JP2024501736A - 外骨格型リハビリロボットシステム - Google Patents

外骨格型リハビリロボットシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2024501736A
JP2024501736A JP2023540781A JP2023540781A JP2024501736A JP 2024501736 A JP2024501736 A JP 2024501736A JP 2023540781 A JP2023540781 A JP 2023540781A JP 2023540781 A JP2023540781 A JP 2023540781A JP 2024501736 A JP2024501736 A JP 2024501736A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive
robot arm
link
sensing
robot system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023540781A
Other languages
English (en)
Inventor
チャンス ハン
ホジュン キム
スヒョン パク
ヨンフン チ
ジョンホ チョ
ビョンガブ リュウ
ジョンギュ パク
ドンウン チョイ
Original Assignee
ヘクサーヒューマンケア カンパニー リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020210130617A external-priority patent/KR20220097185A/ko
Application filed by ヘクサーヒューマンケア カンパニー リミテッド filed Critical ヘクサーヒューマンケア カンパニー リミテッド
Publication of JP2024501736A publication Critical patent/JP2024501736A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0277—Elbow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0281—Shoulder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1615—Programme controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0119—Support for the device
    • A61H2201/0138—Support for the device incorporated in furniture
    • A61H2201/0149—Seat or chair
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0192—Specific means for adjusting dimensions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/14—Special force transmission means, i.e. between the driving means and the interface with the user
    • A61H2201/1454—Special bearing arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1659—Free spatial automatic movement of interface within a working area, e.g. Robot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1671—Movement of interface, i.e. force application means rotational
    • A61H2201/1673—Multidimensional rotation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5064—Position sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5092—Optical sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2203/00—Additional characteristics concerning the patient
    • A61H2203/04—Position of the patient
    • A61H2203/0425—Sitting on the buttocks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2203/00—Additional characteristics concerning the patient
    • A61H2203/04—Position of the patient
    • A61H2203/0425—Sitting on the buttocks
    • A61H2203/0431—Sitting on the buttocks in 90°/90°-position, like on a chair
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40305—Exoskeleton, human robot interaction, extenders

Landscapes

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

Abstract

開示された本発明による外骨格型リハビリロボットシステムは、ユーザーが着席する椅子に設けられ、椅子に着席したユーザーを基準にして左方向又は右方向に動きが可能なロボットアームを備える本体部と、本体部に対するロボットアームの位置を変換させる変換部と、本体部に対してロボットアームの関節を駆動させる駆動部と、ロボットアームの位置変化を感知し、ロボットアームの位置によって駆動部の左方向又は右方向の駆動モードを制御する制御部とを含む。このような構成によると、椅子と一体に設けられ、空間活用度に優れ、ユーザーのリハビリ訓練のための初期準備が簡単になるので効率を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、外骨格型リハビリロボットシステムに関し、ユーザーが着席する椅子と一体型で提供され、空間活用効率性を高めることができ、訓練準備時間を短縮できるロボットアームの左右駆動の変換が可能な外骨格型リハビリロボットシステムに関する。
既存の外骨格型上肢リハビリロボットは、左右変換のためにシステムと椅子が分離され、患者の訓練方向に沿ってシステム全体の位置を調整しなければならないという問題を有する。また、既存の外骨格型上肢リハビリロボットがシステム－椅子一体型で提供される場合にも、左右方向の変換のためのガイドが両側に長く突出するように設計されることによって、訓練準備のためのセッティング過程が相対的に複雑で且つ長くかかり、病院などの空間を相対的に多く確保しなければならない。
