KR101565864B1

KR101565864B1 - Force feedback type compliant orthotic device

Info

Publication number: KR101565864B1
Application number: KR1020140003857A
Authority: KR
Inventors: 런-정 왕
Original assignee: 하이윈 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2015-11-04
Also published as: KR20150084154A

Abstract

본 발명의 감응식 힘 피드백 기구는 고정 베이스, 구동부, 제1 지체 지지부, 및 제2 지체 지지부를 포함한다. 구동부는 상기 고정 베이스에 설치되는 모터와 모터를 연결하는 출력축을 구비하고, 출력축은 관절 베이스 내에 들어가 탄성부와 연결되고, 제1 지체 지지부는 고정 베이스에 설치되는 제1 지지 부재와 제1 지지 부재에 설치되는 제1 근전도 신호 감지기를 구비하고, 제2 지체 지지부는 관절 베이스에 설치되는 제2 지지 부재와 제2 지지 부재에 설치되는 제2 근전도 신호 감지기를 구비한다. 모터는 제1 근전도 신호 감지기, 제2 근전도 신호 감지기의 감지 결과를 통해 적절한 보조 동력을 출력하여 제1 지지 부재, 제2 지지 부재가 상대적 운동을 확실하게 진행할 수 있게 하여 사용자의 재활 치료 효과를 향상시킨다. The sensitive force feedback mechanism of the present invention includes a fixed base, a driving portion, a first support member, and a second member support member. The driving unit includes an output shaft connecting the motor and the motor provided in the fixed base. The output shaft is received in the joint base and connected to the elastic part. The first supporting member includes a first supporting member, And the second support member includes a second support member provided on the joint base and a second electromyogram signal sensor installed on the second support member. The motor outputs an appropriate auxiliary power through the detection result of the first electromyogram signal detector and the second electromyogram signal detector so that the first support member and the second support member can reliably move relative to each other, .

Description

[0001] FORCE FEEDBACK TYPE COMPLIANT ORTHOTIC DEVICE [0002]

본 발명은 재활 치료 보조기구에 관한 것으로, 특히 감응식 힘 피드백 기구에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rehabilitation therapy aid, and more particularly to a sensitive force feedback device.

중풍, 뇌부위 손상 또는 기타 신경 손상을 받은 환자는, 향후 근육 위축과 관절 퇴화가 발생하지 않도록 일반적으로 오랜 시간의 재활 치료를 거쳐 근육과 관절의 기능을 회복해야 한다. Patients who have had paralysis, brain damage, or other nerve damage should recover their muscles and joints after a long period of rehabilitation to avoid future muscle atrophy and joint degeneration.

환자가 타인의 도움을 받지 않고 스스로 재활 치료를 할 수 있도록, 현재 이미 많은 재활 치료 보조 기구를 개발되었다. 예를 들면 미국등록특허 제8,211,042호는 MR 댐퍼(Magneto-rheological Damper)와 마찰 브레이크의 결합을 통해 재활 치료하거나 또는 의지(義肢, 의족과 의수) 관절과 같은 기능을 발생시킨다. 그러나 종래의 특허에서는 구동원에 대한 설계가 부족하여 사용자가 실제로 얻을 수 있는 효과는 상당히 한정적이었다. 그 밖에, 미국공개특허 제2008/0071386호는 근전도 신호 감지기의 판단을 구동장치가 구동력을 제공하는 근거로 이용하였으나, 구동력의 크기는 가상 스프링 계수와 가상 감쇠 계수 간의 수학 연산을 통해 제어해야 하므로, 신호 전달 상에서 시간 지연 문제가 쉽게 발생하는 것 외에, 외부 요소의 간섭을 쉽게 받아 신호 처리의 정확도에도 영향을 미친다. Many rehabilitation aids have been developed so that patients can rehabilitate themselves without the help of others. For example, U.S. Patent No. 8,211,042 discloses a combination of an MR damper (Magneto-rheological Damper) and a friction brake to rehabilitate or to develop functions such as joints (prosthesis, prosthesis and prosthesis). However, in the conventional patent, the effect that the user can actually obtain is limited due to the lack of design for the driving source. In addition, U.S. Patent Application Publication No. 2008/0071386 uses the judgment of the electromyogram signal detector as a basis for providing the driving force of the driving apparatus, but the magnitude of the driving force must be controlled through a mathematical operation between the virtual spring coefficient and the virtual damping coefficient, In addition to the fact that the time delay problem easily occurs on the signal transmission, the interference of the external element is easily affected and also the accuracy of the signal processing is affected.

