KR101751448B1 - 미러링 재활 로봇 - Google Patents

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KR101751448B1
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김재효
김지훈
정상원
조사무엘
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한동대학교 산학협력단
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Abstract

미러링 재활 로봇이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 로봇은 환자의 건측 손목의 움직임을 센싱하여 건측 센싱 정보를 생성하는 건측 센서부; 상기 환자의 환측 손목의 움직임을 센싱하여 환측 센싱 정보를 생성하는 환측 센서부; 상기 건측 센싱 정보에 기초하여 상기 환측 손목의 움직임을 발생시키는 환측 모터부; 상기 환측 센싱 정보에 기초하여 상기 환측 손목의 경직 정도에 대응하는 토크를 발생시켜 상기 건측 손목에 제공하는 건측 모터부; 및 상기 건측 센싱 정보와 상기 환측 센싱 정보를 수신하고, 상기 건측 센싱 정보를 이용하여 상기 환측 모터부를 제어하며, 상기 환측 센싱 정보를 이용하여 상기 건측 모터부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

미러링 재활 로봇 {Mirroring Rehabilitation Robot}
본 발명은 재활 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미러링(mirroring) 개념을 재활 로봇에 적용시킴으로써, 건측의 움직임을 환측에 적용시켜 환측의 운동 치료를 수행할 수 있는 재활 로봇에 관한 것이다.
일반적으로, 뇌졸중(stroke)은 혈액 순환계 질환 중에서는 국내 사망원인 1위의 질환으로써, 그 후유증으로 생존자의 약 85%에게서는 수의적 및 선택적 근육의 수축활동이 어려운 기능적 마비장애를 동반하게 된다. 그 대표적인 증상의 하나가 상지 편마비이다.
뇌 손상 후 반복적 훈련이 뇌 가소성 촉진을 유도하여 회복에 기여한다는 사실이 알려지면서, 상지 기능의 회복을 위한 강도 높은 반복훈련이 재활치료에 도입 되고 있다. 특히 로봇을 이용한 상지 재활치료는 안전하면서도 강도 높은 반복훈련을 제공할 수 있는 방법으로 시도되고 있다.
그러나, 대부분의 상지 재활로봇들은 환측(마비측)의 운동만을 유도하여 환자 자신의 건측(정상측)이 아니라 치료사 또는 재활 로봇(공학자)에 의해 제시된 기준을 따라가게 되어 환측과 건측의 균형을 맞추는데 어려움이 있었다.
따라서, 환자의 환측과 건측의 균형을 맞출 수 있는 재활 로봇의 필요성이 대두된다.
본 발명의 실시예들은, 미러링(mirroring) 개념을 재활 로봇에 적용시킴으로써, 건측의 움직임을 환측에 적용시켜 환측의 운동 치료를 수행할 수 있는 재활 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재활 로봇은 환자의 건측 손목의 움직임을 센싱하여 건측 센싱 정보를 생성하는 건측 센서부; 상기 환자의 환측 손목의 움직임을 센싱하여 환측 센싱 정보를 생성하는 환측 센서부; 상기 건측 센싱 정보에 기초하여 상기 환측 손목의 움직임을 발생시키는 환측 모터부; 상기 환측 센싱 정보에 기초하여 상기 환측 손목의 경직 정도에 대응하는 토크를 발생시켜 상기 건측 손목에 제공하는 건측 모터부; 및 상기 건측 센싱 정보와 상기 환측 센싱 정보를 수신하고, 상기 건측 센싱 정보를 이용하여 상기 환측 모터부를 제어하며, 상기 환측 센싱 정보를 이용하여 상기 건측 모터부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 환측 센싱 정보에 기초한 임피던스 제어 방법을 이용하여 상기 건측 모터부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 건측 센싱 정보에 포함된 각도 정보와 토크 정보에 기초하여 상기 환측 모터부를 제어함으로써, 상기 건측 손목의 움직임에 대응되게 상기 환측 손목의 움직임을 제어할 수 있다.
