KR101694465B1 - 능동형 식사재활 보조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 테이블 상에 고정되도록 중량을 갖는 받침부와, 상기 받침부의 상측에 제1축 및 제2축으로 연결되고, 상지의 높이를 유지하도록 하며, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 이를 토대한 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제1축의 구동으로 상지를 어깨관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 회전되게 안내하고, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제2축의 구동으로 상지를 어깨관절을 축으로 상 또는 하 방향 기울기가 조절되게 안내하는 상지지지부 및 상기 상지지지부의 상측에서 제3축, 제4축 및 제5축으로 연결되고, 사용자의 상지가 안착되며, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 이를 토대한 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제3축의 구동으로 상지를 전, 후 또는 좌, 우 방향으로 이동하게 안내하고, 직교 좌표계 공간상에서 X, Y, 및 Z축 방향으로 사용자 상지의 이동에 대한 안내 및 근력을 지원 시 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제4축 및 제5축의 구동으로 상지의 좌,우 및 상,하 방향의 회전을 안내하는 상지안착부를 포함하여, 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 사용자의 상지 근력 또는 생체 신호를 로드셀, 힘/토오크센서, 가속도센서, 근전도센서 등으로 감지하고, 사용자의 상지 동작에 관한 의도를 파악해 부족한 상지 근력을 보조함으로써, 노약자나 재활환자와 같은 사용자의 안정된 식사뿐만 아니라, 지정 테이블에서 상지로 할 수 있는 모든 일을 행할 수 있어 생활 편의성을 증대시킬 수 있음은 물론, 상지 근력 재활운동에도 도움을 주는 능동형 식사재활 보조 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 능동형 식사재활 보조 장치에 관한 것으로, 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 노약자 및 재활환자의 식사를 보조하는 식사재활 보조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상지의 미세한 근력 또는 생체 신호를 로드셀, 힘/토오크센서, 가속도센서, 근전도센서 등으로 감지하고, 이를 토대로 사용자가 본인의 상지 동작에 관한 의도대로 식사를 할 수 있도록, 8개의 구동축으로 상지의 동작을 안내함과 동시에 상지의 근력을 보조할 수 있는 능동형 식사재활 보조 장치에 관한 것이다.
인간의 기대수명은 매년 증가하고 있으며, 국내를 비롯한 세계의 각국은 급속하게 노령화 사회로 접어들고 있다.
전 세계적으로 노령화가 진행되고 있는 시점에서 실버산업분야는 생명지원분야, 생활지원분야, 생활활동지원분야 등으로 나뉘어 활발하게 발전해나가고 있으며, 이에 필요한 기술인 생체기능 대행 보조기술, 치료지원기술, 자립지원기술, 생활지원용 로봇기술 등도 활발하게 연구개발되고 있다.
특히 노령층의 경우, 근력이 약해져 자력 거동이 불가하거나 곤란한 경우가 많으며 행동에 많은 제약을 받게 된다.
또한 노화에 의한 근력의 부족이나 근안정도의 감소에 의해 일반인에 비해 상지거동에도 많은 제약을 받게 된다.
따라서 실버산업분야의 일종으로 노령층의 부족한 근력을 보충 및 보조하기 위한 근력보조기구의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
상기와 같은 근력보조기구의 필요성은 비단 노령층의 경우에만 한정되는 것은 아니다.
각종 질환이나 사고 등 여타의 이유로 신체의 근력이 부족한 환자의 경우에도 상기와 같은 근력보조기구의 필요성이 대두되고 있으며, 자력만으로는 자유로운 거동이 어려운 재활훈련환자 등의 경우에도 근력보조 및 근력훈련을 위한 근력보조기구가 요구되고 있는 실정이다.