これによって、近来は、システムの空間活用効率性を高めることができ、訓練準備時間を縮小できる外骨格型リハビリロボットシステムに対する研究が持続的に要求されている。
本発明の目的は、空間活用効率性を高めることができ、訓練準備時間を短縮できるロボットアームの左右駆動の変換が可能な外骨格型リハビリロボットシステムを提供することにある。
前記目的を達成するための本発明による外骨格型リハビリロボットシステムは、ユーザーが着席する椅子に設けられ、前記椅子に着席した前記ユーザーを基準にして左方向又は右方向に動きが可能なロボットアームを備える本体部と、前記本体部に対する前記ロボットアームの位置を変換させる変換部と、前記本体部に対して前記ロボットアームの関節を駆動させる駆動部と、前記ロボットアームの位置変化を感知し、前記ロボットアームの位置によって前記駆動部の左方向又は右方向の駆動モードを制御する制御部とを含む。
また、前記本体部は、前記椅子を支持するように一体に設けられたロボット本体と、前記ロボット本体に対して垂直上方向に突出して連結される連結リンクと、前記連結リンクに対して回転可能に連結され、関節運動が可能な複数の駆動リンクとを含む前記ロボットアームを含むことができる。
また、前記ロボットアームは、前記ユーザーの体形に対応して前記椅子を基準にして上下、前後及び左右方向に位置が調整され得る。
また、前記変換部は、前記連結リンクとロボットアームとの間に設けられ、前記ロボットアームと一体に動けるように設けられる連結部材と、前記連結部材に対して前記連結リンクに向かって突出し、前記ロボットアームと一体に回転できるように設けられる少なくとも一つの締め付けレバーと、前記締め付けレバーが挿入され得るように前記連結リンクに設けられ、前記連結リンクの回転中心を挟んで相互向かい合うように左側及び右側にそれぞれ少なくとも一つずつ設けられる第１及び第２レバー溝と、前記連結部材に設けられたガイドレールに沿ってガイドされるように前記連結リンクに突出して設けられ、前記連結部材を備える前記ロボットアームの回転範囲を制限し、前記ロボットアームの回転位置を決定する位置決定ピンとを含み、前記締め付けレバーが前記第１レバー溝及び第２レバー溝のうちいずれか一つに挿入された後、締め付けられて固定されることに連動し、前記ロボットアームの左右駆動モードが自動的に変換され得る。
また、前記連結部材は、前記連結リンクの端部にベアリングで回転可能に連結され、前記ベアリングは、クロスローラーベアリング（Ｃｒｏｓｓ ｒｏｌｌｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ）を含むことができる。
また、前記ロボットアームは、前記連結リンクに一端が回転可能に連結される第１駆動リンク、前記第１駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第２駆動リンク、前記第２駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第３駆動リンク、及び前記第３駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第４駆動リンクを含み、前記第４駆動リンクには、前記ユーザーの腕が据え置かれる据置台が回転可能に連結され得る。
また、前記駆動部は、前記第１駆動リンクと第２駆動リンクとの連結リンクの間で回転力を提供する第１駆動部材、前記第２駆動リンクと第３駆動リンクとの間で回転力を提供する第２駆動部材、前記第３駆動リンクと第４駆動リンクとの間で回転力を提供する第３駆動部材、及び前記第４駆動リンクと前記据置台との間で回転力を提供する第４駆動部材を含むことができる。
また、前記第１乃至第４駆動リンクは、長さ方向に延長されたバー（Ｂａｒ）形状を有したり、折り曲げられた形状を有することができる。
また、前記制御部は、前記締め付けレバーが前記第１レバー溝及び第２レバー溝のうちいずれか一つに挿入されることを感知するセンシング部、及び前記センシング部から感知された情報で前記駆動部に駆動信号を提供する信号入力部を含むことができる。
また、前記センシング部は、前記ロボットアームの左方向の位置に対応して設けられる第１センサーと、前記ロボットアームの右方向の位置に対応して設けられる第２センサーと、前記第１センサー及び第２センサーのうちいずれか一つを干渉し、前記ロボットアームの左方向又は右方向の駆動姿勢を感知させる感知部材とを含むことができる。
また、前記感知部材は、前記連結部材と連動するように設けられ、前記第１センサーと第２センサーとの間で動きが可能なトリガーを含むことができる。
また、前記第１及び第２センサーは、前記感知部材を物理的接触によって感知したり、近接式、光学式又は磁気式感知方法によって感知し、前記感知部材は、前記ロボットアームに対して前記ロボットアームの一部領域が着色して設けられたり、前記ロボットアームに対して相対的に突出又は陥没して設けられ得る。
また、前記制御部は、前記ロボットアームの左方向又は右方向の位置が感知されると、前記第４駆動部材を回転駆動させた後、前記第１及び第２駆動部材を回転駆動させ、前記第１及び第２駆動部材の駆動が完了すると、前記第１駆動部材を継続して駆動させた状態で前記第２及び第３駆動部材をそれぞれ回転駆動させた後、前記第３駆動部材を駆動させることによって駆動姿勢をセッティングすることができる。
また、前記椅子には、前記ユーザーの体形に対応して長さ方向に調整可能なベルトが設けられ、リハビリ運動中に前記椅子に対して前記ユーザーの動きを固定することができる。
本発明の好ましい他の側面による外骨格型リハビリロボットシステムは、ユーザーが着席する椅子を支持するように一体に設けられ、前記椅子に着席した前記ユーザーを基準にして左方向又は右方向に動きが可能なロボットアームを備える本体部と、前記本体部に対する前記ロボットアームの位置を前記左方向又は右方向に変換させる変換部と、前記本体部に対して前記ロボットアームの関節を駆動させるように複数の駆動リンクを含む駆動部と、前記ロボットアームの前記左方向又は右方向の位置変化を感知し、前記ロボットアームの前記左方向又は右方向の位置にそれぞれ対応する駆動モードで前記駆動部の駆動力を制御する制御部とを含む。
前記本体部は、前記椅子の後方を支持するように一体に設けられたロボット本体、前記ロボット本体の中央に対して垂直上方向に突出して連結される連結リンク、及び前記連結リンクに対して回転可能に連結される前記ロボットアームを含み、前記ロボットアームは、前記連結リンクに一端が回転可能に連結される第１駆動リンク、前記第１駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第２駆動リンク、前記第２駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第３駆動リンク、及び前記第３駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第４駆動リンクを含むことができる。
また、前記第４駆動リンクには、前記ユーザーの腕が据え置かれる据置台が回転可能に連結され得る。
また、前記変換部は、前記連結リンクとロボットアームとの間に設けられ、前記ロボットアームと一体に動けるように設けられる連結部材と、前記連結部材に対して前記連結リンクに向かって突出し、前記第１駆動リンクと一体に回転できるように設けられる少なくとも一つの締め付けレバーと、前記締め付けレバーが挿入され得るように前記連結リンクに設けられ、前記連結リンクの回転中心を挟んで相互向かい合うように左側及び右側にそれぞれ少なくとも一つずつ設けられる第１及び第２レバー溝と、前記連結部材に設けられたガイドレールに沿ってガイドされるように前記連結リンクに突出して設けられ、前記連結部材を備える前記ロボットアームの回転範囲を制限し、前記ロボットアームの回転位置を決定する位置決定ピンとを含むことができる。
