KR101046422B1 - Multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanics test - Google Patents

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Abstract

본 발명은 견관절의 생체역학 시험을 위하여 8자유도 운동을 구현하는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치를 개시한다. 본 발명은 프레임, X-Y-Z 스테이지, Z축 로터리 액츄에이터, 제1 지그, 아크 암과 제2 지그로 구성된다. X-Y-Z 스테이지는 프레임의 X축, Y축과 Z축 방향을 따라 직선운동하도록 프레임에 설치되어 있다. Z축 로터리 액츄에이터는 프레임의 Z축을 중심으로 회전운동하도록 X-Y-Z 스테이지에 설치되어 있다. 제1 지그는 Z축 로터리 액츄에이터에 설치되어 있다. 아크 암은 프레임의 Y축을 중심으로 회전운동하도록 프레임에 설치되어 있다. 제2 지그는 아크 암을 따라 스윙운동과 아크 암의 법선을 중심으로 회전운동하도록 아크 암에 연결되어 있다. 견관절의 일측 부분과 타측 부분은 제1 지그와 제2 지그 각각에 고정된다. 본 발명에 의하면, 견관절의 일측 부분이 고정되는 제1 지그의 5자유도와 견관절의 타측 부분이 고정되는 제2 지그의 3자유도, 제1 지그와 제2 지그의 연동에 의하여 견관절의 복합적인 운동을 정확하게 구현할 수 있고, 생체역학 시험을 통하여 얻어지는 데이터의 신뢰성을 크게 높일 수 있다. 특히, 견관절의 운동에 대한 근육과 힘줄의 상호작용관계를 파악할 수 있어 견관절의 질환, 장애, 재활 등의 수술, 재활의학에 활용할 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.The present invention discloses a multi-degree-of-freedom exercise device for shoulder biomechanical testing that implements 8-degrees-of-freedom exercise for shoulder biomechanical testing. The present invention is composed of a frame, an X-Y-Z stage, a Z-axis rotary actuator, a first jig, an arc arm and a second jig. The X-Y-Z stage is installed in the frame so as to linearly move along the X, Y and Z-axis directions of the frame. The Z-axis rotary actuator is mounted on the X-Y-Z stage to rotate around the Z axis of the frame. The first jig is attached to the Z-axis rotary actuator. The arc arm is mounted to the frame to rotate about the Y axis of the frame. The second jig is connected to the arc arm to swing along the arc arm and rotate about the normal of the arc arm. One side and the other side of the shoulder joint are fixed to each of the first jig and the second jig. According to the present invention, five degrees of freedom of the first jig to which one side of the shoulder is fixed and three degrees of freedom of the second jig to which the other side of the shoulder is fixed, and a complex movement of the shoulder joint by interlocking the first jig and the second jig. Can be accurately implemented and the reliability of data obtained through biomechanical tests can be greatly increased. In particular, it is possible to grasp the interaction between the muscle and the tendon of the shoulder joint exercise, there is a very excellent effect that can be used for surgery, rehabilitation medicine, shoulder disease, disorder, rehabilitation.

Description

견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치{MULTI DEGREE OF FREEDOM MOTION DEVICE FOR BIOMECHANICAL TESTING OF THE SHOULDER JOINT}MULTI DEGREE OF FREEDOM MOTION DEVICE FOR BIOMECHANICAL TESTING OF THE SHOULDER JOINT}

본 발명은 다자유도 운동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 견관절의 생체역학 시험을 위하여 8자유도 운동을 구현하는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-degree of freedom exercise device, and more particularly, to a multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanics test to implement 8 degrees of freedom exercise for shoulder biomechanics test.

견관절은 인간의 신체부위 중 가장 광범위하고 복합적인 운동을 하는 부위이다. 그래서 견관절은 건염, 건막염, 점액낭염, 유착성관절낭염 등 많은 질환뿐 아니라, 각종 장애의 대상이 되고 있다. 하지만, 견관절의 장애나 통증의 원인은 정확하게 밝혀지지 않아 약물, 수술 등의 치료법에 의하여 통증을 완화하는데 치중하고 있다. 또한, 견관절 질환에 대한 수술은 의사의 경험과 직관에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 견관절의 치료를 위하여 정확한 구조적 분석이나 데이터가 요구되고 있다. The shoulder joint is the most extensive and complex part of the human body. Therefore, the shoulder joint is a target of various disorders as well as many diseases such as tendonitis, tendonitis, bursitis, and adhesive arthritis. However, the cause of the shoulder disorder or pain is not known precisely and is focused on alleviating the pain by drugs, surgery and the like. In addition, surgery for shoulder disease depends on the experience and intuition of the doctor. Therefore, accurate structural analysis or data is required for the treatment of shoulder joint.

견관절의 기능적 운동방향은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 전방거상(Anterior elevation), 후방거상(Posterior elevation), 외전(Abduction), 내전(Adduction), 내회전(Internal rotation), 외회전(External rotation)이 있다. 전방거상은 굴곡(Flexion)이라 부르고도 있으며, 후방거상은 신전(Extension)이라 부르고도 있다. 견관절의 운동방향에 따른 전방거상(굴곡), 후방거상(신전), 회전 각각의 운동범위는 중립 위치를 0도로 했을 때 전방거상은 0~180도, 후방거상은 0~50도, 외전은 0~180도, 내전은 0~50도이다. 내회전과 외회전은 외전 90도의 위치에서 팔꿈치의 각도를 전방으로 90도로 구부린 상태에서 상하 각각 90도의 범위로 회전하는 것이다.As shown in Fig. 1, the functional direction of the shoulder joint is anterior elevation, posterior elevation, abduction, adduction, internal rotation, external rotation. There is this. The front elevation is called flexion, and the rear elevation is called extension. The range of motion of the forward elevation (flexion), posterior elevation (extension) and rotation according to the direction of shoulder joint is 0 ~ 180 degrees for the forward elevation, 0-50 degrees for the posterior elevation, and 0 for abduction. ~ 180 degrees, civil war is 0-50 degrees. Internal rotation and external rotation are rotated in the range of 90 degrees up and down, respectively, with the elbow angle bent 90 degrees forward at a 90 degree abduction position.

