KR100921985B1 - 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재활 운동을 위한 보행 재활 기구의 보행 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치는 본 발명의 지면 상에 고정되며, 중앙부에 수평 스크류가 관통 결합되어 상호 대향되게 한 쌍이 병렬 배치된 가이드웨이 구동판; 상기 각 가이드웨이 구동판 상에 각각 설치되며, 그 길이 방향을 따라 상기 수평 스크류의 회전에 의해서 개별적으로 이송되는 한 쌍의 가이드웨이; 상기 한 쌍의 가이드웨이의 내측에 상호 대응되게 결합되며, 상기 가이드웨이에 전, 후방의 높낮이가 개별적으로 조절 가능하게 장착된 발판;을 포함하며, 실제 보행시의 발 움직임과 동일한 구동 궤적을 갖도록 한 쌍의 가이드웨이에 의해 발판이 구동됨으로써, 정확한 동작의 보행 훈련이 가능하여 보행 재활의 효과가 높은 이점이 있다.

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Description

보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치{Gait the trace guidance apparatus of gait rehabilitation device}

본 발명은 재활 운동을 위한 보행 재활 기구의 보행 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 압력센서가 장착되어 사용자의 양발을 지지하는 발판이 선형 가이드웨이를 따라 실제 보행시와 동일한 궤도를 갖는 이상적인 보행 궤적으로 구동되도록 함으로써, 걷기 운동 기구를 이용하는 재활 환자를 비롯한 일반인들의 보행 연습이 정확한 동작으로 이루어질 수 있도록 한 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치에 관한 것이다.

현대에 이르러, 대부분의 산업에서 컴퓨터를 이용한 작업이 늘어나게 되고 절대적인 운동량이 부족해진 현대인들에게 영양의 과공급과 운동 부족 및 과도한 흡연, 음주에 따른 고혈압, 뇌졸증, 뇌출혈 등의 성인병이 증가하고 있다.

또한, 현대 사회에서는 각종 사고에 의한 장애 유형이 증가하고 있는 바, 각종 성인병과 사고에 의한 뇌 손상으로 인하여 보행이 불가능해지거나 다른 운동 기 관 및 근육의 손상으로 실생활이 불편한 정도의 장애가 점차적으로 늘어나고 있다.

이와 같은 상황은 신체 중에서도 다리를 자유롭게 움직이지 못하는 보행 장애시 더욱 심각성이 있으며, 운동을 하는 데 많은 제약이 따르기 때문에 장애를 가진 후에도 운동 부족에 따른 신체의 장애 부위가 고착화되어 장애 정도가 더 심해지게 되는 악순환이 반복되고 있다.

따라서, 보행이 자유롭지 못한 보행 장애 환자 또는 관절이나 뼈 등에 손상을 입은 고령자 및 인공고관절 시술을 받은 환자 등은 꾸준한 재활 치료, 즉 보행 보조 수단을 이용한 보행 훈련이 지속적으로 이루어져야 하며, 지속적인 보행 훈련시에는 60% 정도의 재활이 가능하다.

한편, 보행 훈련이 필요한 장애 환자 또는 고령자들은 주변인을 비롯한 여러 분야의 전문가들의 도움이 필요하며, 목발 혹은 워커 등과 같은 간단한 보행 보조 수단만을 이용하고 있음에 따라 자발적인 보행 훈련이 어려울 뿐만 아니라 주변의 도움 없이는 지속적인 보행 연습이 어려운 문제점이 있다.

특히, 환자들의 균형 감각을 향상시키고, 지속적인 훈련을 위한 인내성을 높이기 위해 반복적이고 체계적인 보행 훈련이 요구되며, 이를 위하여 재활 치료를 전담하는 치료사의 도움을 통해 인위적인 보행 궤도의 반복 연습이 수동적으로 이루어지고 있다.

또한, 종래에는 보행 훈련 연습시에 트레드밀을 이용한 보행 훈련이 주로 이용되고 있는 바, 상기 트레드밀을 이용한 훈련은 좁은 공간에서 지속적인 보행 훈련이 가능하기는 하나, 트레드밀을 이용하는 동안 균형 유지와 정확한 보행 동작을 수행시키기 위한 전담 치료사가 신체의 움직임을 잡아주면서 보행을 유도해야 하는 단점이 있었다.

