KR101226927B1 - 다관절 재활 로봇 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 다관절 재활 로봇 시스템은, 다 자유도 운동이 가능한 다관절 로봇; 및 상기 다관절 로봇의 말단부와 재활 환자를 연결하는 인터페이스 장치를 포함하고, 상기 인터페이스 장치는, 재활 환자의 파지 여부를 확인하는 감지 모듈이 구비되는 핸들부; 및 재활 환자의 상지를 고정하되, 재활 훈련 중 상기 감지 모듈에 의해 재활 환자의 손이 상기 핸들부로부터 이탈된 것으로 확인되면 체결 상태를 해제하는 그립 체결부를 포함한다. 본 발명의 다른 측면에 따른 다관절 재활 로봇 시스템은, 다 자유도 운동이 가능한 다관절 로봇; 및 상기 다관절 로봇의 말단부와 재활 환자를 연결하는 인터페이스 장치를 포함하고, 상기 다관절 로봇은, 재활 환자가 상기 인터페이스 장치를 착용한 상태에서 재활 전문가에 의해 교시되는 궤적을 학습한 후, 상기 학습된 궤적에 기초하여 재활 환자에게 재활 운동을 제공한다.

Description

다관절 재활 로봇 시스템{Robot system for rehabilitation}
본 발명은, 다관절 재활 로봇 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 자유도의 복합적인 재활 운동을 제공할 수 있는 재활 로봇 시스템에 관한 것이다.
일상 생활에서 빈번하게 발생하는 관절 질환을 겪고 있는 환자나 뇌졸증으로 인한 편마비 환자 등은 관절의 동작 범위를 회복하거나 근력 증진을 위해 재활 치료가 필요하다.
통상 대부분의 재활 치료의 경우, 물리치료사 등의 재활 전문가가 일정기간 동안 정기적으로 재활 치료를 돕는 형태였지만 최근 들어 이를 기계적인 메커니즘을 갖는 재활 시스템을 이용해서 대체하려는 연구가 지속되고 있다.
그러나, 종래의 재활 시스템은 대부분 1 자유도의 움직임들로 구성된 시스템으로 여러 가지 동작이 가능한 제품일 경우에도 재활 운동 시 관절별로 단순한 왕복 운동을 하도록 구성되므로, 실제 일상 생활 동작과 유사한 다양한 자유도의 복합 운동이 불가능하여 효율적인 재활 운동이 제공하기 어렵다는 문제점을 갖는 한편, 대부분 미리 설정된 몇 가지 궤적 모드 중 어느 하나를 선택하여 재활 환자에게 일률적인 재활 운동을 제공하기 때문에, 재활 전문가의 재활 치료의 노하우를 반영하지 못하는 문제점이 있다.
아울러, 재활 훈련 중 시스템의 기계적 또는 전기적 오류로 인한 비상 상황이 발생하거나 재활 환자에게 과다한 통증을 유발하는 비상 상황이 발생할 수 있는데, 종래의 재활 시스템은 이러한 비상 상황에 대한 대처가 미흡하여 안전사고의 위험이 크다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 실제 일상 생활의 동작과 유사한 다양한 자유도의 복합적인 재활 운동을 제공하여 재활 훈련의 효율성을 향상시키면서, 재활 훈련 중 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 대폭 줄일 수 있는 다관절 재활 로봇 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 실제 일상 생활의 동작과 유사한 다양한 자유도의 복합적인 재활 운동을 제공하여 재활 훈련의 효율성을 향상시키면서, 재활 환자에게 재활 전문가의 재활 치료의 노하우가 반영된 재활 운동을 구현하는 다관절 재활 로봇 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 다 자유도 운동이 가능한 다관절 로봇; 및 상기 다관절 로봇의 말단부와 재활 환자를 연결하는 인터페이스 장치를 포함하고, 상기 인터페이스 장치는, 재활 환자의 파지 여부를 확인하는 감지 모듈이 구비되는 핸들부; 및 재활 환자의 상지를 고정하되, 재활 훈련 중 상기 감지 모듈에 의해 재활 환자의 손이 상기 핸들부로부터 이탈된 것으로 확인되면 체결 상태를 해제하는 그립 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템에 의해 달성된다.
