KR20180070915A - Wearable module system and the control method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨어러블 모듈 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 기계 시스템에 탈부착 가능하게 설치되어 재활 치료가 가능하고, 기계 시스템의 이상 또는 환자의 신체적 이상으로 응급 상황이 발생할 경우 재활 치료 환자와 기계 시스템을 분리시킬 수 있는 웨어러블 모듈 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable module system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a wearable module system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a wearable module system and a control method thereof, To a wearable module system capable of separating a patient from a mechanical system and a control method thereof.
일상 생활에서 빈번하게 발생하는 관절 질환을 겪고 있는 환자나, 뇌졸중으로 인한 편마비 환자 등은 관절의 동작 범위를 회복하거나 근력 증진을 위해 재활 치료가 필요하다.Patients suffering from arthritic diseases that frequently occur in daily life, or hemiplegic patients due to stroke, require rehabilitation to restore the range of motion of the joints or to increase muscle strength.
일반적으로 대부분의 재활 치료의 경우, 물리치료사 등의 재활 전문가가 일정기간 동안 정기적으로 재활 치료를 돕는 형태였지만, 최근에는 이를 기계적인 메커니즘을 갖는 재활 시스템을 이용해서 대체하려는 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.Generally, in most rehabilitation treatments, rehabilitation specialists such as physical therapists regularly provide rehabilitation for a certain period of time. Recently, however, research and development has been continuously carried out to replace the rehabilitation system with a mechanical mechanism have.
다만, 종래의 재활 시스템은 대부분 1자유도의 움직임들로 구성된 시스템으로 여러 가지 동작이 가능한 제품일 경우에도 재활 운동 시 관절별로 단순한 왕복 운동을 하도록 구성되므로, 실제 일상 생활 동작과 유사한 다자유도의 복합 운동이 불가능하여 효율적인 재활 운동을 제공하기 어려운 문제점을 가지며, 대부분 미리 설정된 몇 가지 궤적 모드 중 어느 하나를 선택하여 재활 환자에게 일률적인 재활 운동을 제공하기 때문에, 재활 전문가의 재활 치료 노하우를 반영하지 못하는 문제점이 있다.However, since the conventional rehabilitation system is composed of motions of one degree of freedom, it is configured to perform a simple reciprocating motion for each joint in the rehabilitation exercise even when it is possible to perform various operations. Therefore, It is difficult to provide an efficient rehabilitation exercise. Most of the trajectory modes are selected to provide a uniform rehabilitation exercise to the rehabilitation patients. Therefore, the problem of not being able to reflect the rehabilitation know- .
또한, 재활 훈련 중 시스템의 기계적 또는 전기적 오류로 인한 비상 상황이 발생하거나 재활 환자에게 과다한 통증을 유발하는 비상 상황이 발생할 수 있는데, 종래의 재활 시스템은 이러한 비상 상황에 대한 대처가 미흡하여 안전사고의 위험이 크다는 문제점이 있다.In addition, during emergency rehabilitation, there may be an emergency situation caused by a mechanical or electrical error of the system, or an emergency situation that causes excessive pain to the rehabilitation patient. In the conventional rehabilitation system, There is a problem that the risk is large.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있도록, 다축 로봇 또는 움직이는 기계 장치 등의 다양한 기계 시스템에 탈부착 가능하게 설치되어 재활 치료가 가능하되, 기계 시스템의 이상 또는 환자의 신체적 이상으로 인해 응급 상황이 발생할 경우 재활 치료 환자와 기계 시스템을 분리시켜서 재활 치료 환자의 사고를 방지할 수 있는 웨어러블 모듈 시스템을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a multi-axis robot, a moving machine, and the like which are detachably mountable to various mechanical systems, The present invention provides a wearable module system capable of preventing an accident of a rehabilitation patient by separating a rehabilitation patient and a mechanical system when they occur.
또한, 본 발명은 기계 시스템의 이상 또는 환자의 신체적 이상으로 인해 응급 상황이 발생할 경우 재활 치료 환자와 기계 시스템을 분리시키는 웨어러블 모듈 시스템의 제어방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides a control method of a wearable module system that separates a rehabilitation patient and a mechanical system when an emergency occurs due to an abnormality of a mechanical system or a physical abnormality of the patient.
본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템은, 다축 방향으로 이동 가능한 로봇 장치에 분리 가능하게 결합되는 웨어러블 모듈 시스템에 있어서, 상기 로봇 장치의 본체에 분리 가능하게 결합되고, 신체 일 부분에 착용되는 착용부재; 상기 착용부재와 상기 본체 사이에 구비되는 자성체; 일 측은 상기 착용부재와 결합되고, 타 측은 상기 자성체와 분리 가능하게 접촉되는 연결부재; 및 상기 자성체와 상기 연결부재를 접촉시키거나, 이상 발생 시 상기 자성체와 상기 연결부재를 비 접촉시키는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 착용부재의 움직임과 상기 자성체의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 이상 발생 시 상기 자성체의 자력을 소멸시키거나, 상기 착용부재와 결합된 상기 연결부재를 상기 자성체로부터 밀어내도록 상기 자성체의 극성을 변화시키는 것을 특징으로 한다.A wearable module system according to an embodiment of the present invention is a wearable module system detachably coupled to a robot apparatus movable in a multi-axis direction, the wearable module system being detachably coupled to a main body of the robot apparatus, A wear member; A magnetic body provided between the wearer and the main body; A connecting member having one side coupled to the wear member and the other side releasably contacting the magnetic body; And a control unit for bringing the magnetic body and the connecting member into contact with each other or causing the magnetic body and the connecting member to be in non-contact when an abnormality occurs, wherein the control unit controls the movement of the wearing member and the intensity and polarity of the magnetic force of the magnetic body The magnetic force of the magnetic body is extinguished when an abnormality occurs or the polarity of the magnetic body is changed so that the connection member coupled with the wear member is pushed out of the magnetic body.
