:입출력부
25f:승강가이드레일 25h:지지브라켓 40:운동모션출력부
41:위치유지부 41a:수직슬라이더 41b:수평가이드레일
41c:수평슬라이더 41d:연장아암 43:하지운동부
43a:제1관절블록 43b:제1모터 43e:수용커넥터
43f:제1액츄에이터 43g:승강로드 43h:제2관절블록
43j:제2모터 43m:수용커넥터 43n:제2액츄에이터
43p:승강로드 43s:연결링크 43t:발판
43u:대퇴부홀더 43v:하퇴부홀더 45:팔걸이
46:손잡이 47:주행제어스틱 48:제1로드셀
48a:모터연결부 48b:연장부 49:제2로드셀
49a:모터연결부 49b:연장부 60:리프트장치
61:지지빔 62:연장붐 62a:연장레일
63:아암구동부 64:리프팅아암 65:틸팅부
69:행거10: auxiliary robot 20: body 21: base frame
22a: wheel drive motor 22b: rear wheel 22c: front wheel
23: support case 23a: battery 25: control unit
25a: fixing box 25c: controller 25e: input and output unit
25f: lifting guide rail 25h: support bracket 40: movement motion output unit
41: position holding unit 41a: vertical slider 41b: horizontal guide rail
41c: horizontal slider 41d: extension arm 43: lower extremity exercise unit
43a: first joint block 43b: first motor 43e: receiving connector
43f: first actuator 43g: lifting rod 43h: second joint block
43j: second motor 43m: receiving connector 43n: second actuator
43p: lift rod 43s: connection link 43t: scaffold
43u: thigh holder 43v: lower leg holder 45: armrest
46: handle 47: driving control stick 48: first load cell
48a: motor connection part 48b: extension part 49: second load cell
49a: motor connection part 49b: extension part 60: lift device
61: support beam 62: extension boom 62a: extension rail
63: arm driving part 64: lifting arm 65: tilting part
69: hanger

Claims (6)

