KR101384305B1 - Upper Limb Motion Providing Haptic Device and Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 의료, 게임 및 로봇 분야에서 활용될 수 있는 상지 운동 제공 장치에 관한 것으로서, 장치의 수직 운동부와 복수의 스위블 바퀴를 포함하는 수평 운동부에 의하여 사용자에게 전 방향의 상지 운동을 제공하고 휴대가 용이한 상지 운동 장치이다.
또한, 장치의 동작에 대한 피드백 신호를 수신하여 장치의 작동을 제어함으로써, 사용자의 근감각 또는 촉감각을 자극하는 햅틱(Haptic) 기능을 제공할 수 있다. The present invention relates to a device for providing upper limb motion that can be utilized in the fields of medicine, games, and robots, and provides an upper limb motion in all directions by a horizontal motion part including a vertical motion part of the device and a plurality of swivel wheels. It is an easy upper extremity exercise device.
In addition, by receiving a feedback signal for the operation of the device to control the operation of the device, it is possible to provide a haptic (Haptic) function to stimulate the user's sense of muscle or tactile sense.
Description
본 발명은, 로봇, 의료, 게임 등의 분야에서 활용되는 기구로서 재활 등을 위한 사람의 상지 운동을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 모든 방향으로의 상지 운동을 제공하고 휴대가 간편하며 햅틱(Haptic) 기능이 구현된 상지 운동 제공 햅틱 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for providing a human upper extremity movement for rehabilitation and the like as an apparatus used in the fields of robots, medical care, games, and the like. More specifically, the present invention relates to a haptic device and a method for providing upper limb motion, which provides upper limb movement in all directions, is easy to carry, and in which a haptic function is implemented.
사고, 질병 등으로 인하여 운동 능력이 약해져 있는 사람의 재활을 돕기 위해 신체의 운동을 제공하는 장치에 있어서, 상반신의 운동을 제공하는 장치를 상지 운동 장치, 하반신의 운동을 제공하는 장치를 하지 운동 장치라 한다.In the device for providing physical exercise to help the rehabilitation of the person whose athletic ability is weak due to accidents, diseases, etc., the device for providing the exercise of the upper body, the device for providing the exercise of the upper body, lower limb exercise device It is called.
상지 운동을 제공하는 장치는 크게 사람의 힘에 의해 기기를 움직여 사람에게 운동을 제공하는 장치와 기기가 스스로의 동력으로 움직여 사람에게 운동을 제공하는 장치로 구분된다. 이들은 운동을 제공하는 주체에 따라 구분한 것으로서, 일반적으로 전자를 능동형 상지 운동 장치, 후자를 수동형 상지 운동 장치라고 정의한다.The device that provides upper limb movement is divided into a device that provides movement to a person by moving the device under the force of a person and a device that provides movement to a person by moving the device on its own power. They are classified according to the subject providing the exercise, and generally define the former as an active upper limb exercise device and the latter as a passive upper limb exercise device.
능동형 상지 운동 장치는 헬스 클럽 등과 같은 일상 생활에서 쉽게 접할 수 있는 상지 근력 강화 운동 장치 등이 대부분으로, 이들은 중량과 크기가 상당히 커서 고정 및 설치에 일정한 공간과 장소를 필요로 하며, 각 장치별로 특정한 근육을 강화하도록 만들어져 있다.Most active upper extremity exercise devices are upper extremity strength strengthening exercise devices that can be easily encountered in daily life such as health clubs, etc., and they are quite large in weight and size and require a certain space and place for fixation and installation. Made to strengthen your muscles.