또한, 상기 자성체는 외부에서 인가되는 전류의 흐름에 따라 자성이 변화하는 전자석인 것을 특징으로 하고, 상기 연결부재는 상기 자성체와 탈부착 가능한 자석 또는 금속 가운데 어느 하나로 구비된다.In addition, the magnetic body is an electromagnet whose magnetic property changes according to a flow of current applied from the outside, and the connection member is provided either as a magnet or a metal detachable from the magnetic body.
또한, 상기 제어부는 상기 전자석의 온오프 구동을 제어하는 비상 스위칭 장치를 더 포함하고, 평상시에는 상기 비상 스위칭 장치에 의해 상기 전자석의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 상기 전자석과 상기 연결부재 사이에 인력이 작용하도록 하고, 이상 발생시에는 상기 비상 스위칭 장치에 의해 상기 전자석의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 상기 전자석과 상기 연결부재 사이에 척력이 작용하도록 한다.Further, the control unit may further include an emergency switching device for controlling the on / off operation of the electromagnet, wherein the emergency switching device normally controls the intensity and polarity of the magnetic force of the electromagnet, And controls the intensity and polarity of the magnetic force of the electromagnet by the emergency switching device so that a repulsive force acts between the electromagnet and the connecting member.
또한, 상기 자성체는 상기 비상 스위칭 장치가 작동하지 않더라도 상기 착용부재를 착용하는 착용자에 의해 직접적으로 자력을 소멸시키거나, 상기 자성체가 상기 연결부재를 밀어낼 수 있도록 상기 자성체의 자력의 세기 및 극성을 변환할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic body may be configured such that the magnetic force is directly extinguished by the wearer wearing the wear member even if the emergency switching device is not operated, or the magnetic force of the magnetic body and polarity Can be converted.
또한, 상기 자성체와 상기 본체 사이를 연결하는 링크부재를 더 포함하고, 상기 링크부재에는 적어도 힘 센서, 토크 센서, 로드셀 가운데 어느 하나의 센서장치가 구비된다.The link member may further include a link member connecting between the magnetic body and the main body, wherein at least one of a force sensor, a torque sensor, and a load cell is provided in the link member.
또한, 상기 착용부재에는 신체 일 부분이 상기 착용부재로부터 이탈되는 것을 방지하는 고정구가 구비된다.In addition, the wearer is provided with a fixture for preventing a part of the body part from being detached from the wearer.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템은, 다축 방향으로 이동 가능한 기계 시스템에 분리 가능하게 결합되고, 신체 일 부분을 구속시키는 착용 유닛; 및 일 측은 상기 기계 시스템에 결합되고, 타 측은 상기 착용 유닛과 분리 가능하게 접촉되는 제어 유닛;을 포함하고, 상기 제어 유닛은 적어도 하나 이상의 자력 발생체를 포함하고, 상기 착용 유닛은 상기 자력 발생체에 대해 인력 또는 척력으로 작용하는 적어도 하나 이상의 자력 대응체를 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 자력 발생체의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 이상 발생 시 상기 자력 발생체의 자력을 소멸시키거나, 상기 착용 유닛을 밀어내도록 상기 자력 발생체의 극성을 변화시키는 것을 특징으로 한다.Further, a wearable module system according to an embodiment of the present invention includes: a wear unit detachably coupled to a mechanical system movable in a multi-axis direction, and restricting a body part; And a control unit in which one side is coupled to the mechanical system and the other side is in detachable contact with the wear unit, wherein the control unit includes at least one or more magnetic force generators, Wherein the control unit controls the magnitude and polarity of the magnetic force of the magnetic force generating body to extinguish the magnetic force of the magnetic force generating body upon occurrence of an abnormality, And the polarity of the magnetic force generator is changed so as to push out the wear unit.
또한, 상기 착용 유닛은, 신체 일 부분에 착용 가능한 착용부재를 포함하고, 상기 착용부재에는 신체 일 부분이 상기 착용부재로부터 이탈되는 것을 방지하는 고정구가 구비된다.In addition, the wearing unit includes a wearable member which is wearable on a part of the body, and the wearer is provided with a fixture for preventing a body part from being separated from the wearer.
또한, 상기 자력 발생체는 외부에서 인가되는 전류의 흐름에 따라 자성이 변화하는 전자석인 것을 특징으로 하고, 상기 자력 대응체는 상기 자력 발생체와 탈부착 가능한 자석 또는 금속 가운데 어느 하나로 구비된다.In addition, the magnetic force generator may be an electromagnet whose magnetism changes according to the flow of current applied from the outside, and the magnetism countermeasure body may be either a magnet or a metal removably attachable to the magnetic force generator.