상기한 이유로 종래에는 많은 제안이 제공되었는데, 그 중 등록특허 제10-1237245호(2013.02.18)에서는 식판에 놓여 진 음식을 집어주는 그리퍼가 구비된 피킹 암과, 상기 피킹 암으로 집은 음식이 놓여지는 스푼이 구비되어, 상기 스푼을 사용자의 입으로 이동시켜주는 피딩 암과, 사용자가 상기 피킹 암 및 피딩 암의 근력 또는 생체 신호를 지시하는 조작부 및 상기 피킹 암, 피딩 암 및 조작부와 전기적으로 연결되어 상기 조작부의 명령에 따라 상기 피킹 암 및 피딩 암의 근력 또는 생체 신호를 조절하는 제어부를 포함하되, 상기 조작부가 터치패드식 액정디스플레이로 구비되어 상기 식판의 형상이 그대로 표시되게 하고 사용자가 먹고자하는 음식이 담긴 식판의 위치를 터치만 해주면 상기 피킹 암 및 상기 피딩 암을 자동으로 조작하여 사용자의 입으로 음식을 넣어 주는 식사 보조 로봇을 제공한다.
하지만 상기한 종래의 기술은 식사 이외의 작업을 행할 수 없을 뿐만 아니라, 사용자의 신체에 특성(체격, 입의 위치)을 고려하지 않아 사용자에게 사용상 많은 불편을 초래하였다.
본 발명은 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 사용자 상지의 미세한 근력 또는 생체 신호를 로드셀, 힘/토오크센서, 가속도센서, 근전도센서 등으로 감지하고, 상기 센서 정보들로부터 사용자의 상지 동작에 관한 의도를 파악해 부족한 상지 근력을 보조함으로써, 노약자나 재활환자와 같은 사용자의 안정된 식사뿐만 아니라, 지정 테이블에서 상지로 할 수 있는 모든 일을 행할 수 있어 생활 편의성을 증대시킬 수 있음은 물론, 상지 근력 재활운동에도 도움을 주는 능동형 식사재활 보조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치는 테이블 상에 고정되도록 중량을 갖는 받침부와, 상기 받침부의 상측에 제1축 및 제2축으로 연결되고, 상지의 높이를 유지하도록 하며, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 이를 토대한 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제1축의 구동으로 상지를 어깨관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 회전되게 안내하고, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제2축의 구동으로 상지를 어깨관절을 축으로 상 또는 하 방향 기울기가 조절되게 안내하는 상지지지부와, 상기 상지지지부의 상측에서 제3축, 제4축 및 제5축으로 연결되고, 사용자의 상지가 안착되며, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 이를 토대한 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제3축의 구동으로 상지를 전, 후 또는 좌, 우 방향으로 이동하게 안내하여, 직교 좌표계 공간상에서 X, Y, 및 Z축 방향으로 사용자 상지의 이동에 대한 안내 및 근력을 지원할 시, 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제4축 및 제5축의 구동으로 상지의 좌,우 및 상, 하 방향의 회전을 안내하는 상지안착부 및 상기 상지안착부의 전방측에서 구비되어, 사용자의 손을 수용하며, 제6축, 제7축 및 제8축이 구비되어, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제6축의 구동으로 상지 중 손을 손목관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 회전하게 안내하고, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제7축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 상 또는 하 방향으로 회전하게 안내하며, 제8축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전하게 안내하는 파지부를 포함하는데, 상기 파지부는 사용자의 손이 위치하는 손받침대와, 상기 손받침대의 후방측 하부에 회전축이 연결되어, 상기 손받침대를 수평회전하는 제8축짐벌모터부재와, 수평면의 일측에서 수직면이 연장된 '┐'형으로 상기 제8축짐벌모터부재의 하부가 수평면에 결합 고정되는 제1엘프레임과, 상기 제1엘프레임의 수직면에 회전축이 연결되어, 상기 제1엘프레임을 수직회전하는 제7축짐벌모터부재와, 측면의 일측에서 후방면이 연장된 '┐'형으로 상기 제7축짐벌모터부재의 후방이 내측면에 결합 고정되는 제2엘프레임과, 상기 제2엘프레임의 후방면에 회전축이 연결되어, 상기 제2엘프레임을 시계 또는 반시계 반향으로 회전하는 제6축짐벌모터부재와, 전방면의 일측에서 수평면이 연장된 '┐'형으로 상기 제6축짐벌모터부재의 후방이 전방면에 결합 고정되고, 수평면은 상기 상지안착부의 전방에 연결되는 제3엘프레임을 포함한다.