수동형 상지 운동 장치는 주로 재활 병원 등에서 재활 치료를 목적으로 하는 운동 장치 등으로 이들은 전기, 전자, 기계, 컴퓨터 기술을 활용하여 상지의 각 부위별 재활 등의 특수한 목적의 치료에 적합하도록 만들어져 있으며, 능동형 운동 장치에 비해 중량과 크기는 더 적거나 작아서 운반 및 이동이 간편하나, 일반적으로 고정된 형태로 운동을 제공한다.Passive upper limb exercise equipment is mainly exercise equipment for rehabilitation treatment in rehabilitation hospitals, etc. They are made to be suitable for special purpose treatment such as rehabilitation for each part of upper limb by using electric, electronic, mechanical, and computer technology. The weight and size are smaller or smaller than the exercise device, making it easy to carry and move, but generally provide a fixed form of exercise.
종래의 수동형 운동 장치의 하나로서, 편마비 환자용 대칭형 상지 재활 훈련기구가 있다. 종래 발명은, 2개의 손잡이대를 구비하는 손잡이부; 일측에 상기 손잡이부의 2개의 손잡이대가 장착되며, 내부에 기어들을 구비하고, 상기 기어들이 움직여 상기 손잡이대들을 정해진 궤적으로 대칭 회전 운동하게 하는 기어부; 사용자의 전완을 고정하기 위한 팔고정부; 상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대; 상기 받침대 위의 일측에 위치하며, 굴곡 및 신전 재활 훈련을 수행하기 위해서 기어부를 고정하는 제1기구고정부; 상기 받침대의 가운데 있는 관통 공간으로 구성되며, 회내 및 회외 재활 훈련을 수행하기 위해서 기어부를 고정하는 제2기구고정부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 편마비 상지 재활 기구이다.As one of the conventional passive exercise apparatuses, there is a symmetric upper limb rehabilitation training apparatus for hemiplegic patients. Conventional invention, the handle portion having two handle bars; A gear unit having two handle bars mounted on one side thereof, having gears therein, and moving the gears to symmetrically rotate the handle bars with a predetermined trajectory; Armgoing government to fix the forearm of the user; Pedestal for supporting the handle portion, gear portion, arm fixing portion; A first mechanism fixing part located on one side of the pedestal and fixing a gear part to perform flexion and extension rehabilitation training; A second mechanism fixing part which comprises a through space in the center of the pedestal, and fixes a gear part for performing internal and external rehabilitation training; Hemiplegic upper limb rehabilitation mechanism characterized in that it comprises a.
상기 편마비 상지 재활 기구는, 종래의 재활 기구의 단점을 보완하여 다기능적인 편마비의 상지 재활 기구를 제공한다. 그리고, 자신의 건측 손을 이용해 자신의 환측 손을 움직이게 하는 편마비의 상지 재활 기구를 제공하고, 전완 뿐만 아니라 팔목도 훈련할 수 있는 편마비의 상지 재활 기구를 제공한다.The hemiplegic upper limb rehabilitation mechanism provides a multifunctional hemiplegic upper limb rehabilitation mechanism by supplementing the disadvantages of the conventional rehabilitation mechanism. In addition, the present invention provides a hemiplegic upper limb rehabilitation apparatus that allows one's affected hands to move, and a hemiplegic upper limb rehabilitation apparatus that can train not only a forearm but also an wrist.
다만, 기존 발명은 편마비 환자를 위한 상지 재활 훈련 기구로 고정형이어서 운반 및 휴대가 용이하지 아니하고, 장치의 동작에 대한 피드백을 제공하지 않아 햅틱(Haptic) 기능을 가지지 아니하며, 운동 방향이 특정 방향으로만 국한되어 운동 범위가 매우 제한되어 있는 문제가 존재한다.
However, the existing invention is a fixed upper limb rehabilitation training apparatus for hemiplegic patients is not easy to transport and carry, does not provide feedback on the operation of the device does not have a haptic (haptic) function, the direction of movement only in a specific direction There is a problem that is limited and the range of motion is very limited.