상기 건측 센서부와 상기 환측 센서부 각각은 손목의 각도를 센싱하는 각도 센서; 및 손목의 토크를 센싱하는 토크 센서를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 로봇은 상기 제어부의 제어에 의해 상기 환측 손목에 전기자극을 제공하는 전기자극치료기를 더 포함할 수 있다.
상기 전기자극치료기는 상기 환측 손목의 신근(wrist extensors)에 전기자극을 제공하는 제1 전기자극치료기; 및 상기 환측 손목의 굴근(wrist flexors)에 전기자극을 제공하는 제2 전기자극치료기를 포함하고, 상기 제어부는 상기 건측 센싱 정보에 포함된 각도 정보에 기초하여 상기 제1 전기자극치료기 또는 상기 제2 전기자극치료기를 제어할 수 있다.
상기 건측 센서부는 상기 건측 손목의 각도를 센싱하는 각도 센서; 및 상기 건측 손목의 근전도를 센싱하는 근전도 센서를 포함할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 로봇은 상기 건측 센싱 정보와 상기 환측 센싱 정보에 기초하여 생성된 재활 치료 관련 데이터를 상기 환자에게 시각적으로 제공하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 미러링(mirroring) 개념을 재활 로봇에 적용시킴으로써, 건측의 움직임을 환측에 적용시켜 환측의 운동 치료를 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따르면, 미러 치료(Mirror therapy)에서 편마비 환자들에게 건측을 움직여 환측에 재활효과를 유도하듯, 편마비 환자들의 양손에 모터로 힘을 가하는 로봇 재활 형태를 제공함으로써, 편마비 환자의 재활 치료 효과를 증대함과 재활 치료에 필요한 정량적인 정보를 환자와 치료사에게 제공할 수 있다.
이를 통해, 미러 치료의 재활 치료 효과가 국내외 여러 연구에서 검증 되었음에도 치료사가 직접 운동을 도와주지 않기에 환자들이 하나의 치료법으로서 쉽게 받아들이지 않아 재활 병원에서 미러 치료 도입을 꺼리는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재활 로봇에 대한 구성 블록도를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 건측 센서부에 대한 일 실시예 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 건측 센서부에 대한 다른 일 실시예 구성을 나타낸 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 환측 센서부에 대한 일 실시예 구성을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 재활 로봇을 설명하기 위한 예시도들을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명의 실시예들은, 미러 치료(mirror therapy) 개념을 재활 로봇에 적용시키고, 건측 손목의 움직임을 환측 손목의 움직임에 반영하며, 환측 손목의 경직 정도를 건측 손목의 운동에서 느낄 수 있도록 건측에 제공함으로써, 재활 치료 효과를 증대시키는 것을 그 요지로 한다.
이러한 본 발명은 환측 손목의 점성(viscosity)과 탄성(elasticity)을 계측하여 기계적 모델링을 수행하고, 수행된 기계적 모델링에 기초하여 재활 로봇을 설계할 수 있다. 본 발명은 이러한 기계적 모델링보다 미러 치료 개념과 환측 손목의 경직 정도를 건측 손목의 운동에서 느낄 수 있도록 건측에 제공하는 것이 주요 특징이기에, 기계적 모델링에 대한 부분은 그 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재활 로봇에 대한 구성 블록도를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 재활 로봇(100)은 건측 센서부(110), 환측 센서부(120), 건측 모터부(130), 환측 모터부(140), 제어부(150), 디스플레이부(160) 및 전기자극치료기(170)를 포함한다.
건측 센서부(110)는 환자의 건측(정상측) 손목의 움직임을 센싱하여 건측 센싱 정보를 생성하고, 생성된 건측 센싱 정보를 제어부(150)로 제공한다.
여기서, 건측 센싱 정보는 건측 손목의 움직임과 관련된 정보를 센싱한 데이터로, 건측 손목의 각도 정보, 토크 정보를 포함할 수 있고, 필요에 따라 근전도 정보를 더 포함할 수도 있다.
