KR101221046B1 - Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training - Google Patents

Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training Download PDF

Info

Publication number
KR101221046B1
KR101221046B1 KR1020100118656A KR20100118656A KR101221046B1 KR 101221046 B1 KR101221046 B1 KR 101221046B1 KR 1020100118656 A KR1020100118656 A KR 1020100118656A KR 20100118656 A KR20100118656 A KR 20100118656A KR 101221046 B1 KR101221046 B1 KR 101221046B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rehabilitation
patient
exercise
support
exoskeleton robot
Prior art date
Application number
KR1020100118656A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120057081A (en
Inventor
김근영
Original Assignee
주식회사 바이오닉스
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
Application filed by 주식회사 바이오닉스 filed Critical 주식회사 바이오닉스
Priority to KR1020100118656A priority Critical patent/KR101221046B1/en
Publication of KR20120057081A publication Critical patent/KR20120057081A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101221046B1 publication Critical patent/KR101221046B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/0093Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled by performance parameters, e.g. distance or speed
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00Measuring physiological parameters of the user

Abstract

본 발명의 외골격 재활로봇 시스템은, 재활환자의 상지 및 하지에 착용되고, 상기 재활환자의 상하지 재활운동을 수행하도록 동력에 의해 구동되는 외골격 로봇 프레임; 상기 외골격 로봇 프레임에 의해 재활운동이 수행되도록 상기 재활환자에 필요한 재활운동 정보가 포함된 재활운동 처방데이터를 상기 외골격 로봇 프레임에 전송하는 재활운동 의료단말; 상기 재활운동 처방데이터에 근거하여 상기 외골격 로봇 프레임에서 수행되는 동안 상기 재활환자의 재활 운동량 및 상기 재활운동 시 발생되는 상기 재활환자의 생체신호를 측정하는 재활운동 측정부; 상기 재활운동 측정부에서 측정된 상기 재활환자의 재활 운동량 및 생체신호와 상기 재활운동 처방데이터를 비교하고, 비교한 결과에 따라 상기 외골격 로봇 프레임의 동력을 증가 또는 감소시켜 상기 재활환자의 재활 운동량을 조절하는 재활운동 피드백 제어부; 및 상기 재활운동 측정부에 의해 측정된 상기 재활환자의 재활 운동량 및 생체신호와 상기 재활운동 의료단말의 상기 재활운동 처방데이터를 각각 수신하여 상기 재활환자의 재활정보를 분석하는 재활운동 진단서버;를 포함하여 구성되고, 상기 외골격 로봇 프레임은 좌우 한쌍씩의 상지 고정부, 상기 재활환자의 위팔을 가이드 하는 위팔지지대, 상기 재활환자의 아래팔을 가이드 하는 아래팔지지대 및 손잡이지지대로 이루어지고, 상기 상지 고정부와 상기 위팔 지지대는 상기 상지 고정부에 대해 상기 위팔 지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 1 관절 구동부로 연결되고, 상기 위팔지지대와 상기 아래팔지지대는 상기 위팔지지대에 대해 상기 아래팔 지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 2 관절 구동부로 연결되며, 상기 아래팔지지대와 상기 손잡이지지대는 상기 아래팔지지대에 대해 상기 손잡이지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 3 관절 구동부로 연결되어 상기 재활환자의 상지 재활운동을 수행하는 상지 모션 모듈; 좌우 한쌍씩의 하지 고정부, 상기 재활환자의 허벅지를 가이드하는 허벅지지지대, 상기 재활환자의 종아리를 가이드하는 종아리지지대 및 발판으로 이루어지고, 상기 하지 고정부와 상기 허벅지지지대는 상기 하지 고정부에 대해 상기 허벅지지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 4 관절 구동부로 연결되고, 상기 허벅지지지대와 상기 종아리지지대는 상기 허벅지지지대에 대해 상기 종아리지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 5 관절 구동부로 연결되며, 상기 종아리지지대와 상기 발판은 상기 종아리지지대에 대해 상기 발판을 일정한 각도로 회전운동시키는 제 6 관절 구동부로 연결되어 상기 재활환자의 하지 재활운동을 수행하는 하지 모션 모듈; 상기 재활환자의 좌우 어깨에 장착되어 상기 재활환자의 가슴과 등을 가이드하는 한쌍의 어깨지지대 및 상기 재활환자의 허리를 감싸는 허리지지대로 구성되는 중간 모듈; 및 상기 중간 모듈에 장착되어 상기 외골격 로봇 프레임의 동작을 제어하는 제어 모듈;을 포함하고, 상기 상지 모션 모듈, 상기 하지 모션 모듈 및 상기 제어 모듈은 상기 중간 모듈에 탈착가능하게 장착되고, 상기 제 1 내지 제 6 관절 구동부는 전원 공급부로부터 공급된 전원에 의해 동력을 발생하여 상기 재활환자의 상하지 재활운동을 수행하는 것을 특징으로 한다.Exoskeletal rehabilitation robot system of the present invention, worn on the upper and lower limbs of the rehabilitation patient, the exoskeleton robot frame driven by power to perform the upper and lower rehabilitation exercise of the rehabilitation patient; A rehabilitation exercise medical terminal for transmitting rehabilitation exercise prescription data including rehabilitation exercise information necessary for the rehabilitation patient so that the rehabilitation exercise is performed by the exoskeleton robot frame to the exoskeleton robot frame; A rehabilitation exercise measuring unit configured to measure the rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient and the biosignal of the rehabilitation patient generated during the rehabilitation exercise while being performed in the exoskeleton robot frame based on the rehabilitation exercise prescription data; The rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient measured by the rehabilitation exercise measuring unit and the bio signal and the rehabilitation exercise prescription data is compared, and according to the result of the comparison to increase or decrease the power of the exoskeleton robot frame to increase the rehabilitation exercise of the rehabilitation patient Rehabilitation feedback control unit for adjusting; And a rehabilitation exercise diagnosis server for receiving the rehabilitation exercise amount and the bio-signal of the rehabilitation patient measured by the rehabilitation exercise measuring unit and the rehabilitation exercise prescription data of the rehabilitation exercise medical terminal, respectively, and analyzing the rehabilitation information of the rehabilitation patient. The exoskeleton robot frame comprises a pair of upper and lower extremity fixing parts, a upper arm support for guiding the upper arm of the rehabilitation patient, a lower arm support and a handle support for guiding the lower arm of the rehabilitation patient, and the upper limb The fixing part and the upper arm support are connected to the first joint drive for rotating the upper arm support at a predetermined angle with respect to the upper limb fixing part, and the upper arm support and the lower arm support are connected to the lower arm support with respect to the upper arm support. Is connected to the second joint drive to rotate at a predetermined angle, and the lower arm support The handle support is connected to the third joint drive for rotating the handle support at a predetermined angle with respect to the lower arm support upper limb motion module for performing the upper limb rehabilitation of the rehabilitation patient; A pair of left and right lower limbs, thigh support for guiding the thighs of the rehabilitation patient, a calf support and a footrest for guiding the calf of the rehabilitation patient, the lower limbs fixing portion and the thigh support relative to the lower limbs fixing portion The thigh support is connected to a fourth joint drive for rotating the thigh support at a predetermined angle, and the thigh support and the calf support are connected to a fifth joint drive to rotate the thigh support at a certain angle with respect to the thigh support. A lower limb motion module connected to the calf zone and the footrest by a sixth articulation drive that rotates the footrest at a predetermined angle with respect to the calfridge to perform lower leg rehabilitation of the rehabilitation patient; An intermediate module mounted on the left and right shoulders of the rehabilitation patient and configured as a pair of shoulder supports for guiding the chest and the back of the rehabilitation patient and a waist support surrounding the waist of the rehabilitation patient; And a control module mounted to the intermediate module to control an operation of the exoskeleton robot frame, wherein the upper limb motion module, the lower motion module and the control module are detachably mounted to the intermediate module, and the first module The sixth articulation drive unit may generate power by power supplied from a power supply unit, and perform upper and lower limb rehabilitation of the rehabilitation patient.

Description

지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템{INTELLECTUAL EXOSKELETON ROBOT SYSTEM FOR ASSISTING DAILY LIFE AND REHABILITATION TRAINING}INTELLECTUAL EXOSKELETON ROBOT SYSTEM FOR ASSISTING DAILY LIFE AND REHABILITATION TRAINING}

본 발명은 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근력이 부족한 노인이나 재활훈련이 필요한 환자의 상하지 근력 회복 및 강화를 위해 신체의 외골격을 모델링한 외골격 로봇 프레임을 착용하고 재활운동을 수행하는 재활환자의 운동량 및 생체신호를 활용하여 외골격 로봇 시스템의 운동패턴을 자동으로 제어함으로써 재활훈련 및 일상생활의 활동을 보조할 수 있는 지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an exoskeleton robot-based daily life assistance and rehabilitation system, and more particularly, to the exoskeleton robot frame modeling the exoskeleton of the body for restoring and strengthening the upper and lower muscle strength of the elderly or patients who need rehabilitation Daily life assistance and rehabilitation based on intelligent exoskeleton robots that can assist rehabilitation and daily activities by automatically controlling the movement patterns of the exoskeleton robot system by utilizing the momentum and bio signals of rehabilitation patients who wear and perform rehabilitation exercises It is about a training system.

최근 식생활의 개선 및 의료기술의 발달로 인간의 수명이 늘어나면서 인구의고령화가 증가되고 있다. 고령인구의 증가로 인해 노인성 질환 예를 들면, 중풍 등의 발생이 증가하고 있다. 따라서, 고령이거나 질환 등으로 거동이 불편한 노인들에게는 재활치료를 통하여 근력을 회복하는 과정을 거치고 있다.In recent years, the aging of the population is increasing as the life span of human beings is increased due to the improvement of diet and the development of medical technology. Due to the increase in the elderly population, the incidence of senile diseases such as stroke is increasing. Therefore, the elderly or those who are uncomfortable due to the disease are undergoing a process of restoring muscle strength through rehabilitation treatment.

이러한 재활치료는 고령으로 인한 질환 외에 사고 등으로 신체에 손상을 입었을 때, 손상 부위의 기능적 회복을 위해 수행하는 일련의 처치과정을 포함한다.This rehabilitation treatment includes a series of treatments performed for the functional recovery of the damaged area when the body is damaged by an accident or the like in addition to the disease caused by the old age.

따라서, 사고가 발생하거나 뇌졸중, 외상성 뇌손상 또는 뇌성마비 등에 의한 신체 기능의 손상, 또는 노화로 인한 근력의 약화, 각종 성인병에 의해 신체 기능이 손상된 환자에 대해서는, 손상된 신체 기능의 일부 혹은 전부를 회복하기 위해 의사나 물리 치료사 등의 전문가에 의해 장기적이고 체계적인 물리적 재활 치료를 제공받아야 한다. 또한, 재활 치료 과정 동안 재활환자의 재활 훈련 정보를 별도의 데이터베이스 등에 저장하고 이를 활용함으로써 보다 체계적으로 재활 훈련을 수행할 수 있다.Therefore, in the event of an accident, stroke, traumatic brain injury or cerebral palsy, damage to physical functions, aging weakness of muscle strength, or various adult diseases, the physical function is impaired. In order to do this, a long-term and systematic physical rehabilitation treatment should be provided by a doctor or a physical therapist. In addition, the rehabilitation training of the rehabilitation patient during the rehabilitation process can be stored in a separate database and used to perform the rehabilitation training more systematically.

그러나, 재활 훈련을 위한 정보를 의사나 물리 치료사가 반복적으로 생성시켜 주어야하고, 또한 재활 훈련을 안전하게 반복적으로 수행하기 위해서는 의사나 물리 치료사의 육체적 노력과 시간 및 숙련도 등이 필요하다.However, information for rehabilitation training should be repeatedly generated by a doctor or a physiotherapist, and in order to safely and repeatedly perform rehabilitation training, physical efforts, time, and skill of a doctor or a physical therapist are required.

이러한 한계를 극복하기 위해 하지(하체) 재활 훈련, 예를 들면, 보행 훈련을 기기적으로 보조해 주는 보행 보조 장치들이 개발되고 있으며, 어깨 등 상지(상체)의 거동을 보조하고 근력을 회복시킬 수 있는 상지 재활 기기들도 개발되고 있다.To overcome these limitations, gait aids have been developed to mechanically assist lower extremity (lower body) rehabilitation training, such as gait training, and can assist the movement of upper limbs (such as the shoulder) and restore muscle strength. Upper limb rehabilitation devices are also being developed.

그러나 종래의 재활 치료를 위한 보조 장치들은 사용자의 신체 일부, 예를 들면, 상지 재활을 위한 상지 보조 장치와 하지 재활을 위한 하지 보조 장치로 각각 구분되어 제공되고 있다. 즉, 상지를 위한 재활 치료와 하지를 위한 재활 치료가 별도로 제공되어 상하지에 대한 재활 치료를 동시에 수행할 수 없고, 또 이러한 재활 보조 장치를 이용하기 위해서는 재활환자가 재활 치료 센터를 직접 방문해야 하기 때문에, 보행이 어려운 재활환자는 반드시 보호자의 보호를 받아야 하는 불편함이 있다.However, the conventional assistive devices for rehabilitation treatment are divided into a user's body, for example, upper limb support for upper limb rehabilitation and lower limb support for lower limb rehabilitation. In other words, because rehabilitation treatment for the upper limbs and rehabilitation for the lower extremities are provided separately, the rehabilitation treatment for the upper and lower extremities cannot be performed at the same time, and the rehabilitation patient must visit the rehabilitation treatment center in order to use the rehabilitation assisting device. However, rehabilitation patients who are unable to walk have the inconvenience of being protected by their parents.

