KR101620633B1 - Upper limb rehabilitation device based augmented reality - Google Patents

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KR101620633B1 KR1020140065159A KR20140065159A KR101620633B1 KR 101620633 B1 KR101620633 B1 KR 101620633B1 KR 1020140065159 A KR1020140065159 A KR 1020140065159A KR 20140065159 A KR20140065159 A KR 20140065159A KR 101620633 B1 KR101620633 B1 KR 101620633B1
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Abstract

본 발명은 투명 디스플레이를 통하여 미션으로 주어진 영상과 상지 기구 모듈에 올려진 손가락과 팔을 겹쳐진 형태로 보고, 손가락과 팔의 움직임을 통하여 그 미션을 수행함으로써, 상지재활과 함께 시지각을 훈련할 수 있는 증강 현실 기반의 상지재활장치에 관한 것이다.
본 발명은 운동 프로그램에 따른 미션을 영상으로 제공하는 투명 디스플레이부; 상기 투명 디스플레이부를 통하여 볼 수 있도록 위치하고, 사용자의 팔과 손가락을 움직일 수 있도록 지지하는 상지 기구 모듈; 상기 상지 기구 모듈의 단부에 구비되고, 사용자의 손가락 위치와 움직임을 감지하는 센서; 및 상기 센서의 신호를 전송받고, 상기 투명 디스플레이부를 통해서 제공되는 영상의 미션 수행 여부 및 성과를 분석하는 제어부;를 포함하는 증강 현실 기반의 상지재활장치를 제공한다.In the present invention, an image given as a mission through a transparent display and a finger and an arm placed on the upper limb mechanism module are overlapped, and the mission is performed through movement of fingers and arms, Based rehabilitation apparatus based on an augmented reality.
The present invention provides a mobile terminal comprising: a transparent display unit for providing a mission according to an exercise program as an image; An upper mechanism module positioned so as to be visible through the transparent display unit and supporting the user's arm and fingers so as to be movable; A sensor provided at an end of the upper limb mechanism module and sensing a finger position and movement of the user; And a control unit for receiving signals of the sensor and analyzing mission performance and performance of the image provided through the transparent display unit.

Description

증강 현실 기반의 상지재활장치 {Upper limb rehabilitation device based augmented reality}Description of the Related Art [0002] Upper limb rehabilitation device based augmented reality

본 발명은 투명 디스플레이를 통하여 미션으로 주어진 영상과 상지 기구 모듈에 올려진 손가락과 팔을 겹쳐진 형태로 보고, 손가락과 팔의 움직임을 통하여 그 미션을 수행함으로써, 상지재활과 함께 시지각을 훈련할 수 있는 증강 현실 기반의 상지재활장치에 관한 것이다.In the present invention, an image given as a mission through a transparent display and a finger and an arm placed on the upper limb mechanism module are overlapped, and the mission is performed through movement of fingers and arms, Based rehabilitation apparatus based on an augmented reality.

증강현실(增强現實: Augmented Reality)이란 사용자가 눈으로 보는 현실세계와 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 새로운 환경을 생성한다. 현실환경과 가상환경을 융합하는 증강현실 시스템은 1990년대 후반부터 미국과 일본을 중심으로 연구 및 개발이 진행되고 있다. 현실세계를 가상세계로 보완해주는 개념인 증강현실은 컴퓨터 그래픽으로 만들어진 가상환경을 사용하지만 주역은 현실환경이다. 컴퓨터 그래픽은 현실환경에 필요한 정보를 추가제공하는 역할을 한다.Augmented Reality (Augmented Reality) creates a new environment by combining the real world that the user sees with the virtual world with the additional information. The augmented reality system that fuses the real environment with the virtual environment has been researched and developed mainly in the United States and Japan since the late 1990s. Augmented reality, a concept that complements the real world with a virtual world, uses a virtual environment created by computer graphics, but the protagonist is a real environment. Computer graphics serve to provide additional information needed for the real world.

또한, 현실환경과 가상환경을 동시에 디스플레이하기 위한 투명 디스플레이 장치에 있어서도 최근 디스플레이 기술의 발달로 인하여 투명 전자 소자를 이용한 투명 디스플레이 장치가 개발되었다. 투명 디스플레이 장치는 투명한 유리 또는 투명한 플라스틱 상에 투명 전극, 투명 반도체 및 투명 절연체 등을 적층하여 구현한다. 발광면은 유기물 발광 소자(OLED : Organic Light Emitting Diode), 무기물 발광 소자(LED :Light Emitting Diode) 또는 액정(LCD : Liquid Crystal Display) 등으로 이루어진다.Also, in a transparent display device for simultaneously displaying a real environment and a virtual environment, a transparent display device using a transparent electronic device has been developed due to recent development of display technology. The transparent display device is realized by laminating a transparent electrode, a transparent semiconductor, and a transparent insulator on transparent glass or transparent plastic. The light emitting surface is composed of an organic light emitting diode (OLED), a light emitting diode (LED), or a liquid crystal display (LCD).