이때 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치는 상기 상지안착부의 전방측에서 구비되어, 사용자의 손을 수용하며, 제6축, 제7축 및 제8축이 구비되어, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제6축의 구동으로 상지 중 손을 손목관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 회전하게 안내하고, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제7축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 상 또는 하 방향으로 회전하게 안내하며, 제8축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전하게 안내하는 파지부를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 상기 받침부는 상협하광의 다면체로 중심에는 결합공이 형성된 받침대와, 상기 받침대의 중심에 형성된 결합공에 장착되고, 제1축을 이루는 제1축짐벌모터부재와, 상기 제1축짐벌모터부재의 회전축에 구비되어, 상기 제1축짐벌모터부재가 구동함에 따라 수평회전하고, 좌,우측에 상기 상지지지부가 결합되어, 상기 상지지지부를 상,하의 방향으로 회전시키는 제2축을 이루는 제2축짐벌모터부재를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 상기 상지지지부는 상부는 수평을 이루고, 하부는 만곡형으로 이루어지며, 만곡형의 하부가 상기 받침부의 상측에 연결되는 지지부재와, 단면이 '∠'형을 이루고, 수평한 결합편이 상기 지지부재의 상면에 결합되는 고정브라켓과, 상기 고정브라켓의 경사진 결합편에 결합 고정되고, 길이방향을 따라 슬라이더를 이동시켜 제3축을 이루는 제3축슬라이딩부재와, 상기 제3축슬라이딩부재의 슬라이더에 하부가 연결되고, 내장된 제4축, 제5축짐벌모터부재가 서로 직교로 배치되어, 제4축 및 제5축을 이루는 2축짐벌부재를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 상기 상지안착부는 상기 2축짐벌부재의 상부에 고정되고, 사용자의 상지를 안착하도록 중심의 길이방향을 따라 오목한 안착부를 형성한 거치대와, 상기 거치대의 안착부에 구비되어, 상기 안착부에 위치하는 사용자의 상지에 대한 상,하의 압력을 측정하여 제어부로 그 신호를 인가하는 복수의 로드셀과, 상기 거치대의 안착부와 상응하는 형상으로 형성되고, 안착부에 구비되어, 사용자의 상지에 쿠션감을 제공하는 내피부재와, 상기 거치대를 축으로 방사상으로 배치되어, 상기 안착부에 안착된 상지의 미세한 근력 또는 생체 신호를 측정하여 제어부로 그 신호를 인가하는 근전도센서를 포함할 수 있다.
더불어 본 발명에 따른 상기 손받침대의 전방측에 구비되어, 상지의 높낮이를 포함한 직교 좌표계 공간 상 위치 정보를 측정하여 제어부로 인가하는 가속도센서와, 상기 손받침대와 손잡이 사이에 구비되어, 손목의 운동을 측정하여 제어부로 인가하는 힘/토오크센서를 포함할 수 있다.
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본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 사용자 상지의 미세한 근력 또는 생체 신호를 로드셀, 힘/토오크센서, 가속도센서, 근전도센서 등으로 감지하고, 상기 센서 신호를 통해 사용자의 상지 동작에 관한 의도를 파악해 부족한 상지 근력을 보조함으로써, 노약자나 재활환자와 같은 사용자의 안정된 식사뿐만 아니라, 지정 테이블에서 상지로 할 수 있는 모든 일을 행할 수 있어 생활 편의성을 증대시킬 수 있음은 물론, 상지 근력 재활운동에도 도움을 주는 효과를 가진다.