또한, 재활 장치를 이용하여 재활운동을 수행하는 경우, 의사나 물리 치료사가 처방된 정보에 근거하여 재활 보조 장치를 동작시키게 된다. 따라서 의사나 물리 치료사의 처방전에만 의존하여 재활 치료가 행해지는 경우, 환자의 현재 몸 상태나 훈련 과정에서 발생되는 상태 변화 등을 정확히 판단할 수 없는 상태에서 재활운동이 이루어지기 때문에 적정 운동량에 대한 피드백을 구하는데 한계가 있다.In addition, when performing a rehabilitation exercise using a rehabilitation device, a doctor or a physical therapist operates the rehabilitation assistance device based on the prescribed information. Therefore, when rehabilitation is performed only on the prescription of a doctor or physiotherapist, the rehabilitation exercise is performed in a state where it is impossible to accurately determine the patient's current physical condition or changes in the state of the training process. There is a limit to finding.

또한, 종래의 재활 훈련 장치는 재활환자에 대해 물리적인 재활운동만 수행할 뿐, 기능적 전기자극(FES, Functional Electrical stimulation)과 연동한 재활 치료는 행해지고 있지 않고 있어, 근육뿐만 아니라 뇌 피드백에 의한 극대화된 재활 효과를 얻을 수 없다.
In addition, the conventional rehabilitation training device performs only physical rehabilitation exercise for the rehabilitation patient, and does not perform rehabilitation treatment in conjunction with functional electrical stimulation (FES), thereby maximizing not only muscle but also brain feedback. No rehabilitation effect has been achieved.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 재활환자의 몸 상태나 훈련 과정에서 발생되는 상태 변화 등을 정확히 판단하여 현재 재활환자의 몸 상태를 판단하여 재활운동의 강도를 자동으로 제어할 수 있는 지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템 제공을 목적으로 한다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the present invention is to accurately determine the state of the rehabilitation patients and changes in the state occurring during the training process, etc. to determine the current state of the rehabilitation patients rehabilitation exercise The purpose is to provide an intelligent exoskeleton robot-based daily life assistance and rehabilitation system that can automatically control the intensity of the disease.

또한, 본 발명은 재활환자에 대한 물리적인 재활운동뿐만 아니라, 재활운동의 형태에 따라 기능적 전기 자극 신호와 연동한 재활을 수행함으로써 근육뿐만 아니라 뇌 피드백에 따른 재활훈련 효과를 극대화할 수 있는 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템의 제공을 목적으로 한다.In addition, the present invention not only physical rehabilitation exercise for the rehabilitation patient, but also by exoskeleton robot that can maximize the rehabilitation effect according to the brain as well as brain feedback by performing rehabilitation in conjunction with the functional electrical stimulation signal according to the type of rehabilitation exercise It aims to provide a system for supporting daily living and rehabilitation.

또한, 본 발명은 자율 이동형의 재활운동 장치로 사용가능하고, 재활환자의 상지 및 하지를 동시에 재활 치료를 수행할 수 있는 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템의 제공을 목적으로 한다.
In addition, the present invention can be used as an autonomous mobile rehabilitation apparatus, and an object of the present invention is to provide an exoskeleton robot-based daily life assistance and rehabilitation training system that can simultaneously perform rehabilitation treatment of the upper and lower limbs of the rehabilitation patient.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 재활환자의 상지 및 하지에 착용되고, 상기 재활환자의 상하지 재활운동을 수행하도록 동력에 의해 구동되는 외골격 로봇 프레임; 상기 외골격 로봇 프레임에 의해 재활운동이 수행되도록 상기 재활환자에 필요한 재활운동 정보가 포함된 재활운동 처방데이터를 상기 외골격 로봇 프레임에 전송하는 재활운동 의료단말; 상기 재활운동 처방데이터에 근거하여 상기 외골격 로봇 프레임에서 수행되는 동안 상기 재활환자의 재활 운동량 및 상기 재활운동 시 발생되는 상기 재활환자의 생체신호를 측정하는 재활운동 측정부; 상기 재활운동 측정부에서 측정된 상기 재활환자의 재활 운동량 및 생체신호와 상기 재활운동 처방데이터를 비교하고, 비교한 결과에 따라 상기 외골격 로봇 프레임의 동력을 증가 또는 감소시켜 상기 재활환자의 재활 운동량을 조절하는 재활운동 피드백 제어부; 및 상기 재활운동 측정부에 의해 측정된 상기 재활환자의 재활 운동량 및 생체신호와 상기 재활운동 의료단말의 상기 재활운동 처방데이터를 각각 수신하여 상기 재활환자의 재활정보를 분석하는 재활운동 진단서버;를 포함하여 구성되고, 상기 외골격 로봇 프레임은, 좌우 한쌍씩의 상지 고정부, 상기 재활환자의 위팔을 가이드 하는 위팔지지대, 상기 재활환자의 아래팔을 가이드 하는 아래팔지지대 및 손잡이지지대로 이루어지고, 상기 상지 고정부와 상기 위팔 지지대는 상기 상지 고정부에 대해 상기 위팔 지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 1 관절 구동부로 연결되고, 상기 위팔지지대와 상기 아래팔지지대는 상기 위팔지지대에 대해 상기 아래팔 지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 2 관절 구동부로 연결되며, 상기 아래팔지지대와 상기 손잡이지지대는 상기 아래팔지지대에 대해 상기 손잡이지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 3 관절 구동부로 연결되어 상기 재활환자의 상지 재활운동을 수행하는 상지 모션 모듈; 좌우 한쌍씩의 하지 고정부, 상기 재활환자의 허벅지를 가이드하는 허벅지지지대, 상기 재활환자의 종아리를 가이드하는 종아리지지대 및 발판으로 이루어지고, 상기 하지 고정부와 상기 허벅지지지대는 상기 하지 고정부에 대해 상기 허벅지지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 4 관절 구동부로 연결되고, 상기 허벅지지지대와 상기 종아리지지대는 상기 허벅지지지대에 대해 상기 종아리지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 5 관절 구동부로 연결되며, 상기 종아리지지대와 상기 발판은 상기 종아리지지대에 대해 상기 발판을 일정한 각도로 회전운동시키는 제 6 관절 구동부로 연결되어 상기 재활환자의 하지 재활운동을 수행하는 하지 모션 모듈; 상기 재활환자의 좌우 어깨에 장착되어 상기 재활환자의 가슴과 등을 가이드하는 한쌍의 어깨지지대 및 상기 재활환자의 허리를 감싸는 허리지지대로 구성되는 중간 모듈; 및 상기 중간 모듈에 장착되어 상기 외골격 로봇 프레임의 동작을 제어하는 제어 모듈;을 포함하고, 상기 상지 모션 모듈, 상기 하지 모션 모듈 및 상기 제어 모듈은 상기 중간 모듈에 탈착가능하게 장착되고, 상기 제 1 내지 제 6 관절 구동부는 전원 공급부로부터 공급된 전원에 의해 동력을 발생하여 상기 재활환자의 상하지 재활운동을 수행하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an intelligent exoskeleton robot system according to an embodiment of the present invention, the exoskeleton robot frame is worn on the upper and lower limbs of the rehabilitation patients, driven by the power to perform the upper and lower rehabilitation exercise of the rehabilitation patients; A rehabilitation exercise medical terminal for transmitting rehabilitation exercise prescription data including rehabilitation exercise information necessary for the rehabilitation patient so that the rehabilitation exercise is performed by the exoskeleton robot frame to the exoskeleton robot frame; A rehabilitation exercise measuring unit configured to measure the rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient and the biosignal of the rehabilitation patient generated during the rehabilitation exercise while being performed in the exoskeleton robot frame based on the rehabilitation exercise prescription data; The rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient measured by the rehabilitation exercise measuring unit and the bio signal and the rehabilitation exercise prescription data is compared, and according to the result of the comparison to increase or decrease the power of the exoskeleton robot frame to increase the rehabilitation exercise of the rehabilitation patient Rehabilitation feedback control unit for adjusting; And a rehabilitation exercise diagnosis server for receiving the rehabilitation exercise amount and the bio-signal of the rehabilitation patient measured by the rehabilitation exercise measuring unit and the rehabilitation exercise prescription data of the rehabilitation exercise medical terminal, respectively, and analyzing the rehabilitation information of the rehabilitation patient. Consists of, the exoskeleton robot frame, the left and right pairs of upper limb fixing portion, the upper arm support for guiding the upper arm of the rehabilitation patient, the lower arm support and the handle support for guiding the lower arm of the rehabilitation patient, The upper limb fixing portion and the upper arm support are connected to the first joint drive to rotate the upper arm support at a predetermined angle with respect to the upper limb fixing portion, and the upper arm support and the lower arm support are the lower arm support with respect to the upper arm support. Is connected to the second joint drive for rotating the movement at a constant angle, the lower arm support The handle support is upper limb motion module that is connected to the third joint driving unit for rotating at a constant angle to the handle support to the zone below the selling do the upper limb rehabilitation of the rehabilitation of the patient; A pair of left and right lower limbs, thigh support for guiding the thighs of the rehabilitation patient, a calf support and a footrest for guiding the calf of the rehabilitation patient, the lower limbs fixing portion and the thigh support relative to the lower limbs fixing portion The thigh support is connected to a fourth joint drive for rotating the thigh support at a predetermined angle, and the thigh support and the calf support are connected to a fifth joint drive to rotate the thigh support at a certain angle with respect to the thigh support. A lower limb motion module connected to the calf zone and the footrest by a sixth articulation drive that rotates the footrest at a predetermined angle with respect to the calfridge to perform lower leg rehabilitation of the rehabilitation patient; An intermediate module mounted on the left and right shoulders of the rehabilitation patient and configured as a pair of shoulder supports for guiding the chest and the back of the rehabilitation patient and a waist support surrounding the waist of the rehabilitation patient; And a control module mounted to the intermediate module to control an operation of the exoskeleton robot frame, wherein the upper limb motion module, the lower motion module and the control module are detachably mounted to the intermediate module, and the first module The sixth articulation drive unit may generate power by power supplied from a power supply unit, and perform upper and lower limb rehabilitation of the rehabilitation patient.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 재활운동 측정부가, 상기 재활환자의 근전도(Electromyography), 임피던스(Impedance) 및 뇌파(Electroencephalogram)를 측정하여 운동정보를 예측하는 생체운동능력 측정모듈; 가속도계(Accelenometer), 자이로(Gyro) 또는 힘센서를 포함하여 상기 재활환자의 물리적 운동량을 측정하는 운동능력 측정모듈; 및 상기 재활환자의 심전도(ECG), 산소포화도(SpO2), 호흡(Resp) 및 체온(Temp)을 측정하여 상기 재활환자에 대한 운동부하 및 피로도를 산출하는 생체신호 측정모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In an intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention, the rehabilitation exercise measuring unit measures the biomotor ability to predict exercise information by measuring the electromyography, impedance and electroencephalogram of the rehabilitation patient. module; An exercise capacity measuring module for measuring physical exercise of the rehabilitation patient, including an accelerometer, a gyro or a force sensor; And a biosignal measuring module for calculating the exercise load and the fatigue degree for the rehabilitation patient by measuring the electrocardiogram (ECG), the oxygen saturation (SpO 2), the breathing (Resp), and the body temperature (Temp) of the rehabilitation patient. It is characterized by.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 재활운동 진단서버에서 분석된 상기 재활정보가 상기 재활운동 의료단말에 업데이트된 재활운동 처방데이터로서 피드백되는 것을 특징으로 한다.The intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention is characterized in that the rehabilitation information analyzed by the rehabilitation exercise diagnosis server is fed back as rehabilitation prescription data updated to the medical device.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 재활환자의 재활운동 형태에 따라 기능적 전기 자극(FES, Functional Electrical Stimulation) 신호를 발생하는 기능적 전기 자극 신호발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention, the functional electrical stimulation signal generation unit for generating a functional electrical stimulation (FES) signal in accordance with the rehabilitation movement type of the rehabilitation patient; It is done.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 재활운동 처방데이터가 재활운동의 형태, 재활운동의 강도 및 재활운동의 지속시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.The intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention is characterized in that the rehabilitation prescription data includes the type of rehabilitation exercise, the intensity of the rehabilitation exercise and the duration of the rehabilitation exercise.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 재활운동 의료단말이 상기 재활운동 처방데이터를 유선 또는 무선으로 상기 외골격 로봇 프레임에 전송하는 것을 특징으로 한다.In an intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention, the rehabilitation medical terminal transmits the rehabilitation prescription data to the exoskeleton robot frame by wire or wirelessly.