본 발명의 주요 목적은, 조작이 편리하고 반응이 신속하며 양호한 안정성을 갖는 감응식 힘 피드백 기구를 제공하는 것이다. The main object of the present invention is to provide a sensitive force feedback mechanism that is convenient to operate, quick in response, and has good stability.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 감응식 힘 피드백 기구는 고정 베이스, 구동부, 관절 베이스, 탄성부, 제1 지체(肢體) 지지부 및 제2 지체 지지부를 포함한다. 상기 구동부는 상기 고정 베이스에 설치된 모터, 상기 고정 베이스에 설치되고 또한 상기 모터에 연결되는 감속기, 및 상기 감속기에 연결되는 출력축을 구비하고, 상기 관절 베이스는 슬리브링부와 지지암을 구비한다. 상기 슬리브링부는 회전 가능하게 상기 구동부의 감속기에 연결 설치되고 또한 상기 구동부의 출력축에 끼움 설치되고, 상기 지지암은 상기 슬리브링부의 외부 링면에서 반경 방향으로 외부로 연장된다. 상기 탄성부는 장착 베이스와, 상기 장착 베이스에 설치되는 복수의 탄성소자를 구비하고, 상기 장착 베이스는 상기 구동부의 출력축에 끼움 설치되고 또한 상기 관절 베이스의 슬리브링부의 내부 링면에 연결되어, 상기 탄성부가 상기 출력축의 구동을 받아 상기 관절 베이스를 동기 회전시킨다. 상기 제1 지체 지지부는 고정 베이스에 설치되는 제1 지지 부재와 제1 지지 부재에 설치되는 제1 근전도 신호 감지기를 구비한다. 상기 제2 지체 지지부는 제2 지지 부재와 제2 근전도 신호 감지기를 구비하고, 상기 제2 지지 부재는 상기 관절 베이스의 지지암에 설치되고, 상기 제2 근전도 신호 감지기는 상기 제2 지지 부재에 설치된다. In order to achieve the above-mentioned object, the sensible force feedback mechanism of the present invention includes a fixed base, a driving portion, a joint base, an elastic portion, a first limb support, and a second limb support. The driving unit includes a motor provided on the fixed base, a speed reducer provided on the fixed base and connected to the motor, and an output shaft connected to the speed reducer, and the joint base includes a sleeve ring portion and a support arm. The sleeve ring portion is rotatably connected to the speed reducer of the driving portion and is fitted to the output shaft of the driving portion. The support arm extends radially outward from the outer ring surface of the sleeve ring portion. Wherein the elastic portion includes a mounting base and a plurality of elastic elements provided on the mounting base, the mounting base being fitted to an output shaft of the driving portion and being connected to an inner ring surface of the sleeve base portion of the joint base, And drives the output shaft to synchronously rotate the joint base. The first lumbar support part includes a first support member provided on the fixed base and a first electromyogram signal sensor provided on the first support member. Wherein the second support member comprises a second support member and a second electromyogram signal sensor, the second support member is mounted on the support arm of the joint base, and the second electromyogram signal sensor is mounted on the second support member do.

상술한 내용으로부터 알 수 있듯이, 상기 제1 근전도 신호 감지기, 제2 근전도 신호 감지기가 감지한 근전도 신호에 의해 근육의 동작을 판단하여, 상기 모터가 적당한 보조 동력을 상기 탄성부에 출력하게 하고, 상기 탄성부의 장착 베이스는 상기 관절 베이스를 움직여 동기 작동시키고, 동시에 상기 탄성부의 각 상기 탄성 소자가 변형되어 힘 제어 효과에 도달한다. 이를 통해, 상기 제2 지지 부재는 확실하고 안정적으로 상기 제1 지지 부재에 대해 상대적으로 작동할 수 있어, 사용자의 재활 치료 효과를 향상시킨다.As described above, the operation of the muscle is determined by the EMG signal detected by the first EMG signal sensor and the second EMG signal sensor, and the motor outputs an appropriate auxiliary power to the elastic part. The mounting base of the elastic part moves the joint base synchronously, and at the same time, each elastic element of the elastic part deforms to reach the force control effect. Thereby, the second support member can reliably and stably operate relative to the first support member, thereby improving the effectiveness of the user's rehabilitation treatment.

바람직하게, 상기 관절 베이스의 슬리브링부의 단면(端面)에 회전 댐퍼가 설치되어 있고, 상기 회전 댐퍼는 연결축을 통해 상기 고정 베이스에 연결되어, 상기 관절 베이스에 댐핑 효과를 제공하여 작동의 안정성을 향상시킨다.Preferably, a rotary damper is provided on an end face of the sleeve-ring portion of the joint base, and the rotary damper is connected to the fixed base through a connection shaft, thereby providing a damping effect to the joint base, .

바람직하게, 상기 구동부의 모터에 회전 엔코더가 설치되어 상기 모터의 구동축의 회전량을 측정하고, 또한 상기 구동부의 출력축 내에 회전 전위차계가 관통 설치되어 있고, 상기 회전 전위차계의 일단은 상기 감속기의 회전축 내에 고정되고, 상기 회전 전위차계의 타단은 상기 연결축 내에 고정되어 상기 회전축과 상기 연결축 사이의 각도 변화량을 측정한다.Preferably, a rotary encoder is installed in the motor of the driving unit to measure the amount of rotation of the driving shaft of the motor, and a rotary potentiometer is disposed in the output shaft of the driving unit. One end of the rotary potentiometer is fixed And the other end of the rotary potentiometer is fixed within the connection shaft to measure an angle change amount between the rotation shaft and the connection shaft.

바람직하게, 상기 제1 지지 부재는 제1 브라켓과 제2 클램핑링을 구비하고, 상기 제1 브라켓은 상기 고정 베이스에 설치되고 또한 실제 필요에 따라 상기 고정 베이스에 대해 3축 위치 조정을 할 수 있고, 상기 제1 클램핑링의 외부 링면은 상기 제1 브라켓에 설치되고, 상기 제1 클램핑링의 내부 링면에 상기 제1 근전도 신호 감지기가 설치되어 있다. Preferably, the first support member includes a first bracket and a second clamping ring, and the first bracket is mounted on the fixed base and can be adjusted to three-axis position with respect to the fixed base according to actual needs An outer ring surface of the first clamping ring is provided on the first bracket and the first electromyogram signal sensor is provided on an inner ring surface of the first clamping ring.

