KR101556953B1 - 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치 - Google Patents

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박종현
윤종현
조재욱
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치는 와이어가 연결된 롤러를 양측 끝 부분에 각각 구비하는 몸체; 일측 끝 부분에 상기 와이어가 연결되고, 상기 몸체로부터 연장 형성되어 사용자의 팔을 고정 지지하는 지지대; 및 상기 몸체에 형성되고, 상기 지지대와 연결되는 상기 와이어를 감거나 푸는 동작에 의해 상기 지지대에 동력을 제공하여 상기 지지대를 상하 방향으로 동작시키는 제1 엑추에이터를 포함한다.

Description

와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치{REHABILITATION EXERCISE APPARATUS OF SHOULDER JOINT USING WIRE}
본 발명의 실시예들은 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 재활 운동 장치는 근력이 약한 노인이나 선천적 또는 후천적 장애를 겪고 있는 환자의 회복을 위한 기구이다.
보통의 노인들은 운동부족으로 인한 퇴행성 질환으로 인해 활동성이 저하되어 있다. 또한, 운동부족 퇴행성 질환은 영구적이며 통증을 동반하기 때문에 노인들에게 강도가 높거나 갑작스러운 움직임을 주어서는 안 된다.
장애를 겪는 환자들 역시, 신체 동작 능력이 현저히 떨어져 근육 및 관절이 굳어있다.
이러한 노인 및 환자를 위한 대부분의 재활 운동 장치는 구조가 복잡하고 가격이 고가에 형성되어 있는 수입제품이 주를 이루고 있다.
따라서, 가정 또는 원하는 곳에서 재활 운동을 할 수 있도록, 단순한 구조를 통해 저가의 제품을 사용하여 만들어진 재활 운동 장치가 필요하다.
또한, 재활 운동 장치를 통해 치료에만 목적을 두는 것이 아니라, 노인 및 환자에게 추후 발생 가능한 질병을 예방하기 위해 지속적인 운동 효과를 제공할 수 있는 재활 운동 장치가 필요하다.
관련 선행기술로는 공개특허공보 제10-2011-0087813(발명의 명칭: 다축 링크형 오십견 큐어 로봇, 공개일자: 2013년 3월 8일)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 엑추에이터를 이용하여 와이어에 연결된 지지대를 상하 및/또는 좌우로 동작시킴으로써, 다양한 각도에서의 어깨관절 재활 운동을 사용자에게 제공할 수 있는 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치는 와이어가 연결된 롤러를 양측 끝 부분에 각각 구비하는 몸체; 일측 끝 부분에 상기 와이어가 연결되고, 상기 몸체로부터 연장 형성되어 사용자의 팔을 고정 지지하는 지지대; 및 상기 몸체에 형성되고, 상기 지지대와 연결되는 상기 와이어를 감거나 푸는 동작에 의해 상기 지지대에 동력을 제공하여 상기 지지대를 상하 방향으로 동작시키는 제1 엑추에이터를 포함한다.
상기 지지대는 상기 사용자의 팔을 올려놓을 수 있는 복수의 슬라이드; 및 상기 복수의 슬라이드를 연결하여 결합시키는 조인트를 포함할 수 있다.
상기 지지대는 상기 복수의 슬라이드 각각에 형성되고, 상기 사용자의 팔이 움직이지 않도록 고정시키는 팔 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 지지대는 상기 사용자의 팔 길이에 대응하여 길이 조절이 가능할 수 있다.