또한, 상기 제어 유닛은 상기 자력 발생체의 온오프 구동을 제어하는 비상 스위칭 장치를 더 포함하고, 상기 비상 스위칭 장치에 의해 상기 자력 발생체의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 상기 자력 발생체와 상기 자력 대응체 사이에 인력 또는 척력이 작용하도록 한다.Further, the control unit may further include an emergency switching device for controlling on / off driving of the magnetic force generator, wherein the emergency switching device controls intensity and polarity of the magnetic force of the magnetic force generating body, Force or repulsive force is applied between magnetic force counterparts.
또한, 상기 자력 발생체는 상기 비상 스위칭 장치가 작동하지 않더라도 상기 착용부재를 착용하는 착용자에 의해 직접적으로 자력을 소멸시키거나, 상기 자력 발생체가 상기 자력 대응체를 밀어낼 수 있도록 상기 자력 발생체의 자력의 세기 및 극성을 변환할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic force generator may be configured such that the magnetic force generator directly extinguishes the magnetic force by the wearer wearing the wearer even if the emergency switching device does not operate, And the intensity and polarity of the magnetic force can be changed.
또한, 상기 제어 유닛은 일 측이 상기 자력 발생체와 결합되고, 타 측이 상기 기계 시스템과 결합되는 링크부재를 더 포함하고, 상기 링크부재에는 적어도 힘 센서, 토크 센서, 로드셀 가운데 어느 하나의 센서장치가 구비된다.The control unit may further include a link member having one side coupled to the magnetic force generating member and the other side coupled to the mechanical system, and the link member may include at least one of a force sensor, a torque sensor, Device.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템의 제어방법은, 로봇 장치의 본체에 분리 가능하게 결합되고, 환자의 신체 일 부분에 착용되는 착용부재와, 상기 착용부재와 상기 본체 사이에 결합되는 자성체와, 일 측은 상기 착용부재와 결합되고, 타 측은 상기 자성체와 분리 가능하게 접촉되는 연결부재와, 상기 자성체와 상기 연결부재를 접촉시키거나, 이상 발생 시 상기 자성체와 상기 연결부재를 비 접촉시키는 제어부를 포함하는 웨어러블 모듈 시스템을 제어하는 제어방법에 있어서, 환자의 신체 일 부분에 상기 착용부재를 고정시킨 상태에서 재활 치료를 시작하는 단계; 상기 로봇 장치의 기계적 이상 또는 환자의 신체적 이상으로 인한 응급상황 발생 시 상기 자성체와 연결되는 비상 스위칭 장치를 작동시키는 단계; 상기 비상 스위칭 장치에 의해 상기 자성체의 자성을 변화시키는 단계; 및 상기 자성체의 자성 변화에 의해 상기 자성체와 상기 착용부재와 결합된 상기 연결부재를 분리하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a wearable module system including a wearable member detachably coupled to a main body of a robot and worn on a part of a body of a patient, A connecting member in contact with the magnetic body and the connecting member in a state in which the magnetic body and the connecting member are in contact with each other, The method comprising: starting a rehabilitation treatment while fixing the wearer to a part of a body of a patient; Operating an emergency switching device connected to the magnetic body when an emergency occurs due to a mechanical abnormality of the robot apparatus or a physical abnormality of the patient; Changing the magnetism of the magnetic body by the emergency switching device; And separating the magnetic member and the coupling member coupled with the wear member by a magnetic change of the magnetic substance.
또한, 상기 자성체는 외부에서 인가되는 전류의 흐름에 따라 자성이 변화하는 전자석인 것을 특징으로 하고, 상기 비상 스위칭 장치의 작동에 의해 상기 전자석에 가해지는 전류의 흐름을 변화시켜서 상기 전자석의 자력의 세기 및 극성을 변화시킨다.It is preferable that the magnetic body is an electromagnet whose magnetism is changed according to the flow of current applied from the outside, and the flow of current applied to the electromagnet is changed by the operation of the emergency switching device, And polarity.
또한, 상기 자성체는 상기 비상 스위칭 장치가 작동하지 않더라도 상기 착용부재를 착용하는 착용자에 의해 직접적으로 자력을 소멸시키거나, 상기 자성체가 상기 연결부재를 밀어낼 수 있도록 상기 자성체의 자력의 세기 및 극성을 변환할 수 있는 것을 특징으로 한다.Also, the magnetic body may be configured such that the magnetic force is directly extinguished by the wearer wearing the wear member even if the emergency switching apparatus is not operated, or the magnetic force of the magnetic body is changed in intensity and polarity so that the magnetic body can push the connection member Can be converted.
본 발명에 의하면, 웨어러블 모듈 시스템에 외부에서 인가되는 전류 흐름에 따라 자성이 변화하는 전자석을 구비함에 따라 재활 치료 중 응급 상황 발생 시 전자석에서 발생하는 자력의 세기 및 극성을 제어하거나, 전자석에서 발생하는 자력을 완전히 소멸시켜서 웨어러블 모듈 시스템을 로봇 장치와 같은 다양한 기계 시스템으로부터 분리하여 환자의 부상을 방지할 수 있다.According to the present invention, since the wearable module system is provided with the electromagnet whose magneticity changes according to the current flow externally applied, it is possible to control the intensity and polarity of the magnetic force generated in the electromagnet when an emergency occurs during rehabilitation treatment, The wearer's module system can be separated from various mechanical systems such as a robot apparatus by completely eliminating the magnetic force to prevent the patient's injury.