둘째, 상지가 받쳐지듯 장착되어, 착용의 편의성이 종래의 기술보다 향상되고, 상지의 마디를 회전시키거나, 회전을 안내하는 축을 8개의 축으로 이루어져, 상지의 운동범위 모두를 충족해 사용자는 보다 다양한 동작과 자유로운 활동이 가능하며, 근력훈련 시에는 다양한 부위의 근력훈련이 가능한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치에 구비된 8개의 축이 가용되는 상태를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치의 요부를 확대하여 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치의 사용 상태를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치에 구비된 8개의 축이 가용되는 상태를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치의 요부를 확대하여 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치의 사용 상태를 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 상지의 근력이 정상인보다 떨어지는 노약자 및 재활환자의 식사를 보조하는 식사재활 보조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상지의 미세한 근력 또는 생체 신호를 로드셀, 힘/토오크센서, 가속도센서, 근전도센서 등으로 감지하고, 이를 토대로 사용자가 본인의 상지 동작에 관한 의도대로 식사를 할 수 있도록, 상지를 8개의 회전 및 직선 이동 축으로 동작 방향을 안내하고 힘을 보조하는 능동형 식사재활 보조 장치에 관한 것으로, 도면을 참조하여 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치의 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치에 구비된 8개의 축이 가용되는 상태를 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치의 요부를 확대하여 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치의 사용 상태를 보인 예시도이다.
본 발명에 따른 능동형 식사재활 보조 장치는 크게 받침부(100)와, 상지지지부(200)와, 상지안착부(300) 및 제어부(400)로 구분하는데, 상기한 구성에 더해 파지부(500)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 받침부(100)를 살펴보면, 상기 받침부(100)는 기구가 테이블 상에서 부동하게 고정되도록 중량의 무게를 갖는 받침대(110)를 포함하는데, 상기 받침대(110)는 안정적인 자세를 유지하도록 상면의 면적은 작고, 하면의 면적은 넓은 상협하광의 다면체로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 받침대(110)의 중심에는 결합공(도시하지 않음)을 형성하는데, 상기 받침대(110)의 중심에 형성된 결합공에는 제1축을 이루는 제1축짐벌모터부재(120)가 장착된다.
상기 제1축짐벌모터부재(120)의 회전축은 수평회전하는 것으로, 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호에 따른 전기적 신호를 판독하여 제어신호인 로봇 동작 명령으로 인가하는 제어부(400)에 의해 그 구동이 제어되어, 상지를 어깨관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 회전하게 안내하는 제1축을 이룬다.
또한 수평회전하는 상기 제1축짐벌모터부재(120)의 회전축에는 제2축짐벌모터부재(130)를 구비하는데, 상기 제2축짐벌모터부재(130)는 수직 상으로 회전력을 전달받아 좌측과 우측으로 각각 회전력을 전달하는 기어박스를 포함하고, 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호에 따른 전기적 신호를 판독하여 제어신호인 로봇 동작 명령으로 인가하는 제어부(400)에 의해 그 구동이 제어되어, 상지를 어깨관절을 축으로 상 또는 하의 방향으로 기울기가 조절되도록 안내하는 제2축을 이룬다.
그리고 상기 상지지지부(200)는 상기 받침부(100)의 상측에 제1축 및 제2축으로 연결되는데, 상기 상지지지부(200)는 상부는 수평을 이루고, 하부는 만곡형으로 이루어지며, 만곡형의 하부가 상기 받침부(100)의 상측에 연결되는 지지부재(210)를 포함한다.
이때 상기 지지부재(210)의 만곡형의 하부 중심이 상기 받침부(100)의 제1축 및 제2축과 연결되어, 제1축 및 제2축의 구동에 의해 좌 또는 우 방향의 수평회전 및 상 또는 하 방향의 수직회전인 기울기가 조절된다.
그리고 상기 지지부재(210)의 상면에는 고정브라켓(220)을 결합하는데, 상기 고정브라켓(220)은 수평한 결합편과, 경사진 결합편이 연결되어 단면이 '∠'형을 이루고, 수평한 결합편은 상기 지지부재(210)의 상면에 결합되는 것이 바람직하다.
또한 상기 고정브라켓(220)의 경사진 결합편에는 제3축슬라이딩부재(230)가 결합 고정되고, 상기 제3축슬라이딩부재(230)는 상기 제어부(400)의 로봇 동작 명령에 따라 선택적으로 길이방향을 따라 슬라이더(231)를 전방 또는 후방, 좌 또는 우 방향으로 이동시키는 제3축을 이룬다.