이와 같은 견관절의 운동을 연구하기 위한 6자유도 운동장치의 일례로 아메리칸 저널 오프 스포츠 메디신(The American Journal of Sports Medicine)의 Vol. 32, No. 5, DOI: 10.1177/0363546503262188(2004년 발행)과 Vol. X, No. X, DOI: 10.1177/0363546508330142(2009년 3월 12일 발행)에 숄더 테스팅 시스템(The Shoulder Testing System)이 개시되어 있다. 자유도(Degree of freedom)는 3차원 공간에서 시스템의 위치를 나타내기 위한 독립변수들의 수를 의미한다. 6자유도 운동은 3차원 공간에서 X축 방향 직선운동, Y축 방향 직선운동, Z축 방향 직선운동, X축 중심 회전운동, Y축 중심 회전운동, Z축 중심 회전운동을 말한다.An example of a six degree of freedom exercise device for studying shoulder motions is Vol.1 of The American Journal of Sports Medicine. 32, no. 5, DOI: 10.1177 / 0363546503262188 (published 2004) and Vol. X, No. The Shoulder Testing System is disclosed in X, DOI: 10.1177 / 0363546508330142, issued March 12, 2009. Degree of freedom refers to the number of independent variables to represent the position of the system in three-dimensional space. Six degrees of freedom motion refers to linear motion in the X-axis, linear motion in the Y-axis, linear motion in the Z-axis, linear motion in the X-axis, rotation in the Y-axis, and rotation in the Z-axis in three-dimensional space.

그러나 6자유도 운동장치인 숄더 테스팅 시스템은 하단지그(견갑골-지그)에서 전후좌우의 평행이동만을 가지기 때문에 실제 견관절 운동 시에 보이는 견갑골의 운동성을 모두 구현하기 힘들다. 또한, 숄더 테스팅 시스템은 견관절의 운동범위에 있어서 외전과 회전을 제외하고 전방거상, 후방거상, 내전 등에 대해서는 완벽한 운동을 구현할 수 없기 때문에 연구에 대한 활용이 매우 제한적이고, 생체역학 시험에 의하여 얻어지는 데이터의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있었다.However, since the shoulder testing system, which is a 6-degree-of-freedom exercise device, has only parallel movements of the front and rear sides in the lower jig (scapula-jig), it is difficult to realize all of the scapula mobility seen in actual shoulder joint exercise. In addition, the shoulder testing system is very limited in the use of the study because it is impossible to implement perfect movement for forward elevation, posterior elevation, and adduction except for abduction and rotation in the shoulder range of motion. There was a disadvantage of low reliability.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 견관절의 생체역학 시험을 위하여 8자유도 운동을 구현하는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanics test to implement 8 degrees of freedom exercise for biomechanical testing of the shoulder joint.

본 발명의 다른 목적은, 견관절의 복합적인 운동을 정확하게 구현할 수 있는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing that can accurately implement the complex movement of the shoulder.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, X축, Y축과 Z축을 갖는 프레임과; 프레임의 X축, Y축과 Z축 방향을 따라 직선운동하도록 프레임에 설치되어 있는 X-Y-Z 스테이지와; 프레임의 Z축을 중심으로 회전운동하도록 X-Y-Z 스테이지에 설치되어 있는 Z축 로터리 액츄에이터와; Z축 로터리 액츄에이터에 설치되어 있고, 견관절의 일측 부분이 고정되는 제1 지그와; 프레임의 Y축을 중심으로 회전운동하도록 프레임에 설치되어 있는 아크 암과; 아크 암을 따라 스윙운동과 아크 암의 법선을 중심으로 회전운동하도록 아크 암에 연결되어 있으며, 견관절의 타측 부분이 고정되는 제2 지그를 포함하는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 있다.A feature of the present invention for achieving the above object is a frame having an X axis, a Y axis and a Z axis; An X-Y-Z stage provided in the frame to linearly move along the X, Y, and Z-axis directions of the frame; A Z-axis rotary actuator installed in the X-Y-Z stage to rotate about the Z axis of the frame; A first jig installed in the Z-axis rotary actuator and fixed to one side of the shoulder joint; An arc arm installed on the frame to rotate about the Y axis of the frame; It is connected to the arc arm to swing along the arc arm and rotate about the normal of the arc arm, and there is a multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test including a second jig in which the other side of the shoulder is fixed.

본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 견관절의 일측 부분이 고정되는 제1 지그의 5자유도와 견관절의 타측 부분이 고정되는 제2 지그의 3자유도, 제1 지그와 제2 지그의 연동에 의하여 견관절의 복합적인 운동을 정확하게 구현할 수 있고, 생체역학 시험을 통하여 얻어지는 데이터의 신뢰성을 크게 높일 수 있다. 특히, 견관절의 운동에 대한 근육과 힘줄의 상호작용관계를 파악할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의하여 견관절의 연구에 공학적 접근이 가능해져 견관절의 질환, 장애, 재활 등의 수술, 재활의학에 활용할 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.The multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention includes five degrees of freedom of the first jig in which one side of the shoulder is fixed, and three degrees of freedom of the second jig in which the other side of the shoulder is fixed, and the first jig and the second jig. By interlocking, complex movements of the shoulder can be accurately realized, and the reliability of data obtained through biomechanical tests can be greatly increased. In particular, it is possible to grasp the interaction between muscles and tendons in the shoulder joint movement. As a result, the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention enables an engineering approach to the study of the shoulder joint, and thus can be used for surgery, rehabilitation medicine, diseases, disorders, and rehabilitation of the shoulder.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 실험체(1), 예를 들어 견관절(2), 견관절 모형 등의 다양한 실험을 위하여 8자유도를 구현한다. 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 프레임(10)을 구비한다. 프레임(10)은 X축 방향, X축 방향에 대하여 직교하는 Y축 방향, X축 및 Y축 방향에 대하여 수직하게 직교하는 Z축 방향을 갖는다. 프레임(10)은 베이스 플레이트(Base plate: 11)와 베이스 플레이트(11)의 양측에 배치되어 있는 한 쌍의 사이드 플레이트(Side plate: 12a, 12b)들로 구성되어 있다. 사이드 플레이트(12a, 12b)들은 프레임(10)의 Y축 방향을 따라 평행하도록 간격을 두고 배치되어 있다.First, referring to Figures 2 and 3, the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention implements 8 degrees of freedom for various experiments, such as the test body (1), for example, shoulder (2), shoulder model . The multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention includes a frame 10. The frame 10 has an X axis direction, a Y axis direction orthogonal to the X axis direction, and a Z axis direction perpendicular to the X axis and Y axis directions. The frame 10 is composed of a base plate 11 and a pair of side plates 12a and 12b disposed on both sides of the base plate 11. The side plates 12a and 12b are spaced apart to be parallel along the Y-axis direction of the frame 10.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 다른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 프레임(10)의 X축 방향과 Y축 방향을 따라 운동하는 X-Y-Z 스테이지(X-Y-Z stage: 20)를 구비한다. X-Y-Z 스테이지(20)는 X축 리니어 액츄에이터(X-axis linear actuator: 30), Y축 리니어 액츄에이터(Y-axis linear actuator: 40)와 Z축 리니어 액츄에이터(Z-axis linear actuator: 50)로 구성되어 있다.2 to 4, the multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention includes an X-Y-Z stage (X-Y-Z stage) 20 that moves along the X-axis direction and the Y-axis direction of the frame 10. XYZ stage 20 is composed of X-axis linear actuator (X-axis linear actuator: 30), Y-axis linear actuator (Y-axis linear actuator: 40) and Z-axis linear actuator (Z-axis linear actuator: 50) have.