또한, 정상적인 재활 치료 시 전자석의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 환자의 신체 일 부분을 구속하는 착용부재와 인력이 작용하도록 함으로써 안정적으로 고정시킬 수 있다.Further, it is possible to stably fix the magnetic field by controlling the intensity and polarity of the magnetic force of the electromagnet during normal rehabilitation treatment, so that the wearer and the workforce act to rest the body part of the patient.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 결합된 모습을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 결합된 모습을 위에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 결합된 모습을 옆에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 결합된 모습을 앞에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 웨어러블 모듈 시스템의 제어방법을 도시하는 순서도이다.1 is a view showing a wearable module system according to an embodiment of the present invention coupled to a robot apparatus.
FIG. 2 is a top view of a wearable module system according to an embodiment of the present invention coupled to a robot apparatus.
3 is a side view of a wearable module system according to an embodiment of the present invention coupled to a robot apparatus.
FIG. 4 is a front view of a wearable module system according to an embodiment of the present invention coupled to a robot apparatus.
5 is a block diagram of a wearable module system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing a control method of a wearable module system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to such embodiments, and the spirit of the present invention may be proposed differently by adding, modifying and deleting constituent elements constituting the embodiment, .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 결합된 모습을 도시하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 결합된 모습을 위에서 바라본 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 결합된 모습을 옆에서 바라본 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 결합된 모습을 앞에서 바라본 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템의 블록도이다.FIG. 1 is a view showing a state where a wearable module system according to an embodiment of the present invention is coupled to a robot device, FIG. 2 is a view showing a state where a wearable module system according to an embodiment of the present invention is coupled to a robot device FIG. 3 is a side view of a wearable module system according to an embodiment of the present invention coupled to a robot device, FIG. 4 is a schematic view of a wearable module system according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram of a wearable module system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템은 로봇 장치의 본체(10)에 분리 가능하게 결합될 수 있다.1 to 5, a wearable module system according to an embodiment of the present invention may be detachably coupled to the
다만, 본 발명에서는 웨어러블 모듈 시스템이 로봇 장치에 분리 가능하게 결합되는 것으로 도시하였으나, 웨어러블 모듈 시스템은 로봇 장치에 한정되지 않으며 재활 치료를 가능하게 하는 다양한 기계 시스템에 적용될 수 있다.In the present invention, the wearable module system is illustrated as being detachably coupled to the robot apparatus. However, the wearable module system is not limited to the robot apparatus, and can be applied to various mechanical systems that enable rehabilitation treatment.
또한, 본 발명에서는 웨어러블 모듈 시스템이 환자의 재활 치료를 목적으로 신체 일 부분에 착용되는 것으로 예시하였으나, 재활 치료에 한정되지 않으며 다양한 목적으로 활용될 수 있다.In the present invention, the wearable module system is illustrated as being worn on the part of the body for the purpose of rehabilitation of the patient, but it is not limited to the rehabilitation treatment and can be utilized for various purposes.
본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템은 착용부재(100), 자성체(200), 연결부재(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.The wearable module system according to an embodiment of the present invention may include a