일 예로, 건측 센서부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각도 센서, 토크 센서 및 근전도 센서를 포함할 수 있다. 여기서, 근전도 센서는 필요에 따라 제거될 수도 있다.
각도 센서는 환자의 건측 손목에 대한 각도를 측정하기 위한 센서로, 각도를 측정할 수 있는 모든 종류의 센서를 포함할 수 있으며, 상황에 따라 건측 모터부(130)에 포함된 모터와 모듈로 형성될 수도 있다.
이 때, 각도 센서는 건측 손목이 일자로 펴진 상태에서의 각도를 기준으로 굴근의 수축에 의해 형성되는 각도를 마이너스 각도로 생성하고, 신근의 수축에 의해 형성되는 각도를 플러스 각도로 생성할 수 있다. 물론, 각도 센서에서 제어부(150)로 제공되는 데이터는 이러한 각도 정보에 대응되는 데이터로, 마이너스 각도, 플러스 각도 등은 제어부(150)에서 계산될 수 있다.
토크 센서는 건측 손목의 움직임에 따라 생성되는 토크를 로드셀 등으로 센싱하여 토크 정보를 제어부(150)로 제공한다.
여기서, 토크 센서는 건측 모터부(130)를 구성하는 모터와 모듈로 형성될 수도 있고, 각도 센서와 모듈로 형성될 수도 있다.
근전도 센서는 건측 손목의 근전도를 센싱하여 제어부(150)로 제공한다.
이 때, 근전도 센서는 건측 손목의 굴근과 신근 중 적어도 하나의 근전도를 센싱한 근전도 신호를 제어부(150)로 제공할 수 있으며, 이러한 근전도 신호는 근육 레벨에서의 토크 정보를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
즉, 도 2와 같은 구성을 가지는 건측 센서부(110)는 건측 손목의 각도 정보, 토크 정보 및 근전도 신호를 제어부(150)로 제공할 수 있다.
다른 일 예로, 건측 센서부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 각도 센서 및 근전도 센서를 포함하며, 제어부(150)에서 근전도 신호를 이용하여 근육 레벨에서의 토크 정보를 생성할 수 있다.
즉, 각도 센서는 환자의 건측 손목에 대한 각도를 측정하기 위한 센서로, 각도를 측정할 수 있는 모든 종류의 센서를 포함할 수 있으며, 상황에 따라 건측 모터부(130)에 포함된 모터와 모듈로 형성될 수도 있다.
이 때, 각도 센서는 건측 손목이 일자로 펴진 상태에서의 각도를 기준으로 굴근의 수축에 의해 형성되는 각도를 마이너스 각도로 생성하고, 신근의 수축에 의해 형성되는 각도를 플러스 각도로 생성할 수 있다. 물론, 각도 센서에서 제어부(150)로 제공되는 데이터는 이러한 각도 정보에 대응되는 데이터로, 마이너스 각도, 플러스 각도 등은 제어부(150)에서 계산될 수 있다.
근전도 센서는 건측 손목의 근전도를 센싱하여 제어부(150)로 제공한다.
이 때, 근전도 센서는 건측 손목의 굴근과 신근 중 적어도 하나의 근전도를 센싱한 근전도 신호를 제어부(150)로 제공할 수 있으며, 이러한 근전도 신호는 근육 레벨에서의 토크 정보를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
즉, 도 3과 같은 구성을 가지는 건측 센서부(110)는 건측 손목의 각도 정보 및 근전도 신호를 제어부(150)로 제공할 수 있다.
건측 센서부(110)에서 센싱되는 건측 센싱 정보는 건측 손목의 움직임에 대응되게 환측 손목의 움직임을 제어하기 위하여, 사용될 수 있다.
환측 센서부(120)는 환자의 환측(마비측) 손목의 움직임을 센싱하여 환측 센싱 정보를 생성하고, 생성된 환측 센싱 정보를 제어부(150)로 제공한다.