X축 리니어 액츄에이터(30)는 프레임(10)의 X축 방향을 따라 직선운동하도록 설치되어 있다. X축 리니어 액츄에이터(30)는 가이드레일(Guide rail: 31), 서보모터(Servo motor: 32), 리드스크루(Lead screw: 33), 볼부시블록(Ball bush block: 34)과 캐리지(Carriage: 35)로 구성되어 있다. 가이드레일(31)은 베이스 플레이트(11)의 상면에 X축 방향을 따라 장착되어 있다. 서보모터(32)는 가이드레일(31)의 내부에 장착되어 있다. 리드스크루(33)는 서보모터(32)의 구동에 의하여 회전되도록 가이드레일(31)의 내부에 장착되어 있다. 볼부시블록(32)은 가이드레일(31)의 내측을 따라 슬라이딩(Sliding)됨과 동시에 리드스크루(33)를 따라 나사운동하도록 장착되어 있다. 캐리지(35)는 가이드레일(31)을 따라 직선운동하도록 가이드레일(31)의 외측에 장착되어 있고, 볼부시블록(32)과 연결되어 있다. 서보모터(32), 리드스크루(33), 볼부시블록(34)이 가이드레일(31)에 내장되어 있는 형태는 모튤 타입(Module type) 리니어 액츄에이터라 부르고도 있다.The X axis linear actuator 30 is provided to linearly move along the X axis direction of the frame 10. The X-axis linear actuator 30 includes a guide rail (31), a servo motor (32), a lead screw (33), a ball bush block (34) and a carriage (Carriage). 35). The guide rail 31 is attached to the upper surface of the base plate 11 along the X axis direction. The servo motor 32 is mounted inside the guide rail 31. The lead screw 33 is mounted inside the guide rail 31 to be rotated by the drive of the servomotor 32. The ball bush block 32 is mounted to slide along the inner side of the guide rail 31 and to screw along the lead screw 33. The carriage 35 is mounted on the outside of the guide rail 31 so as to linearly move along the guide rail 31, and is connected to the ball bush block 32. The form in which the servomotor 32, the lead screw 33, and the ball bushing block 34 are incorporated in the guide rail 31 is also referred to as a module type linear actuator.

Y축 리니어 액츄에이터(40)는 프레임(10)의 Y축 방향을 따라 직선운동하도록 X축 리니어 액츄에이터(30)의 캐리지(35)에 설치되어 있다. Y축 리니어 액츄에이 터(40)는 가이드레일(41), 서보모터(42), 리드스크루(43), 볼부시블록(44)과 캐리지(45)로 구성되어 있다. 가이드레일(41)은 X축 리니어 액츄에이터(30)의 가이드레일(31)에 Y축 방향을 따라 장착되어 있다. Y축 리니어 액츄에이터(40)의 서보모터(42), 리드스크루(43), 볼부시블록(44), 캐리지(45)는 X축 리니어 액츄에이터(30)의 서보모터(32), 리드스크루(33), 볼부시블록(34), 캐리지(35)와 동일하게 모듈 타입 리니어 액츄에이터로 구성되어 있으므로, 그 구성 및 작용에 대한 자세한 설명은 생략한다. The Y axis linear actuator 40 is provided in the carriage 35 of the X axis linear actuator 30 so as to linearly move along the Y axis direction of the frame 10. The Y-axis linear actuator 40 is composed of a guide rail 41, a servomotor 42, a lead screw 43, a ball bush block 44 and a carriage 45. The guide rail 41 is attached to the guide rail 31 of the X-axis linear actuator 30 along the Y-axis direction. The servo motor 42, the lead screw 43, the ball bush block 44, and the carriage 45 of the Y-axis linear actuator 40 are the servo motor 32 and the lead screw 33 of the X-axis linear actuator 30. ), The ball bushing block 34 and the carriage 35 are configured in the same manner as the module type linear actuator, and thus the detailed description of the configuration and operation thereof will be omitted.

X축 및 Y축 리니어 액츄에이터(30, 40) 각각은 서보모터, 리드스크루, 볼너트(Ball nut)와 리니어 모션 가이드(Linear motion guide)로 구성될 수 있다. 리니어 모션 가이드는 가이드레일과 슬라이드(Slide)를 갖는 모노레일 타입(Monorail type)로 구성될 수 있다. 모노레일 타입 리니어 모션 가이드의 슬라이드는 볼너트와 연결되고, 가이드레일을 따라 슬라이딩되도록 장착된다. 리니어 모션 가이드는 가이드바(Guide bar)와 슬라이드를 갖는 바 타입(Bar type)으로 구성될 수 있다. 바 타입 리니어 모션 가이드의 슬라이드는 볼너트와 연결되고, 가이드바를 따라 슬라이딩되도록 장착된다. Each of the X and Y axis linear actuators 30 and 40 may include a servo motor, a lead screw, a ball nut, and a linear motion guide. The linear motion guide may be configured as a monorail type having a guide rail and a slide. The slide of the monorail type linear motion guide is connected to the ball nut and mounted to slide along the guide rail. The linear motion guide may be configured as a bar type having a guide bar and a slide. The slide of the bar type linear motion guide is connected with the ball nut and mounted to slide along the guide bar.

