KR101600850B1

KR101600850B1 - 상지 재활 로봇장치

Info

Publication number: KR101600850B1
Application number: KR1020140169749A
Authority: KR
Inventors: 이상문; 최정현; 안진웅
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2016-03-09

Abstract

본 발명은, 설치위치의 바닥에 안착 배치되며, 일측에는 상하방향으로 왕복 슬라이딩되는 승강가이드부가 연결 설치된 지지프레임, 지지프레임의 승강가이드부에 결합 설치되며, 일측에 횡방향으로 배치된 연결지지대가 회전 가능하게 연결 설치된 베이스프레임, 연결지지대 일측에 축회전 가능하게 설치되는 연결축부, 베이스프레임에 설치된 상태로 연결지지대와 연결되어, 연결지지대가 축회전하도록 구동력을 발생시키는 회전각도조절부, 일측이 연결축부에 연결 결합되며, 타측에는 재활대상자의 상지 부분을 연결할 수 있게 하는 상지연결대가 장착된 링크부, 연결지지대 일측에 설치된 상태로 연결축부와 연결되어, 연결축부가 회전되게 하는 능동구동기, 연결축부에 연결 설치되며, 연결축부의 축회전에 대한 저항토크를 발생시키는 수동구동기를 포함하는 상지 재활 로봇장치를 제공한다.

Description

상지 재활 로봇장치{Upper limb rehabilitation robot}

본 발명은 상지 재활 로봇장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자 스스로 일상생활 동작 훈련이 가능하고, 조종성 및 능숙성이 뛰어나며, 수평, 경사 및 수직 운동 등 다목적 재활훈련이 가능하고, 저항, 보조, 능동 운동 등 다기능 재활훈련을 가능하게 하는 상지 재활 로봇장치에 관한 것이다.

일반적으로, 상지 재활 로봇장치는 상지의 신체기능이 손상 혹은 마비된 환자의 운동 기능 회복 유지 등의 재활을 위해 로봇 기술을 활용한 장치이다.

이러한, 상기 상지 재활 로봇장치는 반복 훈련, 훈련량과 시간의 조절, 훈련의 진행 및 경과 여부를 정량화하는 등에 유용하여 재활 훈련을 표준화할 수 있는 장점과 더불어 치료사의 신체적 부담을 경감할 수 있어 국내외 그 수요가 증가 추세에 있다. 그리고, 근래에는 다양한 형태와 기능을 갖춘 상지 재활 로봇장치가 사용되고 있다.

그러나, 종래의 상지 재활 로봇장치는 한 개의 동일한 장치로부터 다양 형태(예를 들면 수평, 경사, 수직 운동 등)나, 다양한 기능(예를 들면 능동, 수동, 저항, 보조 운동 등)의 상지 재활 운동을 제공하는데 한계가 있으며, 대부분 수입에 의존하여 가격이 비싼 문제점이 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1237245호(2013.02.18)에 제시되고 있다.

본 발명은, 다양한 기능과 다목적의 상지 재활을 가능하게 하는 상지 재활 로봇장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 설치위치의 바닥에 안착 배치되며, 일측에는 상하방향으로 왕복 슬라이딩되는 승강가이드부가 연결 설치된 지지프레임, 상기 지지프레임의 승강가이드부에 결합 설치되며, 일측에 횡방향으로 배치된 연결지지대가 회전 가능하게 연결 설치된 베이스프레임, 상기 연결지지대 일측에 축회전 가능하게 설치되는 연결축부, 상기 베이스프레임에 설치된 상태로 상기 연결지지대와 연결되어, 상기 연결지지대가 축회전하도록 구동력을 발생시키는 회전각도조절부, 일측이 상기 연결축부에 연결 결합되며, 타측에는 재활대상자의 상지 부분을 연결할 수 있게 하는 상지연결대가 장착된 링크부, 상기 연결지지대 일측에 설치된 상태로 상기 연결축부와 연결되어, 상기 연결축부가 회전되게 하는 능동구동기, 상기 연결축부에 연결 설치되며, 상기 연결축부의 축회전에 대한 저항토크를 발생시키는 수동구동기를 포함하는 상지 재활 로봇장치를 제공한다.

또한, 상기 승강가이드부는, 상기 지지프레임의 일측에 종방향으로 수직하게 고정 결합되는 LM가이드레일과, 상기 LM가이드레일에 슬라이딩되게 설치되는 LM블럭로 구성된 LM가이드이며, 상기 베이스프레임은 상기 LM블럭에 연결 결합될 수 있다.