상기 다관절 로봇은, 재활 환자가 상기 인터페이스 장치를 착용한 상태에서 재활 전문가에 의해 교시되는 궤적을 학습한 후, 상기 학습된 궤적에 기초하여 재활 환자에게 재활 운동을 제공할 수 있다.
상기 그립 체결부는, 체결 해제 상태에서 상기 감지 모듈에 의해 재활 환자가 상기 핸들부를 파지한 것으로 확인되면 체결 상태로 전환할 수 있다.
상기 그립 체결부는, 상기 다관절 로봇의 상기 말단부와 연결되고, 재활 환자의 상지를 받쳐주는 그립 본체; 및 상기 그립 본체에 연결되어 상기 그립 본체를 개폐시키는 그립 덮개를 포함할 수 있다.
상기 그립 덮개는, 재활 훈련 중 상기 감지 모듈에 의해 재활 환자의 손이 상기 핸들부로부터 이탈된 것으로 확인되면 상기 그립 본체를 개방시킬 수 있다.
상기 그립 체결부는, 상기 그립 본체에 대해 상기 그립 덮개를 구동시키는 구동 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 그립 체결부는, 상기 그립 본체와 상기 그립 덮개에 의해 한정되는 공간에 배치되어 재활 환자의 상지를 에워싸는 공압 퍼프를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 목적은, 본 발명에 따라, 다 자유도 운동이 가능한 다관절 로봇; 및 상기 다관절 로봇의 말단부와 재활 환자를 연결하는 인터페이스 장치를 포함하고, 상기 다관절 로봇은, 재활 환자가 상기 인터페이스 장치를 착용한 상태에서 재활 전문가에 의해 교시되는 궤적을 학습한 후, 상기 학습된 궤적에 기초하여 재활 환자에게 재활 운동을 제공하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템에 의해 달성된다.
상기 다관절 로봇은, 3 자유도 이상을 갖는 것이 바람직하다.
상기 다관절 로봇은, 재활 전문가로부터 재활 환자에게 적합한 궤적을 입력받을 수 있도록 각 관절의 구속이 풀린 상태를 유지하는 궤적 입력 모드를 수행할 수 있다.
상기 다관절 로봇은, 각 관절에 구비된 각종 센서를 통해 재활 전문가에 입력되는 궤적에 관한 정보를 획득할 수 있다.
본 발명은, 재활 환자에게 재활 운동의 궤적을 다 자유도를 갖는 다관절 로봇을 통해 제공함으로써, 실제 일상 생활의 동작과 유사한 다양한 자유도의 복합적인 재활 운동을 구현하여 이를 재활 환자에게 적절히 제공할 수 있으므로, 재활 운동 혹은 재활 훈련의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 일 측면에서 재활 운동 중 재활 환자의 손이 핸들부로부터 이탈된 것으로 확인되면 그립 체결부의 체결 상태가 해제되는 인터페이스 장치를 통해 다관절 로봇과 재활 환자를 연결함으로써, 시스템의 기계적 또는 전기적 오류로 인한 비상 상황이 발생하거나 재활 환자에게 과다한 통증을 유발하는 비상 상황이 발생할 경우, 재활 환자가 손으로 쥐고 있던 핸들부를 놓아버리는 것에 의해 그립 체결부의 체결 상태가 해제되므로, 결과적으로 재활 운동 중 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 측면에서 '재활 전문가에 의한 교시 프로세스'를 구현함으로써, 재활 환자에게 재활 전문가의 재활 치료의 노하우가 반영된 재활 운동을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 재활 로봇 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 재활 환자가 도 1의 다관절 재활 로봇 시스템을 통해 재활 운동을 받는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 재활 환자가 도 1의 다관절 재활 로봇 시스템을 통해 재활 운동을 받는 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 'A' 영역의 확대도로 다관절 재활 로봇 시스템에서 인터페이스 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 'B' 영역의 확대도로 다관절 재활 로봇 시스템에서 인터페이스 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 인터페이스 장치를 후방에서 바라본 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 인터페이스 장치의 회동 구동을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 4에 도시된 인터페이스 장치에 공압 퍼프가 추가된 것을 나타내는 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 재활 로봇 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2는 재활 환자가 도 1의 다관절 재활 로봇 시스템을 통해 재활 운동을 받는 일 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 재활 환자가 도 1의 다관절 재활 로봇 시스템을 통해 재활 운동을 받는 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 다관절 재활 로봇 시스템은 다 자유도 운동이 가능한 다관절 로봇(100) 및 다관절 로봇(100)의 말단부(110)와 재활 환자(P)를 연결하는 인터페이스 장치(200)를 포함한다.