착용부재(100)는 로봇 장치의 본체(10)에 분리 가능하게 결합되는 구성으로, 재활 치료 환자의 신체 일 부분에 착용될 수 있다. 재활 치료의 대상은 환자의 상지, 하지를 포함한 모든 신체 부위가 될 수 있으며, 재활 치료는 환자의 신체가 로봇 장치를 포함한 다양한 기계 시스템에 의해 움직일 수 있는 모든 치료를 포함한다.The
착용부재(100)에는 환자의 신체 일 부분이 착용부재(100)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있는 고정구(110)가 구비될 수 있다. 일례로, 고정구(110)는 밴드 타입, 벨크로 타입, 벨트 타입 등 다양한 형태로 구비될 수 있고, 이에 따라 환자의 신체적 조건에 따라 고정구(110)를 조절하여 안전하게 고정시킬 수 있다.The
착용부재(100)의 일 측에는 후술될 자성체(200)와 분리 가능하게 접촉되는 연결부재(300)가 결합될 수 있다.A
연결부재(300)는 착용부재(100)의 일 측에 적어도 하나 이상 결합될 수 있다. 일례로, 연결부재(300)는 후술될 자성체(200)와 탈부착 가능한 자석 도는 금속 가운데 어느 하나로 구비될 수 있다. 또한, 연결부재(300)는 그 단면이 원형 형상인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 환자의 신체를 구속할 수 있는 착용부재(100)를 후술될 자성체(200)와 연결할 수 있는 다양한 형상으로 구비될 수 있다.The connecting
자성체(200)는 착용부재(100)와 로봇 장치의 본체(10) 사이에 구비될 수 있다. 일례로, 자성체(200)는 외부에서 인가되는 전류의 흐름에 따라 자성이 변화하는 전자석으로 구비될 수 있다.The
연결부재(300)는 착용부재(100)의 일 측에 결합되는 제1 연결부재(310)와 제2 연결부재(311)를 포함할 수 있고, 자성체(200)는 제1 연결부재(310)와 접촉되는 제1 자성체(210)와 제2 연결부재(311)와 접촉되는 제2 자성체(211)를 포함할 수 있다. 제1 자성체(210) 및 제2 자성체(211)는 각각 외부로부터 동일한 전류의 흐름을 통해 동일한 자력의 세기 및 극성으로 변화될 수 있으며, 제1 연결부재(310) 및 제2 연결부재(311)는 제1 자성체(210) 및 제2 자성체(211)의 자력의 세기 및 극성에 따라 인력 또는 척력이 작용하여 접촉되거나 분리될 수 있다.The
자성체(200)와 본체(10) 사이에는 링크부재(500)가 더 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 링크부재(500)의 일 측은 자성체(200)와 결합될 수 있고, 타 측은 본체(10)에 결합되어 자성체(200)를 지지하는 역할을 할 수 있다.A
부가적으로, 링크부재(500) 내에는 링크로 전달되는 힘 또는 토크 등을 측정할 수 있는 힘 센서, 토크 센서, 로드셀 등 다양한 센서 장치가 구비될 수 있다. 따라서,상기 다양한 센서 장치를 통하여 링크로 전달되는 힘 또는 모멘트(토크)를 실시간으로 모니터링하여 웨어러블 모듈 시스템의 기계적 이상을 감지하거나, 재활 치료 환자의 신체적 이상을 감지하는 제어 컨트롤의 입력 정보를 얻을 수 있다. 이 때, 상기 다양한 센서 장치는 링크부재(500) 내에 여러 개가 병렬 연결 또는 하나의 직렬 연결이 가능할 수 있다. 일례로, 힘 센서는 로봇 장치가 링크부재(500)를 통해서 신체에 가하는 힘을 측정할 수 있고, 이를 통해 적정량의 힘이 신체에 가해지는 지 모니터링 하는 역할을 할 수 있다. 로봇 장치가 신체를 움직이는 데 있어서 이상이 없을 때에는 적정량의 힘이 가해지지만, 환자의 신체적 이상 또는 로봇 장치의 기계적 이상 시 정상상태에서 가해지는 힘보다 현저히 크거나, 현저히 작은 힘이 가해짐을 감지할 수 있고, 이를 통해 웨어러블 모듈 시스템의 기계적 이상 또는 재활 치료 환자의 신체적 이상을 감지할 수 있다.In addition, various sensor devices such as a force sensor, a torque sensor, and a load cell that can measure a force or a torque transmitted through a link may be provided in the
제어부(400)는 자성체(200)와 연결부재(300)를 접촉시키거나, 이상 발생 시 자성체(200)와 연결부재(300)를 분리시키도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(400)는 재활 치료 환자의 신체 일 부분이 구속된 착용부재(100)의 움직임과 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 제어할 수 있고, 로봇 장치에 기계적 이상이 발생하거나, 재활 치료 환자의 신체적 이상이 발생되면, 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 자성체(200)의 자력을 소멸시키거나, 착용부재(100)와 결합된 연결부재(300)를 자성체(200)로부터 밀어내도록 자성체(200)의 극성을 변화시킬 수 있다.The
이 때, 제어부(400)에는 자성체(200)의 온오프(ON/OFF) 구동을 제어하는 비상 스위칭 장치(미도시)가 구비될 수 있다. 정상적인 재활 치료가 이루어지는 동안에는, 상기 비상 스위칭 장치에 의해 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 자성체(200)와 연결부재(300) 사이에 인력이 작용하도록 제어하여 로봇 장치의 움직임에 따라 재활 치료 환자의 재활 치료가 가능하도록 할 수 있다. 반면, 로봇 장치에 기계적 이상이 발생하거나, 재활 치료 환자의 신체적 이상이 발생되면, 상기 비상 스위칭 장치에 의해 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 자성체(200)와 연결부재(300) 사이에 척력이 작용하도록 제어하거나, 자성체(200)의 자력을 소멸시켜서 로봇 장치와 재활 치료 환자를 분리시키도록 하여 안전을 확보할 수 있다.At this time, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 웨어러블 모듈 시스템의 제어방법을 도시하는 순서도이다.6 is a flowchart showing a control method of a wearable module system according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템의 제어방법은 재활 치료를 위하여 환자의 신체에 작용부재(100)를 고정하는 단계(S10)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a control method of a wearable module system according to an embodiment of the present invention may include a step (S10) of fixing a
그 다음에, 재활 치료 도중 로봇 장치의 기계적 이상 또는 환자의 신체적 이상으로 인한 응급 상황이 발생하는지 여부를 판단(S20)할 수 있다. 이 단계에서 응급 상황이 발생하는 경우에는, 비상 스위칭 장치를 작동(S30)시켜서 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 변화시켜서 자성을 변화(S40)시킬 수 있다.Next, it is possible to determine whether an emergency occurs due to a mechanical abnormality of the robot apparatus or a physical abnormality of the patient during the rehabilitation treatment (S20). If an emergency occurs at this stage, the magnetic switching can be changed (S40) by changing the intensity and polarity of the magnetic force of the