상기 제1 엑추에이터는 상기 와이어가 권취(coiling)되는 적어도 하나의 호이스트; 및 상기 호이스트에 연결되어 회전 동력을 전달함으로써, 상기 호이스트에 권취된 상기 와이어를 감거나 푸는 동작을 수행하는 적어도 하나의 모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치는 상기 몸체와 상기 지지대 사이에 설치되고, 상기 지지대에 동력을 제공하여 상기 지지대를 좌우 방향으로 동작시키는 제2 엑추에이터를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 엑추에이터는 상기 제1 엑추에이터와 연동함으로써, 상기 사용자의 팔을 대각선 방향으로 움직이게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치는 상기 와이어에 설치되어 상기 와이어의 길이를 조절하는 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 센서는 상기 몸체의 상측에 설치된 롤러와 상기 지지대 사이의 와이어에 설치된 제1 센서; 및 상기 몸체의 하측에 설치된 롤러와 상기 지지대 사이의 와이어에 설치된 제2 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 센서는 상기 와이어의 장력을 측정하고, 상기 측정 결과에 기초하여 상기 제1 엑추에이터의 구동을 제어함으로써 상기 와이어의 길이를 조절할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 엑추에이터를 이용하여 와이어에 연결된 지지대를 상하 및/또는 좌우로 동작시킴으로써, 다양한 각도에서의 어깨관절 재활 운동을 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 엑추에이터의 독립 구동 또는 연계 구동에 따라 지지대를 상하 또는 좌우, 혹은 대각선 방향으로 동작시킴으로써, 사용자가 팔의 다방향 동작을 통해 다양한 증상의 어깨관절 재활 운동을 수행하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 엑추에이터를 최소한의 구성으로 구현함으로써, 어깨관절 재활 운동 장치의 제조 비용을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치를 설명하기 위해 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 엑추에이터의 구조를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 엑추에이터(130)에 의한 상기 지지대(120)의 상하 움직임에 따라 사용자의 팔을 상하로 동작시켜 어깨관절 재활 운동을 수행하는 상태를 도시한 사용 상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 엑추에이터에 의한 상기 지지대의 좌우 움직임 및 상기 제1 및 제2 엑추에이터에 의한 상기 지지대의 대각선 움직임을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 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 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치를 설명하기 위해 도시한 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치(100)는 몸체(110), 지지대(120), 제1 엑추에이터(130), 제2 엑추에이터(140) 및 센서(150)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(110)는 수직 방향으로 배치된 수직 바와, 상기 수직 바보다 길이가 짧고 수평 방향으로 배치된 수평 바가 직교를 이루어 형성될 수 있다. 이때, 상기 몸체(110)는 상기 수직 바의 상측 끝 부분과 상기 수평 바의 좌측 끝 부분이 연결되는 구조를 통해 직교를 이루도록 형성될 수 있다.
상기 몸체(110)는 상기 와이어(160)가 연결된 롤러(112)를 양측 끝 부분에 각각 구비한다. 즉, 상기 몸체(110)는 상기 수평 바의 우측 끝 부분 및 상기 수직 바의 하측 끝 부분에 상기 롤러(112)를 각각 구비함으로써, 상기 롤러(112)를 통하여 상기 와이어(160)가 연결될 수 있도록 한다.
상기 몸체(110)의 하부에는 몸체 지지대(114)가 배치될 수 있다. 즉, 상기 몸체(110)를 이루는 상기 수직 바의 하측 끝 부분에는 상기 몸체 지지대(114)가 형성될 수 있다.
이때, 상기 몸체 지지대(114)는 상기 몸체(110)와 직교를 이루고 수평 방향으로 형성됨으로써, 상기 몸체(110)를 고정 지지할 수 있다. 다시 말해, 상기 몸체 지지대(114)는 상기 몸체(110)의 수직 바와 직교를 이루며 고정 연결됨으로써, 상기 몸체(110)를 고정 지지할 수 있다.
상기 지지대(120)는 상기 몸체(110)로부터 연장 형성되어 사용자의 팔을 고정 지지한다. 또한, 상기 지지대(120)는 후술하는 상기 제1 엑추에이터(130) 및/또는 상기 제2 엑추에이터(140)의 구동에 따라 상하 방향이나 좌우 방향 또는 대각선 방향으로 동작할 수 있다.
이때, 상기 지지대(120)의 일측 끝 부분(상기 사용자의 손가락 끝에 대응되는 부분)에는 상기 와이어(160)가 고정 연결됨으로써, 상기 제1 엑추에이터(130)에 의해 상기 와이어(160)가 감기거나 풀림에 따라 상기 지지대(120)가 상하 방향으로 움직이도록 할 수 있다.
상기 지지대(120)는 슬라이드(122), 조인트(124), 및 팔 고정부(126)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 슬라이드(122)는 상기 사용자의 팔을 올려놓을 수 있도록 기능할 수 있다. 이를 위해, 상기 슬라이드(122)는 상기 사용자의 팔꿈치 관절을 기준으로 어깨 쪽과 연결된 상측 팔 부위를 지지하는 제1 슬라이드, 및 상기 사용자의 팔꿈치 관절을 기준으로 손목 쪽과 연결된 하측 팔 부위를 지지하는 제2 슬라이드를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 슬라이드는 길이 조절이 가능하도록 형성될 수 있다. 이로써, 상기 지지대(120)는 상기 사용자의 팔 길이에 대응하여 길이 조절이 가능하게 된다.