다관절 로봇(100)은 다양한 산업 분야에서 시스템 자동화를 위해 흔히 사용되는 로봇으로, 다(多) 자유도 운동이 가능하도록 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 관절로 구성된다. 이때, 다관절 로봇(100)은 재활 환자(P)에게 다양한 궤적을 갖는 재활 운동을 제공할 수 있도록, 즉 다양한 동작 범위를 확보할 수 있도록 바람직하게 3 자유도 이상, 더 바람직하게는 6 자유도 이상을 갖도록 구성된다. 한편, 다관절 로봇(100)은 첨부된 도면들에는 명확히 도시되지 않았지만, 각 관절의 회전 각도를 실시간으로 측정할 수 있는 각도 센서, 각 관절의 이동 속도를 실시간으로 측정할 수 있는 속도 센서, 각 관절에 걸리는 힘을 실시간으로 측정할 수 있는 힘 센서 등이 각 관절마다 구비할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 재활 로봇 시스템은 재활 환자(P)에게 재활 운동의 궤적을 다 자유도를 갖는 다관절 로봇(100)을 통해 제공함으로써, 관절별로 단순한 왕복 운동만을 제공하는 종래의 시스템과 다르게, 실제 일상 생활의 동작과 유사한 다양한 자유도의 복합적인 재활 운동을 구현하여 이를 재활 환자(P)에게 적절히 제공할 수 있으므로, 재활 운동 혹은 재활 훈련의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 재활 로봇 시스템은 다양한 범위의 재활 운동을 제공함에 있어서, 장치의 분해하여 재조립하는 번거로움이 없다는 이점이 있다. 예컨대, 본 실시예에 따른 로봇 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 팔꿈치 재활을 위한 궤적을 갖는 재활 운동을 제공할 수 있으면서도, 도 3에 도시된 바와 같이 어깨 관절 재활을 위한 궤적을 갖는 재활 운동을 제공할 수 있다.