바람직하게, 상기 제2 지지 부재는 제2 브라켓과 제2 클램핑링을 구비하고, 상기 제2 브라켓은 상기 관절 베이스의 지지암에 설치되고, 또한 실제 필요에 따라 상기 고정 베이스에 대해 3축 위치 조정을 할 수 있고, 상기 제2 클램핑링의 외부 링면은 상기 제2 브라켓에 설치되고, 상기 제2 클램핑링의 내부 링면에 상기 제2 근전도 신호 감지기가 설치되어 있다.Preferably, the second support member has a second bracket and a second clamping ring, the second bracket is mounted on the support arm of the joint base, and also, if necessary, The outer ring surface of the second clamping ring is installed on the second bracket and the second EMG signal sensor is installed on the inner ring surface of the second clamping ring.

본 발명의 감응식 힘 피드백 기구는 모터가 출력하는 보조 동력을 탄성부에 전달하는 것을 통해, 각 탄성부재 자체의 변형을 이용하여 힘 제어 효과를 이루고, 제1 근전도 신호 감지기, 제2 근전도 신호 감지기가 감지한 근전도 신호를 결합하여 근육의 동작을 판단하며, 동시에 회전 댐퍼의 댐핑 효과를 통합하여, 재활 치료 효과를 향상시키고 작동 안정성을 유지한다.The sensible force feedback mechanism of the present invention transmits the auxiliary power output from the motor to the elastic part, thereby achieving a force control effect by using the deformation of the elastic members themselves. The first EMG signal sensor, the second EMG signal sensor And the damping effect of the rotating damper is integrated to improve the effect of the rehabilitation treatment and maintain the operation stability.

도 1은 본 발명의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 부분 입체 분해도이다.
도 3은 본 발명의 관절 베이스와 탄성부의 조립 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 지체 지지부의 입체 분해도이다.
도 5는 본 발명의 제2 지체 지지부의 입체 분해도이다.
도 6은 본 발명의 측면도이다.
도 7은 도 6의 7-7선에 따른 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 블록도이다.1 is a perspective view of the present invention.
2 is a partially exploded view of the present invention.
3 is an assembly plan view of the joint base and the elastic part of the present invention.
4 is a three-dimensional exploded view of the first luggage supporting part of the present invention.
5 is a three-dimensional exploded view of a second luggage support of the present invention.
6 is a side view of the present invention.
7 is a partial sectional view taken along the line 7-7 in Fig.
8 is a block diagram of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 감응식 힘 피드백 기구(10)는 고정 베이스(20), 구동부(30), 관절 베이스(40), 탄성부(50), 제1 지체 지지부(60) 및 제2 지체 지지부(70)를 포함한다.1 and 2, the sensible force feedback mechanism 10 of the present invention includes a fixed base 20, a driving portion 30, a joint base 40, an elastic portion 50, a first retention support portion 60 And a second retention support 70. [

고정 베이스(20)는 제1 고정판(21)과 제2 고정판(22)을 구비하고, 제2 고정판(22)의 상단에 2개의 서로 평행되는 X축 조정홈(23)을 구비하고, 제2 고정판(22)의 저단(底端)은 직사각형 홀(24)을 구비한다. 조립 장착 시, 제1 고정판(21), 제2 고정판(22)은 3개의 로드 부재(25)에 의해 결합된다.The fixed base 20 has a first fixing plate 21 and a second fixing plate 22 and has two parallel X axis adjusting grooves 23 at the upper end of the second fixing plate 22, The lower end of the fixing plate 22 is provided with a rectangular hole 24. When assembled, the first fixing plate 21 and the second fixing plate 22 are joined by the three rod members 25.

구동부(30)는 모터(31)와 감속기(32)를 구비하고, 모터(31)는 고정 베이스(20)의 제1 고정판(21)의 내측면에 고정되고 또한 구동축(312)을 구비하고, 구동축(312)은 제1 고정판(21)을 관통하여 제1 구동륜(33)과 연결되고, 감속기(32)는 회전축(34)을 통해 고정 베이스(20)의 제1 고정판(21)의 내측면에 설치되고, 회전축(34)의 일단은 제1 고정판(21)을 관통하여 제2 구동륜(35)과 연결되고, 제1 구동륜(33), 제2 구동륜(35) 사이에 구동 벨트(36)가 감겨 있다. 그 밖에, 구동부(30)는 출력축(37)을 더 구비하고, 출력축(37)의 일단은 감속기(32)에 연결되어 감속기(32)와 동기 작동될 수 있다. 이로써, 모터(31)가 작동되면, 모터(31)의 구동축(312)은 먼저 제1 구동륜(33)을 움직여 회전시키고, 제1 구동륜(33)은 구동 벨트(36)를 통해 제2 구동륜(35)을 움직여 회전시키고, 제2 구동륜(35)은 회전축(34)을 통해 감속기(32)를 구동하여 출력축(37)이 감속기(32)를 따라 함께 작동될 수 있게 한다. The driving unit 30 includes a motor 31 and a speed reducer 32. The motor 31 is fixed to the inner surface of the first fixing plate 21 of the fixing base 20 and has a driving shaft 312, The driving shaft 312 is connected to the first driving wheel 33 through the first fixing plate 21 and the speed reducer 32 is connected to the inner side surface of the first fixing plate 21 of the fixing base 20 via the rotation shaft 34. [ And one end of the rotary shaft 34 is connected to the second drive wheel 35 through the first fixed plate 21 and the drive belt 36 is interposed between the first drive wheel 33 and the second drive wheel 35, . In addition, the driving unit 30 further includes an output shaft 37, and one end of the output shaft 37 may be connected to the speed reducer 32 to be synchronized with the speed reducer 32. As a result, when the motor 31 is operated, the drive shaft 312 of the motor 31 first moves and rotates the first drive wheel 33, and the first drive wheel 33 is rotated by the second drive wheel And the second drive wheel 35 drives the speed reducer 32 through the rotary shaft 34 so that the output shaft 37 can be operated together along the speed reducer 32. [