X축 및 Y축 리니어 액츄에이터(30, 40) 각각은 서보모터, 리니어 모션 가이드와 전동장치(Transmission device)로 구성될 수 있다. 리니어 모션 가이드의 슬라이드는 서보모터의 구동력을 전동장치에 의하여 전달받아 가이드레일을 따라 슬라이딩된다. 전동장치는 벨트전동장치, 체인전동장치로 구성될 수도 있다. 또한, X축 및 Y축 리니어 액츄에이터(30, 40) 각각은 리니어 스테이지(Linear stage)로 구 성될 수 있다. 리니어 스테이지는 스테이지를 리드스크루와 볼부시블록에 의하여 직선운동시키도록 구성되어 있다. 리니어 스테이지의 리드스크루는 서보모터의 구동 또는 사용자의 수동조작에 의하여 회전하도록 구성될 수 있다. 이러한 리니어 스테이지는 리니어 테이블(Linear table)이라 부르고도 있다.Each of the X and Y axis linear actuators 30 and 40 may be composed of a servo motor, a linear motion guide, and a transmission device. The slide of the linear motion guide is slid along the guide rail by receiving the driving force of the servomotor by the electric device. The transmission may be composed of a belt transmission and a chain transmission. In addition, each of the X and Y axis linear actuators 30 and 40 may be configured as a linear stage. The linear stage is configured to linearly move the stage by the lead screw and the ball bushing block. The lead screw of the linear stage may be configured to rotate by driving the servomotor or by a manual operation of a user. Such a linear stage is also called a linear table.

Z축 리니어 액츄에이터(50)는 프레임(10)의 Z축 방향을 따라 직선운동하도록 Y축 리니어 액츄에이터(40)의 캐리지(45)에 설치되어 있다. Z축 리니어 액츄에이터(50)는 솔레노이드 액츄에이터(Solenoid actuator: 51)와 업다운 플레이트(Up-down plate: 52)로 구성되어 있다. 솔레노이드 액츄에이터(51)의 로드(Rod: 51a)는 Z축 방향을 따라 전진 또는 후퇴된다. 업다운 플레이트(52)는 솔레노이드 액츄에이터(51)의 로드(51a)에 결합되어 있다. 솔레노이드 액츄에이터(51)는 에어실린더, 모튤 타입 리니어 액츄에이터, 리니어 스테이지 등으로 다양하게 구성될 수 있다. The Z axis linear actuator 50 is provided in the carriage 45 of the Y axis linear actuator 40 so as to linearly move along the Z axis direction of the frame 10. The Z-axis linear actuator 50 is composed of a solenoid actuator 51 and an up-down plate 52. The rod 51a of the solenoid actuator 51 is advanced or retracted along the Z axis direction. The up-down plate 52 is coupled to the rod 51a of the solenoid actuator 51. The solenoid actuator 51 may be configured in various ways, such as an air cylinder, a module type linear actuator, a linear stage, or the like.

본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 Z축을 중심으로 회전운동하도록 Z축 리니어 액츄에이터(50)에 설치되어 있는 Z축 로터리 액츄에이터(Z-axis rotary actuator: 60)를 구비한다. Z축 로터리 액츄에이터(60)는 전기모터(61)로 구성되어 있다. Z축 로터리 액츄에이터(60)는 에어모터로 구성될 수도 있다. 본 실시예에 있어서 Z축 로터리 액츄에이터(60)는 필요에 따라 Y축 리니어 액츄에이터(40)에 설치되고, Z축 리니어 액츄에이터(50)는 Z축 로터리 액츄에이터(60)에 설치될 수도 있다.The multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention includes a Z-axis rotary actuator 60 installed on the Z-axis linear actuator 50 to rotate about the Z-axis. The Z-axis rotary actuator 60 is composed of an electric motor 61. The Z-axis rotary actuator 60 may be configured as an air motor. In this embodiment, the Z-axis rotary actuator 60 may be installed in the Y-axis linear actuator 40 as necessary, and the Z-axis linear actuator 50 may be installed in the Z-axis rotary actuator 60.

본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 Z축 로터리 액츄에이터(60)에 연결되어 있는 제1 지그(Jig: 70)를 구비한다. 제1 지그(70)는 조 인트(Joint: 71), 피봇(Pivot: 72)과 클램프(Clamp: 73)로 구성되어 있다. 조인트(71)는 전기모터(61)의 구동에 의하여 회전하도록 전기모터(61)에 연결되어 있다. 피봇(72)은 조인트(71)의 상부에 회전하도록 장착되어 있다. 피봇(72)의 중심축선(72a)은 프레임(10)의 Z축 방향에 대하여 직교하도록 배치되어 있다. 클램프(73)는 피봇(72)을 중심으로 회전하도록 장착되어 있다. 클램프(73)는 실험체(1)의 일측 부분, 예를 들어 견관절(2)의 견갑골(2a)을 체결에 의하여 고정하기 위하여 복수의 볼트(73a)들을 갖는다.The multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention includes a first jig 70 connected to the Z-axis rotary actuator 60. The first jig 70 is composed of a joint 71, a pivot 72, and a clamp 73. The joint 71 is connected to the electric motor 61 so as to rotate by driving of the electric motor 61. The pivot 72 is mounted on the upper part of the joint 71 to rotate. The center axis 72a of the pivot 72 is arranged to be orthogonal to the Z axis direction of the frame 10. The clamp 73 is mounted to rotate about the pivot 72. The clamp 73 has a plurality of bolts 73a for fastening one part of the test body 1, for example, the shoulder blade 2a of the shoulder joint 2 by fastening.

도 2, 도 3과 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 프레임(10)의 Y축을 중심으로 회전하도록 설치되어 있는 아크 암(Arc arm: 80)을 구비한다. 아크 암(80)은 아크형으로 형성되어 있는 가이드(Guide: 81)와 가이드(81)의 양단에 결합되어 있는 한 쌍의 피봇(82a, 82b)들로 구성되어 있다. 피봇(82a, 82b)들은 프레임(10)의 X축을 중심으로 회전하도록 사이드 플레이트(12a, 12b)들의 상부에 연결되어 있다.2, 3 and 5, the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention has an arc arm (80) which is installed to rotate about the Y axis of the frame (10). . The arc arm 80 is composed of a guide 81 formed in an arc shape and a pair of pivots 82a and 82b coupled to both ends of the guide 81. The pivots 82a and 82b are connected to the top of the side plates 12a and 12b to rotate about the X axis of the frame 10.