따라서 상기 제3축슬라이딩부재(230)는 상기 제어부(400)에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지해, 이를 토대로 상기 제어부(400)에서 인가된 제어신호인 로봇 동작 명령에 따라 슬라이더(231)를 전,후 또는 좌,우로 이동시켜, 상지의 전,후 또는 좌,우 이동을 안내한다.
정리하면, 상기 제1축짐벌모터부재(120), 제2축짐벌모터부재(130) 및 제3축슬라이딩부재(230)로부터 직교 좌표계 공간상에 X, Y, 및 Z축 방향으로 사용자 상지의 이동에 대한 안내 및 근력 지원을 받을 수 있다.
그리고 상기 제3축슬라이딩부재(230)의 슬라이더(231)에는 2축짐벌부재(240)를 구비하는데, 상기 2축짐벌부재(240)는 그 하부가 상기 제3축슬라이딩부재(230)의 슬라이더(231) 상단에 결합되고, 내장된 제4축, 제5축짐벌모터부재(241,242)가 서로 직교로 배치되어, 제4축 및 제5축을 이룬다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 상기 2축짐벌부재(240)를 보다 상세하게 살펴보면 '┌┐'자 형의 제1짐벌프레임(243)과, '└┘'자 형의 제2짐벌프레임(244) 각각의 측벽이 맞닿도록 서로 포개지도록 결합한다.
이때 상기 제1짐벌프레임(243)은 제2짐벌프레임(244)의 길이방향을 축으로 회전 가능하게 결합되는 것이 바람직하고, 서로 포개지도록 결합된 제1짐벌프레임(243) 및 제2짐벌프레임(244) 내부에는 제4축, 제5축짐벌모터부재(241,242)가 서로 직교로 배치된다.
여기서 상기 제4축짐벌모터부재(241)는 수평축을 이루고, 제5축짐벌모터부재(242)는 수직축을 이룬다.
따라서 상기한 구성에 의해 상기 2축짐벌부재(240)는 제어부(400)에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지해, 이를 토대한 제어부(400)의 로봇 동작 명령에 따라 제4축짐벌모터부재(241)와 제5축짐벌모터부재(242)를 구동시켜, 상기 제1축짐벌모터부재(120), 제2축짐벌모터부재(130) 및 제3축슬라이딩부재(230)로부터 직교 좌표계 공간상에 X, Y, 및 Z축 방향으로 사용자 상지의 이동에 대한 안내 및 근력 지원을 받을 때 상지의 좌,우 및 상,하 방향의 회전에 관한 안내를 받을 수 있다.
그리고 상기 2축짐벌부재(240)의 상부에는 상기 상지안착부(300)를 연결하는데, 상기 상지안착부(300)는 상지를 수용하는 거치대(310)와, 내피부재(320)를 포함한다.
이때 상기 거치대(310)와, 내피부재(320)는 사용자의 착용감을 향상시키는 목적 및 구비되는 센서의 인식률을 높이기 위해 사용자의 상지를 3D스캐너 및 3D프린터를기반으로 한 맞춤형으로 제작되는 것이 바람직하다.
상기한 상기 거치대(310)는 사용자의 상지를 안착하도록 중심의 길이방향을 따라 오목한 안착부를 형성한다.
그리고 상기 거치대(310)의 안착부에는 복수의 둥근 홈(도시하지 않음)을 형성하는데, 각각의 둥근 홈에는 로드셀(330)이 구비되어, 복수의 로드셀(330)이 상기 안착부에 위치하는 사용자의 상지에 대한 상,하, 좌상, 우상, 좌하 및 우하의 하중 분포 패턴을 측정하여 그 측정값을 제어부(400)로 인가한다.
따라서 상기 로드셀(330)에서 감지한 상지에 대한 상,하, 좌상, 우상, 좌하 및 우하의 하중 분포 패턴으로 상지가 움직이고자 하는 의도를 판단하여, 이를 바탕으로 상지의 동작에 관한 의도대로 움직일 수 있도록 힘과 방향을 더하여 안내한다.
또한 상기 거치대(310)의 안착부에는 상기 거치대(310)의 안착부와 상응하는 형상으로 형성된 내피부재(320)를 포함하여, 사용자의 상지에 쿠션감을 제공한다.