관절 베이스(40)는 슬리브링부(41)와 지지암(42)을 구비하고, 슬리브링부(41)는 회전 가능하게 감속기(32)의 일단에 연결 설치되고 또한 내부에 출력축(37)이 설치되고, 지지암(42)은 슬리브링부(41)의 외부 링면에서 반경 방향으로 외부로 연장된다.The joint base 40 is provided with a sleeve ring portion 41 and a support arm 42. The sleeve ring portion 41 is rotatably connected to one end of the speed reducer 32 and an output shaft 37 is installed therein , The support arm 42 extends radially outwardly from the outer ring surface of the sleeve ring portion 41.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 탄성부(50)는 장착 베이스(51)를 구비하고, 장착 베이스(51)는 2개의 제1 프레임(52)과 제2 프레임(53)을 구비하고, 각 제1 프레임(52)은 관절 베이스(40)의 슬리브링부(41)의 내부 링면에 고정되고, 제2 프레임(53)은 상기 2개의 제1 프레임(52) 사이에 있고 또한 출력축(37)이 연결되는 축홀(532)을 구비한다. 그 밖에, 제2 프레임(53)의 높이는 각 제1 프레임(52)의 높이보다 크고, 또한, 제2 프레임(53)의 상단과 각 제1 프레임(52)의 상단 사이에 탄성 부재(54)가 연결되어 있고, 제2 프레임(53)의 저단과 각 제1 프레임(52)의 저단 사이에 탄성부재(54)가 연결되어 있다. 장착 베이스(51)의 제2 프레임(53)은 출력축(37)의 구동을 받아 회전하고, 회전 과정에서 상기 탄성 부재(54)를 통해 장착 베이스(51)의 제1 프레임(52)을 움직인다. 이렇게 하면, 관절 베이스(40)가 장착 베이스(51)를 따라 함께 회전하게 할 수 있다.2 and 3, the elastic portion 50 has a mounting base 51, and the mounting base 51 has two first frames 52 and a second frame 53 The first frame 52 is fixed to the inner ring surface of the sleeve ring portion 41 of the joint base 40 and the second frame 53 is interposed between the two first frames 52 and the output shaft 37 And a shaft hole 532 to which the shaft 532 is connected. The height of the second frame 53 is larger than the height of the first frame 52 and the elastic member 54 is provided between the upper end of the second frame 53 and the upper end of each first frame 52. [ And an elastic member 54 is connected between the lower end of the second frame 53 and the lower end of each first frame 52. [ The second frame 53 of the mounting base 51 is rotated by the driving of the output shaft 37 and moves the first frame 52 of the mounting base 51 through the elastic member 54 during the rotation. In this way, the joint base 40 can be rotated along the mounting base 51 together.

관절 베이스(40)가 회전할 때의 안정성을 유지하기 위하여, 본 발명은 회전 댐퍼(80)를 더 제공한다. 회전 댐퍼(80)는 종래 기술이므로 세부 구조와 동작 원리에 대해 상세하게 설명하지 않는다. 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 회전 댐퍼(80)는 장착 시, 관절 베이스(40)의 슬리브링부(41)의 단면에 잠금 설치되고 또한 연결축(82)이 고정 베이스(20)의 제2 고정판(22)의 직사각형 홀(24) 내에 삽입 연결되는 것을 통해 장착이 완료되면 관절 베이스(40)에 댐핑 효과를 제공할 수 있다. 연결축(82)은 감속기(32)의 회전축(34)에 동축으로 대응된다. In order to maintain stability when the articulation base 40 rotates, the present invention further provides a rotation damper 80. Since the rotary damper 80 is of the prior art, the detailed structure and operation principle are not described in detail. 2 and 7, the rotary damper 80 is installed on the end face of the sleeve ring portion 41 of the joint base 40 and is provided with a connecting shaft 82 on the end face of the fixed base 20 When the mounting is completed through insertion and connection into the rectangular hole 24 of the second fixing plate 22, a damping effect can be provided to the joint base 40. The connecting shaft 82 coaxially corresponds to the rotating shaft 34 of the speed reducer 32. [