본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 아크 암(80)을 따라 스윙운동(Swing motion)과 아크 암(80)의 법선을 중심으로 회전운동하도록 설치되어 있는 제2 지그(90)를 구비한다. 제2 지그(90)는 슬라이드(91), 로터리 액츄에이터(92)와 홀더(Holder: 93)로 구성되어 있다. 슬라이드(91)는 아크 암(80)의 가이드(81)를 따라 슬라이딩되도록 장착되어 있다. 로터리 액츄에이터(92)는 그 중심축선(92a)이 아크 암(80)의 법선과 정렬되도록 배치되어 있고, 아크 암(80)의 내측을 향하여 슬라이드(91)의 일측에 장착되어 있다. 로터리 액츄에이터(92)는 전기 모터, 에어모터로 구성될 수 있다. 홀더(93)는 보어(Bore: 94a)를 갖는 파이프(94)와 복수의 볼트(95)들로 구성되어 있다. 파이프(94)는 로터리 액츄에이터(92)의 구동에 의하여 회전되도록 로터리 액츄에이터(92)에 연결되어 있다. 파이프(94)의 중심축선은 로터리 액츄에이터(92)의 중심축선(92a)에 정렬되어 있다. 따라서 파이프(94)는 로터리 액츄에이터(92)의 구동에 의하여 아크 암(80)의 법선을 중심으로 회전된다. 볼트(95)들은 보어(94a)에 끼워져 있는 실험체(1)의 타측 부분, 예를 들어 견관절(2)의 상완(2b)을 고정하기 위하여 파이프(94)에 체결된다. 제1 지그(70)와 제2 지그(90)는 실험체(1)에 의하여 서로 연결되어 연동된다. The multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention includes a second jig 90 installed to rotate around a normal motion of the arc arm 80 and a swing motion along the arc arm 80. Equipped. The second jig 90 is composed of a slide 91, a rotary actuator 92, and a holder 93. The slide 91 is mounted to slide along the guide 81 of the arc arm 80. The rotary actuator 92 is arrange | positioned so that the center axis line 92a may be aligned with the normal line of the arc arm 80, and is attached to one side of the slide 91 toward the inner side of the arc arm 80. As shown in FIG. The rotary actuator 92 may be composed of an electric motor and an air motor. The holder 93 consists of a pipe 94 with a bore 94a and a plurality of bolts 95. The pipe 94 is connected to the rotary actuator 92 to be rotated by the driving of the rotary actuator 92. The central axis of the pipe 94 is aligned with the central axis 92a of the rotary actuator 92. Accordingly, the pipe 94 is rotated about the normal of the arc arm 80 by the driving of the rotary actuator 92. The bolts 95 are fastened to the pipe 94 to fix the other part of the test body 1, for example the upper arm 2b of the shoulder 2, which is fitted in the bore 94a. The first jig 70 and the second jig 90 are connected to and interlocked by the test body 1.

지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 대한 작용을 설명한다.Now, the operation of the multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention having such a configuration will be described.

도 2와 도 3을 참조하면, 사용자는 제1 지그(70)의 클램프(73)에 견갑골(2a)을 고정하고, 제2 지그(90)의 홀더(93)에 상완(2b)을 고정하여 견관절(2)의 실험을 준비한다. 견관절(2)이 제1 지그(70)와 제2 지그(90)에 고정되면, 제1 지그(70)와 제2 지그(90)는 견관절(2)에 의하여 서로 연결되고, 견관절(2)의 복합적인 운동에 따라 연동된다. 견관절(2)의 견갑골(2a)과 상완(2b)은 제1 지그(70)와 제2 지그(90) 사이에 노출된다. 견갑골(2)의 노출에 의하여 하중의 측정 시 회전근개 힘줄(Rotator cuff tendon)의 방향성을 정확하게 파악할 수 있다. 2 and 3, the user fixes the scapula 2a to the clamp 73 of the first jig 70, and fixes the upper arm 2b to the holder 93 of the second jig 90. Prepare for the shoulder joint (2). When the shoulder joint 2 is fixed to the first jig 70 and the second jig 90, the first jig 70 and the second jig 90 are connected to each other by the shoulder joint 2, and the shoulder joint 2 In conjunction with the complex movement of the. The scapula 2a and the upper arm 2b of the shoulder joint 2 are exposed between the first jig 70 and the second jig 90. Due to the exposure of the scapula 2, the direction of the rotator cuff tendon can be accurately determined when the load is measured.

도 4를 참조하면, X-Y-Z 스테이지(20)의 X축 리니어 액츄에이터(30), Y축 리니어 액츄에이터(40)와 Z축 리니어 액츄에이터(50)가 구동되면, 제1 지그(70)는 X축 방향 직선운동, Y축 방향 직선운동과 Z축 방향 직선운동의 3축 운동된다. Y축 리니어 액츄에이터(40)는 X축 리니어 액츄에이터(30)의 구동에 의하여 X축 방향을 따라 직선운동된다. Z축 리니어 액츄에이터(50)는 Y축 리니어 액츄에이터(40)의 구동에 의하여 Y축 방향을 따라 직선운동된다. Referring to FIG. 4, when the X-axis linear actuator 30, the Y-axis linear actuator 40 and the Z-axis linear actuator 50 of the XYZ stage 20 are driven, the first jig 70 is a straight line in the X-axis direction. Three axes of movement, linear movement in Y-axis and linear movement in Z-axis. The Y-axis linear actuator 40 is linearly moved along the X-axis direction by the drive of the X-axis linear actuator 30. The Z-axis linear actuator 50 is linearly moved along the Y-axis direction by the drive of the Y-axis linear actuator 40.

도 2와 도 4를 참조하면, 제1 지그(70)는 Z축 리니어 액츄에이터(50)의 구동에 의하여 Z축 방향을 따라 직선운동, 즉 승강된다. 또한, 제1 지그(70)는 Z축 로터리 액츄에이터(60)의 구동에 의하여 Z축을 중심으로 회전운동된다. 제1 지그(70)의 클램프(73)는 견관절(2)의 복합적인 운동에 따라 피봇(72)을 중심으로 회전된다. 이와 같이 제1 지그(70)는 X-Y-Z 스테이지(20)의 3축 운동, Y축 로터리 액츄에이터(60)의 Y축 중심 회전운동과 피봇(72)을 중심으로 하는 회전운동의 5자유도를 보유한다. 2 and 4, the first jig 70 is linearly moved, ie, lifted, along the Z-axis direction by the driving of the Z-axis linear actuator 50. In addition, the first jig 70 is rotated about the Z axis by driving the Z axis rotary actuator 60. The clamp 73 of the first jig 70 is rotated about the pivot 72 according to the complex movement of the shoulder joint 2. As described above, the first jig 70 has three degrees of freedom of the three-axis motion of the X-Y-Z stage 20, the Y-axis rotational motion of the Y-axis rotary actuator 60, and the rotational motion around the pivot 72.