상기와 같은 단점을 해결하고, 보행 장애 환자로 하여금 보다 능동적이고 기능적인 보행 훈련이 가능하도록 하기 위하여 신체의 고정과 보행 훈련이 동시에 이루어지도록 함과 아울러 운동 조절 기능이 부가된 다양한 형태의 보행 재활 기구가 개발되고 있다.

이에, 본 출원인에 의해서 출원되어 등록(한국공개특허 제2007-53533호, 발명의 명칭:운동 처방 기능을 포함하는 걷기 운동 기구)된 보행 재활 기구에 대하여 아래의 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 보행 재활 기구의 사시도로서, 도시된 바와 같이 종래의 보행 재활 기구는 하부 프레임(105), 지지 프레임(110), 하중 지지봉(115), 손잡이(120)로 구성되며, 이에 더하여 사용자의 양 발이 놓여지는 페달(140), 페달(140)을 구동하는 페달 구동부(130), 디스플레이(190) 및 제어부(150)를 포함한다.

또한, 종래의 보행 재활 기구는 사용자의 체중을 완화시키기 위한 체중 완화부(180) 및 사용자의 신체를 감싸도록 구성된 홀더(170)을 더 포함한다.

이와 같은 구성의 종래 보행 재활 기구의 동작을 간략하게 살펴보면, 사용자가 페달(140) 위에 양 발을 올려놓으며, 페달 구동부(130)는 페달을 구동하여 사용자의 양 발을 걷는 동작과 유사한 패턴으로 움직이도록 한다. 이때 페달 구동부(130)가 페달(140)을 직접 구동하기 때문에 양 발을 움직일 수 없는 사용자도 운 동하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 사용자가 직접 페달(140)을 구르지 않아도 페달 구동부(130)의 동작에 따라 발이 움직이고, 페달(140)의 움직임에 따라 사용자의 무게 중심이 좌측 및 우측으로 번갈아 이동되므로 신체의 중심을 유지하기 위하여 무게 중심의 반대 방향으로 신체가 움직이게 되어 운동 효과가 나타나게 된다.

그러나, 이와 같은 구성을 갖는 종래 보행 재활 기구는 사용자의 양 발이 안착되는 페달(140)이 상, 하부로만 구동되고, 페달(140)이 고정되어 있는 상태로 수평적으로만 구동된다.

이때, 상기 페달(140)을 고정시키지 않고 보행자의 움직임에 따라 구동되도록 할 수는 있으나, 그 구동 궤적이 고정되어 있기 때문에 사용자에 따라 그 궤적을 변경해가면서 보행 훈련이 이루어지도록 하기가 어렵고, 기계적인 장치를 이용하여 보폭을 변경할 수 있는 기구 형태로 구성될 수 있기는 하나, 이 또한 그 궤적을 변경시키기는 어려운 문제점이 있다.

따라서, 페달(140)을 통해 신체를 지지하고 있는 사용자는 페달 구동부(130)의 구동에 따른 페달(140)의 상, 하 구동으로 편안하게 보행 훈련을 할 수 있기는 하나, 양 발이 페달(140)의 상면에 밀착된 상태로 고정되기 때문에 실제 보행시와 동일한 운동 효과를 나타내기에는 어려운 점이 있다.

즉, 상기 페달(140)에 안착된 양 발의 발목 움직임은 전혀 없기 때문에 발목과 연계되어 움직이는 무릎 관절이 실제 보행시의 무릎 관절 움직임과 달라 보행 훈련 효과가 훈련 시간에 비해 현저하게 저하되는 단점이 있다.

또한, 종래의 보행 재활 기구는 페달(140)이 결합된 페달 구동부(130)의 전방이 상, 하로 구동되면서 사용자의 무릎 관절을 접었다 폈다 하는 단순한 동작만이 반복됨에 따라 사용자가 쉽게 지루해지게 되는 문제점이 있다.