여기서, 환측 센싱 정보는 환측 손목의 움직임과 관련된 정보를 센싱한 데이터로, 환측 손목의 각도 정보, 토크 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 환측 센서부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 각도 센서 및 토크 센서를 포함할 수 있다.
각도 센서는 환자의 환측 손목에 대한 각도를 측정하기 위한 센서로, 각도를 측정할 수 있는 모든 종류의 센서를 포함할 수 있으며, 상황에 따라 환측 모터부(140)에 포함된 모터와 모듈로 형성될 수도 있다.
이 때, 각도 센서는 환측 손목이 일자로 펴진 상태에서의 각도를 기준으로 굴근의 수축에 의해 형성되는 각도를 마이너스 각도로 생성하고, 신근의 수축에 의해 형성되는 각도를 플러스 각도로 생성할 수 있다. 물론, 각도 센서에서 제어부(150)로 제공되는 데이터는 이러한 각도 정보에 대응되는 데이터로, 마이너스 각도, 플러스 각도 등은 제어부(150)에서 계산될 수 있다.
즉, 각도 센서는 건측 센싱 정보를 기초로 제어되는 환측 모터부(140)에 의해 발생되는 환측 손목의 움직임에 대한 각도 정보를 센싱한다.
토크 센서는 환측 손목의 움직임에 따라 생성되는 토크를 로드셀 등으로 센싱하여 토크 정보를 제어부(150)로 제공한다.
즉, 토크 센서는 건측 센싱 정보를 기초로 제어되는 환측 모터부(140)에 의해 발생되는 환측 손목의 움직임에 대한 토크 정보를 센싱하는 것으로, 센싱되는 토크 정보는 환측 손목의 경직 정도를 알기 위해 사용될 수 있다.
여기서, 토크 센서는 환측 모터부(140)를 구성하는 모터와 모듈로 형성될 수도 있고, 각도 센서와 모듈로 형성될 수도 있다.
건측 모터부(130)는 모터를 포함하고, 환측 센싱 정보에 기초한 제어부(150)의 제어에 따라, 환측 손목의 경직 정도에 대응하는 토크를 발생시켜 건측 손목에 제공한다.
예컨대, 환자가 건측 손목의 신근 운동과 굴근 운동을 하면, 이에 대응되는 움직임이 환측 손목에서 실시간으로 발생되도록, 환측 모터부(140)에서 환측 손목의 움직임을 발생시키고, 이러한 환측 손목의 움직임에 대해 센싱된 환측 센싱 정보를 이용하여 제어부(150)에서 환측 손목의 경직 정도를 계산한 후 이러한 경직 정도를 환자가 건측 손목을 통해 직접 인지할 수 있도록, 건측 모터부(130)를 제어함으로써, 건측 모터부(130)를 통해 환자의 건측 손목에 경직 정도에 대응하는 토크를 제공한다.
즉, 제어부(150)에 의해 건측 모터부(130)에 환측 근육의 점도와 강성을 입력하면 건측 손목 운동할 때, 환측 손목의 마비를 느끼며 대칭운동을 할 수 있다. 이는 환자가 스스로 마비를 인지하고 운동 기준을 설계, 계획할 수 있게 유도하며 뇌 가소성을 촉진시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 재활 로봇은 건측 손목을 통해 환측 손목의 경직 정도를 인지할 수 있기 때문에 환측 손목의 경직 정도에 따라 환자 스스로가 재활 치료를 위한 건측 손목의 움직임을 조절할 수 있다.
환측 모터부(140)는 모터를 포함하고, 건측 센싱 정보에 기초한 제어부(150)의 제어에 따라, 환측 손목의 움직임을 발생시킨다.
즉, 환측 모터부(140)는 제어부(150)에 의한 제어에 의해, 건측 손목의 움직임에 대응되게 환측 손목의 움직임을 발생시킨다.