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 지체 지지부(60)는 제1 지지 부재(61)를 구비하고, 제1 지지 부재(61)는 제1 브라켓(62)을 구비하고, 제1 브라켓(62)은 제1 가로판(63), 2개의 제1 가로판 고정 부재(64), 제1 세로판(65) 및 제1 세로판 고정 부재(66)를 구비한다. 제1 가로판(63)은 제1 Y축 조정홈(632)을 구비하고, 제1 가로판 고정 부재(64)는 고정 베이스(20)의 제2 고정판(22)의 X축 조정홈(23) 내에 슬라이딩 가능하게 설치되고 또한 제1 가로판(63)의 일단에 고정되어, 제1 가로판(63)이 전후 방향의 위치 조정을 진행할 수 있게 한다. 제1 세로판(65)은 교대로 배열된 복수의 Z축 위치 결정홀(652)과 복수의 제1 고정홀(654)을 구비하고, 제1 세로판 고정 부재(66)는 제1 가로판(63)의 제1 Y축 조정홈(632) 내에 슬라이딩 가능하게 설치되고 또한 제1 세로판(65) 중의 Z축 위치 결정홀(652) 내에 선택 가능하게 고정되어, 제1 세로판(65)이 좌우 방향과 상하 방향의 위치 조정을 진행할 수 있게 한다. 그 밖에, 제1 지지 부재(61)는 위팔을 지지하는 제1 클램핑링(67)을 더 구비하고, 제1 클램핑링(67)의 내부 링면에 복수의 제1 근전도 신호 감지기(84)가 설치되어 있고, 각 제1 근전도 신호 감지기(84)의 일단은 제1 클램핑링(67)을 관통하여 제1 세로판(65)의 제1 고정홀(654) 내에 고정됨으로써, 제1 클램핑링(67)과 제1 세로판(65)의 고정이 완료된다. 이로써, 제1 클램핑링(67)은 사용자의 수요에 맞추어 3축 위치 조정을 진행할 수 있다. 2 and 4, the first support member 60 has a first support member 61, the first support member 61 has a first bracket 62, The bracket 62 has a first transverse plate 63, two first transverse plate fixing members 64, a first transverse plate 65 and a first transverse plate fixing member 66. The first transverse plate 63 has a first Y axis adjusting groove 632 and the first transverse plate fixing member 64 is fixed to the X axis adjusting groove 23 of the second fixing plate 22 of the fixing base 20 And is fixed to one end of the first transverse plate 63 so that the first transverse plate 63 can advance the position adjustment in the longitudinal direction. The first vertical plate 65 has a plurality of Z-axis positioning holes 652 and a plurality of first fixing holes 654 alternately arranged. The first vertical plate fixing member 66 includes a plurality of Z- Axis positioning groove 632 of the first vertical plate 65 and is selectively fixed in the Z-axis positioning hole 652 of the first vertical plate 65 so that the first vertical plate 65, So that the position adjustment in the left-right direction and the vertical direction can be performed. The first supporting member 61 further includes a first clamping ring 67 for supporting the upper arm and a plurality of first electromyogram signal detectors 84 are installed on the inner ring surface of the first clamping ring 67 And one end of each first electromyogram signal sensor 84 is fixed in the first fixing hole 654 of the first vertical plate 65 through the first clamping ring 67 so that the first clamping ring 67 And the fixing of the first vertical plate 65 are completed. Thereby, the first clamping ring 67 can proceed to adjust the three-axis position according to the demand of the user.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 지체 지지부(70)는 제2 지지 부재(71)를 구비하고, 제2 지지 부재(71)는 제2 브라켓(72)을 구비하고, 제2 브라켓(72)은 연장 암(73), 손잡이(74), L형 세로판(75), 2개의 제2 세로판 고정 부재(76), 제2 가로판(77) 및 제2 가로판 고정 부재(78)를 구비한다. 연장암(73)의 일단은 관절 베이스(40)의 지지암(42)의 말단(末端)에 연결되고, 연장암(73)의 다른 일단은 손잡이(74)가 연결되어 있다. L형 세로판(75)은 제2 Y축 조정홈(752)과 2개의 Z축 조정홈(754)을 구비하고, 각 제2 세로판 고정 부재(76)는 L형 세로판(75)의 Z축 조정홈(754) 내에 슬라이딩 가능하게 설치되고 또한 연장암(73)에 고정되어, L형 세로판(75)이 상하 방향의 위치 조정을 진행할 수 있게 한다. 제2 가로판(77)은 교대로 배열된 복수의 X축 위치 결정홀(772)과 복수의 제2 고정홀(774)을 구비하고, 제2 가로판 고정 부재(78)는 L형 세로판(75)의 제2 Y축 조정홈(752) 내에 슬라이딩 가능하게 설치되고 또한 제2 가로판(77) 중의 X축 위치 결정홀(772) 내에 선택 가능하게 고정되어, 제2 가로판(77)이 전후 방향과 좌우 방향의 위치 조정을 할 수 있게 한다. 그 밖에 제2 지지 부재(71)는 아래팔을 지지하는 제2 클램핑링(79)을 더 구비하고, 제2 클램핑링(79)의 내부 링면에 복수의 제2 근전도 신호 감지기(86)가 설치되어 있다. 각 제2 근전도 신호 감지기(86)의 일단은 제2 클램핑링(79)을 관통하여 제2 가로판(77)의 제2 고정홀(774) 내에 고정됨으로써, 제2 클램핑링(79)과 제2 가로판(77)의 고정이 완료된다. 이로써, 제2 클램핑링(79)은 사용자의 수요에 맞추어 3축 위치 조정을 진행할 수 있다.2 and 5, the second support member 70 has a second support member 71, the second support member 71 has a second bracket 72, and the second support member 71 has a second bracket 72, The bracket 72 includes an extension arm 73, a handle 74, an L-shaped vertical plate 75, two second vertical plate fixing members 76, a second horizontal plate 77, (78). One end of the extension arm 73 is connected to the distal end of the support arm 42 of the joint base 40 and the other end of the extension arm 73 is connected to the knob 74. The L-shaped vertical plate 75 is provided with a second Y-axis adjusting groove 752 and two Z-axis adjusting grooves 754, and each second vertical plate fixing member 76 has an L- Is slidably provided in the Z-axis adjusting groove 754 and is fixed to the extending arm 73 so that the L-shaped vertical plate 75 can advance the position adjustment in the vertical direction. The second transverse plate 77 has a plurality of alternately arranged X-axis positioning holes 772 and a plurality of second fixing holes 774 and the second transverse plate fixing member 78 has an L- Axis positioning hole 772 of the second horizontal plate 77 so as to be slidable in the second Y-axis adjusting groove 752 of the second horizontal plate 77 and the second horizontal plate 77, It is possible to adjust the position in the front-rear direction and the lateral direction. The second support member 71 further includes a second clamping ring 79 for supporting the lower arm and a plurality of second electromyographic signal detectors 86 are installed on the inner ring surface of the second clamping ring 79 . One end of each second electromyogram signal sensor 86 is fixed in the second fixing hole 774 of the second transverse plate 77 through the second clamping ring 79 so that the second clamping ring 79, 2 Fixing of the transverse plate 77 is completed. Thereby, the second clamping ring 79 can proceed to adjust the three-axis position according to the demand of the user.