그리고, 운동 부위가 고정된 페달의 이용시 높이 조정이나 페달(140)의 구동 범위가 제한적이기 때문에 특정 부위에만 피로가 가중될 수 있는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 보행 재활 기구에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 사용자의 양 발을 지지하는 발판에 압력센서가 장착되어 사용자의 운동 능력 상태에 따라 보행 궤도가 조절되도록 하고, 실제 보행시의 발 움직임과 유사한 보행 궤도를 갖도록 한 쌍의 가이드웨이에 의해 발판이 구동됨으로써, 전문 치료사의 도움 없이도 실제 보행시와 동일한 보행 궤도를 가지고 정확한 동작의 보행 훈련이 가능하도록 한 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 발판의 높이와 전, 후방 각도를 자유롭게 조절하여 사용자의 적절한 보행 궤적을 따라 보행 훈련이 이루어지도록 함에 있다.

본 발명의 상기 목적은, 지면 상에 고정된 가이드웨이 구동판과, 상기 가이드웨이 구동판의 길이 방향을 따라 이송되는 한 쌍의 가이드웨이와, 상기 가이드웨이의 내측에 고정되어 상기 가이드웨이의 수직 구동에 의해 전, 후방 높낮이가 조절되는 발판을 포함하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치가 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 가이드웨이 구동판은 한 쌍이 상호 대향되게 병렬 배치되며, 내측 중앙부에 수평 스크류가 내장되고, 상기 수평 스크류 일단의 가이드웨이 구동판 일측 단부에 수평 스크류를 회전시키기 위한 모터가 장착된다.

상기 가이드웨이 구동판 상에는 한 쌍의 가이드웨이가 각각 설치되며, 상기 가이드웨이 구동판의 수평 스크류의 회전에 의해서 개별적으로 그 전방과 후방으로 이동하게 된다.

상기 각 가이드웨이는 내부에 수직 스크류가 설치되고, 상기 수직 스크류를 따라 상, 하부로 이동되는 발판 구동부가 장착되며, 상기 발판 구동부의 내측 임의 지점에는 발판 구동부에 의해서 전, 후방의 높낮이가 개별적으로 조정되는 발판이 결합된다.

또한, 상기 각 가이드웨이의 상단부에는 상기 발판 구동부를 수직 이송시키기 위한 모터가 각각 장착된다.

이때, 상기 가이드웨이 구동판의 수평 스크류와 결합된 모터 및 상기 가이드웨이의 수직 스크류에 결합된 모터는 볼스크류를 매개체로 하여 그 회전력이 수직 스크류와 수평 스크류로 전달된다.

상기 가이드웨이는 가이드웨이 구동판 상에서 전, 후방으로 이송되는 가이드웨이 이송판 상에 안착 지지되며, 상기 가이드웨이 이송판 상에 수직 설치된 가이드웨이 지지구에 둘러싸여 수직으로 설치된다.

상기 한 쌍의 가이드웨어는 각기 다른 높이로 형성되며, 이 이유는 상기 가이드웨이의 내측에 설치되는 발판의 구동시 뒷꿈치를 지지하기 위한 발판의 후방 회동 각도가 더 크기 때문에 후방 가이드웨이의 높이가 더 높게 형성된다.

한편, 상기 발판은 평판형으로 구성되어 전면에 다수개의 압력 센서가 장착 되며, 상기 발판구동부에서 그 내측으로 연장된 한 쌍의 발판 지지대 상에 결합된다.

여기서, 상기 발판은 하부로 연장된 지지대 결합구가 발판 지지대와 상호 결합되어 발판구동부의 내측에 회동 가능하게 설치되며, 상기 발판구동부가 수직 스크류를 따라 개별적으로 수직 이송됨에 의해서 발판의 전방 또는 후방이 발판 지지대를 중심으로 회동하게 된다.