디스플레이부(160)는 본 발명과 관련된 모든 데이터를 디스플레이하는 수단으로, 건측 센싱 정보와 환측 센싱 정보에 기초하여 생성된 재활 치료 관련 데이터 예를 들어, 재활 치료에 대한 히스토리, 재활 치료 시간에 따른 환측 손목의 경직 정도를 나타내는 파라미터의 히스토리, 재활 치료 전과 후의 환측 손목의 경직 정도 변화, 본 발명과 관련된 사용자 인터페이스 등을 화면 상에 제공한다.
즉, 디스플레이부(160)는 환자의 재활 치료에 필요한 재활 로봇의 설정, 재활 치료에 따른 회복 정도 등을 환자와 치료사에게 시각적으로 제공한다.
전기자극치료기(170)는 건측 센싱 정보에 기초한 제어부(150)의 제어에 따라, 환측 손목에 전기자극을 제공한다.
이 때, 전기자극치료기(170)는 건측 센싱 정보에 포함된 건측 손목의 각도 정보에 기초하여 환측 손목의 신근 또는 굴근에 전기자극을 제공할 수 있다.
물론, 상황에 따라, 본 발명에서의 전기자극치료기(170)는 환측 손목의 신근에만 전기자극을 제공하고 환측 손목의 굴근에는 전기자극을 제공하지 않을 수도 있는데, 이 경우에는 하나의 전기자극치료기만이 환자의 환측 손목의 신근에 부착할 수 있으며, 건측 손목의 신근이 수축되는 손목 각도일 때 환측 손목의 신근에 전기자극을 제공함으로써, 환측 손목의 신근이 수축되도록 할 수 있다. 이 때, 환측 손목의 신근에 제공되는 전기자극의 강도는 건측 손목의 손목 각도에 따라 달라질 수 있다.
반면, 전기자극치료기(170)가 환측 손목의 신근과 굴근에 전기자극을 제공하기 위해서는, 환측 손목의 신근 뿐만 아니라 굴근에 전기자극치료기를 부착하고, 건측 손목의 굴근이 수축되는 손목 각도일 때 환측 손목의 굴근에 전기자극을 제공하며, 건측 손목의 신근이 수축되는 손목 각도일 때 환측 손목의 신근에 전기자극을 제공함으로써, 환측 손목의 굴근과 신근이 수축되도록 할 수 있다. 이 때, 환측 손목의 굴근과 신근에 제공되는 전기자극의 강도는 건측 손목의 손목 각도에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 전기자극치료기(170)는 제어부(150)의 제어에 따라 건측의 신근 운동 시 주동근(긴노쪽손목폄근)의 근전도 신호 계측 데이터를 통해 환측의 대칭되는 주동근(긴노쪽손목폄근)에 전기 자극을 제공할 수 있고, 건측의 굴근 운동시 건측의 주동근(손목굽힘근)의 근전도 신호를 계측하여 환측의 대칭되는 주동근(손목굽힘근)에 전기 자극 치료를 제공할 수 있다.
제어부(150)는 본 발명의 재활 로봇을 제어하는 구성 수단으로, 건측 센싱 정보와 환측 센싱 정보를 수신하고, 건측 센싱 정보를 이용하여 환측 모터부(140)를 제어하며, 환측 센싱 정보를 이용하여 건측 모터부(130)를 제어한다.
여기서, 제어부(150)는 도 5에 도시된 일 예와 같이, 재활 치료를 시작할 때 환자의 환측 손목의 평소 손목 각도가 환측 센서부(120)에 의해 센싱되면, 센싱된 환측 손목의 손목 각도를 재활 치료를 수행하기 위한 시작 각도로 설정할 수 있으며, 이렇게 설정된 시작 각도는 환측 모터부(140)를 제어하는데 반영될 수 있다. 예컨대, 제어부(150)는 환측 손목의 시작 각도가 -60인 경우 건측 손목의 움직임 각도가 -60도를 기준으로 일정 각도 이상의 움직임이 발생되더라도, 환측 모터부(140)에 의해 제어되는 환측 손목의 움직임 각도가 -60도를 기준으로 일정 각도 이상의 움직임이 발생되지 않도록 제어할 수도 있다.