또한, 상기 승강가이드부는, 상기 지지프레임의 일측에 종방향으로 수직하게 배치된 상태로 축회전 가능하게 연결 설치되는 볼나사와, 상기 볼나사 외측에 삽입 상태로 슬라이딩되게 설치되는 볼나사너트로 구성된 볼스크류와, 상기 볼나사와 연결되어, 상기 볼나사를 회전시키는 회전모터를 포함하며, 상기 베이스프레임은 상기 볼나사너트에 연결 결합될 수 있다.

또한, 상기 연결축부는, 상기 연결지지대에 종방향으로 배치된 상태로 축회전 가능하게 설치되는 봉 형상의 축본체와, 상기 축본체의 일측에 결합된 상태로 상기 능동구동기와 연결되어, 상기 능동구동기로부터 회전력을 전달받는 회전연결대를 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전각도조절부는, 상기 베이스프레임에 고정 결합되며, 축 단부는 상기 연결지지대와 연결되는 감속기와, 상기 감속기에 연결되어, 상기 감속기의 축을 회전시키도록 회전력을 발생시키는 회전모터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 링크부는, 일단이 상기 연결축부에 고정 결합되는 제1로드와, 일단이 상기 연결축부에 회전 가능하게 연결 결합되는 제2로드와, 일단이 상기 제1로드의 타단에 회전 가능하게 핀 결합되는 제3로드 및, 양단이 각각 상기 제2로드의 타단 및 상기 제3로드의 타단에 회전 가능하게 핀 결합되는 제4로드를 포함하며, 상기 제3로드와 상기 제4로드가 연결되는 부분에 상기 상지연결대가 결합 설치될 수 있다.

또한, 상기 링크부에는 상기 링크부의 타측을 지지하는 볼 플런저를 더 구비하며, 상기 볼 플런저는 상기 제3로드와 상기 제4로드가 연결되는 부분에 결합 설치될 수 있다.

또한, 상기 능동구동기는, 상기 연결지지대 일측에 결합 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축에 결합된 상태로 상기 연결축부와 연결되어, 상기 구동모터에서 발생된 회전력을 상기 연결축부로 전달하는 구동전달부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수동구동기는, 상기 연결지지대에 설치된 상태로 축부가 상기 연결축부 내측에 삽입 결합되며, 입력전압에 따라 댐퍼값을 조절하여 상기 연결축부의 회전력에 대한 저항토크를 발생시키는 가변댐퍼 일 수 있다.

또한, 상기 지지프레임의 저면에는 상기 설치위치의 바닥에 상기 지지프레임을 고정 결합되게 하는 고정부를 더 결합 구비할 수 있다.

또한, 상기 지지프레임의 타측에는 무게추를 더 설치 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 상지 재활 로봇장치는, 베이스프레임의 연결지지대에 연결축부를 회전 가능하게 설치하고, 링크부의 일측을 연결축부에 연결 설치한 상태에서 링크부 타측에 재활대상자의 상지를 배치한 후, 운동을 수행하게 된다. 이때, 링크부를 재활대상자가 운동 궤적을 따라 움직일 때, 링크부를 수평, 경사, 수직 중 어느 하나의 위치상태로 변경함에 따라 수평운동, 경사운동, 수직운동을 수행함과 더불어 능동구동기와 수동구동기의 동작여부에 따라 재활대상자의 능동운동, 수동운동, 저항운동 등을 선택적으로 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 재활 로봇장치의 전체 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 회전각도조절부의 다른실시예에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 상지연결대의 다른실시예에 따른 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 재활 로봇장치의 전체 단면도이며, 도 2는 도 1의 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 상지 재활 로봇장치는, 지지프레임(100), 베이스프레임(200), 연결축부(300), 링크부(500), 능동구동기(600), 수동구동기(700)를 구비하고 있다.

상기 지지프레임(100)은 이후 설명될 베이스프레임(200)을 설치위치의 바닥에 안정적으로 지지한 상태로 배치할 수 있게 하는 부분이다. 이러한, 상기 지지프레임(100)은 상기 설치위치의 바닥 상에 안정적으로 안착 배치될 수 있도록 내측에 공간부를 가지는 사각통형 구조를 가지는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 지지프레임(100)의 저면에는 상기 설치위치의 바닥에 고정 결합될 수 있도록 고정부(120)가 결합 구비될 수 있다. 이러한, 상기 고정부(120)는 상기 설치위치의 바닥에 흡착되는 흡착기 구조나 자력에 의해 부착되는 자력부재를 선택적용할 수 있으나 이에 한정하지 않고 상기 설치위치의 바닥 테두리 부분에 가압상태로 고정되게 하는 클램핑 구조를 가질수도 있음은 물론이다.