また、前記連結部材は、前記連結リンクの端部にベアリングで回転可能に連結され、前記ベアリングは、クロスローラーベアリングを含むことができる。
また、前記ロボットアームは、前記ユーザーの体形に対応して前記椅子を基準にして上下、前後及び左右方向に位置が調整され得る。
また、前記駆動部は、前記第１駆動リンクと第２駆動リンクとの連結リンクの間で回転力を提供する第１駆動部材、前記第２駆動リンクと第３駆動リンクとの間で回転力を提供する第２駆動部材、前記第３駆動リンクと第４駆動リンクとの間で回転力を提供する第３駆動部材、及び前記第４駆動リンクと前記据置台との間で回転力を提供する第４駆動部材を含み、前記第１乃至第４駆動リンクは、長さ方向に延長されたバー形状を有したり、折り曲げられた形状を有することができる。
また、前記制御部は、前記締め付けレバーが前記第１レバー溝及び第２レバー溝のうちいずれか一つに挿入されることを感知するセンシング部、及び前記センシング部から感知された情報で前記駆動部に駆動信号を提供する信号入力部を含むことができる。
また、前記センシング部は、前記ロボットアームの左方向の位置に対応して設けられる第１センサーと、前記ロボットアームの右方向の位置に対応して設けられる第２センサーと、前記連結部材と連動するように設けられ、前記第１センサーと第２センサーとの間で動きが可能であり、前記第１センサー及び第２センサーのうちいずれか一つを干渉し、前記ロボットアームの左方向又は右方向の駆動姿勢を感知させる感知部材とを含むことができる。
また、前記感知部材は、前記連結部材と連動するように設けられ、前記第１センサーと第２センサーとの間で動きが可能なトリガーを含むことができる。
また、前記第１及び第２センサーは、前記感知部材を物理的接触によって感知したり、近接式、光学式又は磁気式感知方法によって感知し、前記感知部材は、前記ロボットアームに対して前記ロボットアームの一部領域が着色して設けられたり、前記ロボットアームに対して相対的に突出又は陥没して設けられ得る。
また、前記制御部は、前記ロボットアームの左方向又は右方向の位置が感知されると、前記第４駆動部材を回転駆動させた後、前記第１及び第２駆動部材を回転駆動させ、前記第１及び第２駆動部材の駆動が完了すると、前記第１駆動部材を継続して駆動させた状態で前記第２及び第３駆動部材をそれぞれ回転駆動させた後、前記第３駆動部材を駆動させることによって駆動姿勢をセッティングすることができる。
また、前記椅子には、前記ユーザーの体形に対応して長さ方向に調整可能なベルトが設けられ、リハビリ運動中に前記椅子に対して前記ユーザーの動きを固定することができる。
上記のような構成を有する本発明によると、外骨格型リハビリロボットシステムが椅子と一体型で設けられることによって、システムの空間効率性を向上させることができる。すなわち、ロボットアームの左右の動きを具現するために既存の左右ガイドを長く設計する必要がないので、限定された訓練場所に対するシステムの空間活用効率性を高めることができる。
また、簡単な操作によって一つのロボットアームで左方向又は右方向の駆動が変換され、自動的にセッティングされ得るので、リハビリ運動のためのシステム準備時間を短縮させ、効率を向上させることができる。
本発明の好ましい一実施例による外骨格型リハビリロボットシステムの初期駆動セッティング状態を概略的に示した斜視図である。 図１に示した外骨格型リハビリロボットシステムの駆動部を概略的に拡大して示した斜視図である。 図１に示した外骨格型リハビリロボットシステムを上部から眺めた状態を概略的に示した平面図である。 図１に示した外骨格型リハビリロボットシステムを側面から眺めた状態を概略的に示した要部斜視図である。 図４に示した変換部を概略的に切断して示した要部断面図である。 図５に示した外骨格型リハビリロボットシステムの変換部を概略的に示した平面図である。 図１に示した外骨格型リハビリロボットシステムの制御部を概略的に示した平面図である。 図１に示した外骨格型リハビリロボットシステムにおいて右方向から左方向に駆動がセッティングされた状態を概略的に示した斜視図である。 図８に示した外骨格型リハビリロボットシステムの第４駆動部材の駆動状態を概略的に示した斜視図である。 図８に示した外骨格型リハビリロボットシステムの第１及び第２駆動部材の駆動状態を概略的に示した斜視図である。` 図８に示した外骨格型リハビリロボットシステムの第１駆動部材の駆動状態を概略的に示した斜視図である。 図８に示した外骨格型リハビリロボットシステムの第１駆動部材が継続して駆動する状態で第２及び第３駆動部材の駆動状態を概略的に示した斜視図である。 図１２を他の方向から眺めた状態を概略的に示した斜視図である。 図８に示した外骨格型リハビリロボットシステムの第１、第２及び第３駆動部材の駆動状態を概略的に示した斜視図である。 図１４の状態を他の側面から眺めた状態を概略的に示した斜視図である。 図８に示した外骨格型リハビリロボットシステムの第３駆動部材の駆動状態を概略的に示した斜視図である。 図１６の状態を他の側面から眺めた状態を概略的に示した斜視図である。
以下、本発明の好ましい一実施例を添付の図面を参考にして説明する。ただし、本発明の思想がそのような実施例に制限されることはなく、本発明の思想は、実施例をなす構成要素の付加、変更及び削除などによって異なる形に提案され得るが、これも発明の思想に含まれる。
図１を参考にすると、本発明の好ましい一実施例による外骨格型リハビリロボットシステム１は、本体部１０、変換部２０、駆動部３０及び制御部４０を含む。
参考までに、本発明で説明する外骨格型リハビリロボットシステム１は、リハビリが必要な患者の左腕と右腕のリハビリ運動、すなわち、上肢リハビリ訓練に適用されることを例示する。しかし、必ずしもこれに限定されるのではなく、本発明による外骨格型リハビリロボットシステム１が、上肢のみならず、左足及び右足などの下肢のリハビリ訓練にも適用可能であることは当然である。
本体部１０は、ユーザーが着席する椅子Ｃに設けられ、ロボット本体１１、連結リンク１２及びロボットアーム１３を含む。
ロボット本体１１は、椅子Ｃに対して一体に設けられる。このようなロボット本体１１は、図１に示すように、椅子Ｃの後方に設けられ、椅子Ｃを一体に支持することができる。
参考までに、椅子Ｃと一体に設けられたロボット本体１１の位置を移動させるための車輪（図示せず）がロボット本体１１の底面に設けられてもよく、ロボット本体１１の形状及び大きさは、図示した例にのみ限定されない。
また、椅子Ｃには、着席したユーザーを固定するためのベルト（図示せず）が設けられる。このようなベルト（図示せず）は、椅子Ｃに一体に設けられ、長さ方向に調節可能になることによって、ユーザーの体形に対応して着用可能である。ここで、ベルト（図示せず）は、自動車のシートベルトと異なり、椅子Ｃに対して着席したユーザーの運動期間中に持続的に堅固に固定する目的で設けられる。
連結リンク１２は、ロボット本体１１から垂直上方向に突出するように一端が連結される。より具体的には、連結リンク１２は、ロボット本体１１の上端中央から垂直上方向に突出して設けられ、突出した上端に後述する第１駆動リンク１３１がリンク連結される。このような連結リンク１２は、一種のリニアカラムであって、後述するロボットアーム１３が連結リンク１２の上部にリンク連結される。
ロボットアーム１３は、椅子Ｃに着席したユーザーを基準にして左方向Ｌ又は右方向Ｒに動きが可能である。このようなロボットアーム１３は、図２に示すように、第１乃至第４駆動リンク１３１、１３２、１３３、１３４及び据置台１３５を含む。