본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 전 범위의 상지 운동을 제공하는 상지 운동 제공 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 사용자의 움직임에 따른 피드백을 제공하는 햅틱(Haptic) 기능이 구현된 상지 운동 제공 햅틱 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide an upper limb exercise providing device and method for providing a full range of upper limb movement, in order to solve the above-mentioned problems, a haptic (Haptic) function that provides feedback according to the user's movement is implemented An object of the present invention is to provide an upper limb exercise providing haptic device and method.
본 발명은, 손잡이 및 상기 손잡이를 잡은 사용자의 상지를 지지하는 지지대를 포함하는 상지 지지부; 상기 상지 지지부를 상기 지지대의 수직 방향으로 이동시키는 수직 운동부; 상기 상지 지지부를 상기 지지대의 수평 방향으로 이동시키는 수평 운동부; 상기 수직 운동부 및 상기 수평 운동부와 연결되어 동력을 전달하는 동력 전달부; 상기 손잡이의 움직임에 따른 신호를 입력받고, 상기 동력 전달부에 상기 수직 운동부 및 상기 수평 운동부의 작동 명령을 전달하는 제어부; 및 상기 제어부와 연결되어 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 상지 운동 제공 햅틱 장치를 제공한다.The present invention, the upper limb support including a handle and a support for supporting the upper limb of the user holding the handle; A vertical movement part for moving the upper limb support in the vertical direction of the support; A horizontal movement unit for moving the upper limb support in the horizontal direction of the support; A power transmission unit connected to the vertical movement unit and the horizontal movement unit to transmit power; A control unit which receives a signal according to the movement of the handle and transmits an operation command of the vertical movement unit and the horizontal movement unit to the power transmission unit; And a power supply unit connected to the control unit to supply power.
본 발명의 일면에 따르면, 상기 수평 운동부는 전후 방향으로 움직이는 스위블 바퀴 또는 좌우 방향으로 움직이는 스위블 바퀴를 포함하는 상지 운동 제공 햅틱 장치이거나, 상기 수평 운동부는 세 개의 스위블 바퀴를 포함하며, 상기 스위블 바퀴는 서로 60도의 각을 이루고 있는 것인 상지 운동 제공 햅틱 장치로서, 사용자에게 전 범위의 운동을 제공한다.According to an aspect of the present invention, the horizontal movement portion is a haptic device for providing upper limb movement including a swivel wheel moving in the front and rear direction or the swivel wheel moving in the left and right directions, or the horizontal movement portion includes three swivel wheels, the swivel wheel is An upper limb movement providing haptic device that forms an angle of 60 degrees to each other, and provides a full range of movement to a user.
본 발명의 다른 면에 따르면, 상기 사용자의 운동량을 표시하고, 상기 운동량에 대한 정보를 피드백할 수 있는 표시부를 더 포함하는 상지 운동 제공 햅틱 장치 또는 유선 또는 무선 중 적어도 어느 하나의 방식에 의하여 모니터와 통신하는 통신부를 더 포함하며, 상기 통신부는 상기 손잡이로부터 입력받은 신호를 상기 모니터에 전송하고, 상기 모니터에서 표시되는 움직임에 따른 피드백 신호를 수신하며, 상기 수신한 피드백 신호를 상기 제어부로 전달하는 것인 상지 운동 제공 햅틱 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the monitor and the upper extremity exercise providing haptic device or wired or wireless by at least one of the display unit further comprises a display unit for displaying the exercise amount of the user and feedback information on the exercise amount The communication unit further comprises a communication unit, wherein the communication unit transmits a signal received from the handle to the monitor, receives a feedback signal according to the movement displayed on the monitor, and transmits the received feedback signal to the controller. Provides an upper limb exercise haptic device.
한편, 본 발명은 손잡이의 움직임에 따른 신호를 입력받는 단계; 상기 신호에 따른 손잡이 대응 객체의 움직임을 모니터에 표시하는 단계; 상기 모니터에 표시되는 상기 손잡이 대응 객체의 움직임에 대응한 환경 객체의 움직임을 모니터에 표시하는 단계; 상기 환경 객체의 움직임에 따라 발생한 피드백 신호를 수신하는 단계; 및 상기 피드백 신호에 따라 상기 손잡이의 움직임을 제어하는 단계를 포함하는 상지 운동 제공 방법으로 이용될 수 있다.