한편, 최근 고령화 노령화 사회에 접어들면서 뇌졸중 환자가 증가하고, 교통사고로척수 손상 환자가 증가하고 있으며, 뇌졸중, 외상성 외손상, 뇌성마비 등과 같은 뇌손상을 입거나, 척수 손상에 의한 신경계 손상을 입거나, 류마토이드, 골관절염 등과 같은 다양한 질병으로 인하여 손의 능동적 움직임이 결여된 환자에게 적용될 수 있는 상지재활장치가 개발되고 있다.On the other hand, as the aging society becomes more and more aged, the number of stroke patients increases, traffic accidents increase the number of spinal cord injured patients, and brain damage such as stroke, traumatic external injury, cerebral palsy, Or upper extremity rehabilitation apparatus which can be applied to patients lacking active movement of hands due to various diseases such as rheumatoid, osteoarthritis, etc. have been developed.

대개, 종래의 상지재활장치는 어깨와 팔꿈치와 같은 상완부 움직임을 중심으로 재활시키기는 형태로 구성되고, 작업테이블 위에서 특수 동작을 수행하는 형태로 치료가 대부분 이뤄지게 된다.In general, the conventional upper limb rehabilitation apparatus is configured to rehabilitate the upper arm motion such as the shoulder and the elbow, and most of the treatment is performed in a form of performing a special operation on the work table.

그런데, 상기 기능은 인지 기능과 밀접한 관련이 있어 상호 복합적인 장애일 수 있고, 하나의 장애가 호전됨에 따라 다른 장애도 함께 호전되는 임상 양상을 나타내기 때문에 대부분 인지와 상지 재활을 동시에 시행하는 경우가 많다.However, since the above function is closely related to cognitive function, it may be a complex disorder, and most of the cognitive and upper extremity rehabilitation are performed at the same time because one disorder exhibits a clinical pattern in which other disorders also improve together .

도 1은 종래의 상지재활장치의 일예가 도시된 도면이다.1 is a view showing an example of a conventional upper extremity rehabilitation apparatus.

종래의 상지재활장치는 도 1에 도시된 바와 같이 영상을 보여주는 모니터(11)와, 상지의 움직임을 도와주는 상지 기구 모듈(12)로 이루어진다.The conventional upper limb rehabilitation apparatus includes a monitor 11 for displaying an image and an upper limb mechanism module 12 for assisting movement of the upper limb as shown in FIG.

따라서, 사용자가 상기 모니터(11)에 제공되는 영상을 보고, 상기 상지 기구 모듈(12)에 고정된 상지를 움직임으로써, 상지의 사용과 함께 인지 기능을 치료할 수 있다.Therefore, the user can see the image provided to the monitor 11 and move the upper limb fixed to the upper limb mechanism module 12, thereby treating the cognitive function together with the use of the upper limb.

하지만, 종래의 상지재활장치는 정면에서 제공되는 영상을 보고, 하측에 위치한 상지의 사용을 유도하기 때문에 영상으로 주어진 미션과 상지의 움직임이 동떨어지게 느껴지게 되는데, 이는 상지재활과 함께 시지각을 동시에 훈련하기 어렵고, 쉽게 흥미를 잃어 치료효과가 떨어지는 문제점이 있다.However, since the conventional upper limb rehabilitation apparatus monitors the image provided from the front and induces the use of the upper limb positioned on the lower side, the motion given by the image and the movement of the upper limb are felt to be separated from each other. It is difficult to train, and there is a problem in that it is not easy to lose interest due to its lack of interest.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 미션으로 주어진 영상과 함께 상지의 움직임을 겹쳐진 형태로 보고, 상지의 움직임을 통하여 그 미션을 수행함으로써, 영상으로 제공된 미션을 상지로 수행하는 체감효과를 훨씬 높일 수 있고, 상지재활과 함께 시지각을 동시에 훈련할 수 있는 증강 현실 기반의 상지재활장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an image processing apparatus, The present invention aims to provide an augmented reality-based upper limb rehabilitation device capable of significantly enhancing a haptic effect to be performed and training a visual perception at the same time with upper extremity rehabilitation.