이때, 상기 후방 가이드웨이에 설치된 발판 구동부의 발판 지지대는 발판의 지지대 결합구와 결합될 때, 상기 지지대 결합구에 형성된 장공 형태의 결합공에 삽입됨으로써, 상기 발판구동부의 수직 이동시 후방의 발판 지지대가 상기 결합공 내에서 유동됨에 의해서 발판의 원할한 회동이 이루어지게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 보행 궤적 유도 장치는 사용자의 양 발이 안착되는 발판이 한 쌍의 가이드웨이에 설치된 발판 구동부가 개별적으로 유동되면서 생성되는 높이차에 의해 회동되고, 그 회동 각도는 실제 보행시의 발바닥에 대한 이상적인 이동 궤적을 따라 발판이 구동될 수 있는 각도로 정해진다.

따라서, 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 의한 보행 훈련시 사용자는 미리 프로그래밍된 보행 궤적을 따라 움직이는 보행 궤적 유도 장치의 발판을 통해 실제 보행시와 동일한 조건으로 양 발 및 양 발과 연결된 무릎 관절의 움직임이 발현됨으로써, 짧은 시간안에 보행 장애의 개선의 효과를 배가시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치는 발판이 전, 후 방향으로 이동하면서 발판의 높이와 각도가 프로그램에 의해 변화되도록 함과 아울러 실제 보행시의 발 움직임과 동일한 구동 궤적으로 구동되게 함으로써, 정확한 동작의 보행 훈련이 가능하여 보행 재활의 효과가 높은 이점이 있다.

여기서, 사용자 개인의 신체 조건과 상태에 적합한 보행 궤적을 컴퓨터 프로그램을 통해 구한 다음, 프로그래밍된 궤적대로 구동되도록 함으로써, 효과적인 재활 훈련이 가능함과 동시에 프로그래밍된 보행 궤적은 사용자의 보폭, 발바닥의 높이와 발의 각도 및 전후 방향의 위치 등에 의해 정해진다.

또한, 본 발명은 사용자의 양측 다리가 지지되는 발판이 보행 재활 환자의 상태 및 신체 조건에 따라 기 프로그래밍된 프로그램에 의해서 발판의 전후 방향의 위치에 따라 그 높이와 각도가 다르게 구동됨으로써, 보행 재활 환자에게 맞는 최적의 보행 조건이 구현될 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 발판이 실제 보행시의 발 움직임과 동일하게 구동되고, 발판의 움직임 뿐만 아니라 발판구동부를 통한 높이의 조정이 동시에 이루어짐으로써, 종래의 보행 재활 기구와 같이 다리의 왕복만이 이루어지는 것이 아니라 발과 발목 및 이와 연동되는 무릎 관절까지의 종합적인 운동 효과를 배가시킬 수 있는 작용효과가 발휘된다.

본 발명에 따른 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 정면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 평면도이다.

하기에서 설명되는 본 발명의 보행 궤적 유도 장치는 종래의 보행 재활 기구에 장착되는 것은 자명하다. 따라서, 본 발명의 보행 궤적 유도 장치가 설치되는 보행 재활 기구는 본 발명을 제외한 구성이 종래의 구성과 거의 유사하기에 종래 기술과 중복되는 구성 요소의 구체적인 설명은 생략하였다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치는 크게 수평 스크류(12)가 내장된 가이드웨이 구동판(11)과, 상기 가이드웨이 구동판(11) 상에 설치된 한 쌍의 가이드웨이(20) 및 상기 가이드웨이(20) 내측에 부착된 발판(30)으로 구성된다.

상기 가이드웨이 구동판(11)은 사용자의 보격에 해당하는 간격을 가지도록 배치된 좌, 우 한 쌍으로 구성되며, 소정의 길이를 갖는 판형으로 구성되어 그 중앙부에 수평 스크류(12)가 장착된다.

상기 수평 스크류(12)는 가이드웨이 구동판(11)의 일측에 결합된 모터(13)의 구동에 의해서 회전되며, 상기 수평 스크류(12)의 회전에 따라 그 상부에서 가이드웨이(20)의 수평 이송이 이루어지게 된다.

상기 가이드웨이(20)는 가이드웨이 구동판(11)의 길이 방향을 따라 이송되는 바, 각 가이드웨이 구동판(11) 상부에 그 높이가 각기 다른 한 쌍의 가이드웨이(20)가 인접하여 수직 설치된다.