On the other hand, the present invention comprises the steps of receiving a signal according to the movement of the handle; Displaying a movement of a handle corresponding object according to the signal on a monitor; Displaying a movement of an environment object corresponding to a movement of the handle corresponding object displayed on the monitor on a monitor; Receiving a feedback signal generated according to the movement of the environment object; And controlling the movement of the handle according to the feedback signal.
본 발명은, 상지 운동 제공 햅틱 장치에 수직 운동부 및 스위블 바퀴를 이용한 수평 운동부를 포함하여 전 방향으로 움직임이 가능한 상지 운동 장치를 제공하고, 상지 운동 장치의 제어부에 내재된 응용 프로그램 또는 장치의 움직임이 표시되는 모니터로부터 받는 피드백 신호에 따른 장치의 작동으로 사용자의 근감각 또는 촉감각을 자극하는 햅틱(Haptic) 기능을 제공한다.
The present invention provides an upper limb movement device capable of moving in all directions, including a vertical movement portion and a horizontal movement portion using a swivel wheel, and the movement of an application or device inherent in the controller of the upper limb movement device. The device provides a haptic function that stimulates the user's sense of muscle or sensation by operating the device according to the feedback signal received from the displayed monitor.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱 장치의 사용 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱 장치의 손잡이의 형태에 대한 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱 장치의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱 장치의 수평 운동부를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱 장치의 수평 운동부의 움직임 방향을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱 장치의 수평 운동부의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 방법을 나타낸 흐름도.1 is an exemplary use of the upper limb exercise providing haptic device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an illustration of the shape of the handle of the upper limb exercise providing haptic device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the structure of the upper extremity exercise providing haptic device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a view showing a horizontal movement of the upper extremity exercise providing haptic device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a view showing the direction of movement of the horizontal movement of the upper limb movement providing haptic device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a view showing another embodiment of the horizontal movement of the upper limb exercise providing haptic device according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart showing a method for providing upper extremity exercise according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is defined by the scope of the claims.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms " comprises, " and / or "comprising" refer to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Or additions. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱(Haptic) 장치의 사용 예시를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an example of the use of the upper extremity exercise providing haptic device according to an embodiment of the present invention.
환자 등의 재활 운동을 하는 사람은 상지 운동 제공 햅틱 장치의 지지대에 상지를 부착하고 손잡이를 잡아 상지 운동의 기본 자세를 취한다. 상지 운동 제공 햅틱 장치에 전원이 공급되는 상태에서 사용자의 손잡이 조작에 따라 장치의 운동부가 작동하게 된다.A person who performs rehabilitation exercises such as a patient attaches the upper limb to the support of the upper limb exercise providing haptic device and takes the handle to take the basic posture of the upper limb movement. The exercise unit of the device operates according to a user's handle manipulation in a state where power is supplied to the upper limb exercise providing haptic device.