第１乃至第４駆動リンク１３１、１３２、１３３、１３４は、連結リンク１２に回転可能に順次連結され、関節運動が可能になるように設けられる。より具体的には、第１駆動リンク１３１の一端は、連結リンク１２の突出した上端と回転可能に連結される。第１駆動リンク１３１の一端に延長された他端は、第２駆動リンク１３２の一端と回転可能に連結される。第２駆動リンク１３２の他端は、第３駆動リンク１３３の一端と回転可能に連結され、第４駆動リンク１３４の一端は、第３駆動リンク１３３の他端と回転可能に連結される。
ここで、第１及び第３駆動リンク１３１、１３３は、長さ方向に延長されたバー形状を有し、第２及び第４駆動リンク１３２、１３４は、「Ｌ」の字状のように折り曲げられた形状を有する。このような第１乃至第４駆動リンク１３１、１３２、１３３、１３４の形状、長さ及び厚さは一例であって、図示した例に限定されないことは当然である。
一方、第４駆動リンク１３４には、ユーザーの腕が載せられて据え置かれる据置台１３５が設けられる。このとき、第４駆動リンク１３４に対して据置台１３５が回転可能であり、ユーザーによって把持可能な取っ手１３６が設けられ得る。
参考までに、ユーザーの体形を考慮した上で、ロボットアーム１３は、ユーザーが椅子Ｃに着席した状態を基準にして、図１に示した矢印のように、上下、前後及び左右に一定範囲で調整することができる。このとき、ロボットアーム１３の上下、前後及び左右の調整は、ユーザーの伸長、肥満度及び姿勢のねじれなどの身体条件に対応してリハビリ運動が可能な位置にロボットアーム１３を移動させる目的で行う。このために、ロボットアーム１３ではない椅子Ｃの位置を上下、前後及び左右にユーザーの身体条件に対応して調整する実施例も可能である。
ロボットアーム１３の位置移動は、変換時に椅子Ｃなどの周辺構成要素との干渉を避けることができる範囲でなければならない。例えば、ロボットアーム１３の上下方向は、左右変換時に椅子Ｃと干渉されない高さで調整され得る。本実施例では、リニアカラムを含む連結リンク１２が上下方向に動き、ロボットアーム１３の位置を上下に調整することができる。一方、このようなロボットアーム１３の位置調整をガイドするために、目盛り１２１及びロック手段１２２が連結リンク１２に設けられる。このような連結リンク１２に設けられた目盛り１２１に沿ってロック手段１２２を作動させたり、ロックを解除することによってロボットアーム１３の位置を調整することができる。
変換部２０は、本体部１０に対するロボットアーム１３の位置を変換させる。すなわち、変換部２０は、ロボット本体１１に対するロボットアーム１３の駆動位置を、図３の（ａ）に示すように、ユーザーを基準にして右方向Ｒに変換させ、図３の（ｂ）に示すように、ユーザーを基準にして左方向Ｌに変換させる。このような変換部２０は、図４乃至図７に示すように、連結部材２１、締め付けレバー２２、第１及び第２レバー溝２３、２４及び位置決定ピン２５を含む。
連結部材２１は、図５及び図６に示すように、連結リンク１２とロボットアーム１３との間でロボットアーム１３と一体に動けるように設けられる。本実施例では、連結部材２１が連結リンク１２と向かい合うようにロボットアーム１３の第１駆動リンク１３１に設けられることを例示する。
一方、連結部材２１は、図７に示すように、複数のベアリングＢが介在することによって、連結リンク１２の上端と結合された第１駆動リンク１３１の回転に連動し、連結リンク１２に対して回転可能である。参考までに、ベアリングＢは、ボールベアリング（Ｂａｌｌ ｂｅａｒｉｎｇ）又はクロスローラーベアリングを含むことができ、本実施例では、クロスローラーベアリングを含むことを例示する。
締め付けレバー２２は、図４に示すように、連結部材２１に対して連結リンク１２に向かって突出し、ロボットアーム１３と一体に回転できるように少なくとも一つ設けられる。ここで、締め付けレバー２２は、後述する第１及び第２レバー溝２３、２４から分離されたり、又は第１及び第２レバー溝２３、２４に挿入される。このために、締め付けレバー２２は、第１及び第２レバー溝２３、２４に向かって進入したり、第１及び第２レバー溝２３、２４から分離される方向に昇降及び下降できるように連結部材２１に設けられ得る。
一方、本実施例において、締め付けレバー２２は、ロボットアーム１３の左方向Ｌ及び右方向Ｒの位置変換のための一種の位置固定ガイダーであって、締め付けレバー２２ではないプランジャーなどの多様な位置固定用部品のうちいずれか一つに変更可能である。
第１及び第２レバー溝２３、２４は、締め付けレバー２２が挿入され得るように連結リンク１２に所定深さだけ引き込まれて設けられ、連結リンク１２に対するロボットアーム１３の回転中心を挟んで相互向かい合うように左側及び右側にそれぞれ少なくとも一つずつ設けられる。図４に示すように、本実施例では、第１及び第２レバー溝２３、２４がロボットアーム１３の左方向Ｌ及び右方向Ｒにそれぞれ対応するように左側及び右側にそれぞれ一つずつ設けられることを例示する。すなわち、椅子Ｃに着席したユーザーを基準にして、第１レバー溝２３が左側に設けられ、第２レバー溝２４が右側に設けられることを例示する。
このような左側及び右側にそれぞれ設けられた第１及び第２レバー溝２３、２４のうちいずれか一つに締め付けレバー２２が挿入されたり、第１及び第２レバー溝２３、２４のうちいずれか一つから締め付けレバー２２が分離されることによって、締め付けレバー２２が設けられた連結部材２１と一体に設けられたロボットアーム１３の姿勢が変換される。すなわち、締め付けレバー２２が第１レバー溝２３に挿入される場合は、ロボットアーム１３の姿勢が右方向Ｒに変換されることによって駆動がセッティングされる。その一方で、第２レバー溝２４に締め付けレバー２２が挿入される場合は、ロボットアーム１３の姿勢が左方向Ｌの駆動で変換されることによって駆動がセッティングされる。
位置決定ピン２５は、連結部材２１に設けられたガイドレール２６に沿ってガイドされるように連結リンク１２に突出して設けられる。このような位置決定ピン２５は、連結部材２１を備えるロボットアーム１３の回転範囲をガイドレール２６によって制限し、ロボットアーム１３の回転位置を決定する。
より具体的には、ガイドレール２６は、連結部材２１を貫通して所定の回転半径を有するように設けられ、位置決定ピン２５は、ガイドレール２６に挿入されるように連結リンク１２の上端に突出して設けられる。それによって、連結部材２１が第１駆動リンク１３１と連動して回転すると、位置決定ピン２５がガイドレール２６に挿入された位置が変更される。さらに、位置決定ピン２５がガイドレール２６に挿入され、回転範囲が干渉されることによって、位置決定ピン２５が設けられた連結部材２１と一体に駆動する第１駆動リンク１３１の回転半径が制限される。
参考までに、ガイドレール２６に挿入された位置決定ピン２５は、ロボットアーム１３の左方向Ｌ及び右方向Ｒの駆動位置に対応する回転半径だけガイドレール２６によって回転範囲が制限される。
以上のような変換部２０は、締め付けレバー２２が複数のレバー溝２３、２４のうちいずれか一つに挿入された後、締め付けられて固定されることによって、ロボットアーム１３の左方向Ｌ及び右方向Ｒの駆動が変換される。
駆動部３０は、本体部１０に対してロボットアーム１３の関節を多方向に駆動させる。駆動部３０は、複数の駆動リンク１３１、１３２、１３３、１３４として設けられたロボットアーム１３の関節駆動のために、第１乃至第４駆動部材３１、３２、３３、３４として設けられ得る。参考までに、本実施例では、ロボットアーム１３が第１乃至第４駆動リンク１３１、１３２、１３３、１３４及び据置台１３５を含むことを図示及び例示することによって、駆動部３０は、第１乃至第４駆動リンク１３１、１３２、１３３、１３４と据置台１３５との連結部位にそれぞれ設けられる第１乃至第４駆動部材３１、３２、３３、３４を含むことを例示する。このような駆動部３０の駆動部材３１、３２、３３、３４の個数、位置などが、図示した例にのみ限定されないことは当然である。