더불어 상기 거치대(310)에는 상기 거치대(310)의 길이방향을 축으로 방사상으로 배치되어, 상기 안착부에 안착된 상지의 미세한 생체 신호를 측정하여 제어부(400)로 그 신호를 인가하는 근전도센서(340)를 포함하는데, 상기 근전도센서(340)는 근육의 수축 및 이완 정도를 측정하여, 이를 제어부(400)로 인가한다.
상기 근전도센서(340)는 복수가 방사상으로 배치되어, 밴드형을 이루고 상기 밴드형은 선택적으로 그 직경이 축소되거나 확장 가능해 다양한 사이즈의 상지에 대응하도록 하는 것이 바람직하다.
따라서 상기 근전도센서(340)에서 감지한 상지에 대한 근육의 수축 및 이완 정도로 상지가 움직이고자 하는 의도를 판단하여, 이를 바탕으로 상지 동작에 관한 의도대로 움직일 수 있도록 힘과 방향을 더하여 안내한다.
더불어 상기 상지안착부(300)의 전방측에는 선택적으로 파지부(500)를 구비할 수 있는데, 도 1 내지 도 4를 참조하면 상기 파지부(500)는 사용자의 손을 수용하며, 제6축, 제7축 및 제8축이 구비되어, 제어부(400)에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근육 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 상기 제어부(400)의 제어에 의해 제6축의 구동으로 상지 중 손을 손목관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 롤링 회전하게 안내하고, 상기 제어부의 제어에 의해 제7축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 상 또는 하 방향으로 회전하게 안내하며, 제8축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전하게 안내한다.
상기한 파지부(500)는 선택적으로 탈부착이 가능한 것으로, 상기 파지부(500)는 사용자의 손이 위치하는 손받침대(510)를 포함하고, 상기 손받침대(510)의 후방측 하부에는 제8축짐벌모터부재(520)의 회전축이 연결되어, 상기 제8축짐벌모터부재(520)가 구동함에 따라 상기 손받침대(510)가 제8축짐벌모터부재(520)의 회전축을 축으로 수평회전한다.
이때 상기 손받침대(510)의 전방측 하부에는 가속도센서(511)가 구비되어, 상지의 높낮이 및 위치를 측정하여 제어부(400)로 인가하고, 상기 손받침대(510)의 전단측 상부에는 사용자가 손으로 파지하는 손잡이(512)를 더 구비할 수 있는데, 상기 손받침대(510)와 손잡이(512) 사이에는 힘/토오크센서(513)가 구비되어, 손목의 운동을 측정하여 제어부(400)로 인가한다.
따라서 상기 가속도센서(511) 및 힘/토오크센서(513)에서 감지한 손에 대한 움직임으로 손이 움직이고자 하는 의도를 판단하여, 이를 바탕으로 손 동작에 관한 의도대로 움직일 수 있도록 힘과 방향을 더하여 안내한다.
상기 제8축짐벌모터부재(520)의 하부에는 제1엘프레임(530)이 결합되는데, 상기 제1엘프레임(530)은 수평면의 일측에서 수직면이 연장된 '┐'형으로 상기 제8축짐벌모터부재(520)의 하부가 수평면에 결합 고정되고, 상기 제1엘프레임(530)의 수직면에는 제7축짐벌모터부재(540)의 회전축이 연결되어, 상기 제1엘프레임(530)이 상기 제7축짐벌모터부재(540)의 회전축을 축으로 수직회전한다.
따라서 상기 제1엘프레임(530)가 상기 제7축짐벌모터부재(540)의 회전축을 축으로 수직회전함에 따라 상기 손받침대(510)가 상 또는 하의 기울기가 조절되어, 손을 손목관절을 축으로 상 또는 하 방향으로 회전하게 안내한다.