장치의 작동에 따른 신체의 동작이 전방의 모니터를 통하여 표시될 수 있으며, 전방의 모니터는 상지 운동 상태를 표시하는 기능만 할 수도 있지만, 상지 운동에 따른 피드백 신호를 생성하여 상지 운동 제공 햅틱 장치에 전송할 수도 있다. 피드백 신호를 전송받은 경우에는, 상기 피드백 신호에 따라 장치의 동작을 제어하여 사용자의 근감각 또는 촉감각을 자극할 수 있다.The motion of the body according to the operation of the device can be displayed through the front monitor, the front monitor may only function to display the upper limb movement state, but generates a feedback signal according to the upper limb movement to provide the upper limb movement to the haptic device You can also send. When receiving the feedback signal, the operation of the device may be controlled according to the feedback signal to stimulate the user's sense of muscle or touch.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱 장치의 손잡이가 가질 수 있는 형태에 대한 예시를 나타낸 것이다. 기본적으로, 도 2의 좌측 상단의 형태의 손잡이를 구성 요소로 포함하지만, 환자의 재활 부위에 따라 다른 근육이 운동되도록 하거나 의료 뿐만 아니라 게임 등 다른 분야에서도 이용될 수 있도록, 다양한 형태의 손잡이로 대체될 수 있다.Figure 2 shows an example of the shape that the handle of the upper limb movement providing haptic device according to an embodiment of the present invention. Basically, the upper left handle of Figure 2 is included as a component, but replaced with various types of handles so that different muscles can be exercised according to the rehabilitation site of the patient or used in other fields such as games as well as medical. Can be.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 햅틱 장치의 전체적인 구조를 나타낸 도면이다.3 is a view showing the overall structure of the upper extremity exercise providing haptic device according to an embodiment of the present invention.
상지 운동 제공 햅틱 장치는, 상지 지지부(300), 수직 운동부(310), 수평 운동부(320), 동력 전달부(330), 제어부(340) 및 전원부(350)를 포함한다.The upper limb exercise providing haptic device includes an upper
상지 지지부(300)는 손잡이(301) 및 지지대(302)를 포함한다. 손잡이(301)는 도 2에 도시된 여러 가지 형태로 대체될 수 있으며, 사용자는 지지대(302)에 상지를 부착하고 손잡이(301)를 잡은 상태에서 상지 운동을 제공받을 수 있다.
운동부는 수직 운동부(310)와 수평 운동부(320)로 나누어지는데, 수직 운동부(310)는 상지 지지부(300)의 하부에 위치하여 높이와 수직력을 제공하여 상지의 상하 방향으로의 운동을 제공한다. 수평 운동부(320)는 상지 운동 제공 햅틱 장치가 전후 또는 좌우 등 전 방향으로 움직일 수 있게 함으로써, 사용자에게 전 범위의 상지 운동을 제공한다.The exercise part is divided into a
수직 운동부(310)는 상지 지지부(300)가 상하 방향으로 움직이도록 상지 지지부(300)의 하부에 원통형의 기둥 형태로 부착될 수 있고, 수평 운동부(320)는 상지 운동 제공 햅틱 장치가 전 방향으로 움직일 수 있도록 스위블 바퀴를 포함하며, 바람직하게는 2개 이상의 스위블 바퀴를 포함한다.The
동력 전달부(330)는 전원부(350)로부터 전원을 공급받고 제어부(340)로부터 작동 명령을 받아 수직 운동부(310) 및 수평 운동부(320)에 전원을 공급하여 상기 운동부들이 작동하게 한다.The
제어부(340)는 내재된 응용 프로그램에 따라, 장치의 작동을 제어하거나 사용자의 손잡이(301) 조작에 따른 신호를 입력받아 상기 신호에 따른 장치의 작동 명령을 출력한다.The
그리고, 장치가 통신부를 구비하고 있는 경우에는, 상기 통신부를 이용하여 장치의 동작 신호를 모니터에 전송하고, 모니터가 상지의 운동 상태를 표시하고 피드백 신호를 전송하면, 상기 피드백 신호를 입력받아 장치의 작동 명령을 출력한다. 사용자는 피드백 신호에 따른 장치의 작동에 의하여 근감각 또는 촉감각의 자극을 받을 수 있다.When the device has a communication unit, the communication unit transmits an operation signal of the device to the monitor, and when the monitor displays the exercise state of the upper limb and transmits a feedback signal, the feedback signal is inputted to the monitor. Output the operation command. The user may be stimulated by the sense of muscle or touch by the operation of the device according to the feedback signal.