아래팔의 기능을 완전히 상실한 사용자에게 있어, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저 제어기(12)를 통해 모터(31)가 정회전하도록 제어할 수 있고, 이때 모터(31)의 동력은 감속기(32)를 거쳐 출력축(37)에 전달되고, 출력축(37)으로부터 탄성부(50)의 장착 베이스(51)에 전달되어, 관절 베이스(40)가 탄성부(50)의 구동에 의해 제2 지체 지지부(70)를 움직여 제1 지체 지지부(60)에 대해 상대적으로 상승하게 하고, 제2 지체 지지부(70)가 아래팔을 일정한 높이로 들어올린 다음, 모터(31)를 역회전하게 제어하여, 제2 지체 지지부(70)가 아래팔을 내려 놓게 한다. 이렇게 모터(31)를 제어하여 연속적으로 정회전/역회전시키면, 기능을 상실한 아래팔의 재활 치료를 할 수 있다. For a user who has completely lost the function of the lower arm, it is possible to control the motor 31 to rotate forward through the controller 12 first, as shown in Figs. 6 to 8, Is transmitted to the output shaft 37 via the speed reducer 32 and is transmitted from the output shaft 37 to the mounting base 51 of the elastic portion 50 so that the joint base 40 is driven by the elastic portion 50 The two-lumbar support portion 70 is moved up relative to the first luggage support portion 60 so that the second luggage support portion 70 lifts the lower arm at a constant height and then controls the motor 31 to rotate in the reverse direction , So that the second limb support portion 70 can lower the lower limb. When the motor 31 is controlled to continuously rotate / rotate in the reverse direction, it is possible to perform the rehabilitation treatment of the lower arm that has lost its function.

아래팔이 약간의 운동 능력을 여전히 유지하고 있으면, 사용자는 제어기(12)의 조력(助力) 모드 또는 항력(抗力) 모드 수행을 선택할 수 있다. 조력 모드에서, 사용자는 스스로 힘을 주어 제2 지체 지지부(70)를 위로 들어올리고, 이때 제1 근전도 신호 감지기(84), 제2 근전도 신호 감지기(86)는 위팔 및 아래팔의 근전도 신호를 감지하여, 감지한 근전도 신호를 제어기(12)에 전달하여 판단하고, 제어기(12)는 사용자의 아래팔의 힘이 부족하다고 판단되면, 모터(31)가 정회전하도록 제어하여, 모터(31)의 동력이 탄성부(50)의 탄성 부재(54)를 통해 사용자의 아래팔을 도와 제2 지체 지지부(70)를 순조롭게 위로 들어올린다. 이렇게 반복적으로 조작하면 아래팔의 운동 기능을 개선할 수 있다.If the lower arm still maintains some exercise capacity, the user may choose to perform the assist mode or the drag mode of the controller 12. In the assist mode, the user applies a force to lift the second support member 70 upward, and the first EMG signal sensor 84 and the second EMG signal sensor 86 detect EMG signals of the upper arm and lower arm The control unit 12 controls the motor 31 to rotate in the positive direction to determine whether the force of the lower arm of the user is insufficient, The power is assisted by the lower arm of the user through the elastic member 54 of the elastic portion 50 to raise the second support member 70 smoothly upward. This repetitive manipulation can improve the motion of the lower arm.

그 밖에, 항력 모드에서 제어기(12)는 모터(31)가 역회전하도록 제어하여, 모터(31)의 출력 동력이 탄성부(50)의 탄성 부재(54)를 통해 제2 지체 지지부(70)에 일정한 정도의 저항력을 인가하게 한다. 이때의 사용자는 이 저항력을 극복해야만 아래팔을 순조롭게 들어올려, 재활 운동의 효과에 도달할 수 있다. 또한 제어기(12)는 제1 근전도 신호 감지기(84), 제2 근전도 신호 감지기(86)가 캡쳐한 근전도 신호에 따라 모터(31)의 출력 동력을 수시로 조절하여 적당한 세기의 저항력을 제공한다. The controller 12 controls the motor 31 to rotate in the reverse direction so that the output power of the motor 31 is transmitted to the second support member 70 through the elastic member 54 of the elastic member 50, To a certain degree of resistance. At this time, the user must overcome this resistance to lift the lower arm smoothly and reach the effect of the rehabilitation exercise. The controller 12 also adjusts the output power of the motor 31 according to an EMG signal captured by the first EMG signal sensor 84 and the second EMG signal sensor 86 to provide a resistive force of appropriate intensity.