물론, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 환자의 재활 치료에 따른 히스토리를 확인하고, 환자의 환측 손목이 20도를 기준으로 일정 각도까지 자의로 운동할 수 있다 판단되면, 환측 모터부(140)를 제어하지 않고 환측 모터부(140)의 도움없이 환자가 자의로 운동할 수 있도록 제어할 수도 있다.
마찬가지로, 도 7에 도시된 바와 같이, 환자의 환측 손목이 최대 각도 예를 들어, 60도까지 자의로 운동하기 어렵다 판단되면 상술한 바와 같이, 건측 손목의 움직임에 대응되도록 환측 손목의 움직임을 환측 모터부(140)의 제어를 통해 제어할 수 있다.
이러한 환측 모터부(140)의 동작 여부는 디스플레이부(160)에서 제공되는 사용자 인터페이스에서의 설정을 통해 이루어질 수도 있고, 제어부(150)에서 환자의 재활 치료 히스토리에 기초하여 환측 손목의 경직 정도를 계산한 후 계산된 경직 정도에 따라 결정할 수 있으며, 환측 모터부(140)의 동작을 수행하지 않은 것으로 결정되면 이에 대한 정보를 디스플레이부(160)를 통해 제공함으로써, 치료사 또는 환자의 선택에 따라 자의적인 재활 운동 또는 재활 로봇을 이용한 재활 운동 등을 결정할 수 있다.
제어부(150)는 건측 센싱 정보에 포함된 각도 정보와 토크 정보에 기초하여 환측 모터부(140)를 제어함으로써, 건측 손목의 움직임에 대응되게 환측 손목의 움직임을 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(150)는 건측 센싱 정보에 토크 정보와 근전도 신호가 포함되는 경우 근전도 신호를 이용한 근육 레벨에서의 토크와 토크 센서를 통해 센싱된 토크 정보 모두를 반영한 최종 토크량을 계산하고, 이렇게 계산된 토크량에 기초하여 환측 모터부(140)를 제어할 수 있다.
제어부(150)는 환측 모터부(140)를 건측 센싱 정보에 기초한 임피던스 제어 방법으로 제어할 수도 있고, 건측 모터부(130)를 환측 센싱 정보에 기초한 임피던스 제어 방법으로 제어할 수도 있다.
즉, 제어부(150)는 환측 손목의 마비 정도를 건측 손목의 운동에서 느낄 수 있게 건측 모터부(130)에 임피던스 제어를 적용할 수 있다. 여기서, 임피던스 제어는 모터를 통해 포스 필드(force field)를 구현하는 것으로, 이 기술 분야에 종사하는 당업자라면 알 수 있는 내용이기에 그 설명은 생략한다.
또한, 제어부(150)는 재활 로봇을 이용한 환자의 재활 치료에 대한 데이터 예를 들어, 환측 손목의 경직 상태를 나타내는 파라미터를 계측하고 저장하여 이에 대한 히스토리를 생성할 수도 있고, 건측 손목 대비 환측 손목의 회복 정도 등을 디스플레이부(160)를 통해 제공할 수도 있으며, 건측 센싱 정보에 기초하여 환측 손목에 부착된 전기자극치료기를 이용한 전기 자극을 환측 손목의 신근과 굴근에 제공할 수도 있다.
나아가, 제어부(150)는 재활 치료와 관련된 정량적인 데이터를 생성하여 이를 치료사 또는 환자에게 제공할 수도 있다. 물론, 여기서의 정량적인 데이터는 재활 치료와 관련하여 수치적으로 확인할 수 있는 데이터로, 시간에 따른 재활 정도, 재활 치료 효율, 재활 치료 시간, 재활 치료에 대한 환자의 의지 등을 포함할 수 있다.