이때, 모니터는 장치에 의한 운동 상태를 표시하는 기능만 하고, 피드백 신호는 제어부(340)에 내재된 응용 프로그램에 의하여 생성될 수도 있다.In this case, the monitor only displays the exercise state by the device, and the feedback signal may be generated by an application program embedded in the
도 4는 수평 운동부를 구체적으로 볼 수 있도록 장치를 아래쪽에서 바라본 것을 나타낸 것이다.Figure 4 shows the device from the bottom to see the horizontal movement in detail.
수평 운동부는 좌우 방향으로 움직일 수 있는 전륜 스위블 바퀴(400)와 전후 방향으로 움직일 수 있는 후륜 스위블 바퀴(410)를 서로 직교하는 방향으로 포함하고 있어, 상기 스위블 바퀴들의 독립 또는 연합 작동에 의하여 장치가 전 방향으로 움직일 수 있게 한다. 이때, 캐스터(420)는 평면에서 안정된 자세를 가질 수 있도록 도와주는 역할을 한다.The horizontal motion portion includes a front wheel
도 5은 수평 운동부가 서로 직교하는 방향으로 위치한 2개의 스위블 바퀴를 포함하는 경우에 장치가 움직이는 방향을 나타낸 것이다. 전륜 스위블 바퀴는 좌우 이동을, 후륜 스위블 바퀴는 전후 이동을 가능하게 함으로써, 장치의 전후, 좌우 및 회전 운동을 가능하게 한다. 따라서, 상지 운동 제공 햅틱 장치가 전 방향으로 수평 이동이 가능하여 사용자에게 전 방향의 상지 운동을 제공한다.FIG. 5 shows the direction in which the device moves when the horizontal motion comprises two swivel wheels positioned in directions perpendicular to each other. The front wheel swivel wheel enables left and right movement, and the rear wheel swivel wheel enables forward, backward, left and right movement of the device. Therefore, the upper limb movement providing haptic device is capable of horizontal movement in all directions to provide the upper limb movement in all directions to the user.
도 6은 수평 운동부가 포함하는 스위블 바퀴의 구성의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 수평 운동부는 3개의 스위블 바퀴를 포함할 수 있는데, 각 스위블 바퀴가 서로 60도의 각을 이루고 있어 수평 운동부가 전 방향으로 움직일 수 있게 한다.Figure 6 shows another embodiment of the configuration of the swivel wheel including a horizontal movement. The horizontal motion portion may include three swivel wheels, each swivel wheel being at an angle of 60 degrees to each other to allow the horizontal motion part to move in all directions.
상지 운동 제공 햅틱 장치는 의료 분야에서 사용되는 것으로 설명되고 있으나, 게임, 로봇 등의 분야에서 응용될 수 있다. 다만, 재활 운동의 목적으로 사용될 경우, 사용자가 몸이 불편한 환자인 점에서 비상시에 장치의 작동을 중지시킬 수 있는 비상 버튼을 장치에 구비하여 무리한 운동으로 인한 환자의 부상을 방지할 수 있고, 상기 비상 버튼은 손잡이에 위치하도록 하여 환자의 조작이 용이하게 할 수 있다.The upper limb exercise providing haptic device has been described as being used in the medical field, but may be applied in the fields of games, robots, and the like. However, when used for the purpose of rehabilitation exercise, the user is provided with an emergency button that can stop the operation of the device in case of an emergency in that the patient is inconvenient to prevent the injury of the patient due to excessive exercise, The emergency button can be positioned on the handle to facilitate patient manipulation.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 운동 제공 방법을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method for providing upper limb exercise according to an embodiment of the present invention.
사용자가 상지 운동 햅틱 제공 장치의 손잡이 부분을 조작하여 손잡이의 움직임에 따른 신호를 발생시키면(S700), 상기 신호는 표시부 또는 모니터로 전달되어 손잡이에 대응하는 객체의 움직임으로 사용자의 손잡이 조작을 표시한다(S720).When the user manipulates the handle portion of the upper extremity exercise haptic providing device to generate a signal according to the movement of the handle (S700), the signal is transmitted to the display unit or the monitor to display the handle operation of the user by the movement of an object corresponding to the handle. (S720).