삭제delete

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 위팔지지대 및 상기 아래팔지지대에 상기 재활환자의 팔 길이에 대응하도록 위팔 길이조정부 및 아래팔 길이조정부가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.Intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention, the upper arm support and the lower arm support is characterized in that the upper arm length adjusting unit and the lower arm length adjusting unit are formed to correspond to the arm length of the rehabilitation patient, respectively.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 허벅지지지대 및 상기 종아리지지대에 상기 재활환자의 다리 길이에 대응하도록 허벅지 길이조정부 및 종아리 길이조정부가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.In an intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention, the thigh support and the calf support are characterized in that the thigh length adjustment part and the calf length adjustment part are respectively formed to correspond to the leg length of the rehabilitation patient.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 어깨지지대의 전측 및 후측에 상기 재활환자의 상체 길이에 대응하도록 상체 길이조정부가 형성되는 것을 특징으로 한다.Intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention, characterized in that the upper body length adjustment portion is formed on the front and rear of the shoulder support to correspond to the upper body length of the rehabilitation patient.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 제 1 내지 제 6 관절 구동부가 AC모터, DC모터 또는 초음파 모터 중 어느 하나로 구동되는 것을 특징으로 한다.The intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention is characterized in that the first to sixth joint drives are driven by any one of an AC motor, a DC motor, or an ultrasonic motor.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 중간 모듈에 연결되어 상기 외골격 로봇 프레임을 지지하고, 상기 외골격 로봇 프레임을 착용한 상기 재활환자의 이동을 보조하는 이동용 보조 트레일러;를 더 포함하고, 상기 이동용 보조 트레일러는 상기 재활환자에 대해 평지 앉기/서기 또는 보행 운동 중 어느 하나를 수행하는 상기 외골격 로봇 프레임의 동작을 보조하는 것을 특징으로 한다.Intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention, is connected to the intermediate module to support the exoskeleton robot frame, a mobile auxiliary trailer for assisting the movement of the rehabilitation patient wearing the exoskeleton robot frame; And, the mobile auxiliary trailer is characterized in that for the rehabilitation patient to assist the operation of the exoskeleton robot frame performing any one of the flat sitting / standing or walking movement.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 외골격 로봇 프레임을 착용한 상기 재활환자에 대해 정위치에서 재활운동으로서 보행 또는 경사 보행운동을 수행하도록 지정속도로 이동하는 바닥면을 포함하는 트레드밀;을 더 포함하고, 상기 트레드밀은 상기 외골격 로봇 프레임과 동기화되어 상기 재활운동 피드백 제어부에 의해 상기 바닥면의 이동속도가 제어되는 것을 특징으로 한다.An intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention includes a bottom surface which moves at a predetermined speed to perform a walking or inclined walking movement as a rehabilitation exercise at a fixed position with respect to the rehabilitation patient wearing the exoskeleton robot frame. It further comprises a treadmill, wherein the treadmill is synchronized with the exoskeleton robot frame is characterized in that the movement speed of the bottom surface is controlled by the rehabilitation feedback control unit.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 상기 재활운동과 연동하는 적어도 하나 이상의 재활운동 컨텐츠를 저장하는 재활운동 컨텐츠 저장부; 및 저장된 상기 재활운동 컨텐츠를 디스플레이하는 디스플레이 모듈;을 더 포함하고, 상기 재활운동 피드백 제어부는 상기 재활환자의 재활운동에 대응하는 상기 재활운동 컨텐츠를 디스플레이하도록 상기 디스플레이 모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.An intelligent exoskeleton robot system according to another embodiment of the present invention includes a rehabilitation exercise content storage unit for storing at least one rehabilitation exercise content associated with the rehabilitation exercise; And a display module configured to display the stored rehabilitation content, wherein the rehabilitation feedback control unit controls the display module to display the rehabilitation content corresponding to the rehabilitation exercise of the rehabilitation patient.

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

본 발명의 지능형 외골격 로봇 시스템에 따르면, 재활환자의 몸 상태나 훈련 과정에서 발생되는 상태 변화 등을 정확히 판단하여 현재 재활환자의 몸 상태를 판단하여 재활운동의 강도를 자동으로 제어할 수 있다.According to the intelligent exoskeleton robot system of the present invention, it is possible to accurately control the state of the rehabilitation patients or changes in the state generated during the training process to determine the current state of the rehabilitation patients to automatically control the intensity of the rehabilitation exercise.

본 발명에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 재활환자에 대한 물리적인 재활운동뿐만 아니라, 재활운동의 형태에 따라 기능적 전기 자극 신호와 연동한 재활을 수행함으로써 근육뿐만 아니라 뇌 피드백에 따른 재활 효과를 극대화할 수 있다.The intelligent exoskeleton robot system according to the present invention maximizes the rehabilitation effect of not only muscle but also brain feedback by performing rehabilitation in conjunction with a functional electrical stimulation signal according to the form of the rehabilitation exercise as well as physical rehabilitation exercise for the rehabilitation patient. Can be.

본 발명에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 자율 이동형의 재활운동 장치로 사용가능하고, 재활환자의 상지 및 하지에 대해 동시에 재활운동 및 일상생활의 활동 보조를 수행할 수 있다.The intelligent exoskeleton robot system according to the present invention can be used as an autonomous mobile rehabilitation apparatus, and can simultaneously perform rehabilitation exercises and activities of daily living for the upper and lower extremities of the rehabilitation patients.

본 발명에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은, 재활환자의 동작의도를 파악하여 능동적으로 재활운동치료가 가능하고, 재활환자의 상태 및 질환에 따른 처방프로토콜에 기반한 맞춤형 재활치료가 가능하며 가상현실에 의한 몰입형 재활운동의 실시가 가능하여 재활효과를 극대화할 수 있다.
The intelligent exoskeleton robot system according to the present invention is capable of actively rehabilitation exercise treatment by grasping the intention of the rehabilitation patient, and can be customized rehabilitation treatment based on the prescription protocol according to the condition and disease of the rehabilitation patient, The immersive rehabilitation exercise can be performed to maximize the rehabilitation effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 외골격 로봇 프레임의 측면도이고, 도 2b는 외골격 로봇 프레임의 사시도이다.
도 3은 재활환자가 본 발명의 실시예에 따른 외골격 로봇 프레임을 착용한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 재활운동을 위한 동기유발 재활운동 컨텐츠를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 재활운동을 보조하는 이동용 보조 트레일러와 연결된 지능형 외골격 로봇 프레임을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 지능형 외골격 로봇 시스템과 연동하는 트레드밀을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템의 제어방법을 나타내는 도면이다.
1 is a block diagram of an intelligent exoskeleton robot system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a side view of the exoskeleton robot frame according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is a perspective view of the exoskeleton robot frame.
3 is a view showing a state in which the rehabilitation patient wearing the exoskeleton robot frame according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams illustrating motivational rehabilitation content for rehabilitation exercises.
5 is an exemplary view showing an intelligent exoskeleton robot frame connected to a mobile auxiliary trailer for assisting rehabilitation exercise according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an exemplary view showing a treadmill in conjunction with the intelligent exoskeleton robot system of the present invention.
7 is a view showing a control method of the intelligent exoskeleton robot system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, a detailed description of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 어느 하나의 구성요소는 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
In the present specification, when one component 'transmits' data or a signal to another component, any one component may directly transmit data or a signal to another component, and at least one other component. This means that data or a signal can be transmitted to other components through the APC.

도 1은 본 발명의 지능형 외골격 로봇 시스템을 나타내는 블록도이다. 먼저, 도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템은 외골격 로봇 프레임(1), 재활운동 측정부(2), 재활운동 피드백 제어부(3), FES(기능적 전기 자극) 신호 발생부(4), 전원 공급부(5), 재활운동 의료단말(6), 재활운동 진단서버(7), 재활운동 컨텐츠 저장부(8), 디스플레이부(9) 및 의료정보 시스템(10)을 포함할 수 있다.1 is a block diagram showing an intelligent exoskeleton robot system of the present invention. First, as shown in Figure 1, the intelligent exoskeleton robot system according to the present invention is an exoskeleton robot frame 1, rehabilitation measurement unit 2, rehabilitation feedback control unit 3, FES (functional electrical stimulation) signal generator (4), the power supply unit 5, rehabilitation exercise medical terminal 6, rehabilitation exercise diagnostic server (7), rehabilitation exercise content storage unit 8, display unit 9 and the medical information system 10 Can be.

외골격 로봇 프레임(1)은 상지 모션 모듈(100), 하지 모션 모듈(200) 및 중간 모듈(300)을 포함하고, 상하지 통합형 다자유도 외골격 메커니즘으로 설계되어 상하지 관절의 동작 추종을 위해 동력을 발생하는 전기식 모터로 구동되어 재활환자의 재활운동을 수행한다.The exoskeleton robot frame 1 includes an upper limb motion module 100, a lower limb motion module 200, and an intermediate module 300. The exoskeleton robot frame 1 is designed as an upper and lower integrated multi-degree exoskeleton mechanism to generate power for following motion of the upper and lower joints. Is driven by an electric motor to perform the rehabilitation of the rehabilitation patient.

재활운동 측정부(2)는 생체운동능력 측정모듈(400), 운동능력 측정모듈(500) 및 생체신호 측정모듈(600)으로 구성되어, 재활환자의 재활 운동량 및 재활운동시 발생되는 생체신호를 측정할 수 있다.The rehabilitation exercise measuring unit 2 is composed of the biomechanical capacity measuring module 400, the exercise capacity measuring module 500, and the biosignal measuring module 600, and measures the rehabilitation exercise amount and the biosignal generated during the rehabilitation exercise of the rehabilitation patient. It can be measured.

생체운동능력 측정모듈(400)은 재활환자의 근전도(Electromyography), 임피던스(Impedance) 및 뇌파(Electroencephalogram)를 측정하기 위한 것으로, 재활환자가 재활운동을 시작하려고 할 때 재활환자의 모션 및 운동의도 파악을 측정할 수 있다. 근전도의 경우 FFT(Fast Fourier transform)와 Envelop를 통한 스펙트로그램(spectrogram)을 통해 힘을 예측하고, 임피던스의 경우 근육의 수축 이완에 다른 신체 두 지점간 임피던스 변화를 관절의 회전 각도로 변환해서 사용한다. 또, 뇌파의 경우 근육의 움직임의 300ms 전에 나타나는 P300신호를 이용한다. 그러므로, 근육의 힘을 임피던스로 측정하고 근육의 움직임(각도)을 뇌파(P300신호)의 측정을 통해 해당 근육의 운동에 대한 예측을 할 수 있다.The biomobility measuring module 400 is to measure electromyography, impedance, and electroencephalogram of the rehabilitation patient, and when the rehabilitation patient tries to start the rehabilitation exercise, the motion and exercise intention of the rehabilitation patient You can measure the hold. In case of EMG, the force is predicted through fast Fourier transform (FFT) and spectrogram through Envelop, and in case of impedance, the impedance change between two different points of the body is used to convert the rotation angle of the joint to the relaxation angle of the muscle. . In addition, EEG uses the P300 signal that appears 300ms before the movement of the muscle. Therefore, it is possible to predict the motion of the muscle by measuring the force of the muscle by impedance and measuring the movement (angle) of the muscle by the brain wave (P300 signal).

운동능력 측정모듈(500)은 가속도계(Accelenometer), 자이로(Gyro) 및 힘센서를 이용하여 재활환자의 물리적 운동량을 측정한다. 운동능력 측정모듈(500)은 재활환자에 직접 부착되거나 외골격 로봇 프레임(1)에 장착될 수 있다.The exercise capacity measuring module 500 measures the physical exercise amount of the rehabilitation patient using an accelerometer, a gyro and a force sensor. The exercise capacity measurement module 500 may be directly attached to the rehabilitation patient or mounted on the exoskeleton robot frame 1.

생체신호 측정모듈(600)에서는 재활환자의 재활운동 시, 심전도(ECG, 예를 들면, 심장부하상태, 부정맥, Heart Rate 등), 산소포화도(SpO2), 호흡(Resp), 체온(Temp) 및 비관혈적 혈압(NIBP) 등을 측정하여 현재 재활환자의 운동부하 및 피로도를 측정한다.In the biosignal measurement module 600, during rehabilitation of a rehabilitation patient, electrocardiogram (ECG, for example, heart load state, arrhythmia, heart rate, etc.), oxygen saturation (SpO2), resp., Body temperature (Temp) and Non-invasive blood pressure (NIBP) is measured to measure the exercise load and fatigue of current rehabilitation patients.

재활운동 피드백 제어부(3)는 재활운동 측정부(2)에서 측정된 재활환자의 재활 운동량 및 생체신호와 재활운동 처방데이터를 비교하고, 비교한 결과에 따라 재활운동 피드백 제어부(3)에서는 동력에 의해 구동되는 외골격 로봇 프레임(1)의 상지 모션 모듈(100) 및 하지 모션 모듈(200)의 동작 하중을 가중시키거나 또는 감소시켜 재활환자의 재활 운동량을 조절한다.The rehabilitation feedback control unit 3 compares the rehabilitation exercise amount and the biosignal of the rehabilitation patient measured by the rehabilitation exercise measuring unit 2 with the rehabilitation exercise prescription data, and according to the result of the comparison, the rehabilitation feedback control unit 3 The weight of the upper limb motion module 100 and the lower motion module 200 of the exoskeleton robot frame 1 driven is increased or reduced to adjust the amount of rehabilitation of the rehabilitation patient.

FES 신호 발생부(4)는 기능적 전기 자극을 위해 상지 FES 자극 부위 및 하지 FES 자극 부위에 부착하여 무선 또는 유선으로 FES 신호를 발생한다. 따라서, 마비된 근육을 지배하는 운동점에 중추신경과 유사한 전기자극을 가하여 인위적인 동작 훈련을 할 수 있도록 한다. 특히, FES 자극시 근지구력과 관련한 섬유보다 근력관련 섬유가 먼저 자극된다. 따라서, 오차 보정을 포함하는 자극알고리즘을 통하여 선택적 자극을 위한 전극 및 패턴을 추출하여 근력관련 섬유만을 선택적으로 자극함으로써 지구력 유지의 어려움을 해소할 수 있다.The FES signal generator 4 attaches to the upper and lower extremity FES stimulation sites for functional electrical stimulation and generates FES signals wirelessly or wired. Therefore, by applying electrical stimulation similar to the central nerve at the point of motion that dominates the paralyzed muscles, it is possible to perform artificial movement training. In particular, muscle strength-related fibers are stimulated before FES stimulation than fibers related to muscle endurance. Accordingly, the difficulty of maintaining endurance can be solved by selectively stimulating only muscle-related fibers by extracting electrodes and patterns for selective stimulation through a stimulation algorithm including error correction.