본 발명은 본 발명은 운동 프로그램에 따른 미션을 영상으로 제공하는 투명 디스플레이부; 상기 투명 디스플레이부를 통하여 볼 수 있도록 위치하고, 사용자의 팔과 손가락을 움직일 수 있도록 지지하는 상지 기구 모듈; 상기 상지 기구 모듈의 단부에 구비되고, 사용자의 손가락 위치와 움직임을 감지하는 센서; 및 상기 센서의 신호를 전송받고, 상기 투명 디스플레이부를 통해서 제공되는 영상의 미션 수행 여부 및 성과를 분석하는 제어부;를 포함하는 증강 현실 기반의 상지재활장치를 제공한다.The present invention may be embodied as a computer-readable recording medium in which a transparent display unit for providing a mission according to an exercise program as an image; An upper mechanism module positioned so as to be visible through the transparent display unit and supporting the user's arm and fingers so as to be movable; A sensor provided at an end of the upper limb mechanism module and sensing a finger position and movement of the user; And a control unit for receiving signals of the sensor and analyzing mission performance and performance of the image provided through the transparent display unit.

또한, 본 발명에서, 상기 투명 디스플레이는, 수평면에 대해 소정 높이에서 경사지도록 지지하는 디스플레이 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the transparent display further includes a display support portion which supports the transparent display so as to be inclined at a predetermined height with respect to a horizontal plane.

또한, 본 발명에서, 상기 센서는, 상기 상지 기구 모듈에 지지된 손가락의 말단 위치에 내장된 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the sensor is embedded in the distal end position of the finger supported by the upper extremity mechanism module.

또한, 본 발명에서, 상기 상지 기구 모듈은, 베이스와, 상기 베이스의 하측에 구비되는 적어도 두 개 이상의 바퀴와, 상기 베이스 상측에 팔의 일부를 지지하는 안착부와, 상기 베이스 상측에 엄지와 다른 손가락들을 회전축을 중심으로 나누어서 고정시키는 한 쌍의 접촉판을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an upper limb mechanism module comprising: a base; at least two wheels provided below the base; a seating part supporting a part of the arm above the base; And a pair of contact plates for fixing the fingers while dividing the fingers around the rotation axis.

또한, 본 발명에서, 상기 상지 기구 모듈은, 상기 센서의 신호에 따라 상기 접촉판들을 상기 회전축을 중심으로 오무렸다가 벌리도록 구동력을 제공하는 손가락 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the upper limb mechanism module may further include a finger driver for providing a driving force to spread the contact plates around the rotation axis according to a signal of the sensor.

또한, 본 발명에서, 상기 상지 기구 모듈은, 운동 프로그램에 따라 상기 바퀴들의 조향과 구동을 제어하는 팔 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the upper limb mechanism module may further include an arm driving unit for controlling steering and driving of the wheels according to an exercise program.

본 발명에 따른 증강 현실 기반의 상지재활장치는 투명 디스플레이와 상지 기구 모듈와, 센서 및 제어부를 구비함으로써, 투명 디스플레이를 통하여 미션으로 제공되는 영상을 상지 기구 모듈에 올려진 팔과 손가락과 겹쳐진 상태로 보고, 상지 기구 모듈에 의해 팔과 손가락을 능동 또는 수동으로 움직이면서 미션을 수행하기 때문에 영상으로 제공된 미션을 상지로 수행하는 체감효과를 훨씬 높일 수 있고, 증강 현실 기반에서 상지 재활과 함께 시지각 능력을 동시에 훈련할 수 있으며, 흥미를 유발하여 치료 효과를 높일 수 있는 이점이 있다.The upper limb rehabilitation apparatus based on an augmented reality according to the present invention includes a transparent display, an upper limb mechanism module, a sensor, and a control unit so that an image provided as a mission through a transparent display is superimposed on an arm and a finger , The upper limb mechanism module moves the arms and fingers actively or manually to carry out the missions, so that the effect of performing the mission provided by the image can be improved significantly. Also, It can be trained and has the advantage of increasing the therapeutic effect by inducing interest.

도 1은 종래의 상지재활장치의 일예가 도시된 도면.
도 2는 본 발명에 따른 상지재활장치의 일예가 도시된 도면.
도 3은 본 발명에 따른 상지재활장치의 작동 관계가 도시된 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 상지재활장치의 상지 기구 모듈 일예가 도시된 도면.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 상지재활장치의 투명 디스플레이에 표시될 수 있는 미션 영상의 다양한 일예가 도시된 도면.1 is a view showing an example of a conventional upper extremity rehabilitation apparatus.
2 is a view showing an example of a topo rehabilitation apparatus according to the present invention.
3 is a block diagram showing an operating relationship of the upper extremity rehabilitation apparatus according to the present invention.
4 is a view showing an example of an upper limb mechanism module of the upper extremity rehabilitation apparatus according to the present invention.
FIGS. 5A and 5B illustrate various examples of a mission image that can be displayed on a transparent display of the upper extremity rehabilitation apparatus according to the present invention. FIG.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다. Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the scope of the inventive concept of the present embodiment can be determined from the matters disclosed in the present embodiment, and the spirit of the present invention possessed by the present embodiment is not limited to the implementation of addition, deletion, Variations.