이때, 사용자는 손잡이의 조작에 의하여 중량체를 들거나 장애물과 충돌 또는 장애물을 제거하는 등의 동작을 할 수 있고, 이러한 동작은 손잡이 대응 객체의 움직임으로 표시된다. 그리고, 손잡이 대응 객체의 움직임에 따라 중량체, 장애물 등의 환경 객체의 움직임을 모니터에 표시한다(S740).In this case, the user may perform an operation such as lifting a weight, colliding with an obstacle, or removing an obstacle by manipulating the handle, and such an operation is indicated by the movement of the handle corresponding object. Then, according to the movement of the handle corresponding object, the movement of the environmental object such as a weight body or an obstacle is displayed on the monitor (S740).
모니터에서 상기 환경 객체의 움직임이 상기 손잡이 대응 객체에 영향을 주는 경우에는, 환경 객체의 움직임에 따른 피드백 신호를 발생시킨다(S760). 피드백 신호는 사용자가 중량체를 들 경우 상지 운동 햅틱 제공 장치를 통하여 중량체의 무게를 느낄 수 있도록 하거나 장애물과 부딪혔을 경우에는 부딪히는 느낌이 상지 운동 제공 햅틱 장치를 통하여 사용자에게 전달되도록 하는 신호를 의미한다.When the movement of the environment object affects the handle corresponding object in the monitor, a feedback signal according to the movement of the environment object is generated (S760). The feedback signal refers to a signal that allows the user to feel the weight of the weight through the upper limb exercise haptic providing device when the user lifts the weight, or when the user hits an obstacle, the feeling of hitting is transmitted to the user through the upper limb exercise providing haptic device. .
피드백 신호가 발생할 경우에는 상기 신호에 따라 상지 운동 제공 햅틱 장치를 제어하여, 사용자가 화면에서 표시되는 상황에 따른 동작 또는 감각을 상지 운동 제공 햅틱 장치를 통하여 느낄 수 있도록 한다(S780).When the feedback signal is generated, the upper limb movement providing haptic device is controlled according to the signal, so that the user can feel the motion or sensation according to the situation displayed on the screen through the upper limb exercise providing haptic device (S780).
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention, but are intended to be illustrative, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments. It is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents, which fall within the scope of the present invention as claimed.
300 : 상지 지지부
301 : 손잡이
302 : 지지대
310 : 수직 운동부
320 : 수평 운동부
330 : 동력 전달부
340 : 제어부
350 : 전원부
400 : 전륜 스위블 바퀴
410 : 후륜 스위블 바퀴
420 : 캐스터300: upper limb support
301: Handle
302: support
310: vertical movement part
320: horizontal moving part
330: power transmission unit
340:
350:
400: Front Wheel Swivel Wheels
410: Rear Wheel Swivel Wheels
420: caster
Claims (8)
상기 상지 지지부를 상기 지지대의 수직 방향으로 이동시키는 수직 운동부;
상기 상지 지지부를 상기 지지대의 수평 방향으로 이동시키는 수평 운동부;
상기 수직 운동부 및 상기 수평 운동부와 연결되어 동력을 전달하는 동력 전달부;
상기 손잡이의 움직임에 따른 신호를 입력받고, 상기 동력 전달부에 상기 수직 운동부 및 상기 수평 운동부의 작동 명령을 전달하는 제어부;
상기 제어부와 연결되어 전원을 공급하는 전원부; 및
유선 또는 무선 중 적어도 어느 하나의 방식에 의하여 모니터와 통신하는 통신부를 포함하되,
상기 통신부는 상기 손잡이로부터 입력받은 신호를 상기 모니터에 전송하고 상기 모니터에서 표시되는 손잡이 대응객체와 환경객체의 움직임에 따른 피드백 신호를 수신하며
상기 제어부는 상기 수신한 피드백 신호에 따라 상기 사용자의 근감각 또는 촉감각을 자극하는 신호를 출력하는 것
인 상지 운동 제공 햅틱 장치.