한편, 위와 같이 다 자유도 운동이 가능한 다관절 로봇(100)은 재활 환자(P)가 의자(10)에 앉아서 인터페이스 장치(200)를 착용한 상태에서, 물리 치료사 등의 재활 전문가에 의해 교시(敎示)되는 궤적을 학습한 후, 학습된 궤적에 기초하여 재활 환자(P)에게 적합한 재활 운동을 제공할 수 있다. 이를 위해, 다관절 로봇(100)은 재활 전문가로부터 재활 환자(P)에게 적합한 궤적을 입력받을 수 있도록 각 관절의 구속이 풀린 상태를 유지하는 궤적 입력 모드를 수행할 수 있다. 이러한 궤적 입력 모드에서 재활 전문가는 인터페이스 장치(200)를 착용한 재활 환자(P)의 상태 및 특성 등을 고려하여 다관절 로봇(100)에 적절한 힘을 가하여 다관절 로봇(100)의 궤적을 형성할 수 있다. 이때, 다관절 로봇(100)은 전술한 각도 센서, 속도 센서, 힘 센서 등의 각 관절에 구비된 각종 센서를 통해 재활 전문가에 의해 형성되는 궤적에 관한 정보를 획득하고 이를 저장함으로써, 재활 전문가에 의해 아날로그 방식으로 교시되는 궤적을 학습할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 재활 로봇 시스템은 위와 같은 '재활 전문가에 의한 교시 프로세스'를 구현함으로써, 미리 설정된 몇 가지 궤적 모드 중 어느 하나를 선택하여 재활 환자(P)에게 일률적인 재활 운동을 제공하는 종래의 시스템과 다르게, 재활 환자(P)에게 재활 전문가의 재활 치료의 노하우가 반영된 재활 운동을 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 재활 로봇 시스템은 최초 다관절 로봇(100)에 재활 환자(P)에 적합한 궤적을 학습시키는 과정에서만 재활 전문가가 필요하고, 그 이후 본격적인 재활 운동 과정에서는 재활 환자(P) 곁에 재활 전문가가 없더라도, 마치 재활 전문가와 함께 재활 운동을 하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 한 명의 재활 전문가가 담당할 수 있는 재활 환자(P)의 수를 크게 늘릴 수 있으므로, 통상 병원에서 재활 전문가가 부족한 상황에 대처할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 'A' 영역의 확대도로 다관절 재활 로봇 시스템에서 인터페이스 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 2에 도시된 'B' 영역의 확대도로 다관절 재활 로봇 시스템에서 인터페이스 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 4에 도시된 인터페이스 장치를 후방에서 바라본 도면이고, 도 7은 도 4에 도시된 인터페이스 장치의 회동 구동을 설명하기 위한 단면도이다. 도 8은 도 4에 도시된 인터페이스 장치에 공압 퍼프가 추가된 것을 나타내는 단면도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 재활 로봇 시스템에서 인터페이스 장치(200)는 재활 환자(P)에 의해 파지되는 핸들부(210) 및 재활 환자(P)의 상지(P')를 고정하기 위한 그립 체결부(220)를 포함할 수 있다.
핸들부(210)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 재활 운동 시 재활 환자(P)의 손에 의해 파지되는 부분으로, 그립 체결부(220)로부터 연장되거나 별도 제작되어 그립 체결부(220)에 결합될 수 있다. 여기서, 핸들부(210)는 재활 환자(P)의 파지 여부를 확인하기 위한 감지 모듈(215)을 포함할 수 있다. 즉, 감지 모듈(215)은 핸들부(210)에 구비되는 것으로, 재활 환자(P)가 핸들부(210)를 손으로 움켜쥐었을 때 전달되는 힘이나 접촉 등을 감지하여 재활 환자(P)의 손이 핸들부(210)를 파지하였는지 아니면 재활 환자(P)의 손이 핸들부(210)로부터 이탈되었는지 여부를 확인할 수 있다. 이러한 감지 모듈(215)은 누름식 스위치 센서, 가압 센서, 접촉 센서 등의 공지의 다양한 센서로 구현될 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
그립 체결부(220)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 재활 운동 시 재활 환자(P)의 상지(P')를 고정하기 위한 수단으로, 재활 훈련 중 감지 모듈(215)에 의해 재활 환자(P)의 손이 핸들부(210)로부터 이탈된 것으로 확인되면 체결 상태를 해제할 수 있다. 또한, 그립 체결부(220)는 체결 해제 상태에서 감지 모듈(215)에 의해 재활 환자(P)가 핸들부(210)를 파지한 것으로 확인되면 체결 상태로 전환할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 재활 로봇 시스템은, 재활 운동 중 재활 환자(P)의 손이 핸들부(210)로부터 이탈된 것으로 확인되면 그립 체결부(220)의 체결 상태가 해제되는 인터페이스 장치(200)를 통해 다관절 로봇(100)과 재활 환자(P)를 연결함으로써, 시스템의 기계적 또는 전기적 오류로 인한 비상 상황이 발생하거나 재활 환자(P)에게 과다한 통증을 유발하는 비상 상황이 발생할 경우, 재활 환자(P)가 손으로 쥐고 있던 핸들부(210)를 놓아버리는 것에 의해 그립 체결부(220)의 체결 상태가 해제되므로, 결과적으로 재활 운동 중 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 재활 로봇 시스템은, 그립 체결부(220)가 체결 해제 상태에서 재활 환자(P)가 핸들부(210)를 파지한 것으로 확인되면 체결 상태로 자동으로 전환함으로써, 재활 환자(P)가 직접 그립 체결부(220)를 체결해야 하는 불편함 혹은 번거로움을 해소할 수 있으며, 이러한 이점은 그립 체결부(220)를 직접 체결하기 어려운 몸 상태를 갖는 재활 환자(P)에게서 더욱 큰 의미를 갖는다.