예를 들면, 가령, 상기 사용자의 위팔(상기 상측 팔 부위)이 보통 사람들에 비해 긴 경우, 상기 제1 슬라이드는 길이 조절을 통해 미리 정해 놓은 길이보다 연장될 수 있고, 이와 반대로 짧은 경우, 상기 제1 슬라이드는 길이 조절을 통해 미리 정해 놓은 길이보다 단축될 수 있다.
반면에, 상기 사용자의 아래팔(상기 하측 팔 부위)이 보통 사람들에 비해 긴 경우, 상기 제2 슬라이드는 길이 조절을 통해 미리 정해 놓은 길이보다 연장될 수 있고, 이와 반대로 짧은 경우, 상기 제2 슬라이드는 길이 조절을 통해 미리 정해 놓은 길이보다 단축될 수 있다.
상기 조인트(124)는 상기 복수의 슬라이드(122)를 연결하여 결합시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 조인트(124)는 상기 제1 및 제2 슬라이드를 연결 및 결합함으로써, 상기 지지대(120)가 상기 사용자의 팔 전체를 지지하여 그 하중을 견디도록 할 수 있다.
상기 팔 고정부(126)는 상기 복수의 슬라이드(122) 각각에 형성되고, 상기 사용자의 팔이 움직이지 않도록 고정시키는 역할을 할 수 있다.
즉, 상기 팔 고정부(126)는 상기 지지대(120)가 상하 방향으로 움직일 때, 상기 사용자의 팔이 상기 지지대(120)를 벗어나지 않도록 잡아줄 수 있다.
참고로, 상기 팔 고정부(126)는 밴드, 로프 등의 구조로 제작될 수 있다.
한편, 상기 지지대(120)는 타측 끝 부분(상기 사용자의 어깨에 대응되는 부분)이 상기 몸체(110)의 수직 바의 일부분에 연결되어 설치될 수 있다. 이때, 상기 지지대(120)는 상기 사용자의 팔의 높이에 맞게끔 위치를 조정 가능하게 설치될 수 있다.
상기 제1 엑추에이터(130)는 상기 몸체(110)에 형성되고, 상기 지지대(120)와 연결되는 상기 와이어(160)를 감거나 푸는 동작에 의해 상기 지지대(120)에 동력을 제공하여 상기 지지대(120)를 상하 방향으로 동작시킨다.
이하에서는 상기 제1 엑추에이터(130)에 대해 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 엑추에이터(130)의 구조를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 엑추에이터(130)는 호이스트(210) 및 모터(220)를 포함할 수 있다.
상기 호이스트(210)는 2개의 호이스트(210)가 맞물려 결합된 형태를 이룰 수 있으며, 그 각각의 호이스트(210)에는 상기 와이어(160)가 권취(coiling)될 수 있다. 이때, 상기 와이어(160)는 상기 각각의 호이스트(210)에 서로 반대 방향으로 권취될 수 있다.
상기 모터(220)는 상기 호이스트(210) 각각에 하나씩 연결되어 회전 동력을 전달함으로써, 상기 호이스트(210)에 권취된 상기 와이어(160)를 감거나 푸는 동작을 수행할 수 있다.
즉, 상기 호이스트(210)는 상기 모터(220)가 발생시키는 회전 동력에 의해, 상기 와이어(160)를 감거나 푸는 동작을 수행함으로써, 상기 지지대(120)의 상하 움직임을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 호이스트(210)에 의해 상기 와이어(160)가 감기는 경우, 상기 지지대(120)는 상향으로 움직일 수 있으며, 이와 반대로 상기 와이어(160)가 풀리는 경우, 상기 지지대(120)는 하향으로 움직일 수 있다. 상기 지지대(120)의 상향 움직임에 따라 상기 사용자의 팔은 위로 들어 올려질 수 있으며, 상기 지지대(120)의 하향 움직임에 따라 상기 사용자의 팔은 아래로 내려질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 엑추에이터(130)를 통해 상기 지지대(120)를 상하로 움직여 상기 사용자의 팔이 위아래로 움직이도록 함으로써, 상기 사용자가 팔의 상하 동작을 통해 어깨관절 재활 운동을 수행하도록 할 수 있다.