전원 공급부(5)는 외골격 로봇 프레임(1)에 구성된 전기식 모터를 구동하기 위해 전원을 제공한다.The power supply unit 5 supplies power to drive an electric motor configured in the exoskeleton robot frame 1.

재활운동 의료단말(6)은 외골격 로봇 프레임(1)에 의해 재활환자에 대한 맞춤형 재활운동이 수행되도록 재활환자에 필요한 재활운동 정보가 포함된 재활운동 처방데이터를 외골격 로봇 프레임(1)에 유선 또는 무선으로 전송한다. 이 재활운동 처방데이터는 재활환자에 대한 재활운동의 형태, 재활운동의 강도 및 재활운동 지속시간 등이 포함된다. 또한, 재활운동 처방데이터에는 뇌혈관 관련 인덱스, 뇌혈류 속도 등의 자료뿐만 아니라, 심혈관과 관련된 관혈적/비관혈적 혈압, 말초 혈관과 관련된 Pleth 파형, 뇌파 등의 측정 데이터와 가족력 및 생활습관 등의 문진 데이터와 관련한 파라미터를 다원적으로 분석한 정보를 더 포함할 수 있다.The rehabilitation exercise medical terminal 6 wires the rehabilitation prescription data including the rehabilitation exercise information necessary for the rehabilitation patient to perform a customized rehabilitation exercise for the rehabilitation patient by the exoskeleton robot frame 1 to the exoskeleton robot frame 1 or Transmit wirelessly. This rehabilitation prescription data includes the type of rehabilitation exercise for the rehabilitation patient, the intensity of the rehabilitation exercise and the duration of the rehabilitation exercise. In addition, the rehabilitation prescription data includes data on cerebrovascular indices and cerebral blood flow, as well as measurement data such as open / non-invasive blood pressure related to cardiovascular, pleth waveforms related to peripheral blood vessels, brain waves, and family history and lifestyle. It may further include information obtained by plurally analyzing a parameter related to data.

재활운동 진단서버(7)는 재활운동 측정부(2)에서 측정된 재활환자의 재활 운동량 및 생체신호와 재활운동 의료단말(6)의 재활운동 처방데이터를 실시간으로 각각 수신하여 재활환자의 재활정보를 분석하고, 재활운동 진단서버(7)는 분석한 재활정보를 재활운동 의료단말(6)에 업데이트된 재활운동 처방데이터로서 피드백시킨다. 따라서, 업데이트된 재활운동 처방데이터에 근거하여 환자 맞춤형 재활운동의 효과를 극대화할 수 있다.The rehabilitation exercise diagnosis server 7 receives the rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient measured by the rehabilitation exercise measurement unit 2 and the bio-signals and the rehabilitation exercise prescription data of the rehabilitation exercise medical terminal 6 in real time to receive rehabilitation information of the rehabilitation patient. The rehabilitation exercise diagnosis server 7 feeds the analyzed rehabilitation information back to the rehabilitation exercise medical terminal 6 as updated rehabilitation prescription data. Therefore, it is possible to maximize the effect of the patient-specific rehabilitation exercise based on the updated rehabilitation prescription data.

재활운동 컨텐츠 저장부(8)는 재활운동과 연동하도록 재활운동의 형태에 따라 복수의 재활운동 컨텐츠를 저장하고 있으며, 이 재활운동 컨텐츠 저장부(8)에 저장된 컨텐츠는 재활환자의 재활운동에 대응하는 재활운동 컨텐츠를 예를 들면, 모니터 또는 헤드셋 타입 등 재활환자에 착용되는 디스플레이부(9)를 통해 표시된다. 따라서, 재활환자는 가상현실에 의한 몰입형 재활운동의 실시가 가능하여 재활효과를 극대화화할 수 있다.The rehabilitation contents storage unit 8 stores a plurality of rehabilitation contents according to the form of the rehabilitation exercises to interlock with the rehabilitation exercises, and the contents stored in the rehabilitation contents storage unit 8 correspond to the rehabilitation exercises of the rehabilitation patients. The rehabilitation exercise content is displayed through the display unit 9 worn on the rehabilitation patient such as a monitor or a headset type. Therefore, the rehabilitation patient can perform the immersive rehabilitation exercise by the virtual reality can maximize the rehabilitation effect.

또한, 의료기관 또는 보건소 등의 외부의 의료정보 시스템(10)은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 재활운동 진단서버(7)로부터 재활환자의 재활정보를 공유하고 도시하지는 않았지만 개인단말, 예를 들면 가정의 퍼스널 컴퓨터 또는 스마트폰 등의 휴대용 단말과 연동함으로써 U-Healthcare(Ubiquitous Healthcare)의 기능을 수행할 수 있다.In addition, although the external medical information system 10 such as a medical institution or a public health center shares the rehabilitation information of the rehabilitation patient from the rehabilitation exercise diagnosis server 7 via a network such as the Internet, it is not illustrated, but it is a personal terminal, for example, a home personal. By interworking with a portable terminal such as a computer or a smartphone, a function of U-Healthcare (Ubiquitous Healthcare) can be performed.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 외골격 로봇 프레임의 측면도, 도 2b는 외골격 로봇 프레임의 사시도이며, 도 3은 재활환자가 본 발명의 실시예에 따른 외골격 로봇 프레임을 착용한 상태를 나타내는 도면이다.Figure 2a is a side view of the exoskeleton robot frame according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is a perspective view of the exoskeleton robot frame, Figure 3 is a view showing a state in which the rehabilitation patient wearing the exoskeleton robot frame according to the embodiment of the present invention. .

도 1 내지 도 3을 참조하면, 외골격 로봇 프레임(1)은 상지 모션 모듈(100), 하지 모션 모듈(200), 중간 모듈(300) 및 제어 모듈(310)을 포함한다.1 to 3, the exoskeleton robot frame 1 includes an upper motion module 100, a lower motion module 200, an intermediate module 300, and a control module 310.

상지 모션 모듈(100)은 좌우 한 쌍씩의 상지 고정부(101), 재활환자(700)의 위팔을 가이드 하는 위팔지지대(103a, 103b), 재활환자(700)의 아래팔을 가이드 하는 아래팔지지대(106a, 106b)와 손잡이지지대(109)로 이루어진다.The upper limb motion module 100 is a pair of upper and lower limb fixing parts 101, upper arm supports 103a and 103b for guiding the upper arm of the rehabilitation patient 700, and lower arm support for guiding the lower arm of the rehabilitation patient 700. And 106a and 106b and the handle support 109.

상지 고정부(101)와 위팔 지지대(103a)는 상지 고정부(101)에 대해 위팔 지지대(103a, 103b)를 일정한 각도로 회전운동하는 어깨 관절 구동부(102)로 연결된다. 따라서 재활환자의 팔을 올리고 내리는 동작을 통해 재활환자의 어깨 근육 및 관절 강화를 위한 재활운동을 수행한다.The upper limb fixing part 101 and the upper arm support 103a are connected to the shoulder joint driving unit 102 which rotates the upper arm supporting members 103a and 103b at a predetermined angle with respect to the upper limb fixing part 101. Therefore, the rehabilitation exercise for strengthening the shoulder muscles and joints of the rehabilitation patient through the operation of raising and lowering the arm of the rehabilitation patient.

위팔지지대(103b)와 아래팔지지대(106a)는 위팔지지대(103a, 103b)에 대해 아래팔지지대(106a, 106b)를 일정한 각도로 회전운동하는 팔꿈치 관절 구동부(105)로 연결되며, 아래팔지지대(106b)와 손잡이지지대(109)는 아래팔지지대(106a, 106b)에 대해 손잡이지지대(109)를 일정한 각도로 회전운동하는 손목 관절 구동부(108)로 연결된다. 따라서, 재활환자의 아래팔 및 손을 올리고 내리는 동작을 통해 재활환자의 팔꿈치 및 손목의 근육과 관절 강화를 위한 재활운동을 수행할 수 있다.The upper arm support 103b and the lower arm support 106a are connected to the elbow joint drive part 105 which rotates the lower arm support 106a, 106b at a predetermined angle with respect to the upper arm support 103a, 103b. 106b and the handle support 109 are connected to the wrist joint drive 108 which rotates the handle support 109 at a predetermined angle with respect to the lower arm supports 106a and 106b. Therefore, the rehabilitation exercise for strengthening the muscles and joints of the elbows and wrists of the rehabilitation patients can be performed by raising and lowering the lower arms and hands of the rehabilitation patients.

이 어깨 관절 구동부(102), 팔꿈치 관절 구동부(105) 및 손목 관절 구동부(108)에는 AC모터, DC모터 또는 초음파 모터 중 어느 하나로 구성되어 전원을 공급받아 재활운동 피드백 제어부(3)의 제어에 의해 동작하중의 가중 또는 감소를 위한 동력을 발생한다. 따라서, 재활환자가 상지 모션 모듈(100)을 통해 효율적인 상지 재활운동을 수행할 수 있다. The shoulder joint drive unit 102, the elbow joint drive unit 105, and the wrist joint drive unit 108 are configured by any one of an AC motor, a DC motor, or an ultrasonic motor, and are supplied with power to be controlled by the rehabilitation exercise feedback control unit 3. Generates power for weighting or reducing the operating load. Therefore, the rehabilitation patient may perform an efficient upper limb rehabilitation exercise through the upper limb motion module 100.

위팔지지대(103a)와 위팔지지대(103b) 사이에는 위팔 길이조정부(104)가 형성되고, 아래팔지지대(106a)와 아래팔지지대(106b) 사이에는 아래팔 길이조정부(107)가 각각 형성되어 재활환자(700)의 팔 길이에 대응되도록 지지대의 길이를 조정할 수 있다. The upper arm length adjusting part 104 is formed between the upper arm support 103a and the upper arm support 103b, and the lower arm length adjusting part 107 is formed between the lower arm support 106a and the lower arm support 106b, respectively. The length of the support may be adjusted to correspond to the arm length of the patient 700.

상지 모션 모듈(100)의 구동 범위는, 팔꿈치의 굽힘/폄, 손목의 굽힘/폄, 그리고 어깨의 올림/내림 등 회전을 운동을 분석하여 표 1에 나타낸 바와 같이 상지 모션의 범위를 설계하고, 표 2에 나타낸 바와 같이 표준 상지 근력 측정 데이터를 분석하여 상지 모션 모듈(100)의 구동 범위를 설계할 수 있다. The driving range of the upper limb motion module 100 is to design the range of upper limb motion as shown in Table 1 by analyzing the rotation of the elbow bend / 폄, wrist bent / 폄, and shoulder up / down, etc. As shown in Table 2, the driving range of the upper limb motion module 100 may be designed by analyzing standard upper limb muscle strength measurement data.

Figure 112010077499090-pat00001
Figure 112010077499090-pat00001

Figure 112010077499090-pat00002
Figure 112010077499090-pat00002

하지 모션 모듈(200)은 좌우 한 쌍씩의 하지 고정부(201), 재활환자의 허벅지를 가이드하는 허벅지지지대(203a, 203b), 재활환자의 종아리를 가이드하는 종아리지지대(206a, 206b) 및 재활환자의 발바닥을 지지하는 발판(209)으로 이루어진다. 하지 고정부(201)와 허벅지지지대(203a)는 하지 고정부(201)에 대해 허벅지지지대(203a, 203b)가 일정한 각도로 회전운동하도록 고관절 구동부(202)로 연결된다. 허벅지지대(203b)와 종아리지지대(206a)는 허벅지지지대(203a, 203b)에 대해 종아리지지대(206a, 206b)가 일정한 각도로 회전운동하도록 슬관절 구동부(205)로 연결되며, 종아리지지대(206b)와 발판(209)은 종아리지지대(206a, 206b)에 대해 발판(209)이 일정한 각도로 회전운동하도록 족관절 구동부(208)로 연결된다.The lower limb motion module 200 includes a pair of left and right lower limbs 201, thigh supports 203a and 203b for guiding the thigh of the rehabilitation patient, calf supports 206a and 206b for guiding the calf of the rehabilitation patient, and the rehabilitation patient. It consists of a footrest 209 to support the sole of the. The lower leg fixing part 201 and the thigh support 203a are connected to the hip joint driving part 202 such that the thigh supporting members 203a and 203b rotate with respect to the lower leg fixing part 201 at a predetermined angle. The thigh support 203b and the calf support 206a are connected to the knee joint drive unit 205 such that the calf supports 206a and 206b rotate at a predetermined angle with respect to the thigh support 203a and 203b, and the calf support 206b. The footrest 209 is connected to the ankle drive 208 such that the footrest 209 rotates at an angle with respect to the calf zones 206a and 206b.

이 고관절 구동부(202), 슬관절 구동부(205) 및 족관절 구동부(208)에는 AC모터, DC모터 또는 초음파 모터 중 어느 하나로 구성되어 전원을 공급받아 재활운동 피드백 제어부(3)의 제어에 의해 동작하중의 가중 또는 감소를 위한 동력을 발생한다. 따라서, 하지 모션 모듈(200)을 착용한 재활환자는 보행 및 앉기/서기 등의 동작을 통해 고관절, 슬관절 및 족관절과 각 근육을 강화할 수 있는 재활운동을 수행할 수 있다.The hip joint driver 202, the knee joint driver 205, and the ankle joint driver 208 are composed of any one of an AC motor, a DC motor, and an ultrasonic motor, and are supplied with power to control the operation load under the control of the rehabilitation feedback controller 3. Generates power for weighting or reduction. Therefore, the rehabilitation patient wearing the lower limb motion module 200 may perform a rehabilitation exercise to strengthen the hips, knees and ankles and each muscle through operations such as walking and sitting / standing.