여기서 보충 설명할 것은, 모터(31)가 출력하는 동력이 관절 베이스(40)에 정확하게 전달되도록, 본 발명은 회전 엔코더(90)와 회전 전위차계(92)를 더 제공한다. 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 회전 엔코더(90)는 모터(31)에 설치되어, 모터(31)의 구동축(312)의 회전량을 측정하고, 회전 전위차계(92)는 출력축(37)을 관통하고, 또한, 회전 전위차계(92)의 일단은 회전축(34) 내에 고정되고, 회전 전위차계(92)의 타단은 연결축(82) 내에 고정되어, 회전축(34)과 연결축(82) 사이의 각도 변화량을 측정한다. 제어기(12)는 회전 엔코더(90)의 측정 결과와 회전 전위차계(92)의 측량 결과를 비교하고, 양자 간의 차이에 따라 모터(31)의 구동축(312)의 회전량을 수정하여 전체 기구의 회전 정확도를 향상시킨다. Supplementarily, the present invention further provides a rotary encoder 90 and a rotary potentiometer 92 so that the power output by the motor 31 is accurately transmitted to the joint base 40. 2 to 7, the rotary encoder 90 is installed in the motor 31 to measure the amount of rotation of the drive shaft 312 of the motor 31. The rotary potentiometer 92 is connected to the output shaft 37 One end of the rotary potentiometer 92 is fixed in the rotary shaft 34 and the other end of the rotary potentiometer 92 is fixed in the connection shaft 82 so that the rotary shaft 34 and the connection shaft 82 are fixed, Is measured. The controller 12 compares the measurement result of the rotary encoder 90 with the measurement result of the rotary potentiometer 92 and corrects the rotation amount of the drive shaft 312 of the motor 31 according to the difference between them, Improves accuracy.

종합하면, 본 발명의 감응식 힘 피드백 기구(10)는 모터(31)가 출력하는 보조 동력을 탄성부(50)에 전달하는 것을 통해, 각 탄성부재(54) 자체의 변형을 이용하여 힘 제어 효과를 이루고, 제1 근전도 신호 감지기(84), 제2 근전도 신호 감지기(86)가 감지한 근전도 신호를 결합하여 근육의 동작을 판단하며, 동시에 회전 댐퍼(80)의 댐핑 효과를 통합하여, 재활 치료 효과를 향상시키고 작동 안정성을 유지한다.In summary, the reactive force feedback mechanism 10 of the present invention is capable of controlling the force control by using the deformation of each elastic member 54 itself, by transmitting the auxiliary power output from the motor 31 to the elastic portion 50, The first electromyogram signal detector 84 and the second electromyogram signal detector 86 are combined to determine an action of the muscles and at the same time the damping effect of the rotation damper 80 is integrated, Improves therapeutic effect and maintains operating stability.

10: 감응식 힘 피드백 기구
20: 고정 베이스
21: 제1 고정판
22: 제2 고정판
23: X축 조정홈
24: 직사각형 홀
25: 로드 부재
30: 구동부
31: 모터
312: 구동축
32: 감속기
33: 제1 구동륜
34: 회전축
35: 제2 구동륜
36: 구동 벨트
37: 출력축
40: 관절 베이스
41: 슬리브링부(collar part)
42: 지지암
50: 탄성부
51: 장착 베이스
52: 제1 프레임
53: 제2 프레임
532: 축홀(軸孔)
54: 탄성 부재
60: 제1 지체(肢體) 지지부
61: 제1 지지 부재
62: 제1 브라켓
63: 제1 가로판
632: 제1 Y축 조정홈
64: 제1 가로판 고정 부재
65: 제1 세로판
652: Z축 위치 결정홀
654: 제1 고정홀
66: 제1 세로판 고정 부재
67: 제1 클램핑링(clamping ring)
70: 제2 지체 지지부
71: 제2 지지 부재
72: 제2 브라켓
73: 연장암
74: 손잡이
75: L형 세로판
752: 제2 Y축 조정홈
754: Z축 조정홈
76: 제2 세로판 고정 부재
77: 제2 가로판
772: X축 위치 결정홀
774: 제2 고정홀
78: 제2 가로판 고정 부재
79: 제2 클램핑링
80: 회전 댐퍼
82: 연결축
84: 제1 근전도 신호 감지기
86: 제2 근전도 신호 감지기
90: 회전 엔코더
92: 회전 전위차계10: Sensitive force feedback mechanism
20: Fixed base
21: first fixing plate
22: second fixing plate
23: X-axis adjustment groove
24: Rectangular hole
25: rod member
30:
31: Motor
312: drive shaft
32: Reducer
33: first drive wheel
34:
35: second drive wheel
36: drive belt
37: Output shaft
40: joint base
41: Sleeve collar part
42: Support arm
50:
51: mounting base
52: First frame
53: second frame
532: Axial hole
54: elastic member
60: first limb support
61: first supporting member
62: First bracket
63: first lateral plate
632: First Y-axis adjusting groove
64: first lateral plate fixing member
65: First vertical plate
652: Z-axis positioning hole
654: first fixing hole
66: first vertical plate fixing member
67: first clamping ring
70: second retard support
71: second supporting member
72: second bracket
73: Extension arm
74: Handle
75: L-shaped vertical plate
752: Second Y-axis adjusting groove
754: Z-axis adjusting groove
76: second vertical plate fixing member
77: second side plate
772: X-axis positioning hole
774: second fixing hole
78: second transverse plate fixing member
79: second clamping ring
80: Rotary damper
82: Connection axis
84: First EMG signal detector
86: Second electromyogram signal detector
90: Rotary encoder
92: Rotating potentiometer