도 2는 본 발명에 따른 상지재활장치의 일예가 도시된 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 상지재활장치의 작동 관계가 도시된 블럭도이다.FIG. 2 is a view showing an example of the upper extremity rehabilitation apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram illustrating an operation relationship of the upper extremity rehabilitation apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 상지재활장치의 일예는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 투명 디스플레이부(110)와, 상지 기구 모듈(120)과, 센서(130)와, 제어부(140)를 포함하도록 구성된다.An example of the upper limb rehabilitation apparatus according to the present invention includes a transparent display unit 110, an upper limb mechanism module 120, a sensor 130, and a controller 140, as shown in FIGS. do.

상기 투명 디스플레이부(110)는 운동 프로그램을 영상으로 표시하는데, 원근감을 이용한 영상을 제공하여 3차원 영상을 보는 것과 같은 효과를 제공할 수 있다. 이때, 상기 투명 디스플레이부(110)는 투명하게 구성됨으로써, 영상과 함께 상기 상지 기구 모듈(140)에 위치한 팔과 손가락의 움직임을 겹쳐진 형태로 볼 수 있다.The transparent display unit 110 displays an exercise program as an image. The transparent display unit 110 may provide an effect of viewing a three-dimensional image by providing an image using perspective. At this time, the transparent display unit 110 is transparent, so that the movement of the arms and the fingers of the upper mechanism module 140 together with the images can be seen in a superimposed manner.

이때, 사용자가 상기 투명 디스플레이부(110)의 상측에서 볼 때 상기 투명 디스플레이부(110)의 하측에서 가상현실이 영상으로 제공될 수 있으며, 이를 위하여 상기 투명 디스플레이부(110)의 양측단이 디스플레이 지지부(115)에 의해 지지된다. 물론, 상기 디스플레이 지지부(115)는 상기 투명 디스플레이부(110)를 수평면에 대해 소정 높이에서 경사지도록 지지하도록 구성되며, 한정되지 아니한다.At this time, when the user views the transparent display unit 110 from above, the virtual reality may be provided as an image on the lower side of the transparent display unit 110. For this purpose, And is supported by the support portion 115. Of course, the display support part 115 is configured to support the transparent display part 110 so as to be inclined at a predetermined height with respect to a horizontal plane, and is not limited thereto.

또한, 상기 투명 디스플레이부(110)는 영상을 터치하면, 입력 신호를 인식할 수 있도록 구성될 수 있으며, 터치에 의한 입력 신호를 감지하지 못하는 경우에는 하기에서 설명될 센서(130)에 의해 입력 신호를 입력하도록 구성할 수 있다.In addition, the transparent display unit 110 may be configured to recognize an input signal when the image is touched. When the input signal can not be detected by the touch, the sensor 130 may detect an input signal As shown in FIG.

상기 상지 기구 모듈(120)는 팔과 손가락을 지지하는 자율구동로봇의 형태로 구성될 수 있는데, 이동이 용이함에 따라 사용자의 팔에 탈부착이 용이하고, 설치에 제한이 없어 움직임의 범위를 보다 넓힐 수 있다. The upper limb mechanism module 120 may be configured in the form of an autonomous drive robot that supports an arm and a finger. Since the limb mechanism 120 is easy to move, the limb mechanism module 120 can be easily attached to and detached from a user's arm. .

이때, 상기 상지 기구 모듈(120)은 이동이 용이한 형태로 구성되며, 상기 상지 기구 모듈(120)의 위치에 따라 팔과 손가락의 위치를 판단할 수 있다.At this time, the upper limb mechanism module 120 is configured to be easy to move, and the position of the arm and the finger can be determined according to the position of the upper limb mechanism module 120.

따라서, 상기 센서(130)는 상기 상지 기구 모듈(120)의 단부에 구비되는데, 사용자의 손가락 위치와 움직임을 감지하는 일종의 마우스 형태로 구성될 수 있다. 실시예에서, 상기 센서(130)는 상기 상지 기구 모듈(120)에 지지된 손가락의 말단 위치에 내장될 수 있으며, 한정되지 아니한다. Accordingly, the sensor 130 is provided at the end of the upper instrument module 120, and may be configured as a mouse for sensing the position and movement of the user's finger. In an embodiment, the sensor 130 may be embedded at the distal end of the finger held by the upper instrument module 120, but is not limited thereto.