또한, 상기 가이드웨이(20)는 가이드웨이 구동판(11) 상에서 수평 스크류(12)를 따라 수평 이송되는 가이드웨이 이송판(21)에 지지되어 수직 설치되며, 상기 가이드웨이(20)의 외측면은 가이드웨이 지지구(22)에 밀착되어 지지된다.

상기 한 쌍의 가이드웨이(20)는 각각 내측 중앙부에 수직 스크류(23)가 장착되며, 상기 수직 스크류(23)의 상단, 즉 가이드웨이(20)의 상단부에는 상기 수직 스크류(23)를 개별적으로 회전 구동시키기 위한 모터(24)가 설치된다.

또한, 상기 수직 스크류(23) 상에는 발판구동부(25)가 결합되고, 상기 발판구동부(25)는 상기 모터(24)의 구동에 의해 수직 스크류(23)가 회전됨에 따라서 상기 가이드웨이 지지구(22)의 내측에서 수직 스크류(23)를 따라 그 상, 하부로 수직 이송된다.

이때, 상기 수직 스크류(23)의 상단에는 스토퍼(26)가 장착되어 상기 발판구동부(25)의 수직 이송시 모터(24) 또는 모터 회전축과의 충돌을 방지한다.

그리고, 상기 가이드웨이(20)가 수평 이송되는 가이드웨이 구동판(11)의 수평 스크류(12)와 결합된 모터(13) 및 상기 각 가이드웨이(20) 내에 설치된 수직 스크류(23)에 결합된 모터(24)는 볼스크류(27)를 통해 연결되고, 상기 볼스크류(27) 을 통해 각 모터(13,24)의 회전력이 각각의 스크류(12,23)로 전달된다.

한편, 상기 한 쌍의 가이드웨이(20)에 설치된 발판구동부(25)는 그 내측에 각 발판구동부(25)와 양측부가 상호 결합되며, 상기 개별 발판구동부(25)의 수직 이송에 따라 양단부의 높낮이가 조절 가능하게 연동되는 발판(30)이 장착된다.

상기 발판(30)은 가이드웨이(20)에 설치된 각 발판구동부(25)에서 그 내측으로 연장된 발판지지대(28)에 양측부가 지지되고, 상기 발판구동부(25)의 개별적인 수직 이송에 따라 그 전방과 후방이 회동 가능하게 결합된다.

즉, 사용자의 발바닥이 안착되는 발판(30)의 상면이 실제 보행시에 발바닥이 지면과 순차적으로 이루는 각도를 가지도록 함으로써, 상기 발판(30) 상에 양 발이 지지된 채로 보행 훈련을 하는 사용자에게 실제 보행과 동일한 하지의 운동이 이루어지도록 한다.

이에 대하여 발판구동부(25)와 발판(30)의 세부 사항이 도시된 아래의 도면을 참조하여 상기 발판(30)의 장착 구조와 동작에 대하여 아래 도시된 도 6 내지 도 9을 참조하여 좀 더 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 채용된 발판구동부의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 채용된 발판구동부의 정면도이며, 도 8은 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 채용된 발판구동부의 측면도이고, 도 9는 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 채용된 발판구동부의 동작 구성도이다.

도시된 바와 같이, 발판(30)은 평판형으로 구성되고, 평면 상의 사방에 그 상면에 안착되는 양 발의 족압을 측정하기 위한 압력센서(31)가 장착된다.

상기 압력센서(31)는 사용자의 보행 훈련시 발생되는 족압을 실시간으로 측정하여 압력 신호로 변환하고, 상기 발판(30)과 전기적으로 연결되어 보행 재활 장치내에 설치된 PC에 그 압력 신호를 전송하게 된다.

또한, 상기 압력센서(31)는 발판(30)에 가해지는 사용자의 족압을 정확하게 측정하기 위하여 발바닥이 안착되는 지점 주위의 4극 지점에 각각 설치하고 발판()에 안착된 발바닥의 상,하,좌,우에서 측정되는 평균적인 족압을 측정한다.

이때, 상기 압력센서(31)는 주로 로드셀이 사용된다.

상기 발판(30)은 사용자의 발바닥이 안정되게 지지됨과 동시에 발판(30) 구동시 고정이 용이하도록 탄성이 구비된 합성수지 재질로 형성됨이 바람직하다.