허벅지지지대(203a)와 허벅지지지대(203b) 사이에는 허벅지 길이조정부(204)가 형성되고, 종아리지지대(206a)와 종아리지지대(206b) 사이에는 종아리 길이조정부(207)가 각각 형성되어 재활환자(700)의 다리 길이에 대응되도록 지지대의 길이를 조정할 수 있다.The thigh length adjustment part 204 is formed between the thigh support 203a and the thigh support 203b, and the calf length adjustment part 207 is formed between the calf support 206a and the calf support 206b, respectively. The length of the support can be adjusted to correspond to the length of the legs.

하지 모션 모듈(200)의 구동 범위는, 무릎의 굽힘/폄, 발목의 굽힘/폄, 그리고 발목의 회전 운동을 분석하여 표 3에 나타낸 바와 같이 하지 모션의 범위를 설계하고, 표 4에 나타낸 바와 같이, 표준 하지 동작 예를 들면, 일반적인 보행시 양 하지의 시간에 따른 운동 모션의 분석 및 하지의 모션에 따른 각 관절 조인트의 움직임을 동적 분석한 데이터를 통하여 하지 모션 모듈(200)의 구동 범위를 설계할 수 있다.The driving range of the lower limb motion module 200 is to analyze the bending / knee of the knee, the bending / knee of the ankle, and the rotational motion of the ankle to design the range of the lower limb motion as shown in Table 3, and as shown in Table 4, Similarly, for example, the driving range of the lower limb motion module 200 may be determined by analyzing the motion motion according to the time of both lower limbs and dynamic analysis of the movement of each joint joint according to the lower limb motion during general walking. Can be designed.

Figure 112010077499090-pat00003
Figure 112010077499090-pat00003

Figure 112010077499090-pat00004
Figure 112010077499090-pat00004

중간 모듈(300)은 재활환자의 좌우 어깨에 장착되어 재활환자의 가슴과 등을 가이드하는 어깨지지대(302a, 302b) 및 골조역할을 하는 벨트 형태의 허리지지대(301)로 재활환자의 골반을 중심으로 허리둘레에 고정되도록 구성된다. 또한, 어깨지지대(302a, 302b)의 전측 및 후측에는 재활환자의 상체 길이에 대응하도록 상체 길이조정부(303a, 303b)가 각각 형성되어 있으며, 상지 고정부(101)가 어깨지지대(302a)에 탈착가능하게 장착되고, 하지 고정부(201)도 허리지지대(301)에 탈착가능하게 장착되어 있다. 따라서, 상지 재활운동만을 필요로하는 재활환자에 대해서는 상지 모션 모듈(100)과 중간 모듈(300)을 결합한 상태에서 재활운동을 수행하고, 하지 재활운동이 필요한 재활환자에 대해서는 하지 모션 모듈(200)과 중간 모듈(300)만을 결합하여 재활운동을 수행할 수 있다.Intermediate module 300 is mounted on the left and right shoulders of the rehabilitation patient shoulder guides (302a, 302b) for guiding the chest and back of the rehabilitation center and the waist support 301 in the form of a belt to act as a skeleton center the pelvis of the rehabilitation patient It is configured to be fixed to the waist circumference. In addition, the front and rear of the shoulder support (302a, 302b) is formed with upper body length adjusting portion (303a, 303b) to correspond to the upper body length of the rehabilitation patients, respectively, upper limb fixing portion 101 is detachable to the shoulder support (302a) It is mounted so that it is possible, and the lower part fixing part 201 is also detachably attached to the waist support 301. Therefore, for a rehabilitation patient requiring only upper limb rehabilitation exercise, perform a rehabilitation exercise in a state in which the upper limb motion module 100 and the intermediate module 300 are combined, and for a rehabilitation patient requiring lower limb rehabilitation exercise, the lower limb motion module 200. Combined with only the middle module 300 can perform a rehabilitation exercise.

또한, 어깨지지대(302a, 302b)의 후측에는 제어 모듈(310)이 장착되고, 이 제어 모듈(310)에는 재활운동 피드백 제어부(3), 전원공급부(5), 재활운동 컨텐츠 저장부(8)와 재활운동 의료단말(6)이나 외부의 재활운동 진단서버(7)와 무선 또는 유선으로 통신을 수행할 수 있는 통신 인터페이스 및 각종 스위치 등의 유저 인터페이스가 구비될 수 있다.In addition, the rear side of the shoulder support (302a, 302b) is equipped with a control module 310, the control module 310, rehabilitation feedback control unit 3, power supply unit 5, rehabilitation content storage unit 8 And a user interface, such as a communication interface and various switches that can perform a wireless or wired communication with the rehabilitation exercise medical terminal (6) or the external rehabilitation exercise diagnosis server (7).

도 3에 나타낸 바와 같이, 재활환자(700)가 외골격 로봇 프레임(1)을 착용하는 경우, 재활환자(700)의 상지 및 하지에 고정할 수 있도록, 외골격 로봇 프레임(1)의 상지 모션 모듈(100)에는 위팔 고정부(130a, 130b) 및 아래팔 고정부(160a, 160b)가 탈착가능하게 장착되고, 하지 모션 모듈(200)에는 허벅지 고정부(230a, 230b)와 종아리 고정부(260a 및 260b)가 각각 탈착가능하게 장착된다.As shown in FIG. 3, when the rehabilitation patient 700 wears the exoskeleton robot frame 1, the upper limb motion module of the exoskeleton robot frame 1 may be fixed to the upper and lower limbs of the rehabilitation patient 700. The upper arm fixing portion (130a, 130b) and the lower arm fixing portion (160a, 160b) is detachably mounted to the 100, the lower motion module 200, thigh fixing portion (230a, 230b) and calf fixing portion (260a and 260b) are each detachably mounted.

각각의 고정부(130a, 130b, 230a, 230b, 260a 및 260b)에는 도시하지는 않았지만, 재활환자(700)의 생체신호를 측정할 수 있도록 센서를 탑재하여 괜찮다. 생체신호를 측정할 수 있는 센서는 각도정보 센서(potentiometer), 생체신호 센서, 전류 센서, 상 반력 센서 등 각종 생체 신호 정보를 측정하여, 측정값을 재활운동 피드백 제어부(3)로 보낼 수 있다.Although not shown in each of the fixing unit (130a, 130b, 230a, 230b, 260a and 260b), it is okay to mount a sensor to measure the bio-signal of the rehabilitation patient 700. The sensor capable of measuring the biosignal may measure various biosignal information, such as an angle information sensor, a biosignal sensor, a current sensor, and a phase force sensor, and transmit the measured value to the rehabilitation feedback feedback controller 3.

또한, 로봇 프레임(1)의 각 관절 구동부는 가변 스톱퍼를 설치하여 재활환자의 증상에 맞춰 가동범위를 조정해도 괜찮고, 가속도계(Accelenometer), 자이로(Gyro) 및 힘센서 등을 장착하여 재활환자(700)의 물리적 운동량을 측정할 수 있다.In addition, each joint driving unit of the robot frame 1 may be provided with a variable stopper to adjust the movable range according to the symptoms of the rehabilitation patient, or by attaching an accelerometer, a gyro, a force sensor, and the like. Physical momentum can be measured.

본 발명의 실시예에 따른 외골격 로봇 프레임의 관절 형태는, 도시하지는 않았지만 인체 동작 모사를 위한 관절 구성을 위하여, 모터로 구동되는 Active 타입과 스프링 또는 베어링을 이용한 Passive 타입으로 구성되고, Active 타입과 Passive 타입의 관절 조합을 통하여 자연스러운 인체 관절 동작을 구현할 수 있다.
Joint structure of the exoskeleton robot frame according to an embodiment of the present invention, although not shown, for the joint configuration for simulating human motion, is composed of an active type driven by a motor and a passive type using a spring or a bearing, active type and passive By combining the joints of the type it is possible to implement a natural human joint motion.

도 4a 및 도 4b는 재활운동을 위한 동기유발 재활운동 컨텐츠를 나타내는 도면이다.4A and 4B are diagrams illustrating motivational rehabilitation content for rehabilitation exercises.

도 4a 및 도 4b에 나타낸 재활운동 컨텐츠는, 도 3에서 재활환자(700)가 착용한 안경 형태의 디스플레이 디바이스(710)를 통해 출력된다.4A and 4B, the rehabilitation content shown in FIG. 4 is output through the display device 710 in the form of glasses worn by the rehabilitation patient 700 in FIG. 3.

먼저, 도 4a에서 부호(721)는 재활환자의 캐릭터, 부호(722)는 가상 트레이너, 부호(723)는 프로파일 거리 바, 부호(724)는 재활환자의 운동 속도, 부호(725 및 726)는 프로파일 상한 및 하한을 나타내면 부호(727)는 안내창을 나타낸다.First, in FIG. 4A, reference numeral 721 denotes a character of a rehabilitation patient, reference numeral 722 denotes a virtual trainer, reference numeral 723 denotes a profile distance bar, reference numeral 724 denotes a movement speed of the rehabilitation patient, and reference numerals 725 and 726. Reference numeral 727 denotes a guide window when the profile upper limit and lower limit are indicated.

재활환자(700)가 컨텐츠 화면(720) 상에 나타난 가상 트레이너(722)의 이동에 따라 보행 등의 운동을 수행하면 캐릭터(721)가 재활환자(700)의 보행속도와 동일하게 화면(720)에서 이동을 한다. 또한, 재활환자(700)가 재활운동을 수행하는 동안 각종 정보, 예를 들면 이동 속도, 이동 거리 등이 컨텐츠 화면(720)에 표시된다. When the rehabilitation patient 700 performs an exercise such as walking in accordance with the movement of the virtual trainer 722 shown on the content screen 720, the character 721 moves to the walking speed of the rehabilitation patient 700. Move on. In addition, while the rehabilitation patient 700 performs the rehabilitation exercise, various information, for example, a moving speed and a moving distance, are displayed on the content screen 720.

또한, 4b에서 부호(731)는 재활환자 캐릭터, 부호(732)는 운동 진행방향, 부호(733a 내지 733f)는 아이템, 부호(734)는 동작하중의 가중 또는 감소를 나타내는 강도표시를 나타낸다.In addition, at 4b, reference numeral 731 denotes a rehabilitation patient character, reference numeral 732 denotes a movement progress direction, reference numerals 733a to 733f denote items, and reference numeral 734 denotes an intensity indication indicating weighting or reduction of an operating load.

재활환자(700)가 운동 진행방향(732)을 따라 이동하면 화면(730) 상의 캐릭터(731)도 동일하게 이동하고, 이동 중 화면(730)에 나타낸 아이템을 취득하기 위해 팔 올리기/내리기, 앉기/서기 등의 동작을 반복함으로써 재활운동의 효과를 얻을 수 있다.When the rehabilitation patient 700 moves along the movement progress direction 732, the character 731 on the screen 730 moves in the same way, and the arm is raised / lowered or sat down to acquire the item displayed on the screen 730 during the movement. By repeating the movement of the clerk, etc., the effect of the rehabilitation exercise can be obtained.

또한, 동기유발 재활운동 컨텐츠로서 예를 들면, 일상생활에서의 운동기능을 보조하는 물건 들어 옮기기, 컵 집어 물 따르기, TV 켜기, 유리창 닦기 등, 또 게임 형태를 통한, 야구공 던지기, 축구 골키퍼로 축구공 막아내기, 움직이는 풍선 터트리기, 수영 모션 하기 등 다양한 프로그램을 재활운동 처방데이터와 연동하여 제공할 수 있다.In addition, as an incentive rehabilitation exercise content, for example, by moving things that support exercise functions in daily life, picking up cups, pouring TV, turning on windows, cleaning windows, etc. Various programs such as blocking the soccer ball, popping a moving balloon, and swimming motion can be provided in conjunction with rehabilitation prescription data.

따라서, 이러한 동기유발 재활운동 컨텐츠를 이용하여 가상현실에 의한 몰입형 재활운동의 실시가 가능함으로써 재활효과를 극대화할 수 있다.
Therefore, the immersive rehabilitation exercise by virtual reality can be performed using the motivational rehabilitation exercise contents, thereby maximizing the rehabilitation effect.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 재활운동을 보조하는 이동용 보조 트레일러와 연결된 지능형 외골격 로봇 프레임을 나타내는 예시도이고, 도 6은 본 발명의 지능형 외골격 로봇 시스템과 연동하는 트레드밀을 나타내는 예시도이다.Figure 5 is an exemplary view showing an intelligent exoskeleton robot frame connected to a mobile auxiliary trailer for assisting rehabilitation exercise according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is an exemplary view showing a treadmill in conjunction with the intelligent exoskeleton robot system of the present invention.

먼저, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이동용 보조 트레일러(800)는 재활 로봇 프레임(1)의 중간모듈(300)에 연결 고정되어 로봇 프레임(1)을 지지하도록 높이 조절이 가능한 로봇 프레임 지지대(810)와 재활환자(700)의 보행시 이동을 보조하도록 동력으로 구동되는 한 쌍의 구동휠(820) 및 이동용 보조 트레일러(800)의 방향 전환 및 이동을 보조하는 다수의 종동휠(830)로 구성된다.First, as shown in Figure 5, the mobile auxiliary trailer 800 is connected to the intermediate module 300 of the rehabilitation robot frame 1 is fixed to the robot frame support 810 capable of height adjustment to support the robot frame (1) And a pair of driving wheels 820 driven by power to assist movement during rehabilitation of the rehabilitation patient 700 and a plurality of driven wheels 830 to assist in changing the direction and movement of the auxiliary trailer 800 for movement. .