구체적으로, 그립 체결부(220)는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 그립 본체(221), 그립 덮개(223) 및 구동 수단(225)을 포함할 수 있다.
그립 본체(221)는 다관절 로봇(100)의 말단부(110)를 통해 다관절 로봇(100)과 연결되고, 재활 환자(P)의 상지(P')를 받쳐 준다. 즉, 그립 본체(221)는 다관절 로봇(100)과 연결되어 다관절 로봇(100)에 의해 제공되는 재활 운동의 궤적이 인터페이스 장치(200)에 전달되도록 하고, 재활 환자(P)의 상지(P')가 수용되는 공간을 제공한다. 한편, 그립 본체(221)의 전단부에는 전술한 핸들부(210)가 연장되거나 결합될 수 있다.
그립 덮개(223)는 도 7에 도시된 바와 같이 그립 본체(221)에 회동 가능하게 결합되어 그립 본체(221)를 개폐시킨다. 이를 위해, 그립 덮개(223)는 그 회동축(223a)의 양단부가 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 그립 본체(221)를 관통하여 그립 본체(221)와 결합된다. 즉, 그립 덮개(223)는 힌지 방식으로 그립 본체(221)와 결합된다. 이러한 그립 덮개(223)의 회동 동작에 의해 그립 본체(221)는 개폐되는데, 도 4에 도시된 바와 같이 그립 덮개(223)가 열리면 그립 체결부(220)는 체결 해제 상태를 이루고, 반대로 도 5에 도시된 바와 같이 그립 덮개(223)가 닫히면 그립 체결부(220)는 체결 상태를 이루게 된다. 이에 따라, 그립 덮개(223)는 재활 훈련 혹은 재활 운동 중 감지 모듈(215)에 의해 재활 환자(P)의 손이 핸들부(210)로부터 이탈된 것으로 확인되면, 회전 구동되어 그립 본체(221)를 개방시킴으로써, 그립 체결부(220)의 체결 상태를 해제할 수 있는 것이다.