이와 같이 구성된 발판(30)은 하면 양측부에서 지지대 결합구(32,33)가 하향 연장되고, 상기 지지대 결합구(32,33) 내로 발판구동부(25)에서 연장된 발판지지대(28)가 삽입된다.

이때, 상기 발판구동부(25)에서 연장된 발판지지대(28)는 원통형으로 구성되며, 상기 지지대 결합구(32,33) 내에 베어링(40)이 장착됨으로써, 상기 발판지지대(28) 상에서 지지대 결합구(32,33)가 회전 가능하도록 결합된다. 즉, 상기 발판구동부(25)가 개별적으로 상, 하 이송되면서 발생되는 높이차에 따라 상기 지지대 결합구(32,33)가 발판지지대(28) 상에서 회전되면서 발판(30)의 전방과 후방이 각각 소정의 각도를 갖도록 회동된다.

한편, 상기 지지대 결합구(32,33)는 전방과 후방의 지지대 결합구(32,33)가 각기 다른 형상으로 제작되는 바, 전방의 지지대 결합구(32)는 원통형의 발판지지대(28)와 베어링(40)이 개재된 채로 밀착 결합되게 원형의 관통공을 갖고, 후방의 지지대 결합구(33)는 장공의 결합공(33a)이 구비되어 발판지지대(28)가 그 내부에서 유동 가능하게 결합된다.

상기 결합공(33a) 내에 장착된 발판구동부(25)의 발판지지대(28)는 상기 발판구동부(25)가 상, 하로 이송될 때 상기 결합공(33a) 내에서 유동되며, 상기 발판지지대(28)의 유동에 의해 상기 발판(30)이 발판구동부(25)에 대하여 소정의 각도를 가지면서 원할하게 회동될 수 있도록 한다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이 수평 상태로 유지되는 발판(30)이 후방의 가이드레일(20)에 장착된 발판구동부(25)의 상향 이송에 따라 전방 발판지지대(28)를 중심으로 경사지게 회동될 때, 상기 장공의 결합공(33a) 내에 장착된 발판지지대(28)는 결합공(33a)의 전방에서 후방으로 회전됨과 동시에 이동됨으로써, 원하는 발판(30) 각도가 원할하게 구현될 수 있도록 한다.

이때, 상기 후방 발판지지대(28)와 결합공(33a) 사이에 개재된 베어링(40)은 상기 결합공(33a) 내에서 이동과 동시에 회전이 가능한 베어링이 사용됨이 바람직하며, 대표적으로 직진 이동과 회전 성능을 동시에 구현할 수 있는 롤러 형태의 베어링이 주로 사용된다.

이와 같이, 상기 가이드웨이(20) 내측에 결합된 발판(30)은 가이드웨이(20) 내부에 설치된 발판구동부(25)의 개별적인 상, 하 이송에 따라 실제 보행시의 발의 동작과 동일한 각도를 가지며 구동된다.

이에 대하여 아래 도시된 발판(30) 구동의 모식도를 통해 좀 더 자세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 10은 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 발판 구동시 모식도로서, (a)는 뒤꿈지 지지시의 모식도이고, (b)는 발바닥 전체가 지면에 접촉된 상태의 모식도이며, (c)는 발바닥이 지면을 밀면서 추진력을 얻기 위한 발가락 지지시의 모식도이다.

먼저, 도면에 대한 구체적인 설명을 하기 전에 일반적인 보행시의 양 발의 움직임을 간략하게 살펴보면, 보행 시작시 한쪽 다리의 무릎이 굽혀지면서 들린 발을 내딛으며 발가락이 지면에 닿게 되고, 이 후에 발바닥이 접촉됨과 동시에 굽혀졌던 무릎이 펴지면서 그 반발력에 의해 상체가 앞으로 전진하게 된다.