자성체(200)의 자성을 변화시키는 단계(S40)에서는, 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 변화시켜서 착용부재(100)에 결합된 연결부재(300)와 척력이 작용하도록 할 수 있고, 또는 자성체(200)의 자력을 완전히 소멸시켜서 자성체(200)와 연결부재(300)를 분리시킴에 따라, 재활 치료 환자와 로봇 장치를 분리시켜서 환자의 안전을 확보할 수 있다.In step S40 of changing the magnetism of the
또한, 응급 상황이 발생하는 경우, 재활 치료 환자 또는 착용부재(100)를 착용한 사람이 제어부(400)를 거치지 않고 자성체(200)와 직접 연결된 회로(미도시)상의 스위치 작동을 통하여 직접적으로 자성체(200)의 자력을 소멸시키거나, 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 연결부재(300)를 자성체(200)로부터 밀어내도록 할 수도 있다. 보다 구체적으로, 자성체(200)는 전자기력을 이용하여 자성이 생기거나 없어지는 전자석과, 전자기력 유도 없이 일반적으로 자성을 발생하는 강자성체의 결합을 통해 전류의 흐름에 따라 자성이 생기거나 극성이 변화하는 자성체로서, 공급되는 전원의 유무에 따라 컨트롤될 수 있다. 따라서, 자성체(200)와 직접 연결되는 상기 회로와 전원장치(미도시)를 이어주는 간단한 스위칭 장치를 통하여 자성체(200)를 작동 컨트롤할 수 있다. 일례로, 상기 전원장치를 하나 이상 병렬 연결하여 한 가지 방법으로 컨트롤할 수 있다.When an emergency occurs, a person wearing a rehabilitation treatment or a wearer (100) directly contacts the magnetic body (200) through a switch operation on a circuit (not shown) directly connected to the magnetic body (200) The magnetic force of the
만약, 응급 상황이 발생하지 않는 경우에는, 환자의 재활 치료를 계속해서 진행(S60)할 수 있고, 일정 시간 환자의 재활 치료가 이루어진 후에는 재활 치료를 종료하도록 할 수 있다.If the emergency situation does not occur, the rehabilitation treatment of the patient can be continued (S60), and the rehabilitation treatment can be terminated after the patient has been rehabilitated for a certain period of time.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템의 작용을 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the wearable module system according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 의한 웨어러블 모듈 시스템은 재활 치료를 목적으로 하는 환자의 신체 일 부분에 착용되어 다축 방향으로 이동하는 로봇 장치 또는 다양한 기계 시스템을 통해 환자의 관절 등을 재활 시키는 기능을 할 수 있다.The wearable module system according to an embodiment of the present invention can function to rehabilitate the joints of the patient through a robot device or various mechanical systems moving in the direction of the multi-axis worn on the body part of the patient for rehabilitation treatment purpose have.
이러한 웨어러블 모듈 시스템에는 정상적인 재활 치료가 이루어지는 동안 안전한 재활 치료가 가능하도록 착용부재(100)를 로봇 장치의 본체(10)에 안정적으로 고정시키거나, 로봇 장치(또는 다양한 기계 시스템)에 기계적 이상이 발생하거나 환자의 신체적 이상으로 인해 응급상황이 발생하는 경우 착용부재(100)를 로봇 장치의 본체(10)로부터 분리시키는 역할을 하는 자성체(200) 및 연결부재(300)를 포함할 수 있다.In the wearable module system, the
따라서, 정상적인 재활 치료가 이루어지는 동안에는 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 착용부재(100)에 결합된 연결부재(300)와 자성체(200) 사이에 인력이 작용하도록 하여 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있다.Therefore, during the normal rehabilitation treatment, the force and the polarity of the magnetic force of the
이와 반대로, 응급 상황이 발생하는 경우에는 자성체(200)의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 착용부재(100)에 결합된 연결부재(300)와 자성체(200) 사이에 척력이 작용하도록 하거나, 자성체(200)의 자력을 소멸시켜서 연결부재(300)와 자성체(200)를 분리시킴에 따라 환자의 안전을 확보할 수 있다.On the other hand, when an emergency occurs, it is possible to control the intensity and polarity of the magnetic force of the
10: 로봇 장치의 본체
100: 착용부재
110: 고정구
200: 자성체
300: 연결부재
400: 제어부
500: 링크부재10: Body of the robot apparatus
100: Wearing member 110: Fixture
200: Magnetic body 300: Connecting member
400: control unit 500: link member
Claims (15)
상기 로봇 장치의 본체에 분리 가능하게 결합되고, 신체 일 부분에 착용되는 착용부재;
상기 착용부재와 상기 본체 사이에 구비되는 자성체;
일 측은 상기 착용부재와 결합되고, 타 측은 상기 자성체와 분리 가능하게 접촉되는 연결부재; 및
상기 자성체와 상기 연결부재를 접촉시키거나, 이상 발생 시 상기 자성체와 상기 연결부재를 비 접촉시키는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 착용부재의 움직임과 상기 자성체의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 이상 발생 시 상기 자성체의 자력을 소멸시키거나, 상기 착용부재와 결합된 상기 연결부재를 상기 자성체로부터 밀어내도록 상기 자성체의 극성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 웨어러블 모듈 시스템.