第１駆動部材３１は、第１駆動リンク１３１と第２駆動リンク１３２との間で回転力を提供する。第２駆動部材３２は、第２駆動リンク１３２と第３駆動リンク１３３との間で回転力を提供し、第３駆動部材３３は、第３駆動リンク１３３と第４駆動リンク１３４との間で駆動力を提供する。また、第４駆動部材３４は、第４駆動リンク１３４と据置台１３５との間で回転力を提供する。このような第１乃至第４駆動部材３１、３２、３３、３４は、モーターなどの駆動力発生手段を含み得るが、必ずしもこれに限定されない。
制御部４０は、ロボットアーム１３の左方向Ｌ又は右方向Ｒの位置変化を感知し、ロボットアーム１３の位置によって駆動部３０の駆動モードが自動的に変換されるように制御する。このために、制御部４０は、センシング部５０及び入力部６０を含む。
センシング部５０は、締め付けレバー２２が第１及び第２レバー溝２３、２４のうちいずれか一つに挿入され、ロボットアーム１３の位置が変換されることを感知する。このために、センシング部５０は、図７に示すように、第１センサー５１、第２センサー５２及び感知部材５３を含む。
第１センサー５１は、ロボットアーム１３の左方向Ｌの位置に対応して設けられる。第２センサー５２は、ロボットアーム１３の右方向Ｒの位置に対応して設けられる。このような第１及び第２センサー５１、５２は、一種のリミットスイッチであって、後述する感知部材５３を感知する。
感知部材５３は、第１センサー５１と第２センサー５２との間での動きが可能になるように連結部材２１と共に一体に動けるように設けられる。ここで、連結部材２１は、上述したように、第１駆動リンク１３１の回転に連動し、連結リンク１２に対して回転可能なトリガーを含むことができる。これによって、連結リンク１２の動きに連動し、感知部材５３が第１及び第２センサー５１、５２のうちいずれか一つと向かい合うように位置が可変になることによって、第１センサー５１及び第２センサー５２のうちいずれか一つによって感知される。
参考までに、感知部材５３が第１及び第２センサー５１、５２を選択的に加圧するように設けられることによって、第１及び第２センサー５１、５２が感知部材５３をセンシングすることができる。すなわち、感知部材５３が第１及び第２センサー５１、５２を加圧することによって、駆動信号を入力することができる。しかし、感知部材５３と第１及び第２センサー５１、５２との間の感知動作は、必ずしも加圧干渉に限定されるものではなく、フォトセンサーなどの多様な干渉方式に変更可能であることは当然である。
このように第１センサー５１及び第２センサー５２のうちいずれか一つに干渉された感知部材５３により、連結リンク１２と連結されたロボットアーム１３の左方向Ｌ又は右方向Ｒの位置変換を感知するようになる。
一方、第１及び第２センサー５１、５２は、感知部材５３の動きを物理的接触によって感知するものであって、近接式、光学式及び磁気式などの方式で感知部材５３を感知することができる。さらに、センシング部５０が光学式エンコーダの原理を用いてロボットアーム１３の動きを感知することもできる。
光学式エンコーダの原理が用いられる場合、ロボットアーム１３の回転軸のボス部分などの動き領域を着色してカラーで区別し、ロボットアーム１３の動きによる着色の有無を、光学センサーを含む第１及び第２センサー５１、５２で感知し、ロボットアーム１３の動きを感知することができる。又は、ロボットアーム１３の一部を着色せずに相対的に突出又は陥没させ、近接センサーを含む第１及び第２センサー５１、５２でロボットアーム１３の動きを感知する変形例も可能である。すなわち、光学式エンコーダの原理が適用されるセンシング部５０では、感知部材５３は、ロボットアーム１３の一部領域が着色して設けられたり、相対的に突出又は陥没して設けられ、第１及び第２センサー５１、５２は、このような感知部材５３を光学又は近接センサーを含んで感知する。
入力部６０は、センシング部５０から感知された情報で駆動部３０に駆動信号を提供する。このような入力部６０は、駆動部３０の第１乃至第４駆動部材３１、３２、３３、３４と連結され、駆動力を入力する。それによって、入力部６０は、センシング部５０で感知されたロボットアーム１３の左方向Ｌ又は右方向Ｒの位置変化に連動し、第１乃至第４駆動部材３１、３２、３３、３４に対する駆動力の変換を自動的に制御できるようになる。
一方、図１に示すように、ユーザーが着席する椅子Ｃには、外骨格型リハビリロボットシステム１の動作をリアルタイムで制御及び確認できるモニターＭが設けられ得る。このために、ユーザーは、モニターＭを通じて駆動を直接オン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）にしたり、駆動状況を肉眼で確認することができる。
上記のような構成を有する本発明による外骨格型リハビリロボットシステム１の左方向Ｌ及び右方向Ｒの駆動セッティング動作を、図８乃至図１７を参考にして説明する。
参考までに、図１は、本実施例による外骨格型リハビリロボットシステム１の初期姿勢を概略的に示す。このとき、締め付けレバー２２は第１レバー溝２３に挿入され、ロボットアーム１３は、右方向Ｒに駆動がセッティングされた状態である。
図８に示すように、椅子Ｃに着席したユーザーを基準にして右側から左側、すなわち、右方向Ｒから左方向Ｌにロボットアーム１３の姿勢を変換させる。このとき、ユーザーは、締め付けレバー２２を第１レバー溝２３から分離した後で第２レバー溝２４に挿入する。このような締め付けレバー２２の動きに連動し、締め付けレバー２２が設けられた連結部材２１と一体に回転可能なロボットアーム１３も共に回転する。
連結部材２１とロボットアーム１３の回転に連動し、センシング部５０の感知部材５３も共に回転することによって、感知部材５３の位置を第１センサー５１又は第２センサー５２が感知する。このとき、ロボットアーム１３は、左方向Ｌへの位置変換に連動し、感知部材５３が第１センサー５１によって感知される。このようなセンシング部５０の第１センサー５１でロボットアーム１３の左方向Ｌの位置変換が感知されると、入力部６０は、駆動部３０の第１乃至第４駆動部材３１、３２、３３、３４に駆動力入力信号を自動的に入力し、左方向Ｌの駆動モードに自動的にセッティングする。このとき、感知部材５３は、第１センサー５１を加圧して干渉することができる。
感知部材５３と第１センサー５１との間の干渉によって制御部４０の入力部６０がロボットアーム１３の左方向Ｌの駆動を認識すると、次のような順序でユーザーの左腕のリハビリ訓練のための左方向Ｌの駆動セッティングを自動的に進行する。
まず、図９に示すように、第４駆動部材３４が駆動軸を中心に回転駆動した後、図１０に示すように、第１及び第２駆動部材３１、３２もそれぞれの駆動軸を中心に回転駆動するように、入力部６０によって駆動力の入力が制御される。次に、図１１に示すように、第１駆動部材３１のみが駆動軸を中心に継続して回転駆動するように、入力部６０によって駆動力の入力が制御される。
その後、図１２に示すように、第１駆動部材３１が継続して駆動するように制御された状態で、第１及び第２駆動部材３１、３２がそれぞれの駆動軸を中心に回転駆動するように制御される。このような図１２のロボットアーム１３を他の方向から眺めた状態を図１３に示す。