또한 상기 제7축짐벌모터부재(540)의 후방에는 제2엘프레임(550)가 결합하는데, 상기 제2엘프레임(550)은 측면의 일측에서 후방면이 연장된 '┐'형으로 상기 제7축짐벌모터부재(540)의 후방이 내측면에 결합 고정되고, 상기 제2엘프레임(550)의 후방면에는 제6축짐벌모터부재(560)의 회전축이 연결되어, 상기 제2엘프레임(550)이 제6축짐벌모터부재(560)의 회전축을 축으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전한다.
상기 제6축짐벌모터부재(560)의 후방에는 제3엘프레임(570)가 결합되는데, 상기 제3엘프레임(570)는 전방면의 일측에서 수평면이 연장된 '┐'형으로 상기 제6축짐벌모터부재(560)의 후방이 전방면에 결합 고정되고, 수평면은 상기 상지안착부(300)의 전방에 연결된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 받침부 110: 받침대
120: 제1축짐벌모터부재 130: 제2축짐벌모터부재
200: 상지지지부 210: 지지부재
220: 고정브라켓 230: 제3축슬라이딩부재
231: 슬라이더 240: 2축짐벌부재
241: 제4축짐벌모터부재 242: 제5축짐벌모터부재
243: 제1짐벌프레임 244: 제2짐벌프레임
300: 상지안착부 310: 거치대
320: 내피부재 330: 로드셀
340: 근전도센서 400: 제어부
500: 파지부 510: 손받침대
520: 제8축짐벌모터부재 511: 가속도센서
512: 손잡이 513: 힘/토오크센서
530: 제1엘프레임 540: 제7축짐벌모터부재
550: 제2엘프레임 560: 제6축짐벌모터부재
570: 제3엘프레임
120: 제1축짐벌모터부재 130: 제2축짐벌모터부재
200: 상지지지부 210: 지지부재
220: 고정브라켓 230: 제3축슬라이딩부재
231: 슬라이더 240: 2축짐벌부재
241: 제4축짐벌모터부재 242: 제5축짐벌모터부재
243: 제1짐벌프레임 244: 제2짐벌프레임
300: 상지안착부 310: 거치대
320: 내피부재 330: 로드셀
340: 근전도센서 400: 제어부
500: 파지부 510: 손받침대
520: 제8축짐벌모터부재 511: 가속도센서
512: 손잡이 513: 힘/토오크센서
530: 제1엘프레임 540: 제7축짐벌모터부재
550: 제2엘프레임 560: 제6축짐벌모터부재
570: 제3엘프레임
Claims (7)
- 테이블 상에 고정되도록 중량을 갖는 받침부와, 상기 받침부의 상측에 제1축 및 제2축으로 연결되고, 상지의 높이를 유지하도록 하며, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 이를 토대한 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제1축의 구동으로 상지를 어깨관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 회전되게 안내하고, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제2축의 구동으로 상지를 어깨관절을 축으로 상 또는 하 방향 기울기가 조절되게 안내하는 상지지지부와, 상기 상지지지부의 상측에서 제3축, 제4축 및 제5축으로 연결되고, 사용자의 상지가 안착되며, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 이를 토대한 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제3축의 구동으로 상지를 전, 후 또는 좌, 우 방향으로 이동하게 안내하여, 직교 좌표계 공간상에서 X, Y, 및 Z축 방향으로 사용자 상지의 이동에 대한 안내 및 근력을 지원할 시, 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제4축 및 제5축의 구동으로 상지의 좌,우 및 상, 하 방향의 회전을 안내하는 상지안착부 및 상기 상지안착부의 전방측에서 구비되어, 사용자의 손을 수용하며, 제6축, 제7축 및 제8축이 구비되어, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제6축의 구동으로 상지 중 손을 손목관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 회전하게 안내하고, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제7축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 상 또는 하 방향으로 회전하게 안내하며, 제8축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전하게 안내하는 파지부를 포함하는 능동형 식사재활 보조 장치에 있어서,