1. A wearable module system detachably coupled to a robotic device movable in a multi-axis direction,
A wear member detachably coupled to the main body of the robot apparatus and worn on a part of the body;
A magnetic body provided between the wearer and the main body;
A connecting member having one side coupled to the wear member and the other side releasably contacting the magnetic body; And
A controller for contacting the magnetic body with the connecting member or not contacting the magnetic body and the connecting member when an abnormality occurs;
Lt; / RTI >
Wherein the controller controls the intensity of the magnetic force of the magnetic member and the polarity of the magnetic member so that the magnetic force of the magnetic body is extinguished when the abnormality occurs or the connection member of the magnetic body Wherein the polarity of the wearable module is changed.
상기 자성체는 외부에서 인가되는 전류의 흐름에 따라 자성이 변화하는 전자석인 것을 특징으로 하고,
상기 연결부재는 상기 자성체와 탈부착 가능한 자석 또는 금속 가운데 어느 하나로 구비되는 웨어러블 모듈 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic body is an electromagnet whose magnetism changes according to a flow of an electric current applied from the outside,
Wherein the connecting member is provided as one of a magnet and a metal detachable from the magnetic body.
상기 제어부는 상기 전자석의 온오프 구동을 제어하는 비상 스위칭 장치를 더 포함하고,
평상시에는 상기 비상 스위칭 장치에 의해 상기 전자석의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 상기 전자석과 상기 연결부재 사이에 인력이 작용하도록 하고,
이상 발생시에는 상기 비상 스위칭 장치에 의해 상기 전자석의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 상기 전자석과 상기 연결부재 사이에 척력이 작용하도록 하는 웨어러블 모듈 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the control unit further includes an emergency switching device for controlling on / off driving of the electromagnet,
Wherein the electromagnet is controlled by a magnetic force of the electromagnet and a polarity of the electromagnet by the emergency switching device so that a pulling force acts between the electromagnet and the connecting member,
Wherein the emergency switching device controls the magnitude and polarity of the magnetic force of the electromagnet to cause a repulsive force to act between the electromagnet and the connecting member.
상기 자성체는 상기 비상 스위칭 장치가 작동하지 않더라도 상기 착용부재를 착용하는 착용자에 의해 직접적으로 자력을 소멸시키거나, 상기 자성체가 상기 연결부재를 밀어낼 수 있도록 상기 자성체의 자력의 세기 및 극성을 변환할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 모듈 시스템.
The method of claim 3,
The magnetic body may be configured to directly extinguish the magnetic force by the wearer wearing the wear member even if the emergency switching device does not operate or to change the intensity and polarity of the magnetic force of the magnetic body so that the magnetic body can push the connection member The wearable module system comprising:
상기 자성체와 상기 본체 사이를 연결하는 링크부재를 더 포함하고,
상기 링크부재에는 적어도 힘 센서, 토크 센서, 로드셀 가운데 어느 하나의 센서장치가 구비되는 웨어러블 모듈 시스템.
The method according to claim 1,
And a link member connecting between the magnetic body and the main body,
Wherein the link member is provided with at least one of a force sensor, a torque sensor, and a load cell.
상기 착용부재에는 신체 일 부분이 상기 착용부재로부터 이탈되는 것을 방지하는 고정구가 구비되는 웨어러블 모듈 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the wearer is provided with a fastener to prevent a body part from being released from the wearer.
일 측은 상기 기계 시스템에 결합되고, 타 측은 상기 착용 유닛과 분리 가능하게 접촉되는 제어 유닛;
을 포함하고,
상기 제어 유닛은 적어도 하나 이상의 자력 발생체를 포함하고, 상기 착용 유닛은 상기 자력 발생체에 대해 인력 또는 척력으로 작용하는 적어도 하나 이상의 자력 대응체를 포함하며,
상기 제어 유닛은 상기 자력 발생체의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 이상 발생 시 상기 자력 발생체의 자력을 소멸시키거나, 상기 착용 유닛을 밀어내도록 상기 자력 발생체의 극성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 웨어러블 모듈 시스템.
A wear unit detachably coupled to a machine system movable in a multi-axis direction and restricting a body part; And
A control unit having one side coupled to the mechanical system and the other side releasably contacting the wear unit;
/ RTI >
Wherein the control unit includes at least one or more magnetic force generators, and the wearer unit includes at least one magnetic force counterpart acting as an attraction force or a repulsive force to the magnetic force generator,
Wherein the control unit controls the intensity and polarity of the magnetic force of the magnetic force generator to extinguish the magnetic force of the magnetic force generator or to change the polarity of the magnetic force generator so as to push out the wear unit Wearable module system.
상기 착용 유닛은,
신체 일 부분에 착용 가능한 착용부재를 포함하고,
상기 착용부재에는 신체 일 부분이 상기 착용부재로부터 이탈되는 것을 방지하는 고정구가 구비되는 웨어러블 모듈 시스템.
8. The method of claim 7,
The wearing unit includes:
Comprising a wearable wearable member on a body part,
Wherein the wearer is provided with a fastener to prevent a body part from being released from the wearer.
상기 자력 발생체는 외부에서 인가되는 전류의 흐름에 따라 자성이 변화하는 전자석인 것을 특징으로 하고,
상기 자력 대응체는 상기 자력 발생체와 탈부착 가능한 자석 또는 금속 가운데 어느 하나로 구비되는 웨어러블 모듈 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the magnetic force generating body is an electromagnet whose magnetic property changes according to a flow of an electric current applied from the outside,
Wherein the magnetic force counterpart is provided as one of a magnet and a metal detachably attachable to the magnetic force generator.