その後、入力部６０は、図１４に示すように、第１乃至第３駆動部材３１、３２、３３が継続して駆動するように制御し、最後に、図１６に示すように、第３駆動部材３３を駆動させ、最終的に、左腕に対するロボットアーム１３の駆動姿勢のセッティングを完了する。ここで、図１５及び図１７は、図１４及び図１５にそれぞれ示したロボットアーム１３を他の側面から眺めた状態を概略的に示す。
このように、ロボットアーム１３が左方向Ｌへの位置移動を感知し、制御部４０は、駆動部３０の第１乃至第４駆動部材３１、３２、３３、３４の駆動力を自動的に制御する。それによって、ロボットアーム１３の左方向Ｌの駆動が最終的にセッティングされると、ユーザーは、据置台１３５に左腕を据え置いた後、リハビリ訓練運動を進行できるようになる。
一方、ユーザーが右腕に対するリハビリ運動を進行しようとする場合、再び図４に示すように、締め付けレバー２２を第１レバー溝２３から分離した後で第２レバー溝２４に挿入する。このとき、締め付けレバー２２の回転半径は、図６に示すように、連結部材２１に設けられたガイドレール２６に干渉される位置決定ピン２５の回転半径によって干渉される。
このような締め付けレバー２２の第２レバー溝２４に対する挿入動作に連動して連結されたロボットアーム１３の姿勢変換を、第２センサー５２が感知部材５３との干渉で感知するようになる（図７参照）。このようにセンシング部５０によってロボットアーム１３の右方向Ｒの姿勢変換が感知されると、入力部６０は、図８乃至図１７のような順序で第１乃至第４駆動部材３１、３２、３３、３４の駆動を制御し、右方向Ｒの駆動姿勢を自動的にセッティングするようになる。
一方、本発明による外骨格型リハビリロボットシステム１は、脳卒中などの患者を対象にして上肢リハビリ運動を提供するために設けられ得る。このような外骨格型リハビリロボットシステム１は、患者の状態によって左方向Ｌ又は右方向Ｒの上肢（腕）を運動させなければならなく、外骨格型リハビリロボットシステム１は、これに対する対応が可能でなければならない。
このような本発明は、左右変換のために外骨格型リハビリロボットシステム１の後面中央に回転自由度を設計し、各方向に装着された第１及び第２センサー５１、５２は、感知部材５３との干渉を通じて信号を発生させる。このように発生した信号は、外骨格型リハビリロボットシステム１の左右駆動モードを判断するようになる。
左方向Ｌ又は右方向Ｒの駆動が判断されると、ロボットアーム１３の特定の関節位置制御を通じて両腕の訓練が可能になるように姿勢を自動的にセッティングするようになる。そのため、本発明による外骨格型リハビリロボットシステム１を使用するリハビリ療法士などのユーザーの訓練準備過程で高い使用性を提供することができる。
上述したように、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当の技術分野で熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるだろう。
本文に含まれている。

Claims (27)

  1. ユーザーが着席する椅子に設けられ、前記椅子に着席した前記ユーザーを基準にして左方向又は右方向に動きが可能なロボットアームを備える本体部；
    前記本体部に対する前記ロボットアームの位置を変換させる変換部；
    前記本体部に対して前記ロボットアームの関節を駆動させる駆動部；及び
    前記ロボットアームの位置変化を感知し、前記ロボットアームの位置によって前記駆動部の左方向又は右方向の駆動モードを制御する制御部；
    を含む外骨格型リハビリロボットシステム。
  2. 前記本体部は、
    前記椅子を支持するように一体に設けられたロボット本体；
    前記ロボット本体に対して垂直上方向に突出して連結される連結リンク；及び
    前記連結リンクに対して回転可能に連結され、関節運動が可能な複数の駆動リンクを含む前記ロボットアーム；
    を含む、請求項１に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  3. 前記ロボットアームは、前記ユーザーの体形に対応して前記椅子を基準にして上下、前後及び左右方向に位置が調整される、請求項２に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  4. 前記変換部は、
    前記連結リンクとロボットアームとの間に設けられ、前記ロボットアームと一体に動けるように設けられる連結部材；
    前記連結部材に対して前記連結リンクに向かって突出し、前記ロボットアームと一体に回転できるように設けられる少なくとも一つの締め付けレバー；
    前記締め付けレバーが挿入され得るように前記連結リンクに設けられ、前記連結リンクの回転中心を挟んで相互向かい合うように左側及び右側にそれぞれ少なくとも一つずつ設けられる第１及び第２レバー溝；及び
    前記連結部材に設けられたガイドレールに沿ってガイドされるように前記連結リンクに突出して設けられ、前記連結部材を備える前記ロボットアームの回転範囲を制限し、前記ロボットアームの回転位置を決定する位置決定ピン；
    を含み、
    前記締め付けレバーが前記第１レバー溝及び第２レバー溝のうちいずれか一つに挿入された後、締め付けられて固定されることに連動し、前記ロボットアームの左右駆動モードが自動的に変換される、請求項２に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  5. 前記連結部材は、前記連結リンクの端部にベアリングで回転可能に連結され、
    前記ベアリングは、クロスローラーベアリングを含む、請求項４に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  6. 前記ロボットアームは、
    前記連結リンクに一端が回転可能に連結される第１駆動リンク；
    前記第１駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第２駆動リンク；
    前記第２駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第３駆動リンク；及び
    前記第３駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第４駆動リンク；
    を含み、
    前記第４駆動リンクには、前記ユーザーの腕が据え置かれる据置台が回転可能に連結される、請求項２に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  7. 前記駆動部は、
    前記第１駆動リンクと第２駆動リンクとの連結リンクの間で回転力を提供する第１駆動部材；
    前記第２リンクと第３駆動リンクとの間で回転力を提供する第２駆動部材；
    前記第３リンクと第４駆動リンクとの間で回転力を提供する第３駆動部材；及び
    前記第４駆動リンクと前記据置台との間で回転力を提供する第４駆動部材；
    を含む、請求項６に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  8. 前記第１乃至第４駆動リンクは、長さ方向に延長されたバー形状を有したり、折り曲げられた形状を有する、請求項６に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  9. 前記制御部は、
    前記締め付けレバーが前記第１レバー溝及び第２レバー溝のうちいずれか一つに挿入されることを感知するセンシング部；及び
    前記センシング部から感知された情報で前記駆動部に駆動信号を提供する信号入力部；