상기 제1 엑추에이터(130)에 의한 상기 지지대(120)의 상하 움직임에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 자세히 후술한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제1 엑추에이터(130)는 하나의 호이스트(210) 및 하나의 모터(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 제1 엑추에이터(130)는 상기 하나의 모터(220)로부터 전달 받은 회전 동력에 의해 상기 하나의 호이스트(210)가 상기 와이어(160)를 감거나 푸는 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하나의 모터(220) 및 하나의 호이스트(210)로 상기 제1 엑추에이터(130)를 최소한의 구성으로 구현함으로써, 상기 어깨관절 재활 운동 장치(100)의 제조 비용을 낮출 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 제2 엑추에이터(140)는 상기 몸체(110)와 상기 지지대(120) 사이에 설치될 수 있다. 즉, 상기 제2 엑추에이터(140)는 상기 몸체(110)의 수직 바로부터 연장 형성된 상기 지지대(120)에 연통 형성될 수 있다.
상기 제2 엑추에이터(140)는 상기 지지대(120)에 동력을 제공하여 상기 지지대(120)를 좌우 방향으로 동작시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 엑추에이터(140)는 적어도 하나의 모터(예: 스텝 모터)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 제2 엑추에이터(140)는 상기 모터를 통해 회전 동력을 발생시킴으로써, 상기 지지대(120)의 좌우 움직임을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 엑추에이터(140)는 상기 모터를 통해 좌회전 동력을 발생시켜 상기 지지대(120)를 좌측 방향으로 움직일 수 있으며, 이와 반대로 상기 모터를 통해 우회전 동력을 발생시켜 상기 지지대(120)를 우측 방향으로 움직일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 엑추에이터(140)를 통해 상기 지지대(120)를 좌우로 동작시켜 상기 사용자의 팔이 좌우로 움직이도록 함으로써, 상기 사용자가 팔의 좌우 동작을 통해 어깨관절 재활 운동을 수행하도록 할 수 있다.
상기 제2 엑추에이터(140)에 의한 상기 지지대(120)의 좌우 움직임에 대해서는 도 5를 참조하여 자세히 후술한다.
한편, 상기 제2 엑추에이터(140)는 상기 제1 엑추에이터(130)와 연동함으로써, 상기 사용자의 팔을 대각선 방향으로 움직이게 할 수 있다.
즉, 상기 제1 엑추에이터(130) 및 상기 제2 엑추에이터(140)는 동시에 회전 동작할 수 있으며, 이에 따라 상기 지지대(120)는 대각선 방향으로 움직일 수 있다.
다시 말해, 상기 제1 엑추에이터(130)의 구동에 따라 상기 지지대(120)는 상향 또는 하향으로 움직일 수 있는데, 이때 상기 제2 엑추에이터(130)가 구동하게 되면 상기 지지대(120)에는 좌향 또는 우향으로의 움직임이 가해질 수 있다. 이에 따라, 상기 지지대(120)는 대각선 방향으로 움직일 수 있게 된다.
예를 들면, 상기 제1 엑추에이터(130)의 모터(220) 및 상기 제2 엑추에이터(140)의 모터가 모두 시계 방향으로 회전 동작하는 경우, 상기 지지대(120)는 동남쪽을 향해 대각선으로 원을 그리며 움직일 수 있다.
반면에, 상기 제1 엑추에이터(130)의 모터(220) 및 상기 제2 엑추에이터(140)의 모터가 모두 반시계 방향으로 회전 동작하는 경우, 상기 지지대(120)는 북서쪽을 향해 대각선으로 원을 그리며 움직일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 엑추에이터(130) 및 상기 제2 엑추에이터(140)의 동시 구동에 의해 상기 지지대(120)를 상하 및 좌우 방향으로 동시에 움직이도록 함으로써, 상기 사용자의 팔이 대각선으로 움직이도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 사용자의 팔을 다양한 방향으로 동작시켜 다양한 증상의 어깨관절 재활 운동을 효율적으로 수행하도록 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 엑추에이터(130, 140)에 의한 상기 지지대(120)의 대각선 움직임에 대해서는 도 5를 참조하여 자세히 후술한다.
상기 센서(150)는 상기 와이어(160)에 설치되어 상기 와이어(160)의 길이를 조절할 수 있다. 즉, 상기 센서(150)는 상기 와이어(160)의 장력을 측정하고, 상기 측정 결과에 기초하여 상기 제1 엑추에이터(130)의 구동을 제어함으로써, 상기 와이어(160)의 길이를 조절할 수 있다.