더 나아가, 제어부(150)는 재활 치료 관련 데이터를 이용하여 환자의 재활 치료를 위한 운동 프로그램을 가이드할 수도 있으며, 운동 프로그램에 대한 가이드는 초기 환자에 대해 설정된 정보에 기초하여 제공될 수 있고, 더 나아가 초기 설정된 정보와 환자의 재활 치료 과정에 대한 히스토리를 반영하여 제공될 수도 있다.
이 때, 제어부(150)는 건측과 환측의 센싱 정보에 포함된 토크 정보 등을 고려하여 적절한 운동 프로그램을 제공할 수 있는데, 여기서, 운동 프로그램은 환측과 건측의 밸런스를 향상시키기 위한 운동 프로그램을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 미러 치료 개념을 적용한 재활 로봇은 건측과 환측에서 대칭되는 운동을 수행하도록 유도할 수 있기 때문에 뇌의 좌반구와 우반구 사이에서 운동명령을 공유할 수 있고, 이를 통해 재활 치료 효과를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 재활 로봇은 탈부착 가능하게 설계됨으로써, 운동 후 손목 보조기로 사용이 가능하며 휴식과 안정을 취할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템, 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예들에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (8)

  1. 환자의 건측 손목의 움직임을 센싱하여 건측 센싱 정보를 생성하는 건측 센서부;
    상기 환자의 환측 손목의 움직임을 센싱하여 환측 센싱 정보를 생성하는 환측 센서부;
    상기 건측 센싱 정보에 기초하여 상기 환측 손목의 움직임을 발생시키는 환측 모터부;
    상기 환측 센싱 정보에 기초하여 상기 환측 손목의 경직 정도에 대응하는 토크를 발생시켜 상기 건측 손목에 제공하는 건측 모터부; 및
    상기 건측 센싱 정보와 상기 환측 센싱 정보를 수신하고, 상기 건측 센싱 정보를 이용하여 상기 환측 모터부를 제어하며, 상기 환측 센싱 정보를 이용하여 상기 건측 모터부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 재활 로봇.
  2. [청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 환측 센싱 정보에 기초한 임피던스 제어 방법을 이용하여 상기 건측 모터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 재활 로봇.
  3. [청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 건측 센싱 정보에 포함된 각도 정보와 토크 정보에 기초하여 상기 환측 모터부를 제어함으로써, 상기 건측 손목의 움직임에 대응되게 상기 환측 손목의 움직임을 제어하는 것을 특징으로 하는 재활 로봇.
  4. [청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1항에 있어서,
    상기 건측 센서부와 상기 환측 센서부 각각은
    손목의 각도를 센싱하는 각도 센서; 및
    손목의 토크를 센싱하는 토크 센서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활 로봇.
  5. [청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1항에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 의해 상기 환측 손목에 전기자극을 제공하는 전기자극치료기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재활 로봇.
  6. [청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제5항에 있어서,
    상기 전기자극치료기는
    상기 환측 손목의 신근(wrist extensors)에 전기자극을 제공하는 제1 전기자극치료기; 및
    상기 환측 손목의 굴근(wrist flexors)에 전기자극을 제공하는 제2 전기자극치료기
    를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 건측 센싱 정보에 포함된 각도 정보에 기초하여 상기 제1 전기자극치료기 또는 상기 제2 전기자극치료기를 제어하는 것을 특징으로 하는 재활 로봇.
  7. [청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1항에 있어서,
    상기 건측 센서부는
    상기 건측 손목의 각도를 센싱하는 각도 센서; 및
    상기 건측 손목의 근전도를 센싱하는 근전도 센서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활 로봇.
  8. [청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1항에 있어서,
    상기 건측 센싱 정보와 상기 환측 센싱 정보에 기초하여 생성된 재활 치료 관련 데이터를 상기 환자에게 시각적으로 제공하는 디스플레이부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재활 로봇.
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