    を含む、請求項４に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  10. 前記センシング部は、
    前記ロボットアームの左方向の位置に対応して設けられる第１センサー；
    前記ロボットアームの右方向の位置に対応して設けられる第２センサー；及び
    前記第１センサー及び第２センサーのうちいずれか一つを干渉し、前記ロボットアームの左方向又は右方向の駆動姿勢を感知させる感知部材；
    を含む、請求項９に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  11. 前記感知部材は、前記連結部材と連動するように設けられ、前記第１センサーと第２センサーとの間で動きが可能なトリガーを含む、請求項１０に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  12. 前記第１及び第２センサーは、前記感知部材を物理的接触によって感知したり、近接式、光学式又は磁気式感知方法によって感知し、
    前記感知部材は、前記ロボットアームに対して前記ロボットアームの一部領域が着色して設けられたり、前記ロボットアームに対して相対的に突出又は陥没して設けられる、請求項１０に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  13. 前記制御部は、前記ロボットアームの左方向又は右方向の位置が感知されると、前記第４駆動部材を回転駆動させた後、前記第１及び第２駆動部材を回転駆動させ、前記第１及び第２駆動部材の駆動が完了すると、前記第１駆動部材を継続して駆動させた状態で前記第２及び第３駆動部材をそれぞれ回転駆動させた後、前記第３駆動部材を駆動させることによって駆動姿勢をセッティングする、請求項７に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  14. 前記椅子には、前記ユーザーの体形に対応して長さ方向に調整可能なベルトが設けられ、リハビリ運動中に前記椅子に対して前記ユーザーの動きを固定する、請求項１に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  15. ユーザーが着席する椅子を支持するように一体に設けられ、前記椅子に着席した前記ユーザーを基準にして左方向又は右方向に動きが可能なロボットアームを備える本体部；
    前記本体部に対する前記ロボットアームの位置を前記左方向又は右方向に変換させる変換部；
    前記本体部に対して前記ロボットアームの関節を駆動させるように複数の駆動リンクを含む駆動部；及び
    前記ロボットアームの前記左方向又は右方向の位置変化を感知し、前記ロボットアームの前記左方向又は右方向の位置にそれぞれ対応する駆動モードで前記駆動部の駆動力を制御する制御部；
    を含む外骨格型リハビリロボットシステム。
  16. 前記本体部は、
    前記椅子の後方を支持するように一体に設けられたロボット本体；
    前記ロボット本体の中央に対して垂直上方向に突出して連結される連結リンク；及び
    前記連結リンクに対して回転可能に連結される前記ロボットアーム；
    を含み、
    前記ロボットアームは、前記連結リンクに一端が回転可能に連結される第１駆動リンク、前記第１駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第２駆動リンク、前記第２駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第３駆動リンク、及び前記第３駆動リンクの他端と一端が回転可能に連結される第４駆動リンクを含む、請求項１５に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  17. 前記第４駆動リンクには、前記ユーザーの腕が据え置かれる据置台が回転可能に連結される、請求項１６に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  18. 前記変換部は、
    前記連結リンクとロボットアームとの間に設けられ、前記ロボットアームと一体に動けるように設けられる連結部材；
    前記連結部材に対して前記連結リンクに向かって突出し、前記第１駆動リンクと一体に回転できるように設けられる少なくとも一つの締め付けレバー；
    前記締め付けレバーが挿入され得るように前記連結リンクに設けられ、前記連結リンクの回転中心を挟んで相互向かい合うように左側及び右側にそれぞれ少なくとも一つずつ設けられる第１及び第２レバー溝；及び
    前記連結部材に設けられたガイドレールに沿ってガイドされるように前記連結リンクに突出して設けられ、前記連結部材を備える前記ロボットアームの回転範囲を制限し、前記ロボットアームの回転位置を決定する位置決定ピン；
    を含む、請求項１６に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  19. 前記連結部材は、前記連結リンクの端部にベアリングで回転可能に連結され、
    前記ベアリングは、クロスローラーベアリングを含む、請求項１８に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  20. 前記ロボットアームは、前記ユーザーの体形に対応して前記椅子を基準にして上下、前後及び左右方向に位置が調整される、請求項１６に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  21. 前記駆動部は、
    前記第１駆動リンクと第２駆動リンクとの連結リンクの間で回転力を提供する第１駆動部材；
    前記第２駆動リンクと第３駆動リンクとの間で回転力を提供する第２駆動部材；
    前記第３駆動リンクと第４駆動リンクとの間で回転力を提供する第３駆動部材；及び
    前記第４駆動リンクと前記据置台との間で回転力を提供する第４駆動部材；
    を含み、
    前記第１乃至第４駆動リンクは、長さ方向に延長されたバー形状を有したり、折り曲げられた形状を有する、請求項１７に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  22. 前記制御部は、
    前記締め付けレバーが前記第１レバー溝及び第２レバー溝のうちいずれか一つに挿入されることを感知するセンシング部；及び
    前記センシング部から感知された情報で前記駆動部に駆動信号を提供する信号入力部；
    を含む、請求項１８に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  23. 前記センシング部は、
    前記ロボットアームの左方向の位置に対応して設けられる第１センサー；
    前記ロボットアームの右方向の位置に対応して設けられる第２センサー；及び
    前記第１センサー及び第２センサーのうちいずれか一つを干渉し、前記ロボットアームの左方向又は右方向の駆動姿勢を感知させる感知部材；
    を含む、請求項２２に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  24. 前記感知部材は、前記連結部材と連動するように設けられ、前記第１センサーと第２センサーとの間で動きが可能なトリガーを含む、請求項２３に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  25. 前記第１及び第２センサーは、前記感知部材を物理的接触によって感知したり、近接式、光学式又は磁気式感知方法によって感知し、