이를 위해, 상기 센서(150)는 제1 센서(152) 및 제2 센서(154)를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서(152)는 상기 몸체(110)의 상측에 설치된 롤러(112)와 상기 지지대(120) 사이의 와이어(160)에 설치될 수 있다. 즉, 상기 제1 센서(152)는 상기 몸체(110)의 수평 바의 우측에 설치된 롤러(112)와 상기 지지대(120)의 일측 끝부분 사이에 설치될 수 있다.
상기 제1 센서(152)는 상기 몸체(110)의 상측에 설치된 롤러(112)와 상기 지지대(120) 사이의 와이어(160)에 작용하는 장력을 측정하고, 상기 측정 결과에 기초하여 제1 센싱 값을 출력할 수 있다.
상기 제2 센서(154)는 상기 몸체(110)의 하측에 설치된 롤러(112)와 상기 지지대(120) 사이의 와이어(160)에 설치될 수 있다. 즉, 상기 제2 센서(154)는 상기 몸체(110)의 수직 바의 하측에 설치된 롤러(112)와 상기 지지대(120)의 일측 끝부분 사이에 설치될 수 있다.
상기 제2 센서(154)는 상기 몸체(110)의 하측에 설치된 롤러(112)와 상기 지지대(120) 사이의 와이어(160)에 작용하는 장력을 측정하고, 상기 측정 결과에 기초하여 제2 센싱 값을 출력할 수 있다.
상기 센서(150)는 상기 제1 및 제2 센서(152, 154)의 출력 값, 즉 상기 제1 및 제2 센싱 값을 이용하여 상기 와이어(160)의 길이를 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 센서(150)는 상기 제1 및 제2 센싱 값의 차이에 기초하여 상기 와이어(160)의 길이를 조절할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 엑추에이터(130)에 의한 상기 지지대(120)의 상하 움직임에 따라 사용자의 팔을 상하로 동작시켜 어깨관절 재활 운동을 수행하는 상태를 도시한 사용 상태도이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자는 의자에 앉은 상태에서 상기 지지대(120)에 팔을 올려 놓은 후 고정시킨다. 그런 다음, 상기 제1 엑추에이터(130)가 구동되면, 상기 지지대(120)는 상향으로 움직이고, 이에 따라 상기 사용자의 팔은 위로 올라가게 된다. 이와 동시에 상기 사용자의 어깨도 위로 움직이기 때문에, 상기 사용자는 어깨관절 재활 운동을 수행할 수 있다.
이를 위해, 상기 제1 엑추에이터(130)는 상기 와이어(160)가 서로 반대 방향으로 권취된 2개의 호이스트(210)와 상기 각각의 호이스트(210)에 상기 모터(220)가 결합되어 형성될 수 있다.
상기 모터(220)는 회전 동작함에 따라 발생되는 상기 회전 동력을 상기 각각의 호이스트(210)에 제공할 수 있다. 참고로, 상기 모터(220)는 상기 회전 동작을 발생시키는 제어부에 의해 작동할 수 있다.
상기 각각의 호이스트(210)는 상기 회전 동력에 의해 상기 와이어(160)가 감기도록 함으로써, 상기 지지대(120)를 상향으로 들어올릴 수 있다.
이로 인해, 상기 사용자는 팔 전체를 들어 올릴 수 있고, 동시에 어깨를 위로 움직일 수 있다.
상기 지지대(120)의 상향 동작에 따라 상기 사용자의 팔이 상향으로 움직이도록 하기 위한 상기 제1 엑추에이터(130)의 구성은 도 4에도 그대로 적용될 수 있다. 따라서, 도 4에서는 상기 제1 엑추에이터(130)의 구성 및 동작에 관한 설명을 생략한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 엑추에이터(130)가 도 3과는 반대 방향으로 구동되면, 상기 지지대(120)는 하향으로 움직이고, 이에 따라 상기 사용자의 팔은 아래로 내려가게 된다. 이와 동시에 상기 사용자의 어깨도 아래로 움직이기 때문에, 상기 사용자는 상향뿐만 아니라 하향으로도 어깨관절 재활 운동을 수행할 수 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 상기 지지대(120)의 상하 움직임이 이어지는 과정, 즉 상하로 반복하여 자동으로 움직이는 과정에 대해 설명한다.