상기 파지부는
사용자의 손이 위치하는 손받침대와;
상기 손받침대의 후방측 하부에 회전축이 연결되어, 상기 손받침대를 수평회전하는 제8축짐벌모터부재와;
수평면의 일측에서 수직면이 연장된 '┐'형으로 상기 제8축짐벌모터부재의 하부가 수평면에 결합 고정되는 제1엘프레임과;
상기 제1엘프레임의 수직면에 회전축이 연결되어, 상기 제1엘프레임을 수직회전하는 제7축짐벌모터부재와;
측면의 일측에서 후방면이 연장된 '┐'형으로 상기 제7축짐벌모터부재의 후방이 내측면에 결합 고정되는 제2엘프레임과;
상기 제2엘프레임의 후방면에 회전축이 연결되어, 상기 제2엘프레임을 시계 또는 반시계 반향으로 회전하는 제6축짐벌모터부재와;
전방면의 일측에서 수평면이 연장된 '┐'형으로 상기 제6축짐벌모터부재의 후방이 전방면에 결합 고정되고, 수평면은 상기 상지안착부의 전방에 연결되는 제3엘프레임;을 포함하는 능동형 식사재활 보조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 상지안착부의 전방측에서 구비되어, 사용자의 손을 수용하며, 제6축, 제7축 및 제8축이 구비되어, 제어부에서 사용자의 상지에서 생성되는 미세한 근력 또는 생체 신호를 감지하면, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제6축의 구동으로 상지 중 손을 손목관절을 축으로 좌 또는 우 방향으로 회전하게 안내하고, 상기 제어부의 로봇 동작 명령에 의해 제7축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 상 또는 하 방향으로 회전하게 안내하며, 제8축의 구동으로 손을 손목관절을 축으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전하게 안내하는 파지부;를 포함하는 능동형 식사재활 보조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 받침부는
상협하광의 다면체로 중심에는 결합공이 형성된 받침대와;
상기 받침대의 중심에 형성된 결합공에 장착되고, 제1축을 이루는 제1축짐벌모터부재와;
상기 제1축짐벌모터부재의 회전축에 구비되어, 상기 제1축짐벌모터부재가 구동함에 따라 수평회전하고, 좌,우측에 상기 상지지지부가 결합되어, 상기 상지지지부를 상,하의 방향으로 회전시키는 제2축을 이루는 제2축짐벌모터부재;를 포함하는 능동형 식사재활 보조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 상지지지부는
상부는 수평을 이루고, 하부는 만곡형으로 이루어지며, 만곡형의 하부가 상기 받침부의 상측에 연결되는 지지부재와;
단면이 '∠'형을 이루고, 수평한 결합편이 상기 지지부재의 상면에 결합되는 고정브라켓과;
상기 고정브라켓의 경사진 결합편에 결합 고정되고, 길이방향을 따라 슬라이더를 이동시켜 제3축을 이루는 제3축슬라이딩부재와;
상기 제3축슬라이딩부재의 슬라이더에 하부가 연결되고, 내장된 제4축, 제5축짐벌모터부재가 서로 직교로 배치되어, 제4축 및 제5축을 이루는 2축짐벌부재;를 포함하는 능동형 식사재활 보조 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 상지안착부는
상기 2축짐벌부재의 상부에 고정되고, 사용자의 상지를 안착하도록 중심의 길이방향을 따라 오목한 안착부를 형성한 거치대와;
상기 거치대의 안착부에 구비되어, 상기 안착부에 위치하는 사용자의 상지에 대한 상,하의 압력을 측정하여 제어부로 그 신호를 인가하는 복수의 로드셀과;
상기 거치대의 안착부와 상응하는 형상으로 형성되고, 안착부에 구비되어, 사용자의 상지에 쿠션감을 제공하는 내피부재와;
상기 거치대를 축으로 방사상으로 배치되어, 상기 안착부에 안착된 상지의 미세한 근력 또는 생체 신호를 측정하여 제어부로 그 신호를 인가하는 근전도센서;를 포함하는 능동형 식사재활 보조 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 손받침대의 전방측에 구비되어, 상지의 높낮이를 포함한 직교 좌표계 공간 상 위치 정보를 측정하여 제어부로 인가하는 가속도센서와;
상기 손받침대와 손잡이 사이에 구비되어, 손목의 운동을 측정하여 제어부로 인가하는 힘/토오크센서;를 포함하는 능동형 식사재활 보조 장치.
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