    前記感知部材は、前記ロボットアームに対して前記ロボットアームの一部領域が着色して設けられたり、前記ロボットアームに対して相対的に突出又は陥没して設けられる、請求項２３に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  26. 前記制御部は、前記ロボットアームの左方向又は右方向の位置が感知されると、前記第４駆動部材を回転駆動させた後、前記第１及び第２駆動部材を回転駆動させ、前記第１及び第２駆動部材の駆動が完了すると、前記第１駆動部材を継続して駆動させた状態で前記第２及び第３駆動部材をそれぞれ回転駆動させた後、前記第３駆動部材を駆動させることによって駆動姿勢をセッティングする、請求項２１に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
  27. 前記椅子には、前記ユーザーの体形に対応して長さ方向に調整可能なベルトが設けられ、リハビリ運動中に前記椅子に対して前記ユーザーの動きを固定する、請求項１５に記載の外骨格型リハビリロボットシステム。
JP2023540781A 2020-12-30 2021-12-27 外骨格型リハビリロボットシステム Pending JP2024501736A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0187511 2020-12-30
KR20200187511 2020-12-30
KR10-2021-0130617 2021-10-01
KR1020210130617A KR20220097185A (ko) 2020-12-30 2021-10-01 외골격형 재활 로봇시스템
PCT/KR2021/019919 WO2022145915A1 (ko) 2020-12-30 2021-12-27 외골격형 재활 로봇시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024501736A true JP2024501736A (ja) 2024-01-15

Family

ID=82259778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023540781A Pending JP2024501736A (ja) 2020-12-30 2021-12-27 外骨格型リハビリロボットシステム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240082095A1 (ja)
EP (1) EP4272719A1 (ja)
JP (1) JP2024501736A (ja)
GB (1) GB2618256A (ja)
WO (1) WO2022145915A1 (ja)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060293617A1 (en) * 2004-02-05 2006-12-28 Reability Inc. Methods and apparatuses for rehabilitation and training
KR200459496Y1 (ko) * 2010-10-12 2012-03-27 창명제어기술 (주) 어깨 관절 치료기
KR101248766B1 (ko) * 2011-12-06 2013-04-03 창명제어기술 (주) 좌우수 변환 사용이 용이한 어깨 관절 치료기
CN104321103B (zh) * 2012-04-23 2017-04-26 奇斯药制品公司 用于通过雾化给入肺表面活性物质的方法和系统
KR101559551B1 (ko) * 2013-10-28 2015-10-15 한양대학교 에리카산학협력단 관절 운동 장치
KR101546881B1 (ko) * 2014-01-06 2015-08-25 동의대학교 산학협력단 팔 거치대형 상지재활 훈련장치
KR102152795B1 (ko) 2020-04-22 2020-09-07 디엑스랩즈 주식회사 전자태그의 발행, 표시, 및 관리를 위한 장치 및 그 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US20240082095A1 (en) 2024-03-14
GB2618256A (en) 2023-11-01
EP4272719A1 (en) 2023-11-08
WO2022145915A1 (ko) 2022-07-07
GB202311668D0 (en) 2023-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4782115B2 (ja) 歩行補助装置
JP4641225B2 (ja) 歩行補助装置
EP1902700B1 (en) Walking assisting device
US8083695B2 (en) Walk assistance device
US8394038B2 (en) Walking assistance device
EP1905407B1 (en) Walking assistance device
US11877973B2 (en) Massage ball assembly with separate tilting frame and massage chair with massage ball assembly applied
US20090149783A1 (en) System And Method For A Cooperative Arm Therapy And Corresponding Rotation Module
EP3597165B1 (en) Assistive device
JP4635135B2 (ja) 歩行装置
JP5703037B2 (ja) 下肢動作支援装置
WO2010035706A1 (ja) 装着式動作補助装置のフレーム構造
KR20170111279A (ko) 하지 외골격을 구비한 보행 보조 로봇
KR20110080656A (ko) 팔 보조 장치
US11779509B2 (en) Massage machine
EP3721849B1 (en) Aid device
JP2024501736A (ja) 外骨格型リハビリロボットシステム
JP3991194B2 (ja) マッサージ機
KR20220097185A (ko) 외골격형 재활 로봇시스템
JP5382508B2 (ja) 起立補助装置
KR20200140594A (ko) 어깨 윗쪽 부분 안마가 가능한 안마볼 조립체, 안마볼 조립체가 적용된 안마의자, 그리고 안마의자를 이용한 안마방법
JP4682298B2 (ja) 運動装置
KR20200140593A (ko) 어깨 윗쪽 부분 안마가 가능한 안마볼 조립체, 안마볼 조립체가 적용된 안마의자, 그리고 안마의자를 이용한 안마방법
CN116669909A (zh) 外骨骼式康复机器人系统
JP4387996B2 (ja) 歩行補助装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230629

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240403

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240409