물론, 상기 투명 디스플레이부(110)가 영상을 손가락 터치에 의해 입력 신호를 인식하면, 상기 센서(130)가 생략될 수도 있다.Of course, when the transparent display unit 110 recognizes an input signal by touching an image with a finger, the sensor 130 may be omitted.

상기 제어부(140)는 상기 투명 디스플레이부(110)의 작동을 제어하거나, 상기 상지 기구 모듈(120) 및 센서(130)의 입력 신호를 감지하는 일종의 마이콤 형태로 구성될 수 있다.The control unit 140 may be a microcomputer that controls the operation of the transparent display unit 110 or senses input signals of the upper mechanism module 120 and the sensor 130.

또한, 상기 제어부(140)는 상기와 같이 장치의 작동을 제어하는 것이 그치는 것이 아니라 상기 투명 디스플레이부(110)를 통해서 제공되는 영상의 미션 수행 여부 및 성과를 분석/저장하고, 분석 결과를 제공하도록 구성할 수 있다.In addition, the control unit 140 may not only control the operation of the apparatus, but also analyze / store mission performance and performance of the image provided through the transparent display unit 110 and provide analysis results Can be configured.

도 4는 본 발명에 따른 상지재활장치의 상지 기구 모듈 일예가 도시된 도면이다.FIG. 4 is a view showing an example of the upper extremity mechanism module of the upper extremity rehabilitation apparatus according to the present invention.

보다 상세하게, 상기 상지 기구 모듈(120)를 도 4를 참조하여 살펴보면, 베이스(121)와, 복수개의 바퀴(122a,122b,122c,122d)와, 안착부(123)와, 한 쌍의 접촉판(124a,124b)과, 구동모터(125)를 포함하도록 구성된다.4, the upper mechanism module 120 includes a base 121, a plurality of wheels 122a, 122b, 122c, and 122d, a seating portion 123, Plates 124a and 124b, and a drive motor 125. [

상기 베이스(121)는 평판 형상으로써, 다른 구성이 장착되기 용이한 형태로 다양하게 구성될 수 있다.The base 121 may have a flat plate shape and may be configured in a variety of configurations in which other structures are easily mounted.

상기 바퀴들(122a,122b,122c,122d)은 상기 베이스(121)의 하측에 구비되는데, 상기 베이스(121)가 평면 상에서 안정적으로 이동 가능하도록 네 개가 구비될 수 있다. The wheels 121a, 122b, 122c and 122d are provided on the lower side of the base 121, and four wheels 122a, 122b, 122c and 122d may be provided so that the base 121 can be stably moved on a plane.

이때, 상기 바퀴들(122a,122b,122c,122d)은 사용자의 어깨와 팔꿈치의 잔여근력에 따라 그 작동을 제어할 수 있는데, 별도의 조향과 구동을 조절하는 팔 구동부(미도시)를 구비할 수 있다.At this time, the wheels 122a, 122b, 122c, and 122d can control their operation according to the residual strength of the shoulders and the elbows of the user, and include an arm driving unit (not shown) .

따라서, 잔여근력이 스스로 움직임을 만들 수 있는 사용자의 경우, 상기 바퀴들(122a,122b,122c,122d)이 상기 팔 구동부와 연결이 해제되고, 상기 바퀴들(122a,122b,122c,122d)이 자유롭게 움직일 수 있어 사용자의 의도대로 능동적 운동치료가 진행될 수 있다.Accordingly, in the case of a user who can make a movement by the residual muscle force, the wheels 122a, 122b, 122c, 122d are disconnected from the arm driving unit, and the wheels 122a, 122b, 122c, The user can move freely and the active motion therapy can be performed according to the user's intention.

하지만, 잔여근력이 스스로 움직임을 만들지 못하는 사용자의 경우, 상기 바퀴들(122a,122b,122c,122d)이 상기 팔 구동부와 연결되고, 상기 제어부(140)에 의해 상기 팔 구동부의 작동이 제어됨에 따라 상기 바퀴들(122a,122b,122c,122d)이 정해진 경로를 따라 움직일 수 있어 사용자 측면에서 수동적인 운동치료가 진행될 수 있다.However, in the case of a user who can not make a movement by himself / herself, the wheels 122a, 122b, 122c and 122d are connected to the arm driving part and the operation of the arm driving part is controlled by the control part 140 The wheels 122a, 122b, 122c, and 122d can be moved along a predetermined path, so that a passive exercise treatment can be performed on the user side.