이 후, 상체가 앞으로 전진함과 동시에 다른 쪽 다리의 무릎은 접혀져 해당 다리의 발이 지면에서 들려 앞으로 일보 전진한 상태에서 상기와 마찬가지로 발가락이 지면에 먼저 닿게 되고 동일한 동작을 반복한다. 이때, 지면에 발바닥이 접촉되어 있던 추진축의 발은 뒷꿈치가 먼저 지면과 떨어지면서 다른 쪽 다리가 다시 추진축이 되어 상체의 전진이 이루어지도록 한다.

이와 같이 반복되는 양 발의 움직임이 발판 상에서 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 상기 발판의 구동 각도를 실제 보행시와 가장 유사하게 설정하여야 한다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이 일반적인 보행자가 보행시에 한쪽 다리를 뻗 어 발바닥이 접촉되면서 추진력을 얻기 위한 지면과 발바닥의 각도는 대략 32.28°가 되며, 발바닥의 접촉 후 뒤꿈치가 최대로 들리면서 다음 도움닫기를 하기 위해 발가락만이 지면과 접촉된 상태의 발바닥과 지면의 각도는 56.68°로 형성된다.

이와 같은 보행시의 발바닥과 지면이 이루는 최적 각도를 구현하기 위한 발판의 동작 과정은 다음과 같다.

먼저, 한 쌍의 가이드웨이(20)에 설치된 발판(30)이 수평 상태에서 보행 시작을 위해 발판(30)의 전방이 소정의 각도로 상향 회동된다. 이때, 상기 발판(30)이 결합된 전방 가이드웨이(20)의 발판구동부(25)가 상향 이동됨에 의해서 발판(30)의 전방이 들리면서 경사면을 형성하고, 뒤꿈치가 지면에 닿은 것과 같은 형태로 구성된다.

여기서, 상기 발판(30)의 경사 각도는 후방 발판지지대(28)를 중심으로 대략 30° 내지 32°의 각도로 형성된다.

다음, 발판(30)에 지지된 양 발의 발바닥이 지면에 접촉된 상태와 같은 동작을 구현하기 위하여 상향 이송되었던 전방 가이드웨이(20)의 발판구동부(25)가 다시 하향 이송되어 상기 발판(30)이 지면과 수평의 상태로 유지되도록 한다.

이 후에, 수평 상태의 발판(30)은 발바닥이 수평면을 밀치면서 발생되는 반발력에 의한 추진력을 생성시키기 위하여 발의 뒤꿈치를 지지하는 발판(30)의 후방이 상향 회동되어 발가락이 지면에 지지되는 형태로 유지된다.

이때, 상기 발판(30)의 후방에 결합된 후방 가이드웨이(20)의 발판구동부(25)가 상향 이동되고, 앞서 설명한 바와 같이 발판(30)의 지지대 결합구(33) 내 에 결합된 발판지지대(28)가 결합공(33a) 내에서 이동되면서 발판(30)의 회동이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 발판(30)의 경사 각도는 전방 발판지지대(28)를 중심으로 대략 51° 내지 56°의 각도로 형성된다.

다음에는, 상기 발판(30)의 후방에 결합된 발판구동부(25)가 하향 이동됨과 동시에 전방의 발판구동부(25)가 상향 이동되어 다수 수평 상태를 이룬 후에 발판(30)의 후방에 결합된 발판구동부(25)가 최저점으로 하향 이동되면서 다시 10(a)와 같은 형태로 반복 구동된다.

상기 발판(30)은 위와 같은 일련의 과정이 연속적으로 이루어지게 되며, 사용자의 보격에 따라 병렬로 대향되게 배치된 양측 발판(30)을 통해 교대로 이루어진다.

이와 같은 구조로 동작하는 본 발명의 보행 궤적 유도 장치는, 사용자의 양 발이 발판(30)에 안착된 상태에서 발판(30)이 구동될 때, 발과 발목을 비롯한 발목과 연동되어 움직이는 무릎까지도 실제 보행시와 동일한 조건으로 움직일 수 있도록 함에 기술적 특징이 있다.

또한, 본 발명은 보행 재활 기구에 설치된 디스플레이부(도면 미도시)를 통해 사용자의 적절한 보행 궤도를 입력하게 되면 기 프로그래밍된 과정에 따라 사용자에게 적합한 보행속도와 보폭, 발목, 무릎 운동 범위 등이 적절하게 조절된다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 종래 보행 재활 기구의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 평면도.