도 2, 도 4와 도 5를 참조하면, 제2 지그(90)의 로터리 액츄에이터(92)가 구동되면, 파이프(94)가 아크 암(80)의 법선을 중심으로 회전운동된다. 제1 지그(70)와 제2 지그(90)가 견관절(2)에 의하여 서로 연결되어 있는 상태에서 아크 암(80)은 X-Y-Z 스테이지(20)의 3축 운동과 Y축 로터리 액츄에이터(60)의 Y축 중심 회전운동에 의하여 피봇(82a, 82b)들을 중심으로 회전운동된다. 또한, 제2 지그(90)의 슬라이드(91)는 아크 암(80)의 가이드(81)를 따라 Y축 방향을 따라 스윙운동된다. 이와 같이 제2 지그(90)는 로터리 액츄에이터(92)의 구동에 의한 회전운동, 피봇(82a, 82b)들을 중심으로 하는 아크 암(80)의 Y축 중심 회전운동과 스윙운동의 3자유도를 보유한다. 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 제1 지그(70)의 5자유도와 제2 지그(90)의 3자유도, 그리고 견갑골(2)에 의하여 연 결되어 있는 제1 지그(70)와 제2 지그(90)의 연동에 따라 견관절(2)의 복합적인 운동을 정밀하게 제어할 수 있다.2, 4, and 5, when the rotary actuator 92 of the second jig 90 is driven, the pipe 94 is rotated about the normal of the arc arm 80. In the state where the first jig 70 and the second jig 90 are connected to each other by the shoulder joint 2, the arc arm 80 is formed by the 3-axis motion of the XYZ stage 20 and the Y-axis rotary actuator 60. The pivots are rotated about the pivots 82a and 82b by the Y-axis rotation. In addition, the slide 91 of the second jig 90 swings along the Y-axis direction along the guide 81 of the arc arm 80. As described above, the second jig 90 has three degrees of freedom of rotational motion driven by the rotary actuator 92, the Y axis center rotational motion of the arc arm 80 and the swing motion around the pivots 82a and 82b. do. In the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention, five degrees of freedom of the first jig 70 and three degrees of freedom of the second jig 90, and a first jig 70 connected by the scapula 2. ) According to the interlocking of the second jig 90 can precisely control the complex motion of the shoulder joint 2.

도 2에 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절(2)의 실험에 있어서 전방거상과 후방거상의 중립 위치가 도시되어 있다. 도 2와 도 3을 참조하면, 견관절(2)의 실험에 대한 전·후방거상의 중립 위치에서는 Y축 리니어 액츄에이터(40)의 캐리지(45)가 베이스 플레이트(11)의 중앙에 근접되고, Z축 리니어 액츄에이터(50)가 사이드 플레이트(12b)에 근접된다. 또한, 아크 암(80)·은 하방을 향하여 배치되고, 피봇(72)의 중심축선(72a)은 Y축 방향을 따라 배치된다. Figure 2 shows the neutral position of the front and rear elevation in the experiment of the shoulder (2) by the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention. 2 and 3, the carriage 45 of the Y-axis linear actuator 40 is close to the center of the base plate 11 at the neutral position on the front and rear dispositions for the shoulder joint experiment. The axial linear actuator 50 is close to the side plate 12b. Moreover, the arc arm 80 is arrange | positioned downward, and the center axis line 72a of the pivot 72 is arrange | positioned along the Y-axis direction.

도 6에 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절(2)의 실험에 있어서 전방거상 80도의 위치가 도시되어 있다. 도 3과 도 6을 참조하면, 견관절(2)의 실험에서 전방거상 80도의 위치는 도 2에 도시되어 있는 전·후방거상의 중립 위치를 기준으로 구현된다. 전방거상 80도의 위치에서는 아크 암(80)이 프레임(10)의 전방을 향하고 프레임(10)의 X축 방향에 평행한 임의의 평면에 대하여 10도 정도 기울어져 있게 된다. 한편, 아크 암(80)이 후방을 향하여 배치되면, 견관절(2)의 실험에 있어서 후방거상의 위치가 된다.Figure 6 shows the position of the anterior elevation of 80 degrees in the experiment of the shoulder joint 2 by the multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention. 3 and 6, the position of the front elevation 80 degrees in the experiment of the shoulder joint (2) is implemented based on the neutral position of the front and rear elevation shown in FIG. At a position of 80 degrees forward, the arc arm 80 faces the front of the frame 10 and inclines about 10 degrees with respect to any plane parallel to the X-axis direction of the frame 10. On the other hand, when the arc arm 80 is disposed rearward, it becomes the position of the rear elevation in the experiment of the shoulder joint 2.

도 7에 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절(2)의 실험에 있어서 외전의 중립 위치가 도시되어 있다. 도 3과 도 7을 참조하면, 견관절(2)의 실험에 대한 외전의 중립 위치에서는 Y축 리니어 액츄에이터(40)의 캐리지(45)가 베이스 플레이트(11)의 후단에 근접되고, Z축 리니어 액츄 에이터(50)가 Y축 리니어 액츄에이터(40)의 중앙에 배치된다. 또한, 아크 암(80)은 하방을 향하여 배치되고, 피봇(72)의 중심축선(72a)은 X축 방향을 따라 배치된다. Fig. 7 shows the neutral position of abduction in the experiment of the shoulder joint 2 by the multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention. 3 and 7, the carriage 45 of the Y-axis linear actuator 40 approaches the rear end of the base plate 11 at the neutral position of the abduction for the shoulder joint experiment, and the Z-axis linear actuator. The actuator 50 is disposed at the center of the Y-axis linear actuator 40. Further, the arc arm 80 is disposed downward, and the central axis 72a of the pivot 72 is disposed along the X axis direction.

도 8에 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절(2)의 실험에 있어서 외전 45도의 위치가 도시되어 있다. 도 3과 도 8을 참조하면, 견관절(2)의 실험에 대한 외전 45도의 위치는 도 7에 도시되어 있는 외전의 중립 위치를 기준으로 구현된다. 외전 45도의 위치에서는 아크 암(80)이 프레임(10)의 전방을 향하고 프레임(10)의 X축 방향에 평행한 임의의 평면에 대하여 45도 정도 기울어져 있게 된다. 8 shows the position of the abduction 45 degrees in the experiment of the shoulder (2) by the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention. 3 and 8, the position of the abduction 45 degrees for the experiment of the shoulder joint 2 is implemented based on the neutral position of the abduction shown in FIG. 7. At the position of abduction 45 degrees, the arc arm 80 is inclined about 45 degrees with respect to any plane parallel to the X-axis direction of the frame 10 toward the front of the frame 10.

도 9에 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절(2)의 실험에 있어서 내전의 중립 위치가 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 견관절(2)의 실험에 대한 내전의 중립 위치에서는 Y축 리니어 액츄에이터(40)의 캐리지(45)가 베이스 플레이트(11)의 중앙에 근접되고, Z축 리니어 액츄에이터(50)가 사이드 플레이트(12b)에 근접된다. 또한, 아크 암(80)은 프레임(10)의 전방을 향하고 프레임(10)의 X축 방향을 따라 수평하게 된다.Figure 9 shows the neutral position of the adduct in the experiment of the shoulder (2) by the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention. 9, the carriage 45 of the Y-axis linear actuator 40 is close to the center of the base plate 11, and the Z-axis linear actuator 50 is in the neutral position of the adduct for the shoulder joint 2 experiment. Is close to the side plate 12b. Also, the arc arm 80 faces the front of the frame 10 and is horizontal along the X-axis direction of the frame 10.

한편, 견관절(2)의 내전은 두 가지 방법으로 측정하고 있다. 첫 번째 견관절 내전의 측정 방법은 팔 전체를 몸체 옆에 놓은 차렷 자세에서 몸체 중심부로 끌어당길 때의 각도를 측정하는 것이다. 두 번째 견관절 내전의 측정 방법은 팔을 90도 어깨 높이로 높인 상태, 즉 전방거상 90도의 상태에서 가슴 쪽으로 끌어당길 때의 각도를 측정하는 것이다. 두 번째 견관절 내전의 측정 방법은 그 운동 반경 때문에 수평 내전으로 불리기도 한다. 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의해서는 두 번째 견관절 내전의 측정 방법을 구현한다.On the other hand, the pronation of the shoulder (2) is measured in two ways. The first measure of shoulder pronation is to measure the angle when the entire arm is pulled from the rest of the body to the center of the body. The second measure of shoulder pronation is to measure the angle when the arm is pulled toward the chest at 90 degrees shoulder height, ie 90 degrees forward elevation. The second measure of shoulder pronation is sometimes called horizontal adduction because of its radius of motion. The multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention implements a method for measuring a second shoulder pronation.

도 10에 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절(2)의 실험에 있어서 내전의 약 20도 위치가 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 견관절(2)의 실험에 대한 내전의 약 20도 위치는 도 9에 도시되어 있는 내전의 중립 위치를 기준으로 구현된다. 내전의 약 20도 위치에서는 아크 암(80)이 프레임(10)의 Y축 방향을 따라 스윙운동된다.Figure 10 shows the position of about 20 degrees of adduction in the experiment of the shoulder joint 2 by the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention. Referring to FIG. 10, the position of about 20 degrees of adduction for the experiment of the shoulder joint 2 is implemented based on the neutral position of the adduction shown in FIG. 9. At a position of about 20 degrees of the civil war, the arc arm 80 swings along the Y-axis direction of the frame 10.

도 11에 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절(2)의 실험에 있어서 내회전 30도의 위치가 도시되어 있다. 도 3과 도 11을 참조하면, 견관절(2)의 실험에 대한 내회전 30도의 위치는 도 7에 도시되어 있는 외전의 중립 위치를 기준으로 구현된다. 내회전 30도의 위치에서는 아크 암(80)이 프레임(10)의 전방을 향하고 프레임(10)의 X축 방향을 따라 수평하게 된다. 그리고 로터리 액츄에이터(92)의 구동에 의하여 파이프(94)가 회전되어 내회전의 각도를 조절하게 된다.11 shows the position of 30 degrees of internal rotation in the experiment of the shoulder joint 2 by the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention. 3 and 11, the position of the internal rotation 30 degrees for the experiment of the shoulder joint 2 is implemented based on the neutral position of the abduction shown in FIG. 7. At the position of 30 degrees of internal rotation, the arc arm 80 faces the front of the frame 10 and is horizontal along the X-axis direction of the frame 10. And the pipe 94 is rotated by the drive of the rotary actuator 92 to adjust the angle of the inner rotation.

한편, 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치는 견관절(2)과 X-Y-Z 스테이지(20), Z축 로터리 액츄에이터(60), 로터리 액츄에이터(92) 등에 공지의 로드셀(Load cell), 변위계(Displacement meter), 카메라 등의 검출수단을 장착하여 견관절(2)의 복합적인 운동에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 특히, 견관절(2)의 운동에 있어서 가장 많은 질환 및 장애의 대상이 되고 있는 관절막(Articular capsule)의 변형이나 회전근개 힘줄에 걸리는 하중을 분석할 수 있다. 또한, 견관절(2)의 수술 시 요구되는 해부학적 구조는 공지의 3차원 스캐닝 장 비를 이용하여 정확하게 파악할 수 있다.On the other hand, the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing according to the present invention is a load cell (load cell), displacement meter (6), such as shoulder joint (2) and XYZ stage 20, Z-axis rotary actuator (60), rotary actuator (92) By detecting means such as a displacement meter) and a camera, data on the complex motion of the shoulder joint 2 can be obtained. In particular, it is possible to analyze the deformation of the articular capsule and the load applied to the rotator cuff tendon, which are the targets of most diseases and disorders in the movement of the shoulder joint 2. In addition, the anatomical structure required for the operation of the shoulder joint 2 can be accurately determined using a known three-dimensional scanning equipment.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments described above are merely to describe preferred embodiments of the present invention, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, those skilled in the art within the spirit and claims of the present invention It will be understood that various changes, modifications, or substitutions may be made thereto, and such embodiments are to be understood as being within the scope of the present invention.

도 1은 인체 견관절의 기능적 운동방향을 설명하기 위하여 나타낸 도면,1 is a view showing for explaining the functional direction of movement of the human shoulder joint,

도 2는 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치의 구성을 나타낸 사시도,Figure 2 is a perspective view showing the configuration of a multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치의 구성을 분리하여 나타낸 사시도,3 is a perspective view separately showing the configuration of the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에서 X-Y-Z 스테이지의 구성을 나타낸 사시도,Figure 4 is a perspective view showing the configuration of the X-Y-Z stage in the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에서 아크 암과 제2 지그의 구성을 나타낸 평면도,5 is a plan view showing the configuration of the arc arm and the second jig in the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절의 실험에서 전방거상의 일례를 나타낸 사시도,Figure 6 is a perspective view showing an example of anterior elevation in the experiment of the shoulder joint by the multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절의 실험에서 외전의 중립 위치를 나타낸 사시도,Figure 7 is a perspective view showing the neutral position of the abduction in the experiment of the shoulder joint by the multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 8은 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절의 실험에서 외전의 일례를 나타낸 사시도,Figure 8 is a perspective view showing an example of abduction in the experiment of the shoulder joint by the multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 9는 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절의 실험에서 내전의 중립 위치를 나타낸 사시도,Figure 9 is a perspective view showing the neutral position of the adduction in the shoulder joint experiment by the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 10은 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절의 실험에서 내전의 일례를 나타낸 사시도,10 is a perspective view showing an example of adduction in the shoulder joint experiment by the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention,

도 11은 본 발명에 따른 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치에 의한 견관절의 실험에서 내회전의 일례를 나타낸 사시도이다.11 is a perspective view showing an example of internal rotation in the experiment of the shoulder joint by the multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical test according to the present invention.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing

1: 실험체 2: 견관절1: test subject 2: shoulder joint

2a: 견갑골 2b: 상완2a: Scapula 2b: Brachial

10: 프레임 20: X-Y-Z 스테이지10: frame 20: X-Y-Z stage

30: X축 리니어 액츄에이터 40: Y축 리니어 액츄에이터30: X axis linear actuator 40: Y axis linear actuator

50: Z축 리니어 액츄에이터 60: Z축 로터리 액츄에이터50: Z axis linear actuator 60: Z axis rotary actuator

70: 제1 지그 71: 조인트70: first jig 71: joint

72: 피봇 73: 클램프72: pivot 73: clamp

80: 아크 암 81: 가이드80: arc arm 81: guide

90: 제2 지그 91: 슬라이드90: second jig 91: slide

92: 로터리 액츄에이터 93: 홀더92: rotary actuator 93: holder

Claims (5)

X축, Y축과 Z축을 갖는 프레임과;A frame having an X axis, a Y axis, and a Z axis; 상기 프레임의 X축, Y축과 Z축 방향을 따라 직선운동하도록 상기 프레임에 설치되어 있는 X-Y-Z 스테이지와;An X-Y-Z stage mounted to the frame to linearly move along the X, Y, and Z-axis directions of the frame; 상기 프레임의 Z축을 중심으로 회전운동하도록 상기 X-Y-Z 스테이지에 설치되어 있는 Z축 로터리 액츄에이터와;A Z-axis rotary actuator mounted to the X-Y-Z stage to rotate about the Z axis of the frame; 상기 Z축 로터리 액츄에이터에 설치되어 있고, 견관절의 일측 부분이 고정되는 제1 지그와;A first jig installed in the Z-axis rotary actuator and fixed to one side of the shoulder joint; 상기 프레임의 Y축을 중심으로 회전운동하도록 상기 프레임에 설치되어 있는 아크 암과;An arc arm installed on the frame to rotate about the Y axis of the frame; 상기 아크 암을 따라 스윙운동과 상기 아크 암의 법선을 중심으로 회전운동하도록 상기 아크 암에 연결되어 있으며, 상기 견관절의 타측 부분이 고정되는 제2 지그를 포함하는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치.A multi-degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing including a second jig connected to the arc arm for swinging along the arc arm and rotating around the normal of the arc arm, the second jig being fixed to the other side of the shoulder arm. . 제 1 항에 있어서 , 상기 X-Y-Z 스테이지는, The method of claim 1, wherein the X-Y-Z stage, 상기 프레임의 X축 방향을 따라 직선운동하는 캐리지를 갖는 X축 리니어 액츄에이터와;An X-axis linear actuator having a carriage linearly moving along the X-axis direction of the frame; 상기 X축 리니어 액츄에이터의 캐리지에 장착되어 있고, 상기 프레임의 Y축 방향을 따라 직선운동하는 캐리지를 갖는 Y축 리니어 액츄에이터와;A Y-axis linear actuator mounted on a carriage of the X-axis linear actuator and having a carriage linearly moving along the Y-axis direction of the frame; 상기 Y축 리니어 액츄에이터의 캐리지에 장착되어 있으며 상기 프레임의 Z축 방향을 따라 직선운동하는 업다운 플레이트를 갖는 Z축 리니어 액츄에이터로 이루어지고, A Z-axis linear actuator mounted on a carriage of the Y-axis linear actuator and having an up-down plate linearly moving along the Z-axis direction of the frame, 상기 Z축 로터리 액츄에이터는 상기 업다운 플레이트에 설치되어 있는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치.The Z-axis rotary actuator is a multiple degree of freedom exercise device for shoulder biomechanical testing is installed on the up-down plate. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 지그는,The method according to claim 1 or 2, wherein the first jig, 상기 Z축 로터리 액츄에이터의 구동에 의하여 회전하도록 상기 Z축 로터리 액츄에이터에 연결되어 있는 조인트와;A joint connected to the Z-axis rotary actuator to rotate by driving the Z-axis rotary actuator; 상기 조인트의 상부에 회전하도록 장착되어 있고, 상기 프레임의 Z축 방향에 대하여 직교하도록 그 중심축선이 배치되어 있는 피봇과;A pivot mounted on an upper portion of the joint, the pivot being arranged at right angles to the Z-axis direction of the frame; 상기 견관절의 일측 부분을 고정하기 위하여 상기 피봇에 연결되어 있는 클램프로 이루어지는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치.Shoulder joint biomechanical testing device for the shoulder biomechanics consisting of a clamp connected to the pivot to secure a portion of the shoulder. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 지그는,The method of claim 1, wherein the second jig, 상기 아크 암을 따라 슬라이딩되도록 상기 아크 암에 장착되어 있는 슬라이드와;A slide mounted to the arc arm to slide along the arc arm; 상기 아크 암의 법선을 중심으로 회전운동하도록 상기 슬라이드에 장착되어 있는 로터리 액츄에이터와;A rotary actuator mounted to the slide to rotate about the normal of the arc arm; 상기 견관절의 타측 부분을 고정하기 위하여 상기 로터리 액츄에이터에 연결 되어 있는 홀더로 이루어지는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치.Shoulder joint biomechanical testing apparatus for the shoulder biomechanics consisting of a holder connected to the rotary actuator for fixing the other side of the shoulder. 제 1 항에 있어서, 상기 견관절의 일측 부분은 견갑골로 상기 제1 지그에 고정되고, 상기 견관절의 타측 부분은 상완으로 상기 제2 지그에 고정되는 견관절 생체역학 시험용 다자유도 운동장치.According to claim 1, One side of the shoulder joint is fixed to the first jig with a scapula, the other part of the shoulder joint is fixed to the second jig with a brachial shoulder joint biomechanical exercise device for free exercise.
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