상기 안착부(123)는 팔목과 팔꿈치 사이를 안착시킬 수 있는 형태로 상기 베이스(121) 위에 구비되는데, 상기 안착부(123)는 팔을 고정시키기 위한 밴드 등이 구비될 수 있으며, 한정되지 아니한다.The seating part 123 is provided on the base 121 in such a manner that it can seat between the cuff and the elbow. The seating part 123 may include a band for fixing the arm, .

상기 접촉판들(124a,124b)은 손가락을 접촉시킬 수 있는 형태로 상기 안착부(123)의 전방에 위치하도록 상기 베이스(121) 위에 구비되는데, 서로 일단이 맞닿는 회전축을 중심으로 엄지와 다른 손가락들을 나누어서 고정시킬 수 있도록 한 쌍이 구비된다.The contact plates 124a and 124b are provided on the base 121 so as to be positioned in front of the seating part 123 in such a form as to be able to contact the fingers. So that they can be divided and fixed.

또한, 상기 접촉판들(124a,124b)의 회전축을 중심으로 상기 접촉판들(124a,124b)이 설정 각도 범위 내에서 회전될 수 있는데, 상기 접촉판들(124a,124b)이 서로 모아지는 방향 또는 반대로 벌어지는 방향으로 움직일 수 있다.The contact plates 124a and 124b may be rotated within a set angle range about the rotation axis of the contact plates 124a and 124b. The contact plates 124a and 124b may be rotated in a direction Or vice versa.

상기 구동모터(125)는 상기 제어부(140)의 제어 신호에 따라 그 작동이 제어되는 일종의 손가락 구동부로써, 상기 접촉판들(124a,124b)의 회전축에 동력을 제공하기 위하여 상기 베이스(121)에 구비된다. 물론, 상기 구동모터(125)는 상기 접촉판들(124a,124b)의 회전축을 직접 회전시키도록 구비될수 있다. The driving motor 125 is a kind of finger driving unit whose operation is controlled in accordance with a control signal of the controller 140 and is connected to the base 121 in order to provide power to the rotation axis of the contact plates 124a and 124b Respectively. Of course, the driving motor 125 may be provided to directly rotate the rotation axis of the contact plates 124a and 124b.

하지만, 실시예에서는 설치 공간을 고려하여 상기 구동모터(124a,124b)는 상기 베이스(121) 위의 일측에 구비되고, 상기 구동모터(125)의 회전력을 상기 접촉판들(124a,124b)의 회전축으로 전달하기 위하여 풀리와 벨트 등과 같은 동력전달부가 내장되는 것이 바람직하다.However, in the embodiment, the driving motors 124a and 124b are provided on one side of the base 121 in consideration of an installation space, and the rotational force of the driving motor 125 is transmitted to the contact plates 124a and 124b It is preferable that a power transmission portion such as a pulley and a belt is incorporated to transmit the rotation shaft.

이때, 상기 구동모터(125)는 정/역방향으로 회전력을 전달하도록 구성함으로써, 상기 구동모터(125)에 의해 자동으로 상기 접촉판들(124a,124b)을 서로 모아지는 방향 또는 반대로 벌어지는 방향으로 움직이도록 제어할 수 있다.At this time, since the drive motor 125 is configured to transmit the rotational force in the forward and reverse directions, the drive motors 125 automatically move the contact plates 124a and 124b in the direction in which they are collected, .

물론, 상기 구동모터(125) 역시 생략될 수 있으며, 상기 접촉판들(124a,124b)은 소정의 탄성력에 의해 벌어지는 방향으로 복원되도록 구성함으로써, 사용자가 수동으로 상기 접촉판들(124a,124b)을 움직이도록 제어할 수 있다. Of course, the driving motor 125 may also be omitted, and the contact plates 124a and 124b may be restored in a direction in which the contact plates 124a and 124b are stretched by a predetermined elastic force, Can be controlled to move.

상기와 같이 구성된 증강 현실 기반의 상지재활장치의 작동을 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴보면, 다음과 같다.The operation of the upper limb rehabilitation apparatus based on the augmented reality as described above will be described with reference to FIG. 2 to FIG.

먼저, 상기 투명 디스플레이부(110) 하측에 상기 상지 기구 모듈(120)를 위치시킨 다음, 사용자는 상기 상지 기구 모듈(120)에 팔과 손가락을 안착시킨다. 이때, 사용자는 팔을 상기 안착부(123)에 안착시키고, 엄지와 나머지 손가락을 상기 접촉판들(124a,124b)에 의해 나눠지도록 고정시킨다.First, the upper limb mechanism module 120 is positioned below the transparent display unit 110, and then the user places his / her arm and finger on the upper limb mechanism module 120. At this time, the user places the arm on the seating portion 123, and fixes the thumb and the remaining fingers to be divided by the contact plates 124a and 124b.