상기 지지대(120)의 상하 움직임이 이어지도록 하기 위해서, 상기 센서(150)는 와이어의 장력을 측정할 수 있다. 상기 제1 엑추에이터(130)는 상기 센서(150)에 의해 측정된 장력에 기초하여 구동이 제어될 수 있다.
즉, 상기 센서(150)의 제1 및 제2 센서(152, 154)가 상기 와이어(160)의 장력을 측정함으로써, 상기 제1 엑추에이터(130)의 동작이 달라질 수 있고, 이에 따라 상기 와이어(160)의 길이가 조절될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부에 의해 상기 모터(220)가 회전 동작함에 따라, 상기 지지대(120)가 올라간다고 가정한다. 이러한 경우, 상기 제1 및 제2 센서(152, 154)는 상기 와이어(160)에 가해지는 장력을 측정하게 되고, 상기 장력의 측정 값의 차이가 미리 설정된 임계치를 초과하면, 상기 제1 엑추에이터(130)의 회전 동작이 상기와 반대로 이루어질 수 있다.
이로 인해, 상기 지지대(120)는 아래로 내려가게 되고, 이에 따라 상기 몸체(110)의 상부와 상기 지지대(120) 사이의 와이어의 길이는 길어지는 반면, 상기 몸체(110)의 하부와 상기 지지대(120) 사이의 와이어의 길이는 짧아지게 된다.
이와 반대로, 상기 제어부에 의해 상기 모터(220)가 회전 동작함에 따라, 상기 지지대(120)가 내려간다고 가정한다. 이러한 경우, 상기 제1 및 제2 센서(152, 154)는 상기 와이어(160)에 가해지는 장력을 측정하게 되고, 이에 따라, 상기 제1 엑추에이터(130)의 회전 동작이 상기와 반대로 이루어질 수 있다.
이로 인해, 상기 지지대(120)는 위로 올라가게 되고, 이에 따라 상기 몸체(110)의 상부와 상기 지지대(120) 사이의 와이어의 길이는 짧아지는 반면, 상기 몸체(110)의 하부와 상기 지지대(120) 사이의 와이어의 길이는 길어지게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 엑추에이터(140)에 의한 상기 지지대(120)의 좌우 움직임 및 상기 제1 및 제2 엑추에이터(130, 140)에 의한 상기 지지대(120)의 대각선 움직임을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 의자에 앉아 상기 지지대(120)에 팔을 올려 고정시킨 상태에서, 상기 제2 엑추에이터(130)가 구동되면, 상기 지지대(120)는 우측 방향으로 움직일 수 있다. 이에 따라 상기 사용자의 팔은 우측 방향으로 움직일 수 있으며, 이와 동시에 상기 사용자의 어깨도 우측 방향으로 움직이기 때문에, 상기 사용자는 어깨관절 재활 운동을 수행할 수 있다.
도 5에서는 상기 지지대(120)가 상기 제2 엑추에이터(140)에 의해 우측 방향으로만 움직이는 것으로 도시되어 있으나, 상기 지지대(120)는 상기 제2 엑추에이터(140)에 의해 좌측 방향으로도 움직일 수 있다. 즉, 상기 지지대(120)는 상기 제2 엑추에이터(140)의 구동에 의해 좌우 방향으로 움직일 수 있다.
이를 위해, 제2 엑추에이터(140)는 상기 지지대(120)를 제어할 수 있는 모터를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 모터는 회전 동작함에 따라 회전 동력을 발생시킴으로써, 상기 지지대(120)를 우 또는 좌 방향으로 움직이게 할 수 있다.
구체적으로, 상기 모터의 우회전 동작에 의해 우회전 동력이 발생되는 경우, 상기 지지대(120)의 슬라이드(122), 조인트(124) 및 팔 고정부(126)는 바깥쪽을 향해 방향을 틀 수 있다. 이에 따라, 상기 지지대(120) 전체는 우측으로 원을 그리며 움직일 수 있다.
이와 반대로, 상기 모터의 좌회전 동작에 의해 좌회전 동력이 발생되는 경우, 상기 지지대(120)의 슬라이드(122), 조인트(124) 및 팔 고정부(126)는 안쪽을 향해 방향을 틀 수 있다. 이에 따라, 상기 지지대(120) 전체는 좌측으로 원을 그리며 움직일 수 있다.
이로써, 상기 지지대(120)는 우측 또는 좌측 방향으로 회전할 수 있으며, 이에 따라, 상기 사용자는 상기 팔 전체를 우측 또는 좌측 방향으로 움직일 수 있다.