Upper limb support including a handle and a support for supporting the upper limb of the user holding the handle;
A vertical movement part for moving the upper limb support in the vertical direction of the support;
A horizontal movement unit for moving the upper limb support in the horizontal direction of the support;
A power transmission unit connected to the vertical movement unit and the horizontal movement unit to transmit power;
A control unit which receives a signal according to the movement of the handle and transmits an operation command of the vertical movement unit and the horizontal movement unit to the power transmission unit;
A power supply unit connected to the control unit to supply power; And
Includes a communication unit for communicating with the monitor by at least one of wired or wireless,
The communication unit transmits a signal received from the handle to the monitor and receives a feedback signal according to the movement of the handle corresponding object and the environment object displayed on the monitor.
The control unit outputs a signal for stimulating the user's sense of muscle or touch in accordance with the received feedback signal
Upper extremity exercise providing haptic device.
전후 방향으로 움직이는 스위블 바퀴 또는 좌우 방향으로 움직이는 스위블 바퀴를 포함하는 것
인 상지 운동 제공 햅틱 장치.
According to claim 1, wherein the horizontal motion portion
Comprising swivel wheels moving forward and backward or swivel wheels moving left and right
Upper extremity exercise providing haptic device.
상기 사용자의 운동량을 표시하고, 상기 운동량에 대한 정보를 피드백할 수 있는 표시부
를 더 포함하는 상지 운동 제공 햅틱 장치.
The method of claim 1,
Display unit for displaying the exercise amount of the user, and feedback the information about the exercise amount
The upper extremity exercise haptic device further comprising.
세 개의 스위블 바퀴를 포함하며, 상기 스위블 바퀴는 서로 60도의 각을 이루고 있는 것
인 상지 운동 제공 햅틱 장치.
According to claim 1, wherein the horizontal motion portion
Including three swivel wheels, the swivel wheels being at an angle of 60 degrees to each other
Upper extremity exercise providing haptic device.
상기 상지 운동 제공 햅틱 장치의 작동 중지 명령 신호를 출력하는 비상 버튼
을 더 포함하는 상지 운동 제공 햅틱 장치.
The method of claim 1,
An emergency button that outputs an operation stop command signal of the upper extremity exercise providing haptic device;
The upper extremity exercise haptic device further comprising.
외부 전원으로부터 전원을 공급 또는 충전을 받는 충전/전원 포트 또는 외부 장치로부터 상기 제어부로 프로그램을 입력받는 입/출력 포트 중 적어도 어느 하나 이상의 포트
를 더 포함하는 상지 운동 제공 햅틱 장치.
The method of claim 1,
At least one or more of a charge / power port receiving power or charging from an external power source or an input / output port receiving a program from the external device to the controller
The upper extremity exercise haptic device further comprising.
상기 신호에 따른 손잡이 대응 객체의 움직임을 모니터에 표시하는 단계;
상기 모니터에 표시되는 상기 손잡이 대응 객체의 움직임에 대응한 환경 객체의 움직임을 모니터에 표시하는 단계;
상기 환경 객체의 움직임에 따라 발생한 피드백 신호를 수신하는 단계; 및
상기 피드백 신호에 따라 상기 손잡이의 움직임을 제어하고 사용자의 근감각 또는 촉감각을 자극하는 신호를 출력하는 단계
를 포함하는 상지 운동 제공 방법.Receiving a signal according to the movement of the handle;
Displaying a movement of a handle corresponding object according to the signal on a monitor;
Displaying a movement of an environment object corresponding to a movement of the handle corresponding object displayed on the monitor on a monitor;
Receiving a feedback signal generated according to the movement of the environment object; And
Controlling a movement of the handle according to the feedback signal and outputting a signal for stimulating a user's sense of muscle or touch
Upper extremity exercise providing method comprising a.
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