이후, 상기 제어부(140)에 의해 미션이 선택되면, 상기 투명 디스플레이부(110)에 미션 영상이 가상환경으로 제공되고, 상기 상지 기구 모듈(120)에 놓인 팔과 손가락을 이용하여 현실환경에서 미션을 수행하게 된다. When the mission is selected by the control unit 140, the mission image is provided to the transparent display unit 110 as a virtual environment, and the arm and the fingers of the upper mechanism module 120 are used to perform a mission .

이때, 상기 상지 기구 모듈(120)에 올려진 팔과 손가락은 사용자의 의도대로 직접 움직이거나, 상기 제어부(140)에 의해 설정된 프로그램에 따라 자동으로 움직여질 수 있으며, 다양한 형태로 구현이 가능하다. At this time, the arm and the finger placed on the upper extremity mechanism module 120 can be moved directly according to the intention of the user, can be automatically moved according to the program set by the controller 140, and can be implemented in various forms.

실시예에서는, 상기 바퀴들(122a,122b,122c,122d)의 조향과 구동은 사용자의 의도대로 수동으로 제어됨으로써, 사용자 측면에서 능동적으로 어깨와 팔꿈치를 움직이면서 원하는 위치로 이동시킬 수 있고, 상기 구동모터(125)의 구동은 상기 제어부(140)에 의해 자동으로 제어됨으로써, 사용자 측면에서 수동적으로 손가락을 쥐거나 펴는 동작을 수행할 수 있다.In the embodiment, steering and driving of the wheels 122a, 122b, 122c, and 122d are manually controlled according to the intention of the user, so that the shoulders and the elbows can be actively moved from the user's side to a desired position, The driving of the motor 125 is automatically controlled by the controller 140, so that it is possible to perform an operation of manually pinching or unfolding the finger on the user side.

이와 같이, 상기 상지 기구 모듈(120)을 통하여 상지의 움직임과 수지의 움직임을 개별적으로 연동시킬 수 있고, 팔과 손가락의 연속적인 동작을 순차적으로 구현하는 형태로 미션을 수행할 수 있다.In this manner, the upper and lower limbs can move independently of each other by the upper limb mechanism module 120, and the arms and fingers can be sequentially operated.

물론, 상기 투명 디스플레이부(110)의 영상을 손가락 터치에 의해 미션 수행 여부를 감지하거나, 상기 센서(130)의 위치를 감지하여 미션 수행 여부를 감지할 수 있으며, 제한되지 아니한다.Of course, it is possible to detect whether or not the mission is performed by touching the image of the transparent display unit 110, or to detect whether the mission is performed by sensing the position of the sensor 130, and is not limited.

이와 같이, 사용자는 상기 투명 디스플레이부(110)에 제공되는 영상과 함께 상기 상지 기구 모듈(120)에 놓인 팔과 손가락을 겹쳐진 형태로 보고, 팔과 손가락의 움직이면서 증강현실에서 미션을 수행한다.In this way, the user views the arm and the finger placed on the upper mechanism module 120 together with the image provided to the transparent display unit 110, and performs the mission in the augmented reality while moving the arm and the finger.

따라서, 증강현실에서 상지 재활을 흥미롭게 수행할 수 있고, 시각과 지각을 동시에 자극하여 두뇌 활동 효과를 더욱 높일 수 있으며, 사용자의 팔과 손가락이 경직된 정도에 따라 팔과 손가락의 움직임을 능동 또는 수동으로 조절할 수 있다.Therefore, it is possible to perform the upper limb rehabilitation in the augmented reality, stimulate the visual and perception at the same time to further enhance the brain activity effect, and actively or manually move the arms and fingers according to the rigidity of the user's arms and fingers Can be adjusted.

또한, 상기 제어부(140)가 미션 수행 여부를 비롯하여 성과를 분석하여 저장함으로써, 개인별로 재활 훈련을 효과적으로 진행할 수 있다.In addition, the controller 140 analyzes the results including the performance of the mission and stores the results, thereby effectively performing the rehabilitation training for each individual.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 상지재활장치의 투명 디스플레이에 표시될 수 있는 미션 영상의 다양한 일예가 도시된 도면이다.FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating various examples of mission images that can be displayed on the transparent display of the upper extremity rehabilitation apparatus according to the present invention.