구동 수단(225)은 그립 본체(221)에 대해 그립 덮개(223)를 회전 구동시킨다. 본 실시예에서 구동 수단(225)은 도 6에 도시된 바와 같이 그립 본체(221)와 그립 덮개(223)의 후방에 배치되는 구동 모터(225a)를 포함한다. 이때, 구동 모터(225a)와 그립 덮개(223)의 회동축(223a)은 벨트(225b)와 풀리(225c)를 통해 연결된다. 이에 따라, 구동 수단(225)은 정역회전되는 구동 모터(225a)를 통해 그립 본체(221)에 대해 그립 덮개(223)를 열고 닫을 수 있다. 다만, 본 발명에서 그립 본체(221)에 대해 그립 덮개(223)를 구동시키는 구동 수단(225)은 본 실시예에서 개시된 수단에 한정되지 아니하고 실린더 타입의 액추에이터 등의 공지의 다양한 수단으로 구현될 수 있다. 더 나아가, 본 발명에서 그립 체결부(220)는 본 실시예에서 개시된 회동 방식의 개폐 구조에 한정되지 아니하고 재활 환자(P)의 상지(P')와 체결 및 체결 해제 가능한 다른 다양한 개폐 구조로 변경될 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 그립 체결부(220)는 그립 본체(221)와 그립 덮개(223)에 의해 한정되는 공간에 배치되어 재활 환자(P)의 상지(P')를 에워싸는 공압 퍼프(227)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 공압 퍼프는 주로 혈압 측정 장치에서 사용자의 상지(P')를 에워싼 상태에서 공기가 주입됨에 따라 부풀어 올라 사용자의 상지(P')를 가압하여 밀착하는 부재를 말한다. 이러한 공압 퍼프(227)를 통해 그립 체결부(220)는 재활 환자(P)의 착용성이 향상됨은 물론, 착용하는 재활 환자(P)의 상지(P') 둘레의 크기에 맞게 그 수용 공간을 조절할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 다관절 로봇
110 : 말단부
200 : 인터페이스 장치
210 : 핸들부
215 : 감지 모듈
220 : 그립 체결부
221 : 그립 본체
223 : 그립 덮개
225 : 구동 수단
227 : 공압 퍼프

Claims (11)

  1. 다 자유도 운동이 가능한 다관절 로봇; 및
    상기 다관절 로봇의 말단부와 재활 환자를 연결하는 인터페이스 장치를 포함하고,
    상기 인터페이스 장치는,
    재활 환자의 파지 여부를 확인하는 감지 모듈이 구비되는 핸들부; 및
    재활 환자의 상지를 고정하되, 재활 훈련 중 상기 감지 모듈에 의해 재활 환자의 손이 상기 핸들부로부터 이탈된 것으로 확인되면 체결 상태를 해제하는 그립 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다관절 로봇은,
    재활 환자가 상기 인터페이스 장치를 착용한 상태에서 재활 전문가에 의해 교시되는 궤적을 학습한 후, 상기 학습된 궤적에 기초하여 재활 환자에게 재활 운동을 제공하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 그립 체결부는,
    체결 해제 상태에서 상기 감지 모듈에 의해 재활 환자가 상기 핸들부를 파지한 것으로 확인되면 체결 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 그립 체결부는,
    상기 다관절 로봇의 상기 말단부와 연결되고, 재활 환자의 상지를 받쳐주는 그립 본체; 및
    상기 그립 본체에 연결되어 상기 그립 본체를 개폐시키는 그립 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 그립 덮개는,
    재활 훈련 중 상기 감지 모듈에 의해 재활 환자의 손이 상기 핸들부로부터 이탈된 것으로 확인되면 상기 그립 본체를 개방시키는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 그립 체결부는,
    상기 그립 본체에 대해 상기 그립 덮개를 구동시키는 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 그립 체결부는,
    상기 그립 본체와 상기 그립 덮개에 의해 한정되는 공간에 배치되어 재활 환자의 상지를 에워싸는 공압 퍼프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  8. 다 자유도 운동이 가능한 다관절 로봇; 및
    상기 다관절 로봇의 말단부와 재활 환자를 연결하는 인터페이스 장치를 포함하고,
    상기 다관절 로봇은,
    재활 환자가 상기 인터페이스 장치를 착용한 상태에서 재활 전문가에 의해 교시되는 궤적을 학습한 후, 상기 학습된 궤적에 기초하여 재활 환자에게 재활 운동을 제공하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다관절 로봇은,
    3 자유도 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 다관절 로봇은,