지지력을 제공하는 본체와;
외부로부터 입력된 설정값에 따른 제어신호를 출력하는 컨트롤러와;
상기 본체에 지지되며, 환자의 하지(下肢)와 결합한 상태로, 컨트롤러의 제어에 따른 걷기 운동 모션을 출력하는 것으로서, 환자의 보행 시도 시 발생하는 힘을 센싱하고, 센싱된 값이 상기 설정값보다 클 때 보행 재활 모션을 출력하는 하지운동부를 포함하는,
재활훈련용 능동보행 보조로봇.a main body providing support;
a controller outputting a control signal according to a set value input from the outside;
It is supported by the main body and outputs a walking motion motion according to the control of a controller in a state of being coupled with the patient's lower extremities, and senses the force generated when the patient attempts to walk, and the sensed value is greater than the set value. Including a lower extremity exercise unit that outputs a gait rehabilitation motion when it is large,
Active walking assistance robot for rehabilitation training. 제1항에 있어서,
상기 하지운동부는,
환자 엉덩이의 좌우측에 위치하는 제1관절블록, 제1관절블록에 장착된 제1모터, 상기 컨트롤러와 접속됨과 아울러 제1모터의 회전력을 전달받아 회전하는 제1로드셀, 제1관절블록의 하부에 위치하며 환자의 무릎에 대응 배치되고 제1로드셀의 회전력을 전달받는 제2관절블록, 제2관절블록에 장착되는 제2모터, 상기 컨트롤러와 접속됨과 아울러 제2모터의 회전력을 전달받아 회전하는 제2로드셀, 제2관절블록의 하부에 위치하고 환자의 발을 받치는 발판, 환자의 대퇴부에 채워지며 제1로드셀로부터 힘을 받아 움직이는 대퇴부홀더, 환자의 하퇴부에 채워지고 제2로드셀로부터 힘을 받아 움직이는 하퇴부홀더를 구비한 하지운동부를 포함하고,
상기 컨트롤러는, 하지운동부의 정지상태에서, 환자의 보행 시도에 따라, 제1로드셀과 제2로드셀에 전달된 힘을, 상기 설정값과 비교하여 제1모터 및 제2모터의 동작 여부를 결정하는,
재활훈련용 능동보행 보조로봇.According to claim 1,
The lower extremity exercise unit,
The first joint block located on the left and right sides of the patient's hip, the first motor mounted on the first joint block, the first load cell that is connected to the controller and rotates by receiving the rotational force of the first motor, and the lower portion of the first joint block. A second joint block disposed in correspondence with the patient's knee and receiving the rotational force of the first load cell, a second motor mounted on the second joint block, and a controller that is connected to the controller and rotates by receiving the rotational force of the second motor. 2 load cell, a footrest located at the lower part of the 2nd joint block and supporting the patient's feet, a thigh holder that is filled in the patient's thigh and moved by receiving force from the first load cell, and a lower leg that is filled in the patient's lower leg and moved by receiving force from the second load cell Including a lower extremity exercise unit having a holder,
The controller determines whether the first motor and the second motor operate by comparing forces transmitted to the first load cell and the second load cell with the set value according to the patient's walking attempt in the state where the lower extremity exercise unit is stopped. ,
Active walking assistance robot for rehabilitation training. 제2항에 있어서,
상기 제1로드셀과 제2관절블록의 사이에는, 제1관절블록과 제2관절블록의 간격을 조절하는 제1간격조절수단이 설치되고,
제2로드셀과 발판의 사이에는, 제2관절블록과 발판의 간격을 조절하는 제2간격조절수단이 구비되며,
제1로드셀은;
제1모터로부터 회전력을 전달받는 모터연결부와, 모터연결부에 일체를 이루고 길이방향으로 연장되어 제1간격조절수단에 고정되는 연장부로 구성되고, 정지 상태의 대퇴부홀더가 움직이는 순간의 모터연결부에 전달되는 힘을 측정하여 컨트롤러로 전달하며,
제2로드셀은;
제2모터로부터 회전력을 전달받는 모터연결부와, 모터연결부에 일체를 이루고 길이방향으로 연장되어 제2간격조절수단에 고정되는 연장부로 구성되고, 정지 상태의 하퇴부홀더가 움직이는 순간의 모터연결부에 전달되는 힘을 측정하여 컨트롤러로 전송하는,
재활훈련용 능동보행 보조로봇.According to claim 2,
Between the first load cell and the second joint block, a first distance adjusting means for adjusting the distance between the first joint block and the second joint block is installed,
Between the second load cell and the scaffold, a second gap adjusting means for adjusting the gap between the second joint block and the scaffold is provided,
The first load cell;
It is composed of a motor connection part receiving rotational force from the first motor and an extension part integral with the motor connection part and extending in the longitudinal direction and fixed to the first distance adjusting means, and transmitted to the motor connection part at the moment when the femoral holder in a stationary state moves The force is measured and transmitted to the controller,
The second load cell;
It is composed of a motor connection part receiving rotational force from the second motor and an extension part integral with the motor connection part and extending in the longitudinal direction and fixed to the second distance adjusting means, and transmitted to the motor connection part at the moment when the lower leg holder in a stationary state moves. Measures the force and transmits it to the controller,
Active walking assistance robot for rehabilitation training. 제3항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
제1로드셀과 제2로드셀로부터 전달받은 힘의 합력을 상기 설정값과 비교하여, 합력이 설정값보다 클 때 제1,2모터를 구동하는,
재활훈련용 능동보행 보조로봇.According to claim 3,
The controller,
The resultant force of the force transmitted from the first load cell and the second load cell is compared with the set value, and the first and second motors are driven when the resultant force is greater than the set value,
Active walking assistance robot for rehabilitation training. 제4항에 있어서,
상기 컨트롤러와 접속되며, 제1모터 및 제2모터를 동작시킬 설정값과, 하지운동부의 작동 시 하지운동부가 출력할 발걸음수를 입력하는 입출력부가 더 포함된,
재활훈련용 능동보행 보조로봇.According to claim 4,
An input/output unit connected to the controller and inputting a set value for operating the first motor and the second motor and the number of steps to be output by the lower extremity exercise unit when the lower excercise unit operates,
Active walking assistance robot for rehabilitation training. 제2항에 있어서,
상기 본체에는,
본체에 지지되며 환자에게 인양력을 제공하여 발판 위에 올라선 환자의 하중 부담을 경감하는 리프트장치가 설치된,
재활훈련용 능동보행 보조로봇.According to claim 2,
In the body,
It is supported on the main body and a lift device is installed to reduce the burden of the patient standing on the scaffold by providing lifting force to the patient.
Active walking assistance robot for rehabilitation training.
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KR101221046B1 (en) 2010-11-26 2013-02-13 주식회사 바이오닉스 Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training
KR101979938B1 (en) 2017-05-10 2019-05-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100615446B1 (en) 2004-06-21 2006-08-31 재단법인 산재의료관리원 A power-driven walking did which is controlled by sipenals of electromyofram
KR101221046B1 (en) 2010-11-26 2013-02-13 주식회사 바이오닉스 Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training
KR101979938B1 (en) 2017-05-10 2019-05-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk

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