또한, 이동용 보조 트레일러(800)에는 제어 모듈(310)이 설치되어 로봇 프레임 지지대(810)를 통해 재활환자(700)가 착용하는 외골격 로봇 프레임(1)을 제어하여 외골격 로봇 프레임(1)의 각 관절 구동부(102, 105, 108, 202, 205, 208)에 동작하중의 증가 또는 감소를 수행하도록 제어한다. 특히, 부피가 크거나 무거워 부담을 느끼는 근력이 약한 노인 또는 장애인 등 재활환자(700)에 대해서는 외골격 로봇 프레임(1)이 이동용 보조 트레일러(800)에 지지되어 있어 보다 간편하게 재활운동을 수행할 수 있다.In addition, the mobile auxiliary trailer 800 is provided with a control module 310 to control the exoskeleton robot frame 1 worn by the rehabilitation patient 700 through the robot frame support 810, each of the exoskeleton robot frame (1) The joint drive (102, 105, 108, 202, 205, 208) is controlled to perform an increase or decrease in the operating load. In particular, the exoskeleton robot frame 1 is supported by the mobile auxiliary trailer 800 for a rehabilitation patient 700 such as an elderly person or a disabled person who has a weak muscle strength, which is bulky or heavy, so that the rehabilitation exercise can be performed more easily. .

이러한 이동용 보조 트레일러(800)를 이용하여 외골격 로봇 프레임(1)을 착용한 재활환자(700)는 평지에서 앉기/서기, 보행 및 방향 전환 보행 등의 재활운동을 수행할 수 있다.The rehabilitation patient 700 wearing the exoskeleton robot frame 1 using the mobile auxiliary trailer 800 may perform rehabilitation exercises such as sitting / standing, walking and reversing walking on a flat surface.

도 6은, 이동용 보조 트레일러(800)에 연결된 외골격 로봇 프레임(1)이 트레드밀(900)과 동기화하여 재활환자(700)에 대해 재활운동을 수행하는 예시도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 이동용 보조 트레일러(800)는 고정된 상태에서 재활로보 프레임(1)의 제어 모듈(310)에 연결되어 외골격 로봇 프레임(1)을 지지한다.6 is an exemplary diagram in which the exoskeleton robot frame 1 connected to the mobile auxiliary trailer 800 performs a rehabilitation exercise for the rehabilitation patient 700 in synchronization with the treadmill 900. As shown in FIG. 6, the mobile auxiliary trailer 800 is connected to the control module 310 of the rehabilitation robot frame 1 in a fixed state to support the exoskeleton robot frame 1.

이동용 보조 트레일러(800)에 의해 지지된 외골격 로봇 프레임(1)을 착용한 재활환자(700)는 운동기구로서 러닝 머신과 같은 트레드밀(900)을 이용하여 평지보행 및 경사보행 등의 재활운동을 수행한다.The rehabilitation patient 700 wearing the exoskeleton robot frame 1 supported by the mobile auxiliary trailer 800 performs a rehabilitation exercise such as flat walking and inclined walking using a treadmill 900 such as a treadmill as an exercise machine. do.

트레드밀(900)은 다수의 입력키가 형성된 입력수단(920)을 통해 지정속도가 입력되면 일정한 속도록 바닥면(910)을 이동시키고, 재활환자(700)는 외골격 로봇 프레임(1)이 고정된 이동용 보조 트레일러(800)에 의해 지지되어 있어 정위치에서 이동되는 바닥면(910)을 통해 지속적인 보행훈련을 수행한다. 특히, 외골격 로봇 프레임(1)의 제어 모듈(310)에서는 유선 또는 무선으로 트레드밀(900)과 통신하여 이 트레드밀(900)의 동작을 동기화시킨다. 이경우, 바닥면(910)의 이동속도는 제어 모듈(310)에 의해서 피드백되는 재활환자(700)의 재활 운동량에 따라 가변된다. 또한, 트레드밀(900)과 동기화 된 제어 모듈(310)에서는 바닥면(910)의 높이(경사도)를 조절함으로써 재활환자(700)가 경사보행을 통한 재활운동을 수행하도록 트레드밀(900)의 동작을 제어할 수 있다.The treadmill 900 moves the bottom surface 910 at a certain speed when the designated speed is input through the input means 920 having a plurality of input keys, and the rehabilitation patient 700 has the exoskeleton robot frame 1 fixed thereto. It is supported by the mobile auxiliary trailer 800 performs a continuous walking training through the bottom surface 910 is moved in place. In particular, the control module 310 of the exoskeleton robot frame 1 communicates with the treadmill 900 by wire or wirelessly to synchronize the operation of the treadmill 900. In this case, the moving speed of the bottom surface 910 is variable according to the rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient 700 fed back by the control module 310. In addition, the control module 310 synchronized with the treadmill 900 controls the height (tilt) of the bottom surface 910 so that the rehabilitation patient 700 performs the operation of the treadmill 900 to perform the rehabilitation movement through the inclined walking. Can be controlled.

따라서, 본 발명의 지능형 외골격 로봇 시스템은 이동용 보조 트레일러 및 트레드밀과 연동하여 재활환자에 대해 평지 앉기/서기, 보행, 방향전환 보행 및 경사보행 등 다양한 재활운동을 수행할 수 있는 특징이 있다.
Therefore, the intelligent exoskeleton robot system of the present invention is characterized in that it can perform various rehabilitation exercises such as flat sitting / standing, walking, reversing walking and inclined walking for the rehabilitation patient in conjunction with the mobile auxiliary trailer and the treadmill.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 외골격 로봇 시스템의 제어방법을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a control method of the intelligent exoskeleton robot system according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 재활운동 의료단말(6)에서 재활환자(700)에 필요한 재활운동 정보가 포함된 재활운동 처방데이터를 재활환자(700)가 착용한 상하지 재활운동을 수행하는 외골격 로봇 프레임(1)에 전송한다(S101). 재활운동 처방데이터에는 재활운동의 형태, 재활운동의 강도 및 재활운동의 지속시간 등을 포함한다.1 to 4, the exoskeleton performing upper and lower rehabilitation exercise worn by the rehabilitation patient 700 wearing the rehabilitation exercise prescription data including the rehabilitation exercise information necessary for the rehabilitation patient 700 in the rehabilitation exercise medical terminal 6 The robot frame 1 is transmitted to the robot frame 1 (S101). Rehabilitation prescription data includes the type of rehabilitation exercise, the intensity of the rehabilitation exercise and the duration of the rehabilitation exercise.

외골격 로봇 프레임(1)은 전송된 재활운동 처방데이터에 근거하여 재활환자(700)에 대해 재활운동을 수행하도록 전원공급부(5)로부터 전원을 공급받아 동력을 구동한다(S102). 또한, 재활운동 피드백 제어부(3)는 재활운동과 연동하는 동기유발 재활운동 컨텐츠가 디스플레이 디바이스(8)에 출력할 수 있다(S103). 또한, 재활환자(700)의 재활운동 형태에 따라 기능적 전기 자극(FES, Functional Electrical Stimulation)신호 발생부를 제어하여 기능적 전기 자극 신호를 발생한다(S104).The exoskeleton robot frame 1 receives power from the power supply unit 5 so as to perform a rehabilitation exercise for the rehabilitation patient 700 based on the transmitted rehabilitation exercise prescription data (S102). In addition, the rehabilitation feedback control unit 3 may output the motivational rehabilitation exercise content in conjunction with the rehabilitation exercise to the display device (8) (S103). In addition, by controlling the functional electrical stimulation (FES) signal generator according to the rehabilitation exercise form of the rehabilitation patient 700 generates a functional electrical stimulation signal (S104).

이후, 외골격 로봇 프레임(1)에 의해 재활운동이 수행되는 동안, 재활운동 측정부(2)에서는 재활환자(700)에 대한 재활 운동량을 측정하고(S105), 동시에 재활환자(700)의 생체신호를 측정한다(S106). Subsequently, while the rehabilitation exercise is performed by the exoskeleton robot frame 1, the rehabilitation exercise measuring unit 2 measures the rehabilitation exercise amount for the rehabilitation patient 700 (S105) and at the same time, the biosignal of the rehabilitation patient 700. It is measured (S106).

재활운동 측정부(2)에서 측정된 재활 운동량 및 생체신호는 재활운동 피드백 제어부(3)로 전송되고(S107), 재활운동 피드백 제어부(3)에서는 전송된 재활환자의 재활 운동량 및 상기 생체신호와 재활운동 처방데이터를 비교한다(S108). 비교한 결과에 따라 재활운동 피드백 제어부(3)에서는 동력에 의해 구동되는 외골격 로봇 프레임(1)의 상지 모션 모듈(100) 및 하지 모션 모듈(200)의 동작 하중을 가중시키거나 또는 감소시켜 재활환자의 재활 운동량, 운동 강도 운동 지속시간 등을 조절한다(S109).The rehabilitation exercise amount and the biosignal measured by the rehabilitation exercise measuring unit 2 are transmitted to the rehabilitation exercise feedback control unit 3 (S107), and the rehabilitation exercise feedback control unit 3 transmits the rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient and the bio signal. Rehabilitation exercise prescription data is compared (S108). According to the comparison result, the rehabilitation feedback control unit 3 increases or decreases the operating loads of the upper and lower motion modules 100 and 200 of the exoskeleton robot frame 1 driven by the power, thereby rehabilitation patients. Adjust the rehabilitation exercise amount, exercise intensity exercise duration and the like (S109).

이후, 재활운동 의료단말(6)의 재활운동 처방데이터가 재활운동 진단서버(7)로 전송되고(S110), 또 재활운동 측정부(2)에서 측정된 재활환자(700)의 재활 운동량 및 생체신호도 재활운동 진단서버(7)로 전송된다(S111). 재활운동 진단서버(7)에서는 전송된 재활환자(700)의 재활 운동량 및 생체신호와 재활운동 처방데이터를 분석(S112)한 다음, 분석한 재활정보를 재활운동 의료단말(6)에 업데이트된 재활운동 처방데이터로 피드백(S113)함으로써, 재활환자(700)에 대한 맞춤형 재활운동을 가능하게 한다.Thereafter, the rehabilitation exercise prescription data of the rehabilitation exercise medical terminal 6 is transmitted to the rehabilitation exercise diagnosis server 7 (S110), and the rehabilitation exercise amount and the living body of the rehabilitation patient 700 measured by the rehabilitation exercise measuring unit 2. The signal is also transmitted to the rehabilitation exercise diagnosis server (7). The rehabilitation exercise diagnosis server 7 analyzes the rehabilitation exercise amount and the bio-signal and the rehabilitation exercise prescription data of the transmitted rehabilitation patient 700 (S112), and then updates the rehabilitation information analyzed in the rehabilitation exercise medical terminal 6. By feedback (S113) to the exercise prescription data, it is possible to tailor the rehabilitation exercise for the rehabilitation patient 700.

따라서 상기와 같은 본 발명에 의하면, 노인 및 장애인의 상하지에 대한 근육 퇴화방지, 근력 회복, 근력 강화를 위해 각 대상군에 대한 분류와 운동/재활 처방 프로토콜을 우선 작성하고 운동/재활 평가 방법을 확립한 뒤, 상하지 운동 메커니즘, 수학적 인체모델, 전산화 생체 모델을 바탕으로 외골격 동작제어 메커니즘을 설계 구현함으로써, 사용자 감각 및 의도파악 기능과 바이오피드백 기반의 재활 훈련 프로그램과 사용자 상태에 대한 최적화된 흥미 유발형 맞춤 재활 훈련 컨텐츠를 적용할 수 있다.
Therefore, according to the present invention as described above, in order to prevent muscle degeneration of the upper and lower extremities of the elderly and the disabled, muscle strength recovery, strength strengthening, the classification and exercise / rehabilitation prescription protocols for each subject group are first prepared and the exercise / rehabilitation evaluation method is established. Then, by designing and implementing the exoskeleton motion control mechanism based on upper and lower extremity movement mechanism, mathematical human model and computerized biometric model, the user's sense and intention grasp function, biofeedback based rehabilitation training program and optimized interest-induced type of user's condition Apply personalized rehabilitation training content.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, such modifications, changes and additions are the scope of the claims Should be seen as belonging to.