한편, 사용자가 의자에 앉아 상기 지지대(120)에 팔을 올려 고정시킨 상태에서, 상기 제1 및 제2 엑추에이터(130, 140)가 동시에 구동되면, 상기 지지대(120)는 대각선 방향으로 움직일 수 있다. 이에 따라, 상기 사용자의 팔은 대각선 방향으로 움직일 수 있으며, 이와 동시에 상기 사용자의 어깨도 대각선 방향으로 움직이기 때문에, 상기 사용자는 다양한 각도로 어깨관절 재활 운동을 수행할 수 있다.
이를 위해, 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 엑추에이터(130)의 모터(220) 및 제2 엑추에이터(140)의 모터는 동시에 회전 동작함에 따라 회전 동력을 발생시킴으로써, 상기 지지대(120)를 대각선 방향으로 움직이게 할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 엑추에이터(130)의 모터(220)가 발생시키는 회전 동작에 따라 상기 호이스트(210)에 상기 와이어(160)가 감기는 경우, 제2 엑추에이터(140)의 모터가 우회전 동작을 연동함으로써, 상기 지지대(120)는 오른쪽 아래 대각선 방향으로 움직일 수 있다.
반면에, 상기 제1 엑추에이터(130)의 모터(220)가 발생시키는 회전 동작에 따라 상기 호이스트(210)에 상기 와이어(160)가 풀리는 경우, 제2 엑추에이터(140)의 모터가 좌회전 동작을 연동함으로써, 상기 지지대(120)는 왼쪽 위 대각선 방향으로 움직일 수 있다.
이로써, 상기 지지대(120)는 대각선 방향으로 회전할 수 있으며, 이에 따라 상기 사용자는 상기 팔 전체를 대각선 방향으로 움직일 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 몸체
112: 롤러
114: 몸체 지지대
120: 지지대
122: 슬라이드
124: 조인트
126: 팔 고정부
130: 제1 엑추에이터
140: 제2 엑추에이터
150: 센서
152: 제1 센서
154: 제2 센서
160: 와이어
210: 호이스트
220: 모터

Claims (10)

  1. 와이어가 연결된 롤러를 양측 끝 부분에 각각 구비하는 몸체;
    일측 끝 부분에 상기 와이어가 연결되고, 상기 몸체로부터 연장 형성되어 사용자의 팔을 고정 지지하는 지지대;
    상기 몸체에 형성되고, 상기 지지대와 연결되는 상기 와이어를 감거나 푸는 동작에 의해 상기 지지대에 동력을 제공하여 상기 지지대를 상하 방향으로 동작시키는 제1 엑추에이터; 및
    상기 몸체의 상측에 설치된 롤러와 상기 지지대 사이의 와이어에 설치되고, 상기 몸체의 상측에 설치된 롤러와 상기 지지대 사이의 와이어에 작용하는 장력을 측정하는 제1 센서, 및 상기 몸체의 하측에 설치된 롤러와 상기 지지대 사이의 와이어에 설치되고, 상기 몸체의 하측에 설치된 롤러와 상기 지지대 사이의 와이어에 작용하는 장력을 측정하는 제2 센서를 포함하고, 상기 제1 및 제2 센서의 측정 결과에 기초하여 상기 와이어의 길이를 조절하는 센서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지대는
    상기 사용자의 팔을 올려놓을 수 있는 복수의 슬라이드; 및
    상기 복수의 슬라이드를 연결하여 결합시키는 조인트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지대는
    상기 복수의 슬라이드 각각에 형성되고, 상기 사용자의 팔이 움직이지 않도록 고정시키는 팔 고정부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지대는
    상기 사용자의 팔 길이에 대응하여 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엑추에이터는
    상기 와이어가 권취(coiling)되는 적어도 하나의 호이스트; 및
    상기 호이스트에 연결되어 회전 동력을 전달함으로써, 상기 호이스트에 권취된 상기 와이어를 감거나 푸는 동작을 수행하는 적어도 하나의 모터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 지지대 사이에 설치되고, 상기 지지대에 동력을 제공하여 상기 지지대를 좌우 방향으로 동작시키는 제2 엑추에이터
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 엑추에이터는
    상기 제1 엑추에이터와 연동함으로써, 상기 사용자의 팔을 대각선 방향으로 움직이게 하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 어깨관절 재활 운동 장치.
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