도 6은 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 채용된 발판구동부의 평면도.

도 7은 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 채용된 발판구동부의 정면도.

도 8은 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 채용된 발판구동부의 측면도.

도 9는 본 발명의 보행 궤적 유도 장치에 채용된 발판구동부의 동작 구성도.

도 10은 본 발명에 따른 보행 궤적 유도 장치의 발판 구동시 모식도로서,

(a)는 뒤꿈지 지지시의 모식도이고,

(b)는 발바닥 전체가 지면에 접촉된 상태의 모식도이며,

(c)는 발바닥이 지면을 밀면서 추진력을 얻기 위한 발가락 지지시의 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11. 가이드웨이 구동판 12. 수평 스크류

13,24. 모터 20. 가이드웨이

23. 수직 스크류 25. 발판구동부

28. 발판지지대 30. 발판

31. 압력센서 32,33. 지지대 결합구

Claims (13)

1. 사용자의 운동 능력 상태에 따라 보행 궤도가 조절되도록 한 보행 재활 기구에 있어서,

   지면에 지지되되, 중앙부에 수평 스크류가 각각 관통 결합되어 병렬 배치된 한 쌍의 가이드웨이 구동판;

   상기 가이드웨이 구동판 상에 각각 설치되며, 상기 가이드웨이 구동판의 길이 방향을 따라 상기 수평 스크류의 회전에 의해서 개별적으로 이송되는 한 쌍의 가이드웨이; 및

   상기 한 쌍의 가이드웨이의 내측에 상호 대응되게 결합되며, 전, 후방의 높낮이가 개별적으로 조절 가능하게 상기 가이드웨이에 장착된 발판;

   을 포함하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드웨이 구동판은, 일측 단부에 상기 수평 스크류를 회전시키기 위한 모터가 장착된 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가이드웨이는, 상기 가이드웨이 구동판 상에서 전, 후방으로 이송되는 가이드웨이 이송판 상에 한 쌍이 나란하게 설치되며, 상기 가이드웨이 이송판의 양측부에 수직 설치된 가이드웨이 지지구에 둘러싸여 수직 지지되는 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 가이드웨이는, 한 쌍의 가이드웨이 중 어느 하나의 가이드웨이가 더 높게 형성된 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 가이드웨이는, 내부에 수직 스크류가 설치되고, 상기 수직 스크류 상에 상, 하부로 이동 가능하게 발판구동부가 장착된 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 가이드웨이는, 상단부에 상기 수직 스크류를 회전시키기 위한 모터가 장착된 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
7. 제2항 또는 제6항에 있어서,

   상기 모터는, 볼스크류를 매개체로 하여 상기 수평 스크류 및 수직 스크류에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
8. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 발판은, 상기 가이드웨이 내의 수직 스크류에 의해서 수직 구동되는 발판구동부에 전, 후방이 각각 지지되며 장착되는 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 발판은, 평판형으로 구성되어 전면에 다수개의 압력 센서가 장착되며, 하면 양측부에 한 쌍의 지지대 결합구가 형성된 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 한 쌍의 지지대 결합구 중 어느 하나는 장공의 결합공이 형성된 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
11. 제5항에 있어서,

    상기 발판은, 하부로 연장된 지지대 결합구에 상기 발판구동부에서 내측으로 연장된 발판지지대가 상호 결합되고, 상기 발판구동부가 상기 수직 스크류를 따라 개별적으로 수직 이송됨에 의해 전방 또는 후방이 각 발판지지대를 중심으로 회동되는 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 발판구동부에서 연장된 발판지지대 중 어느 하나는 장공 형태의 결합공에 삽입되고, 상기 발판구동부의 개별적인 수직 이동시 상기 발판지지대가 상기 결합공 내에서 유동되는 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.
13. 제1항에 있어서,

    상기 가이드웨이 구동판과 가이드웨이는, 상기 수평 스크류와 수직 스크류를 포함하는 발판의 직선 이송 기구가 장착된 것을 특징으로 하는 보행 재활 기구의 보행 궤적 유도 장치.

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