    재활 전문가로부터 궤적을 입력받을 수 있도록 각 관절의 구속이 풀린 상태를 유지하는 궤적 입력 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 다관절 로봇은,
    각 관절에 구비된 각종 센서를 통해 재활 전문가에 입력되는 궤적에 관한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 다관절 재활 로봇 시스템.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104013513A (zh) * 2014-06-05 2014-09-03 电子科技大学 康复机器人感知系统及其方法
KR101442767B1 (ko) * 2012-12-17 2014-09-23 한양대학교 에리카산학협력단 다자유도 재활 치료장치
KR101472264B1 (ko) * 2013-07-05 2014-12-24 한국기계연구원 재활운동궤도 최적화 시스템 및 이를 이용한 재활운동궤도 최적화 방법
KR20160141128A (ko) 2015-05-28 2016-12-08 동의대학교 산학협력단 손목 관절 재활훈련용 로봇
KR20170004424A (ko) 2015-07-02 2017-01-11 전남대학교산학협력단 형상 가변형 케이블 로봇 장치
KR20210004219A (ko) 2019-07-03 2021-01-13 주식회사 헥사휴먼케어 관절 운동장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103006414A (zh) * 2012-12-20 2013-04-03 华南理工大学 一种上肢康复机器人
KR101593028B1 (ko) * 2014-03-05 2016-02-18 한국과학기술연구원 회전3자유도 및 병진3자유도 기반의 보행 재활 훈련 장치
KR101656410B1 (ko) * 2015-03-04 2016-09-22 연세대학교 원주산학협력단 상지 고정용 팽창 에어백을 포함한 주관절 재활장치
KR20180055131A (ko) * 2016-11-16 2018-05-25 대한민국(국립재활원장) 인체공학적 상지 거치장치
CN108095977A (zh) * 2018-02-06 2018-06-01 同济大学浙江学院 一种极坐标系盘式上肢康复设备
CN109350453A (zh) * 2018-11-14 2019-02-19 华南理工大学 一种上肢康复机器人的末端执行装置
CN112274377A (zh) * 2020-10-09 2021-01-29 重庆大学 一种康复机器人手臂旋转平台模块
CN113648185B (zh) * 2021-09-09 2024-02-02 上海机器人产业技术研究院有限公司 一种基于三维末端牵引康复机器人的骨科术后康复系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10165464A (ja) 1996-12-16 1998-06-23 Mitsubishi Electric Corp 運動療法用腕固定装置
JP2007050249A (ja) 2005-08-18 2007-03-01 Omer Einav リハビリテーション並びにトレーニングのための方法及び器械
JP2007185325A (ja) 2006-01-13 2007-07-26 Nagoya Institute Of Technology 上肢リハビリテーション訓練システム
KR100815477B1 (ko) 2006-10-17 2008-03-20 강원대학교산학협력단 사지 강직 환자용 물리치료 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10165464A (ja) 1996-12-16 1998-06-23 Mitsubishi Electric Corp 運動療法用腕固定装置
JP2007050249A (ja) 2005-08-18 2007-03-01 Omer Einav リハビリテーション並びにトレーニングのための方法及び器械
JP2007185325A (ja) 2006-01-13 2007-07-26 Nagoya Institute Of Technology 上肢リハビリテーション訓練システム
KR100815477B1 (ko) 2006-10-17 2008-03-20 강원대학교산학협력단 사지 강직 환자용 물리치료 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101442767B1 (ko) * 2012-12-17 2014-09-23 한양대학교 에리카산학협력단 다자유도 재활 치료장치
KR101472264B1 (ko) * 2013-07-05 2014-12-24 한국기계연구원 재활운동궤도 최적화 시스템 및 이를 이용한 재활운동궤도 최적화 방법
CN104013513A (zh) * 2014-06-05 2014-09-03 电子科技大学 康复机器人感知系统及其方法
KR20160141128A (ko) 2015-05-28 2016-12-08 동의대학교 산학협력단 손목 관절 재활훈련용 로봇
KR20170004424A (ko) 2015-07-02 2017-01-11 전남대학교산학협력단 형상 가변형 케이블 로봇 장치
KR20210004219A (ko) 2019-07-03 2021-01-13 주식회사 헥사휴먼케어 관절 운동장치

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