상기 제어 유닛은 상기 자력 발생체의 온오프 구동을 제어하는 비상 스위칭 장치를 더 포함하고,
상기 비상 스위칭 장치에 의해 상기 자력 발생체의 자력의 세기 및 극성을 제어하여 상기 자력 발생체와 상기 자력 대응체 사이에 인력 또는 척력이 작용하도록 하는 웨어러블 모듈 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the control unit further includes an emergency switching device for controlling on / off driving of the magnetic force generator,
Wherein the emergency switching device controls an intensity and a polarity of a magnetic force of the magnetic force generating body so that a force or a repulsive force acts between the magnetic force generating body and the magnetic force counterpart.
상기 자력 발생체는 상기 비상 스위칭 장치가 작동하지 않더라도 상기 착용부재를 착용하는 착용자에 의해 직접적으로 자력을 소멸시키거나, 상기 자력 발생체가 상기 자력 대응체를 밀어낼 수 있도록 상기 자력 발생체의 자력의 세기 및 극성을 변환할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 모듈 시스템.
10. The method of claim 9,
The magnetic force generator may be configured to directly extinguish the magnetic force by the wearer wearing the wearer even if the emergency switching device is not operated or to prevent the magnetic force generator from being in contact with the magnetic force generating body Wherein the wearable module system is capable of converting intensity and polarity.
상기 제어 유닛은 일 측이 상기 자력 발생체와 결합되고, 타 측이 상기 기계 시스템과 결합되는 링크부재를 더 포함하고,
상기 링크부재에는 적어도 힘 센서, 토크 센서, 로드셀 가운데 어느 하나의 센서장치가 구비되는 웨어러블 모듈 시스템.
10. The method of claim 9,
The control unit further includes a link member having one side coupled to the magnetic force generator and the other side coupled to the mechanical system,
Wherein the link member is provided with at least one of a force sensor, a torque sensor, and a load cell.
환자의 신체 일 부분에 상기 착용부재를 고정시킨 상태에서 재활 치료를 시작하는 단계;
상기 로봇 장치의 기계적 이상 또는 환자의 신체적 이상으로 인한 응급상황 발생 시 상기 자성체와 연결되는 비상 스위칭 장치를 작동시키는 단계;
상기 비상 스위칭 장치에 의해 상기 자성체의 자성을 변화시키는 단계; 및
상기 자성체의 자성 변화에 의해 상기 자성체와 상기 착용부재와 결합된 상기 연결부재를 분리하는 단계;
를 포함하는 웨어러블 모듈 시스템의 제어방법.
A magnetic member that is coupled between the wearer and the main body, one side of which is coupled with the wearer, and the other side of which is coupled with the magnetic body A control method for controlling a wearable module system including a connection member that is detachably in contact with a magnetic member and a control unit that makes the magnetic member and the connection member contact each other or does not contact the magnetic member and the connection member when an abnormality occurs,
Starting the rehabilitation treatment with the wearer being fixed to a part of the body of the patient;
Operating an emergency switching device connected to the magnetic body when an emergency occurs due to a mechanical abnormality of the robot apparatus or a physical abnormality of the patient;
Changing the magnetism of the magnetic body by the emergency switching device; And
Separating the magnetic member and the coupling member coupled with the wear member by a magnetic change of the magnetic substance;
And a control unit for controlling the wearable module system.
상기 자성체는 외부에서 인가되는 전류의 흐름에 따라 자성이 변화하는 전자석인 것을 특징으로 하고,
상기 비상 스위칭 장치의 작동에 의해 상기 전자석에 가해지는 전류의 흐름을 변화시켜서 상기 전자석의 자력의 세기 및 극성을 변화시키는 웨어러블 모듈 시스템의 제어방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the magnetic body is an electromagnet whose magnetism changes according to a flow of an electric current applied from the outside,
And changing the magnitude and polarity of the magnetic force of the electromagnet by changing a current flow applied to the electromagnet by the operation of the emergency switching device.
상기 자성체는 상기 비상 스위칭 장치가 작동하지 않더라도 상기 착용부재를 착용하는 착용자에 의해 직접적으로 자력을 소멸시키거나, 상기 자성체가 상기 연결부재를 밀어낼 수 있도록 상기 자성체의 자력의 세기 및 극성을 변환할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 모듈 시스템의 제어방법.15. The method of claim 14,
The magnetic body may be configured to directly extinguish the magnetic force by the wearer wearing the wear member even if the emergency switching device does not operate or to change the intensity and polarity of the magnetic force of the magnetic body so that the magnetic body can push the connection member The wearable module system comprising:
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KR1020160173489A KR20180070915A (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Wearable module system and the control method of the same |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101638499B1 (en) | 2015-01-05 | 2016-07-11 | 한국생산기술연구원 | Device for finger rehabilitation |
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2016
- 2016-12-19 KR KR1020160173489A patent/KR20180070915A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101638499B1 (en) | 2015-01-05 | 2016-07-11 | 한국생산기술연구원 | Device for finger rehabilitation |
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