도 5a에 도시된 바와 같이 투명 디스플레이에 요리하는 가상환경을 영상으로 표시함으로써, 투명 디스플레이를 통하여 보이는 현실환경에서 팔과 손가락을 움직여서 음식을 적절하게 조리하는 미션을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 5A, by displaying a virtual environment for cooking on a transparent display as an image, it is possible to perform a mission of appropriately cooking food by moving an arm and a finger in a real environment viewed through a transparent display.

도 5b에 도시된 바와 같이 투명 디스플레이에 청소하는 가상환경을 영상으로 표시함으로써, 투명 디스플레이를 통하여 보이는 현실환경에서 팔과 손가락을 움직여서 깨끗하게 청소하는 미션을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 5B, a virtual environment to be cleaned on the transparent display is displayed as an image, so that the user can perform a mission of cleaning the arm and the finger cleanly by moving the arm and the finger in a real environment viewed through the transparent display.

따라서, 개인별로 팔과 손가락의 움직일 수 있는 정도를 고려하여 적절한 영상의 미션을 제공할 수 있고, 쉽고 재밌게 수행할 수 있는 다양한 미션을 제공할 수 있다.Accordingly, it is possible to provide appropriate image missions considering the degree of movement of arms and fingers by individuals, and to provide various missions that can be easily and amusingly performed.

110 : 투명 디스플레이부 120 : 상지 기구 모듈
130 : 센서 140 : 제어부110: transparent display unit 120: upper limb mechanism module
130: sensor 140:

Claims (6)

운동 프로그램에 따른 미션을 영상으로 제공하는 투명 디스플레이부;
상기 투명 디스플레이부를 통하여 볼 수 있도록 위치하고, 사용자의 팔과 손가락을 움직일 수 있도록 지지하는 상지 기구 모듈;
상기 상지 기구 모듈의 단부에 구비되고, 사용자의 손가락 위치와 움직임을 감지하는 센서; 및
상기 센서의 신호를 전송받고, 상기 투명 디스플레이부를 통해서 제공되는 영상의 미션 수행 여부 및 성과를 분석하는 제어부;를 포함하고,
상기 상지 기구 모듈은,
베이스와,
상기 베이스의 하측에 구비되는 적어도 두 개 이상의 바퀴와,
상기 베이스 상측에 팔의 일부를 지지하는 안착부와,
상기 베이스 상측에 엄지와 다른 손가락들을 회전축을 중심으로 나누어서 고정시키는 한 쌍의 접촉판을 포함하는 증강 현실 기반의 상지재활장치.A transparent display unit for providing a mission according to an exercise program as an image;
An upper mechanism module positioned so as to be visible through the transparent display unit and supporting the user's arm and fingers so as to be movable;
A sensor provided at an end of the upper limb mechanism module and sensing a finger position and movement of the user; And
And a control unit for receiving the signal of the sensor and analyzing whether or not the mission is performed and the performance of the image provided through the transparent display unit,
The upper limb mechanism module includes:
A base,
At least two wheels provided below the base,
A mounting part for supporting a part of the arm above the base,
And a pair of contact plates for fixing the fingers different from the thumb on the base of the base by dividing the fingers about the rotation axis. 제1항에 있어서,
상기 투명 디스플레이는,
수평면에 대해 소정 높이에서 경사지도록 지지하는 디스플레이 지지부를 더 포함하는 증강 현실 기반의 상지재활장치.The method according to claim 1,
The transparent display comprises:
And a display support portion supporting the display support member so as to be inclined at a predetermined height with respect to a horizontal plane. 제1항에 있어서,
상기 센서는,
상기 상지 기구 모듈에 지지된 손가락의 말단 위치에 내장된 마우스인 증강 현실 기반의 상지재활장치.The method according to claim 1,
The sensor includes:
An upper left upper limb rehabilitation device based on an augmented reality embedded in a distal end of a finger supported by the upper limb mechanism module. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 상지 기구 모듈은,
상기 센서의 신호에 따라 상기 접촉판들을 상기 회전축을 중심으로 오무렸다가 벌리도록 구동력을 제공하는 손가락 구동부를 더 포함하는 증강 현실 기반의 상지재활장치.The method according to claim 1,
The upper limb mechanism module includes:
And a finger drive unit for providing a driving force to spread the contact plates around the rotation axis in accordance with a signal of the sensor. 제1항에 있어서,
상기 상지 기구 모듈은,
운동 프로그램에 따라 상기 바퀴들의 조향과 구동을 제어하는 팔 구동부를 더 포함하는 증강 현실 기반의 상지재활장치.The method according to claim 1,
The upper limb mechanism module includes:
And an arm driving unit for controlling steering and driving of the wheels according to an exercise program.
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