그리고, 상기 지지프레임(100)의 일측에는 상하방향으로 왕복 슬라이딩되는 승강가이드부(110)가 연결 설치된다. 이러한, 상기 승강가이드부(110)는 이후 설명될 베이스프레임(200)을 상하방향으로 왕복 슬라이딩되게 한다. 여기서, 상기 승강가이드부(110)는 상기 지지프레임(100)의 일측에 종방향으로 수직하게 고정 결합되는 LM레일(111a)과, 상기 LM가이드레일(111a)에 슬라이딩되게 설치되는 LM블럭(112a)로 구성된 LM가이드일 수 있다. 이때, 상기 LM블럭(112a)에 이후 설명될 베이스프레임(200)을 연결 결합하게 된다. 더불어, 도 3은 상기 승강가이드부(110)의 다른 실시예로, 상기 지지프레임(100)의 일측에 종방향으로 수직하게 배치된 상태로 축회전 가능하게 연결 설치되는 볼나사(111b)와, 상기 볼나사(111b) 외측에 삽입된 상태로 상기 볼나사(111b)의 축회전 방향에 따라 상방 또는 하방으로 슬라이딩되게 설치되는 볼나사너트(112b)로 구성된 볼스크류일 수 있다. 이때, 상기 지지프레임(100)에는 상기 볼나사(111b)와 연결되어, 상기 볼나사(111b)를 축회전시키도록 회전력을 발생시키는 회전모터(112)를 결합 구비할 수 있다. 여기서, 상기 승강가이드부(110)를 볼스크류로 선택적용할 경우, 이후 설명될 베이스프레임(200)은 상기 볼나사너트(112b)에 연결 결합된다.

또한, 상기 지지프레임(100)의 타측에는 무게추(130)를 추가로 설치할 수 있다. 즉, 상기 지지프레임(100)의 타측에는 추삽입홈(131)이 형성되고, 상기 무게추(130)를 상기 추삽입홈(131)에 선택적으로 삽입 설치할 수 있게 한다. 이러한, 상기 무게추(130)는 상기 지지프레임(100) 타측의 하중을 증대시켜, 이후 설명될 베이스프레임(200), 연결축부(300), 링크부(500), 능동구동기(600), 수동구동기(700)의 하중을 연결 지지하는 상기 지지프레임(100)의 일측으로의 하중 쏠림을 억제시킨다.

상기 베이스프레임(200)은 이후 설명될 연결축부(300), 링크부(500), 능동구동기(600), 수동구동기(700)를 연결 지지하는 부분이다. 이러한, 상기 베이스프레임(200)은 상기 지지프레임(100)의 승강가이드부(110)에 결합 설치되어, 상기 승강가이드부(110)의 동작에 따라 상하방향으로 슬라이딩 이동하게 된다. 여기서, 상기 베이스프레임(200)은 내측에 공간부를 가지는 사각 통 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 사각 이외의 통 형상 또는 내측으로 공간부를 가지지 않는 다양한 형상의 블럭으로 형성할 수도 있다.

그리고, 상기 베이스프레임(200)의 일측에는 횡방향으로 배치된 연결지지대(210)를 연결 구비한다. 즉, 상기 연결지지대(210)의 일단은 상기 베이스프레임(200)의 일측에 회전 가능하게 연결 설치된다. 이때, 상기 연결지지대(210)의 일단이 연결되는 상기 베이스프레임(200) 부분에는 상기 연결지지대(210)의 일단을 회전 용이하게 연결 지지하도록 베어링부재(도면미도시)가 구비될 수도 있다.

상기 연결축부(300)는 이후 설명될 링크부(500)를 상기 연결지지대(210)에 연결 설치되게 한다. 이러한, 상기 연결축부(300)는 상기 연결지지대(210)의 일측, 보다 상세하게는 상기 연결지지대(210)의 타단 일측에 축회전 가능하게 연결 설치된다. 여기서, 상기 연결축부(300)는 축본체(310), 회전연결대(320)를 포함한다.

상기 축본체(310)는 상기 연결지지대(210)의 타단에 회전 가능하게 연결 설치되는 봉 형상 부재이다. 즉, 상기 축본체(310)는 상기 연결지지대(210)의 타단 일측에 종방향으로 배치된 상태로 축회전 가능하게 연결 설치된다. 이러한, 상기 축본체(310)에는 이후 설명될 링크부(500)의 일측이 연결됨으로서, 상기 축본체(310)의 회전여부에 따라 링크부(500)가 연동하게 된다. 즉, 상기 축본체(310)의 회전에 대응되게 링크부(500)가 동작함과 더불어 링크부(500)의 동작에 대응되게 상기 축본체(310)도 축회전하게 된다.

상기 회전연결대(320)는 상기 축본체(310)와 이후 설명될 능동구동기(600)를 연결한다. 즉, 상기 회전연결대(320)는 능동구동기(600)에서 발생되는 회전 구동력을 상기 축본체(310)로 전달한다. 이러한, 상기 회전연결대(320)는 원형 판 형상을 가지는 부분으로, 상기 축본체(310)의 일측에 고정 결합된 상태로 능동구동기(600)와 연결된다. 이때, 상기 회전연결대(320)의 외주면에는 이후 능동구동기(600)와 기어구조로 연결시, 이맞춤될 수 있게 톱니형의 홈(도면미도시)이 형성될 수도 있다.

상기 회전각도조절부(400)는 상기 베이스프레임(200)의 연결지지대(210)를 축회전하도록 구동력을 발생시킨다. 즉, 상기 회전각도조절부(400)는 상기 베이스프레임(200)에 설치된 상태로 상기 연결지지대(210)와 연결되어 상기 연결지지대(210)를 회전되게 하면서, 이후 설명될 링크부(500)의 수평방향에 대해 배치되는 회전각도를 조절할 수 있게 한다. 이러한, 상기 회전각도조절부(400)는 감속기(410), 회전모터(420)를 포함한다.

상기 감속기(410)는 상기 베이스프레임(200)의 연결지지대(210)와 상기 회전모터(420) 사이에 배치된 상태로 상기 연결지지대(210)와 상기 회전모터(420)에 연결된다. 이러한, 상기 감속기(410)는 상기 회전모터(420)에서 발생된 회전 구동력의 회전속도를 감속시킨 상태로 상기 연결지지대(210)로 전달되게 한다.

상기 회전모터(420)는 상기 베이스프레임(200)의 연결지지대(210)를 회전시킬 수 있도록 회전 구동력을 발생시킨다. 이러한, 상기 회전모터(420)는 상기 베이스프레임(200)의 일측에 고정 설치된 상태로 회전축 단부가 상기 감속기(410)의 축 단부와 연결된다.

상기 링크부(500)는 상기 연결축부(300)와 재활대상자의 상지 부분을 연결되게 하는 부분이다. 즉, 상기 링크부(500)는 재활대상자의 재활하고자 하는 상지 부분을 연결 지지한 상태에서 상기 연결축부(300)를 중심으로 회전하게 된다. 따라서, 상기 링크부(500)는 재활대상자의 상지부분에 대한 왕복 운동을 가능하도록 지지하게 된다. 이러한, 상기 링크부(500)의 일측은 상기 연결지지대(210)에 축회전 가능하게 설치된 상기 연결축부(300)의 축본체(310)에 연결 결합되며, 타측에는 상기 재활대상자의 상지부분을 연결 지지하게 된다. 여기서, 상기 링크부(500)는 제1로드(510), 제2로드(520), 제3로드(530), 제4로드(540), 상지연결대(550)를 포함한다.

상기 제1로드(510)와 상기 제2로드(520)는 각각 길이방향 일단을 상기 연결축부(300)의 축본체(310)에 연결 결합하게 되는 부분이다. 이때, 상기 제1로드(510)의 길이방향 일단은 상기 연결축부(300)의 축본체(310)에 고정 결합되어, 이후 설명될 능동구동기(600)에 의한 상기 축본체(310)의 회전에 대응되게 움직임이 발생하게 된다. 반대로, 상기 제1로드(510)의 움직임에 대응되게 상기 축본체(310)도 축회전할 수 있게 된다. 그리고, 상기 제2로드(520)의 길이방향 일단은 상기 연결축부(300)의 축본체(310) 외측에 회전 가능하게 연결 결합된다. 즉, 상기 제2로드(520)는 상기 축본체(310)의 회전하더라도 움직임이 발생하지 않게 된다. 반대로, 상기 제1로드(510)의 움직임에 따라서도 상기 축본체(310)는 축회전하지 않게 된다.

상기 제3로드(530)와 상기 제4로드(540)는 각각 길이방향 일단을 상기 제1로드(510)와 상기 제2로드(520)에 연결한 상태로 길이방향 타단이 상호 회전 가능하게 연결되는 부분이다. 즉, 상기 제3로드(530)의 길이방향 일단은 상기 제1로드(510)의 길이방향 타단에 회전 가능하게 핀으로서 연결 결합된다. 그리고, 상기 제4로드(540)의 길이방향 일단은 상기 제2로드(520)의 길이방향 타단에 회전 가능하게 핀으로서 연결 결합된다. 더불어, 상기 제3로드(530)의 길이방향 타단 및 상기 제4로드(540)의 길이방향 타단은 상호 회전 가능하게 핀으로서 연결 결합된다.

상기 상지연결대(550)는 상기 재활대상자의 상지 부분을 연결할 수 있게 하는 부분이다. 이러한, 상기 상지연결대(550)는 상기 링크부(500)의 타측, 보다 상세하게는 상기 제3로드(530) 길이방향 타단 및 상기 제4로드(540) 길이방향 타단의 상호 연결되는 부분에 결합된다. 여기서, 상기 상지연결대(550)는 상기 재활대상자가 손으로 파지함과 더불어 상기 재활대상자가 앞서 설명한 상기 제1로드(510), 상기 제2로드(520), 상기 제3로드(530), 상기 제4로드(540)의 움직임을 용이하게 발생할 수 있게 하는 핸들봉으로 선택 적용한 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 도 4의 (a), (b)와 같이 다양한 형상의 핸들봉이나 (c)와 같이 상기 재활대상자의 상지, 보다 상세하게는 손목 부분을 지지한 상태로 고정되게 하는 손목지지대를 선택적용할 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 링크부(500)에는 상기 링크부(500)의 타측에 상기 재활대상자의 상지를 지지한 상태에서 상기 링크부(500)의 타측에 바닥 상에서 움직임이 가능하도록 지지하는 볼 플런저(560)를 결합 구비할 수 있다. 이러한, 상기 볼 플런저(560)는 상기 링크부(500)의 타측, 보다 상세하게는 상기 제3로드(530) 길이방향 타단 및 상기 제4로드(540) 길이방향 타단의 상호 연결되는 부분 하부에 결합 설치된다.

상기 능동구동기(600)는 상기 링크부(500)의 상지연결대(550) 상에 지지된 상기 재활대상자의 상지 부분을 움직이도록 구동력을 발생시킨다. 즉, 상기 능동구동기(600)는 상기 연결축부(300)의 축본체(310)를 시계방향 또는 반시계방향으로 축회전하도록 구동력을 발생시킴으로서, 상기 축본체(310)의 회전에 따라 상기 링크부(500)가 대응되게 움직이게 되며 상기 재활대상자의 상지 부분을 운동되게 한다. 이러한, 상기 능동구동기(600)는 상기 베이스프레임(200)의 연결지지대(210) 일측에 고정상태로 결합 설치되며, 상기 연결축부(300)와 연결되도록 배치된다. 여기서, 상기 능동구동기(600)는 구동모터(610), 구동전달부(620)를 포함한다.

상기 구동모터(610)는 외부에서 전원을 공급받아 구동하면서 회전력을 발생시킨다. 이러한, 상기 구동모터(610)는 상기 베이스프레임(200)의 연결지지대(210) 일측에 고정상태로 결합 설치된다.

상기 구동전달부(620)는 상기 구동모터(610)에서 발생된 회전력을 상기 연결축부(300)의 축본체(310)로 전달시킨다. 이러한, 상기 구동전달부(620)는 상기 구동모터(610)의 구동축과 상기 연결축부(300)의 회전연결대(320)를 연결되게 한다. 여기서, 상기 구동전달부(620)는 상기 구동모터(610)의 구동축 일측에 고정 결합된 상태로 상기 연결축부(300)의 회전연결대(320) 외주면에 접촉 배치되는 기어연결구조인 것으로 도시하였으나 이에 한정하지 않고 체인벨트 구조나 케이블 동력전달구조로 연결될 수도 있음은 물론이다.

상기 수동구동기(700)는 상기 재활대상자의 상기 링크부(500) 구동에 따라 회전하게 되는 상기 연결축부(300)의 축본체(310) 회전 움직임에 저항토크를 발생시켜, 상기 재활대상자가 상기 링크부(500)를 파지한 상태에서의 움직임에 대한 저항을 증대시켜 운동효과를 증대시키게 한다. 즉, 상기 수동구동기(700)는 앞서 설명한 상기 능동구동기(600)에 의한 상기 연결축부(300)의 회전 구동이 이루어지지 않는 상태에서 상기 연결축부(300)의 축본체(310)에 대한 회전 움직임에 대한 저항토크를 전원을 공급받아 구동시에만 선택적으로 발생시킨다. 이러한, 상기 수동구동기(700)는 상기 연결축부(300)의 축본체(310)에 연결되도록 설치된다. 여기서, 상기 수동구동기(700)는 상기 연결지지대(210)에 설치된 상태로 축부가 상기 연결축부(300)의 축본체(310) 내측에 삽입 결합되는 가변댐퍼를 선택적용한 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 상기 축본체(310)의 회전에 대한 저항토크를 발생시키는 브레이크 부재를 선택적으로 적용가능함은 물론이다. 이때, 상기 수동구동기(700)를 가변댐퍼로 선택적용할 경우에는 댐핑상수를 전기적 또는 자기적 특성에 의해 조절할 수 있는 전기유변유체댐퍼, 자기유변유체댐퍼 또는 자기력댐퍼 중 하나를 선택사용할 수 있다.

이와 같이 구성되는 일실시예의 상기 상지 재활 로봇장치를 통한 재활 동작을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 능동구동기(600)와 상기 수동구동기(700)가 동작하지 않는 상태에서는, 상기 재활대상자가 상기 링크부(500)의 상지연결대(550)를 잡거나 상기 상지연결대에 상지를 고정시킨 상태에서 상기 재활대상자가 상지를 움직이면서 운동을 수행할 수 있다. 이때, 상기 링크부(500)를 수평상태로 배치할 경우에는 수평 운동을 하게 되고, 상기 연결지지대(210)를 회전시켜 상기 링크부(500)를 경사 또는 수직하게 배치한 상태에서 경사 운동 또는 수직 운동 등을 수행할 수 있게 한다.

그리고, 상기 능동구동기(600)에 전원을 공급하여, 상기 능동구동기(600)에 의한 자동 운동을 수행할 경우에는, 상기 재활대상자가 상기 링크부(500)의 상지연결대(550)를 잡거나 상기 상지연결대에 상지를 고정시킨 상태에서 상기 능동구동기(600)가 상기 연결축부(300)의 축본체(310)를 회전시킨다. 그러면, 상기 축본체(310)의 회전에 따라 상기 링크부(500)가 운동 궤적을 따라 움직이면서 이를 따라 상기 재활대상자의 상지가 따라 이동하면서 운동을 수행할 수 있게 한다.

또는, 상기 능동구동기(600)는 동작하지 않고 상기 수동구동기(700)만을 동작되게 한 상태에서는, 상기 재활대상자가 상기 링크부(500)의 상지연결대(550)를 잡거나 상기 상지연결대에 상지를 고정시킨 상태에서 상기 재활대상자가 상지를 움직이면서 운동을 수행할 수 있다. 이때, 상기 수동구동기(700)는 입력전압에 따라 댐퍼값이 변화되면서 상기 축본체(310)의 회전에 대하여 저항토크를 발생시켜, 상기 재활대상자가 상기 수동구동기(700)에서 발생된 저항을 이기고 운동을 수행할 수 있게 한다. 여기서, 앞서 설명한 바와 같이 상기 링크부(500)를 수평상태로 배치할 경우에는 수평 운동을 하게 되고, 상기 연결지지대(210)를 회전시켜 상기 링크부(500)를 경사 또는 수직하게 배치한 상태에서 경사 운동 또는 수직 운동 등을 수행할 수 있게 한다.

이와 같이, 일실시예의 상기 상지 재활 로봇장치는, 상기 베이스프레임(200)의 연결지지대(210)에 상기 연결축부(300)를 회전 가능하게 설치하고, 상기 링크부(500)의 일측을 상기 연결축부(300)에 연결 설치한 상태에서 상기 링크부(500) 타측에 상기 재활대상자의 상지를 배치한 후, 운동을 수행하게 된다. 이때, 상기 링크부(500)를 상기 재활대상자가 운동 궤적을 따라 움직일 때, 상기 링크부(500)를 수평, 경사, 수직 중 어느 하나의 위치상태로 변경함에 따라 수평운동, 경사운동, 수직운동을 수행함과 더불어 상기 능동구동기(600)와 상기 수동구동기(700)의 동작여부에 따라 상기 재활대상자의 능동운동, 수동운동, 저항운동 등을 선택적으로 수행할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 지지프레임 110: 승강가이드부
120: 고정부 130: 무게추
200: 베이스프레임 210: 연결지지대
211: 회전핸들 300: 연결축부
310: 축본체 320: 회전연결대
400: 회전각도조절부 410: 감속기
420: 회전모터 500: 링크부
510: 제1로드 520: 제2로드
530: 제3로드 540: 제4로드
550: 상지연결대 560: 볼 플런저
600: 능동구동기 610: 구동모터
620: 구동전달부 700: 수동구동기

Claims

설치위치의 바닥에 안착 배치되며, 일측에는 상하방향으로 왕복 슬라이딩되는 승강가이드부가 연결 설치된 지지프레임과;
상기 지지프레임의 승강가이드부에 결합 설치되며, 일측에 횡방향으로 배치된 연결지지대가 회전 가능하게 연결 설치된 베이스프레임과;
상기 연결지지대 일측에 축회전 가능하게 설치되는 연결축부와;
상기 베이스프레임에 설치된 상태로 상기 연결지지대와 연결되어, 상기 연결지지대가 축회전하도록 구동력을 발생시키는 회전각도조절부와;
일측이 상기 연결축부에 연결 결합되며, 타측에는 재활대상자의 상지 부분을 연결할 수 있게 하는 상지연결대가 장착된 링크부와;
상기 연결지지대 일측에 설치된 상태로 상기 연결축부와 연결되어, 상기 연결축부가 회전되게 하는 능동구동기; 및,
상기 연결축부에 연결 설치되며, 상기 연결축부의 축회전에 대한 저항토크를 발생시키는 수동구동기를 포함하며,
상기 연결축부는,
상기 연결지지대에 종방향으로 배치된 상태로 축회전 가능하게 설치되는 봉 형상의 축본체와,
상기 축본체의 일측에 결합된 상태로 상기 능동구동기와 연결되어, 상기 능동구동기로부터 회전력을 전달받는 회전연결대를 포함하는 상지 재활 로봇장치.
설치위치의 바닥에 안착 배치되며, 일측에는 상하방향으로 왕복 슬라이딩되는 승강가이드부가 연결 설치된 지지프레임과;
상기 지지프레임의 승강가이드부에 결합 설치되며, 일측에 횡방향으로 배치된 연결지지대가 회전 가능하게 연결 설치된 베이스프레임과;
상기 연결지지대 일측에 축회전 가능하게 설치되는 연결축부와;
상기 베이스프레임에 설치된 상태로 상기 연결지지대와 연결되어, 상기 연결지지대가 축회전하도록 구동력을 발생시키는 회전각도조절부와;
일측이 상기 연결축부에 연결 결합되며, 타측에는 재활대상자의 상지 부분을 연결할 수 있게 하는 상지연결대가 장착된 링크부와;
상기 연결지지대 일측에 설치된 상태로 상기 연결축부와 연결되어, 상기 연결축부가 회전되게 하는 능동구동기; 및,
상기 연결축부에 연결 설치되며, 상기 연결축부의 축회전에 대한 저항토크를 발생시키는 수동구동기를 포함하며,
상기 링크부는,
일단이 상기 연결축부에 고정 결합되는 제1로드와,
일단이 상기 연결축부에 회전 가능하게 연결 결합되는 제2로드와,
일단이 상기 제1로드의 타단에 회전 가능하게 핀 결합되는 제3로드 및,
양단이 각각 상기 제2로드의 타단 및 상기 제3로드의 타단에 회전 가능하게 핀 결합되는 제4로드를 포함하며,
상기 제3로드와 상기 제4로드가 연결되는 부분에 상기 상지연결대가 결합 설치되는 상지 재활 로봇장치.
설치위치의 바닥에 안착 배치되며, 일측에는 상하방향으로 왕복 슬라이딩되는 승강가이드부가 연결 설치된 지지프레임과;
상기 지지프레임의 승강가이드부에 결합 설치되며, 일측에 횡방향으로 배치된 연결지지대가 회전 가능하게 연결 설치된 베이스프레임과;
상기 연결지지대 일측에 축회전 가능하게 설치되는 연결축부와;
상기 베이스프레임에 설치된 상태로 상기 연결지지대와 연결되어, 상기 연결지지대가 축회전하도록 구동력을 발생시키는 회전각도조절부와;
일측이 상기 연결축부에 연결 결합되며, 타측에는 재활대상자의 상지 부분을 연결할 수 있게 하는 상지연결대가 장착된 링크부와;
상기 연결지지대 일측에 설치된 상태로 상기 연결축부와 연결되어, 상기 연결축부가 회전되게 하는 능동구동기; 및,
상기 연결축부에 연결 설치되며, 상기 연결축부의 축회전에 대한 저항토크를 발생시키는 수동구동기를 포함하며,
상기 능동구동기는,
상기 연결지지대 일측에 결합 설치되는 구동모터와,
상기 구동모터의 구동축에 결합된 상태로 상기 연결축부와 연결되어, 상기 구동모터에서 발생된 회전력을 상기 연결축부로 전달하는 구동전달부를 포함하는 상지 재활 로봇장치.
설치위치의 바닥에 안착 배치되며, 일측에는 상하방향으로 왕복 슬라이딩되는 승강가이드부가 연결 설치된 지지프레임과;
상기 지지프레임의 승강가이드부에 결합 설치되며, 일측에 횡방향으로 배치된 연결지지대가 회전 가능하게 연결 설치된 베이스프레임과;
상기 연결지지대 일측에 축회전 가능하게 설치되는 연결축부와;
상기 베이스프레임에 설치된 상태로 상기 연결지지대와 연결되어, 상기 연결지지대가 축회전하도록 구동력을 발생시키는 회전각도조절부와;
일측이 상기 연결축부에 연결 결합되며, 타측에는 재활대상자의 상지 부분을 연결할 수 있게 하는 상지연결대가 장착된 링크부와;
상기 연결지지대 일측에 설치된 상태로 상기 연결축부와 연결되어, 상기 연결축부가 회전되게 하는 능동구동기; 및,
상기 연결축부에 연결 설치되며, 상기 연결축부의 축회전에 대한 저항토크를 발생시키는 수동구동기를 포함하며,
상기 수동구동기는,
상기 연결지지대에 설치된 상태로 축부가 상기 연결축부 내측에 삽입 결합되며, 입력전압에 따라 댐퍼값을 조절하여 상기 연결축부의 회전력에 대한 저항토크를 발생시키는 가변댐퍼 인 상지 재활 로봇장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 승강가이드부는,
상기 지지프레임의 일측에 종방향으로 수직하게 고정 결합되는 LM가이드레일과, 상기 LM가이드레일에 슬라이딩되게 설치되는 LM블럭로 구성된 LM가이드이며,
상기 베이스프레임은 상기 LM블럭에 연결 결합되는 상지 재활 로봇장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 승강가이드부는,
상기 지지프레임의 일측에 종방향으로 수직하게 배치된 상태로 축회전 가능하게 연결 설치되는 볼나사와, 상기 볼나사 외측에 삽입 상태로 슬라이딩되게 설치되는 볼나사너트로 구성된 볼스크류와,
상기 볼나사와 연결되어, 상기 볼나사를 회전시키는 회전모터를 포함하며,
상기 베이스프레임은 상기 볼나사너트에 연결 결합되는 상지 재활 로봇장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전각도조절부는,
상기 베이스프레임에 고정 결합되며, 축 단부는 상기 연결지지대와 연결되는 감속기와,
상기 감속기에 연결되어, 상기 감속기의 축을 회전시키도록 회전력을 발생시키는 회전모터를 포함하는 상지 재활 로봇장치.
청구항 2에 있어서,
상기 링크부에는 상기 링크부의 타측을 지지하는 볼 플런저를 더 구비하며,
상기 볼 플런저는 상기 제3로드와 상기 제4로드가 연결되는 부분에 결합 설치되는 상지 재활 로봇장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지프레임의 저면에는 상기 설치위치의 바닥에 상기 지지프레임을 고정 결합되게 하는 고정부를 더 결합 구비하는 상지 재활 로봇장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지프레임의 타측에는 무게추를 더 설치 구비하는 상지 재활 로봇장치.
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