Claims

A fixed base;
A driving unit having a motor provided on the fixed base, a speed reducer provided on the fixed base and connected to the motor, and an output shaft connected to the speed reducer;
Wherein the sleeve ring portion is rotatably connected to the speed reducer of the driving portion and is fitted to the output shaft of the driving portion, and the supporting arm is radially outward from the outer ring surface of the sleeve ring portion Extended joint base;
A mounting base and a plurality of elastic elements mounted on the plurality of mounting bases, wherein the mounting base includes: an elastic portion fitted to an output shaft of the driving portion and connected to an inner ring surface of the sleeve base portion of the joint base;
The first EMG signal sensor includes a first EMG signal sensor and a first EMG signal sensor disposed on the first EMG signal sensor, the first EMG signal sensor having a first support member and at least one first EMG signal sensor; And
Wherein the second support member is provided on a support arm of the joint base, and the second electromyographic signal sensor is provided with a second support member and a second support member provided with at least one second electromyographic signal sensor, A retention support;
Lt; / RTI >
Wherein the mounting base of the elastic portion has two first frames and a second frame, each of the first frames being fixed to an inner ring surface of the sleeve ring portion of the joint base, Wherein the height of the second frame is greater than the height of each of the first frames and the height of the second frame is between the top of the second frame and the top of each of the first frames, And an elastic member is connected between the lower end of the second frame and the lower end of each of the first frames.
Sensitive force feedback mechanism.

The method according to claim 1,
Wherein the motor is provided with a drive shaft, the speed reducer is installed in the fixed base via a rotation shaft, the drive further comprises a first drive wheel, a second drive wheel and a drive belt, and the first drive wheel is connected to a drive shaft And the second drive wheel is connected to one end of the drive shaft, and the drive belt is wound on the first drive wheel and the second drive wheel.

3. The method of claim 2,
Wherein the rotary potentiometer further comprises a rotary potentiometer which passes through an output shaft of the drive unit, one end of the rotary potentiometer is fixed within a rotary shaft of the speed reducer, and the other end of the rotary potentiometer is fixed within a connection shaft, .

The method according to claim 1,
Wherein the first supporting member has a first bracket and a second clamping ring, the first bracket is provided on the fixing base, the outer ring surface of the first clamping ring is provided on the first bracket, Wherein the first electromyographic signal sensor is provided on an inner ring surface of the clamping ring.

5. The method of claim 4,
Wherein the fixing base includes an X-axis adjusting groove, the first bracket includes a first transverse plate, a first transverse plate fixing member, a first transverse plate, and a first transverse plate fixing member, Axis adjustment groove, and the first transverse plate fixing member is slidably provided in the X-axis adjusting groove of the fixing base and is fixed to one end of the first transverse plate, 1 clamping ring and has a plurality of Z-axis positioning holes, wherein the first vertical plate fixing member is slidably provided in the Y-axis adjusting groove of the first horizontal plate, And is selectively fixed within the Z-axis positioning hole of the plate.

6. The method of claim 5,
Wherein the first vertical plate has a plurality of first fixing holes, the plurality of first fixing holes and the plurality of Z-axis positioning holes are alternately arranged, and a plurality of the first fixing holes are arranged on the inner ring surface of the first clamping ring Wherein a first electromyographic signal sensor is provided and one end of each of the first electromyographic signal sensors passes through the first clamping ring and is fixed in the first fixing hole of the first vertical plate, .

The method according to claim 1,
Wherein the second support member includes a first bracket and a second clamping ring, the second bracket is provided on a support arm of the joint base, the second bracket is provided on an outer ring surface of the second clamping ring, Wherein the second electromotive force signal sensor is provided on an inner ring surface of the second clamping ring.

8. The method of claim 7,
Wherein the second bracket includes an extension arm, a handle, an L-shaped vertical plate, a second vertical plate fixing member, a second horizontal plate, and a second horizontal plate fixing member, Wherein the L-shaped vertical plate has a Y-axis adjusting groove and a Z-axis adjusting groove, and the second vertical plate fixing member is connected to the L Axis positioning groove of the second clamping ring, and the second transverse plate is connected to the outer ring surface of the second clamping ring and has a plurality of X-axis positioning holes , And the second transverse plate fixing member is slidably installed in the Y-axis adjusting groove of the L-shaped vertical plate and is selectively fixed in the positioning hole of the second transverse plate.

9. The method of claim 8,
Wherein the second transverse plate further comprises a plurality of second fixing holes, the plurality of second fixing holes and the plurality of X-axis positioning holes are alternately arranged, and a plurality of Wherein the second electromyographic signal sensor is installed and one end of each of the second electromyographic signal sensors passes through the second clamping ring and is fixed within the second fixing hole of the second transverse plate, Instrument.

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