1 : 외골격 로봇 프레임 2 : 재활운동 측정부
3 : 재활운동 피드백 제어부 4 : FES 신호 발생부
5 : 전원공급부 6 : 재활운동 의료단말
7 : 재활운동 진단서버 100 : 상지 모션 모듈
200 : 하지 모션 모듈 300 : 중간 모듈
400 : 생체운동능력 측정모듈 500 : 운동능력 측정모듈
600 : 생체신호 측정모듈 800 : 이동용 보조 트레일러
900 : 트레드밀
1: exoskeleton robot frame 2: rehabilitation measurement unit
3: rehabilitation feedback control unit 4: FES signal generator
5: power supply unit 6: rehabilitation exercise medical terminal
7: rehabilitation exercise server 100: upper limb motion module
200: not motion module 300: intermediate module
400: biomechanical capacity measurement module 500: exercise capacity measurement module
600: biological signal measuring module 800: mobile auxiliary trailer
900: treadmill

Claims (20)

지능형 외골격 로봇 시스템에 있어서,
재활환자의 상지 및 하지에 착용되고, 상기 재활환자의 상하지 재활운동을 수행하도록 동력에 의해 구동되는 외골격 로봇 프레임;
상기 외골격 로봇 프레임에 의해 재활운동이 수행되도록 상기 재활환자에 필요한 재활운동 정보가 포함된 재활운동 처방데이터를 상기 외골격 로봇 프레임에 전송하는 재활운동 의료단말;
상기 재활운동 처방데이터에 근거하여 상기 외골격 로봇 프레임에서 수행되는 동안 상기 재활환자의 재활 운동량 및 상기 재활운동 시 발생되는 상기 재활환자의 생체신호를 측정하는 재활운동 측정부;
상기 재활운동 측정부에서 측정된 상기 재활환자의 재활 운동량 및 생체신호와 상기 재활운동 처방데이터를 비교하고, 비교한 결과에 따라 상기 외골격 로봇 프레임의 동력하중을 증가 또는 감소시켜 상기 재활환자의 재활 운동량을 조절하는 재활운동 피드백 제어부; 및
상기 재활운동 측정부에 의해 측정된 상기 재활환자의 재활 운동량 및 생체신호와 상기 재활운동 의료단말의 상기 재활운동 처방데이터를 각각 수신하여 상기 재활환자의 재활정보를 분석하는 재활운동 진단서버;를 포함하여 구성되고,
상기 외골격 로봇 프레임은,
좌우 한쌍씩의 상지 고정부, 상기 재활환자의 위팔을 가이드 하는 위팔지지대, 상기 재활환자의 아래팔을 가이드 하는 아래팔지지대 및 손잡이지지대로 이루어지고, 상기 상지 고정부와 상기 위팔 지지대는 상기 상지 고정부에 대해 상기 위팔 지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 1 관절 구동부로 연결되고, 상기 위팔지지대와 상기 아래팔지지대는 상기 위팔지지대에 대해 상기 아래팔 지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 2 관절 구동부로 연결되며, 상기 아래팔지지대와 상기 손잡이지지대는 상기 아래팔지지대에 대해 상기 손잡이지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 3 관절 구동부로 연결되어 상기 재활환자의 상지 재활운동을 수행하는 상지 모션 모듈;
좌우 한쌍씩의 하지 고정부, 상기 재활환자의 허벅지를 가이드하는 허벅지지지대, 상기 재활환자의 종아리를 가이드하는 종아리지지대 및 발판으로 이루어지고, 상기 하지 고정부와 상기 허벅지지지대는 상기 하지 고정부에 대해 상기 허벅지지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 4 관절 구동부로 연결되고, 상기 허벅지지지대와 상기 종아리지지대는 상기 허벅지지지대에 대해 상기 종아리지지대를 일정한 각도로 회전운동시키는 제 5 관절 구동부로 연결되며, 상기 종아리지지대와 상기 발판은 상기 종아리지지대에 대해 상기 발판을 일정한 각도로 회전운동시키는 제 6 관절 구동부로 연결되어 상기 재활환자의 하지 재활운동을 수행하는 하지 모션 모듈;
상기 재활환자의 좌우 어깨에 장착되어 상기 재활환자의 가슴과 등을 가이드하는 한쌍의 어깨지지대 및 상기 재활환자의 허리를 감싸는 허리지지대로 구성되는 중간 모듈; 및
상기 중간 모듈에 장착되어 상기 외골격 로봇 프레임의 동작을 제어하는 제어 모듈;을 포함하고,
상기 상지 모션 모듈, 상기 하지 모션 모듈 및 상기 제어 모듈은 상기 중간 모듈에 탈착가능하게 장착되고, 상기 제 1 내지 제 6 관절 구동부는 전원 공급부로부터 공급된 전원에 의해 동력을 발생하여 상기 재활환자의 상하지 재활운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
In the intelligent exoskeleton robot system,
An exoskeleton robot frame worn on upper and lower limbs of a rehabilitation patient and driven by power to perform upper and lower rehabilitation of the rehabilitation patient;
A rehabilitation exercise medical terminal for transmitting rehabilitation exercise prescription data including rehabilitation exercise information necessary for the rehabilitation patient so that the rehabilitation exercise is performed by the exoskeleton robot frame to the exoskeleton robot frame;
A rehabilitation exercise measuring unit configured to measure the rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient and the biosignal of the rehabilitation patient generated during the rehabilitation exercise while being performed in the exoskeleton robot frame based on the rehabilitation exercise prescription data;
The rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient measured by the rehabilitation exercise measuring unit and the bio-signal and the rehabilitation exercise prescription data is compared and according to the result of the comparison to increase or decrease the power load of the exoskeleton robot frame rehabilitation exercise amount of the rehabilitation patient Rehabilitation feedback control unit to adjust the; And
A rehabilitation exercise diagnosis server for receiving the rehabilitation exercise amount and the bio-signal of the rehabilitation patient measured by the rehabilitation exercise measuring unit and the rehabilitation exercise prescription data of the rehabilitation exercise medical terminal, respectively, and analyzing the rehabilitation information of the rehabilitation patient; Configured by
The exoskeleton robot frame,
The left and right pair of upper limb fixing portion, the upper arm support for guiding the upper arm of the rehabilitation patient, the lower arm support and the handle support for guiding the lower arm of the rehabilitation patient, the upper limb fixing portion and the upper arm support is the upper limbs A second articulation drive connected to a first articulation drive to rotate the upper arm support at a predetermined angle with respect to the government, and the upper arm support and the lower arm support to rotate the lower arm support at a predetermined angle with respect to the upper arm support. Is connected to the lower arm support and the handle support is connected to the third joint drive for rotating the handle support at a predetermined angle with respect to the lower arm support upper limb motion module for performing the upper limb rehabilitation of the rehabilitation patient;
A pair of left and right lower limbs, thigh support for guiding the thighs of the rehabilitation patient, a calf support and a footrest for guiding the calf of the rehabilitation patient, the lower limbs fixing portion and the thigh support relative to the lower limbs fixing portion The thigh support is connected to a fourth joint drive for rotating the thigh support at a predetermined angle, and the thigh support and the calf support are connected to a fifth joint drive to rotate the thigh support at a certain angle with respect to the thigh support. A lower limb motion module connected to the calf zone and the footrest by a sixth articulation drive that rotates the footrest at a predetermined angle with respect to the calfridge to perform lower leg rehabilitation of the rehabilitation patient;
An intermediate module mounted on the left and right shoulders of the rehabilitation patient and configured as a pair of shoulder supports for guiding the chest and the back of the rehabilitation patient and a waist support surrounding the waist of the rehabilitation patient; And
And a control module mounted to the intermediate module to control an operation of the exoskeleton robot frame.
The upper limb motion module, the lower limb motion module, and the control module are detachably mounted to the intermediate module, and the first to sixth articulation drives generate power by power supplied from a power supply to the upper and lower limbs of the rehabilitation patient. Intelligent exoskeleton robot system, characterized in that to perform a rehabilitation exercise.
제 1 항에 있어서, 상기 재활운동 측정부는,
상기 재활환자의 근전도(Electromyography), 임피던스(Impedance) 및 뇌파(Electroencephalogram)를 측정하여 운동정보를 예측하는 생체운동능력 측정모듈;
가속도 센서, 자이로(Gyro) 또는 힘 센서를 포함하여 상기 재활환자의 물리적 운동량을 측정하는 운동능력 측정모듈; 및
상기 재활환자의 심전도(ECG), 산소포화도(SpO2), 호흡(Resp) 및 체온(Temp)을 측정하여 상기 재활환자에 대한 운동부하 및 피로도를 산출하는 생체신호 측정모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
According to claim 1, The rehabilitation exercise measuring unit,
A biomobility measuring module for predicting exercise information by measuring electromyography, impedance, and electroencephalogram of the rehabilitation patient;
An exercise capacity measuring module for measuring physical exercise of the rehabilitation patient, including an acceleration sensor, a gyro or a force sensor; And
And a biosignal measurement module for measuring the ECG, oxygen saturation (SpO 2), respiration and body temperature (Temp) of the rehabilitation patient to calculate exercise load and fatigue for the rehabilitation patient. An intelligent exoskeleton robotic system.
제 1 항에 있어서,
상기 재활운동 진단서버에서 분석된 상기 재활정보는 상기 재활운동 의료단말에 업데이트된 재활운동 처방데이터로서 피드백되는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
The rehabilitation information analyzed by the rehabilitation exercise diagnostic server is fed back to the rehabilitation exercise medical terminal as updated rehabilitation prescription data, intelligent exoskeleton robot system.
제 1 항에 있어서,
상기 재활환자의 재활운동 형태에 따라 기능적 전기 자극(FES, Functional Electrical Stimulation) 신호를 발생하는 기능적 전기 자극 신호발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
Intelligent exoskeleton robot system further comprising; a functional electrical stimulation signal generator for generating a functional electrical stimulation (FES) signal in accordance with the rehabilitation exercise pattern of the rehabilitation patient.
제 1 항에 있어서,
상기 재활운동 처방데이터는 재활운동의 형태, 재활운동의 강도 및 재활운동의 지속시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
The rehabilitation exercise prescription data includes the type of rehabilitation exercise, the intensity of the rehabilitation exercise and the duration of the rehabilitation exercise intelligent exoskeleton robot system.
제 1 항에 있어서,
상기 재활운동 의료단말은 상기 재활운동 처방데이터를 유선 또는 무선으로 상기 재활운동 피드백 제어부에 전송하는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
The rehabilitation exercise medical terminal intelligent exoskeleton robot system, characterized in that for transmitting the rehabilitation prescription data to the rehabilitation feedback control unit by wire or wireless.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 위팔지지대 및 상기 아래팔지지대에는 상기 재활환자의 팔 길이에 대응하도록 위팔 길이조정부 및 아래팔 길이조정부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
Intelligent upper exoskeleton robot system, characterized in that the upper arm support and the lower arm support, the upper arm length adjusting portion and the lower arm length adjusting portion are formed to correspond to the arm length of the rehabilitation patient, respectively.
제 1 항에 있어서,
상기 허벅지지지대 및 상기 종아리지지대에는 상기 재활환자의 다리 길이에 대응하도록 허벅지 길이조정부 및 종아리 길이조정부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
Intelligent thigh length robot system, characterized in that the thigh length and calf length adjustment portion is formed to correspond to the leg length of the rehabilitation patient in the thigh support zone and the calf zone, respectively.
제 1 항에 있어서,
상기 어깨지지대의 전측 및 후측에는 상기 재활환자의 상체 길이에 대응하도록 상체 길이조정부가 형성되는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
Intelligent exoskeleton robot system, characterized in that the upper body length adjustment portion is formed on the front and rear of the shoulder support to correspond to the upper body length of the rehabilitation patient.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 6 관절 구동부는 AC모터, DC모터 또는 초음파 모터 중 어느 하나로 구동되는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
Intelligent exoskeleton robot system, characterized in that the first to sixth joint drive unit is driven by any one of an AC motor, a DC motor or an ultrasonic motor.
제 1 항에 있어서,
상기 중간 모듈에 연결되어 상기 외골격 로봇 프레임을 지지하고, 상기 외골격 로봇 프레임을 착용한 상기 재활환자의 이동을 보조하는 이동용 보조 트레일러;를 더 포함하고,
상기 이동용 보조 트레일러는 상기 재활환자에 대해 평지 앉기/서기 또는 보행 운동 중 어느 하나를 수행하는 상기 외골격 로봇 프레임의 동작을 보조하는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
The method of claim 1,
And a mobile auxiliary trailer connected to the intermediate module to support the exoskeleton robot frame and to assist the movement of the rehabilitation patient wearing the exoskeleton robot frame.
The mobile auxiliary trailer is an intelligent exoskeleton robot system, characterized in that for assisting the operation of the exoskeleton robot frame to perform any one of the flat sitting / standing or walking movement for the rehabilitation patient.
제 12 항에 있어서,
상기 외골격 로봇 프레임을 착용한 상기 재활환자에 대해 정위치에서 재활운동으로서 보행 또는 경사 보행운동을 수행하도록 지정속도로 이동하는 바닥면을 포함하는 트레드밀;을 더 포함하고,
상기 트레드밀은 상기 외골격 로봇 프레임과 동기화되어 상기 재활운동 피드백 제어부에 의해 상기 바닥면의 이동속도가 제어되는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
13. The method of claim 12,
And a treadmill including a bottom surface moving at a predetermined speed to perform a walking or inclined walking movement as a rehabilitation exercise in a fixed position with respect to the rehabilitation patient wearing the exoskeleton robot frame.
The treadmill is synchronized with the exoskeleton robot frame is intelligent exoskeleton robot system, characterized in that the movement speed of the bottom surface is controlled by the rehabilitation feedback feedback control unit.
제 1 항에 있어서, 상기 지능형 외골격 로봇 시스템은,
상기 재활운동과 연동하는 적어도 하나 이상의 재활운동 컨텐츠를 저장하는 재활운동 컨텐츠 저장부; 및
저장된 상기 재활운동 컨텐츠를 디스플레이하는 디스플레이 모듈;을 더 포함하고,
상기 재활운동 피드백 제어부는 상기 재활환자의 재활운동에 대응하는 상기 재활운동 컨텐츠를 디스플레이하도록 상기 디스플레이 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 외골격 로봇 시스템.
According to claim 1, wherein the intelligent exoskeleton robot system,
A rehabilitation exercise content storage unit for storing at least one rehabilitation exercise content associated with the rehabilitation exercise; And
And a display module configured to display the stored rehabilitation content.
And the rehabilitation feedback feedback control unit controls the display module to display the rehabilitation content corresponding to the rehabilitation exercise of the rehabilitation patient.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020100118656A 2010-11-26 2010-11-26 Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training KR101221046B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100118656A KR101221046B1 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100118656A KR101221046B1 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120057081A KR20120057081A (en) 2012-06-05
KR101221046B1 true KR101221046B1 (en) 2013-02-13

Family

ID=46609018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100118656A KR101221046B1 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101221046B1 (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101438003B1 (en) 2013-04-24 2014-09-04 국민대학교산학협력단 Wearable robot with band module of separable type and control method of the same
KR20160024110A (en) * 2014-08-25 2016-03-04 주식회사 바로텍시너지 Legs rehabilitation robot capable of movable gait training and stationary gait training
KR101609505B1 (en) * 2015-02-04 2016-04-05 현대중공업 주식회사 Gait rehabilitation control system and the method
KR101680740B1 (en) 2015-08-31 2016-11-30 한국과학기술연구원 Recognition method of human walking speed intention from surface electromyogram signals of plantar flexor and walking speed control method of a lower-limb exoskeleton robot
US9833376B2 (en) 2015-07-27 2017-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Walking assistance methods and apparatuses performing the same
WO2018045460A1 (en) * 2016-09-08 2018-03-15 Trexo Robotics Inc. Mobile weight-bearing powered orthosis device
KR20180041396A (en) * 2016-10-14 2018-04-24 한국과학기술연구원 Lower limb rehabilitation system with subject specific real time feedback
KR20180058688A (en) * 2018-05-21 2018-06-01 한국과학기술연구원 Lower limb rehabilitation system with subject specific real time feedback
WO2018189614A1 (en) * 2017-04-11 2018-10-18 재단법인대구경북과학기술원 Simulator and simulation system for brain training based on behavior modeling
KR20180123938A (en) 2017-05-10 2018-11-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk
KR20180123937A (en) 2017-05-10 2018-11-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk
KR20180123939A (en) 2017-05-10 2018-11-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk
KR20180135366A (en) 2017-06-12 2018-12-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk
KR102121586B1 (en) * 2018-12-13 2020-06-11 주식회사 네오펙트 Device for providing rehabilitation training for shoulder joint
KR20210048936A (en) 2019-10-24 2021-05-04 에이치엠에이치 주식회사 Patient weight burden reduction device of walking rehabilitation training robot
KR20210048935A (en) 2019-10-24 2021-05-04 에이치엠에이치 주식회사 Gait assist robot for rehabilitation training with lift device
KR20230024499A (en) 2021-08-11 2023-02-21 에이치엠에이치 주식회사 Active walking assistance robot for rehabilitation training

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101584341B1 (en) * 2014-07-07 2016-01-13 주식회사 피앤에스미캐닉스 Load Compensation System of Walking Assistant Robot and Walking Practice Apparatus having the same
KR101629461B1 (en) * 2015-05-19 2016-06-10 주식회사 피앤에스미캐닉스 Apparatus for measuring joint angle using master arm and orthosis for joint using same
WO2017069305A1 (en) * 2015-10-22 2017-04-27 주식회사 싸이버메딕 Virtual reality bio-feedback rehabilitation training device using interactive tool module, and control method therefor
MX2015014864A (en) * 2015-10-22 2017-04-21 Fernando Razgado Hernandez Luis Multi-articular exoskeleton with adjustable resistance for muscle-strengthening and rehabilitation exercises.
EA030027B1 (en) * 2015-12-23 2018-06-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Кинидекс" System and method for restoring human motor activity
CN107692964A (en) * 2016-08-08 2018-02-16 赵喆 Intelligent switch joint reconditioning system
BR102016022139B1 (en) * 2016-09-26 2020-12-08 Antonio Massato Makiyama equipment for motor rehabilitation of upper and lower limbs
KR102013854B1 (en) * 2016-09-29 2019-08-23 울산과학기술원 upper limb multi-joint impedance measurement method and apparatus thereof
KR101948115B1 (en) * 2017-03-28 2019-02-14 주식회사 엑소시스템즈 Wearable device and rehabilitation system including the same
KR102021349B1 (en) * 2017-06-07 2019-09-16 고려대학교 산학협력단 Standing table for rehabilitation
CN107671848A (en) * 2017-11-23 2018-02-09 电子科技大学 A kind of upper limbs assistance exoskeleton train of mechanism
CN108175640A (en) * 2018-01-17 2018-06-19 四川天乐康科技有限公司 A kind of multifunctional movement public bus reserved for the disabled
CN108127647A (en) * 2018-02-13 2018-06-08 中山市沃倍特智能医疗机器人股份有限公司 Long continuation of the journey and light-weighted intelligent exoskeleton robot
CN110236890A (en) * 2018-03-07 2019-09-17 北京大艾机器人科技有限公司 Control device for exoskeleton robot
KR102375972B1 (en) * 2018-08-02 2022-03-17 주식회사 엑소시스템즈 Rehabilitation system performing rehabilitation program using wearable device and user electronic device
KR102094294B1 (en) * 2018-08-02 2020-03-31 주식회사 엑소시스템즈 Rehabilitation system performing rehabilitation program using wearable device and user electronic device
KR102227425B1 (en) * 2019-05-22 2021-03-15 (주)대성마리프 Joint-rehabilitation treatment system
CN110123584B (en) * 2019-06-06 2024-02-13 长春理工大学 Six-degree-of-freedom wearable flexible rope driven exoskeleton type upper limb rehabilitation training robot
KR102287006B1 (en) * 2019-11-06 2021-08-05 연세대학교 원주산학협력단 Upper body assembly for walk assistance apparatus and control method thereof
KR102467246B1 (en) * 2020-03-10 2022-11-16 한국전자통신연구원 Muscle control device and operation method thereof
WO2021182765A1 (en) * 2020-03-10 2021-09-16 한국전자통신연구원 Muscle control device and operation method for same
CN111408043B (en) * 2020-03-27 2023-10-03 浙江迈联医疗科技有限公司 Coordination control method, device, storage medium and system for functional electric stimulation and exoskeleton equipment
WO2021251584A1 (en) * 2020-06-10 2021-12-16 삼성전자주식회사 Wearable device and operating method therefor
KR102365613B1 (en) * 2020-07-23 2022-02-21 계명대학교 산학협력단 A concentration feedback exercise system using concentration measurement through brain waves during exercise rehabilitation based on virtual reality or video game and use method of thereof
KR102519939B1 (en) * 2020-11-16 2023-04-10 주식회사엑소시스템즈 Server for managing digital prescription based on muscle examination
KR102478726B1 (en) * 2020-12-30 2022-12-16 동서대학교 산학협력단 Customized arm rehabilitation monitoring system
KR102427048B1 (en) * 2021-02-18 2022-08-01 성균관대학교산학협력단 Apparatus and method for predicting motion intention of a user wearing a shoulder-worn exoskeletion device
WO2022225235A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 삼성전자주식회사 Method and device for measuring muscular fitness of user by using wearable device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030016417A (en) * 1997-12-31 2003-02-26 네오토너스 인코포레이티드 Magnetic nerve stimulator for exciting peripheral nerves
KR20040051264A (en) * 2002-12-12 2004-06-18 한국전자통신연구원 Virtual reality rehabilitation system based on haptic interface device and the method
JP2009060946A (en) 2007-09-04 2009-03-26 Univ Of Tsukuba Wearable action aid, its control method and program
KR20090104261A (en) * 2008-03-31 2009-10-06 주식회사 피앤에스미캐닉스 Robot for walking training and working method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030016417A (en) * 1997-12-31 2003-02-26 네오토너스 인코포레이티드 Magnetic nerve stimulator for exciting peripheral nerves
KR20040051264A (en) * 2002-12-12 2004-06-18 한국전자통신연구원 Virtual reality rehabilitation system based on haptic interface device and the method
JP2009060946A (en) 2007-09-04 2009-03-26 Univ Of Tsukuba Wearable action aid, its control method and program
KR20090104261A (en) * 2008-03-31 2009-10-06 주식회사 피앤에스미캐닉스 Robot for walking training and working method thereof

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101438003B1 (en) 2013-04-24 2014-09-04 국민대학교산학협력단 Wearable robot with band module of separable type and control method of the same
KR20160024110A (en) * 2014-08-25 2016-03-04 주식회사 바로텍시너지 Legs rehabilitation robot capable of movable gait training and stationary gait training
KR101602728B1 (en) 2014-08-25 2016-03-11 주식회사 바로텍시너지 Legs rehabilitation robot capable of movable gait training and stationary gait training
KR101609505B1 (en) * 2015-02-04 2016-04-05 현대중공업 주식회사 Gait rehabilitation control system and the method
WO2016125979A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-11 현대중공업 주식회사 Gait rehabilitation control system and method therefor
US10881911B2 (en) 2015-02-04 2021-01-05 Curexo, Inc. Gait rehabilitation control system and method therefor
US9833376B2 (en) 2015-07-27 2017-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Walking assistance methods and apparatuses performing the same
KR101680740B1 (en) 2015-08-31 2016-11-30 한국과학기술연구원 Recognition method of human walking speed intention from surface electromyogram signals of plantar flexor and walking speed control method of a lower-limb exoskeleton robot
US10434027B2 (en) 2015-08-31 2019-10-08 Korea Institute Of Science And Technology Recognition method of human walking speed intention from surface electromyogram signals of plantar flexor and walking speed control method of a lower-limb exoskeleton robot
WO2018045460A1 (en) * 2016-09-08 2018-03-15 Trexo Robotics Inc. Mobile weight-bearing powered orthosis device
KR101893915B1 (en) 2016-10-14 2018-09-03 한국과학기술연구원 Lower limb rehabilitation system with subject specific real time feedback
KR20180041396A (en) * 2016-10-14 2018-04-24 한국과학기술연구원 Lower limb rehabilitation system with subject specific real time feedback
WO2018189614A1 (en) * 2017-04-11 2018-10-18 재단법인대구경북과학기술원 Simulator and simulation system for brain training based on behavior modeling
KR20180123938A (en) 2017-05-10 2018-11-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk
KR20180123937A (en) 2017-05-10 2018-11-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk
KR20180123939A (en) 2017-05-10 2018-11-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk
KR20180135366A (en) 2017-06-12 2018-12-20 에이치엠에이치 주식회사 Robot for assisting user to walk
KR101957222B1 (en) * 2018-05-21 2019-03-12 한국과학기술연구원 Lower limb rehabilitation system with subject specific real time feedback
KR20180058688A (en) * 2018-05-21 2018-06-01 한국과학기술연구원 Lower limb rehabilitation system with subject specific real time feedback
KR102121586B1 (en) * 2018-12-13 2020-06-11 주식회사 네오펙트 Device for providing rehabilitation training for shoulder joint
KR20210048936A (en) 2019-10-24 2021-05-04 에이치엠에이치 주식회사 Patient weight burden reduction device of walking rehabilitation training robot
KR20210048935A (en) 2019-10-24 2021-05-04 에이치엠에이치 주식회사 Gait assist robot for rehabilitation training with lift device
KR20230024499A (en) 2021-08-11 2023-02-21 에이치엠에이치 주식회사 Active walking assistance robot for rehabilitation training

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120057081A (en) 2012-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101221046B1 (en) Intellectual exoskeleton robot system for assisting daily life and rehabilitation training
US10492977B2 (en) Apparatus and system for limb rehabilitation
US10238318B2 (en) Treadmill training device adapted to provide targeted resistance to leg movement
US6666831B1 (en) Method, apparatus and system for automation of body weight support training (bwst) of biped locomotion over a treadmill using a programmable stepper device (psd) operating like an exoskeleton drive system from a fixed base
Kressler et al. Understanding therapeutic benefits of overground bionic ambulation: exploratory case series in persons with chronic, complete spinal cord injury
Riener et al. Locomotor training in subjects with sensori-motor deficits: an overview of the robotic gait orthosis lokomat
Riener Technology of the robotic gait orthosis Lokomat
Tanabe et al. Design of the Wearable Power-Assist Locomotor (WPAL) for paraplegic gait reconstruction
Davoodi et al. Development of an indoor rowing machine with manual FES controller for total body exercise in paraplegia
Sanchez-Manchola et al. Development of a robotic lower-limb exoskeleton for gait rehabilitation: AGoRA exoskeleton
CN104983543A (en) An intelligent lower limb rehabilitation training device
Hussain State-of-the-art robotic gait rehabilitation orthoses: design and control aspects
US20220313510A1 (en) Dynamic reactive system and method to support and change sitting postures
Calabrò et al. Robotic rehabilitation in spinal cord injury: A pilot study on end-effectors and neurophysiological outcomes
Marchal-Crespo et al. Robot-assisted gait training
CN204863872U (en) Intelligent low limbs rehabilitation training device
Low Subject-oriented overground walking pattern generation on a rehabilitation robot based on foot and pelvic trajectories
Martins et al. Review and classification of human gait training and rehabilitation devices
Strausser Development of a human machine interface for a wearable exoskeleton for users with spinal cord injury
de Paiva et al. Gait devices for stroke rehabilitation: State-of-the-art, challenges, and open issues
Sanjaya et al. Design of Lower Limb Exoskeleton for Stroke Patients Gait Rehabilitation
Almutairi et al. Walking with and without a robotic exoskeleton in people with incomplete spinal cord injury compared to a typical gait pattern
Goodworth et al. Physical Therapy and Rehabilitation
Riener Robot-aided Gait Training
Martiñón et al. Use of exoskeletons in the treatment and rehabilitation of paraplegia patients

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151224

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170104

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180104

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee