KR101777755B1 - Apparatus and method for rehabilitation trainingg using virtual reality - Google Patents
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Abstract
Description
개시된 내용은 재활훈련 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 가상 현실을 이용하여 기립훈련을 할 수 있는 재활훈련 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rehabilitation training apparatus and a method thereof, and more particularly, to a rehabilitation training apparatus and method for performing standing training using virtual reality.
가상 현실(Virtual Reality)이란 소프트웨어 프로그램 내부에서 컴퓨터 그래픽으로 구현한 가상 환경의 세계를 말한다. 이러한 가상 현실은 현실 세계의 디스플레이를 통해 구현된다. 그러나 머리에 쓰는 디스플레이 형태인 HMD(Head Mounted Display)의 도입으로 단순한 평면상의 디스플레이가 아닌, 입체적으로 가상 현실을 구현할 수 있게 되었다. 다양한 센서 기술과 무선 기술을 통해 사용자의 움직임을 인식하고 화면에 이를 반영함으로써, 사용자는 실제로 가상 현실 내에 있는 것처럼 느낄 수 있다.Virtual Reality is the world of virtual environments implemented in computer graphics within a software program. This virtual reality is realized through the display of the real world. However, the introduction of HMD (Head Mounted Display), which is a type of display on the head, enables stereoscopic virtual reality rather than a simple flat display. Through various sensor technologies and wireless technology, the user can recognize the movement of the user and reflect it on the screen, so that the user can feel as if they are actually in the virtual reality.
최근 고령화 사회에 접어들면서 뇌졸중 사용자가 증가하고, 교통사고로 척수 손상 사용자가 증가하고 있으며, 다양한 질병으로 인해 재활치료가 필요한 사용자에게 적용할 수 있는 재활장치가 개발되고 있다.Recently, an increasing number of stroke users, traffic accidents, and spinal cord injuries have been increasing in the aging society, and rehabilitation devices that can be applied to users who need rehabilitation due to various diseases are being developed.
재활치료는 인지 기능과 밀접한 관련이 있어 상호 복합적인 장애일 수 있으며, 하나의 장애가 호전됨에 따라 다른 장애도 함께 호전되는 양상을 나타낸다. 따라서 대부분 인지치료와 재활치료를 동시에 시행하는 경우가 많다.Rehabilitation therapy is closely related to cognitive function and may be a complex interdisciplinary disorder. As one disorder improves, other disorders also improve. Therefore, most cognitive therapy and rehabilitation are performed at the same time.
그러나 종래의 재활훈련 장치는 정면에서 제공되는 영상을 보고, 주어진 미션에 따라 현실에서 움직임으로써 영상과 움직임이 동떨어지게 느껴진다. 따라서, 재활치료와 인지치료를 동시에 훈련하기 어렵고, 쉽게 흥미를 잃어 치료효과가 떨어지는 문제점이 있다.However, in the conventional rehabilitation training apparatus, when the user watches the image provided in the front and moves in reality according to a given mission, the image and movement are felt to be separated from each other. Therefore, it is difficult to train both rehabilitation treatment and cognitive therapy at the same time.
감각적 몰입을 유도하여 재활동작을 수행하면서 사용자의 체감효과와 재활의욕을 훨씬 높일 수 있고, 인지 치료를 동시에 수행할 수 있는 재활훈련 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a rehabilitation training apparatus and method for performing a rehabilitation operation by guiding a sensory immersion to a user's haptic effect and a desire for rehabilitation, and simultaneously performing cognitive therapy.
실시 예에 따르면, 사용자의 양 발에 의해 발판 패드가 눌려지는 좌, 우 하중을 측정하는 발판 센서, 사용자의 무릎에 의해 무릎 가이드가 눌려지는 가압을 측정하는 무릎 센서, 사용자의 움직임을 가상 현실 내에 반영할 수 있도록 입력값을 입력하는 입력부, 입력부의 입력값을 받아 가상 현실 내의 움직임을 제어하는 제어부 및 제어부에 의해 모델링된 가상 현실을 표현하는 디스플레이부를 포함하는 재활훈련 장치에 대해 기술하고 있다.According to the embodiment, there are provided a foot sensor for measuring the left and right load of the foot pad by the user's foot, a knee sensor for measuring the press of the knee guide by the user's knee, And a display unit for displaying a virtual reality modeled by the control unit. The display unit displays the virtual reality modeled by the control unit, and receives the input value of the input unit.
또한, 실시 예들에 따르면, 사용자의 양 발에 의해 눌려지는 좌, 우 하중을 측정하는 발판 측정 단계, 사용자의 좌, 우 하중을 측정하여 기준점으로 설정하는 설정 단계, 사용자의 무릎에 의해 눌려지는 가압을 측정하는 무릎 측정 단계, 사용자의 움직임을 가상 현실 내에 반영할 수 있도록 입력값을 입력하는 입력 단계, 입력 단계의 입력값을 받아 가상 현실 내의 움직임을 제어하는 제어 단계 및 제어 단계에 의해 모델링된 가상 현실을 표현하는 표현 단계를 포함하는 재활훈련 방법에 대해 기술하고 있다.According to the embodiments, the step of measuring the left and right loads, which are pressed by the user's feet, the steps of measuring the left and right loads of the user and setting them as reference points, A control step of receiving the input value of the input step and controlling the movement in the virtual reality, and a virtual step modeled by the control step, And describes a rehabilitation training method including an expression step of expressing reality.
개시된 재활훈련 장치 및 그 방법은 발판 센서와 무릎 센서를 사용하여 사용자의 움직임을 측정하고 가상 현실 내의 움직임으로 반영되도록 하고, 사용자의 선택과 의지에 의해 가상 현실 내에서 능동적으로 움직일 수 있다. 사용자의 흥미를 유발시켜 적극적인 재활훈련 참여를 유도할 수 있다.The disclosed rehabilitation training apparatus and method can measure the movement of the user using the foot sensor and the knee sensor and reflect the motion in the virtual reality and actively move within the virtual reality by the user's choice and will. It is possible to induce users to participate in active rehabilitation training by inducing their interest.
또한, 사용자에게 감각적 몰입을 유도하여 재활훈련과 동시에 인지 치료를 동시에 수행할 수 있다. 더욱이, 사용자의 미충족 필요(Unmet Needs)를 충족시킬 수 있다.In addition, the sensory immersion can induce the user to simultaneously perform cognitive treatment and rehabilitation training. Furthermore, it is possible to satisfy the unmet needs of the user.
도 1은 일 실시 예에 따른 재활훈련 장치의 사시도.
도 2는 일 실시 예에 따른 재활훈련 장치의 블록도.
도 3은 일 실시 예에 따른 가상 현실의 예를 나타내는 도면.
도 4는 일 실시 예에 따른 재활훈련 방법의 순서도.1 is a perspective view of a rehabilitation training device according to an embodiment;
2 is a block diagram of a rehabilitation training device according to one embodiment.
3 is a diagram illustrating an example of a virtual reality according to an embodiment;
4 is a flowchart of a rehabilitation training method according to an embodiment;
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. The embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is complete and that those skilled in the art will fully understand the scope of the invention. The invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terms used below are defined in consideration of the functions of the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the operator, or the custom. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1은 일 실시 예에 따른 재활훈련 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a rehabilitation training device according to an embodiment.
재활훈련 장치는 발판부(200), 지지대(400), 무릎 측정부(300), 거치대(500) 및 디스플레이(600)를 포함한다.The rehabilitation training device includes a
발판부(200)는 판 형상으로, 상면에 사용자가 양 발을 올려놓을 수 있는 발판 패드(210)가 형성된다. 발판 패드(210)는 사용자의 양 발의 가압을 측정하는 발판 센서(110)를 내장한다. 발판 패드(210)는 사용자의 양 발의 가압을 측정하기 위해 좌, 우가 독립적으로 분리되는 것이 바람직하다.The
발판부(200)는 사용자가 올바른 자세로 재활훈련을 할 수 있도록 외곽에 가이드가 형성된다. 발판부(200)의 가이드는 사용자가 양 발을 올려놓았을 때, 적어도 일부가 수용되도록 한다. 다만, 발판부(200)는 이러한 가이드 구조에 한정되는 것은 아니다.The
지지대(400)는 발판부(200)의 일측으로부터 수직하게 연장 형성되며, 후술할 거치대(500)를 지지한다. 지지대(400)의 높이는 사용자의 허리 정도까지 연장되고, 높이 조절이 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.The
무릎 측정부(300)는 연장부(310), 연결부(320) 및 무릎 가이드(330)를 포함한다.The
연장부(310)는 지지대(400)의 양측에 발판부(200)와 수직하게 연장 형성된다. 연장부(310)의 높이는 지지대(400)의 높이보다 낮게 형성된다.The
연결부(320)는 연장부(310)와 수직하게 연장 형성된다. 연결부(320)가 연장 형성되는 길이는 사용자가 조절할 수 있다. 연결부(320)의 일단은 높이 조절이 가능하도록 연장부(310)와 연결된다. 연결부(320)의 타단은 사용자의 양 무릎을 수용하는 무릎 가이드(330)와 연결된다.The
무릎 가이드(330)는 사용자의 양 무릎을 적어도 일부 수용할 수 있도록 형성된다. 무릎 가이드(330)는 사용자가 제자리에서 걸을 때마다 사용자의 무릎에 의해 무릎 가이드(330)가 눌려지는 무릎 가압을 측정하는 무릎 센서(120)를 내장한다.The
거치대(500)는 지지대(400)에 의해 지지된다. 거치대(500)는 사용자가 양 팔을 거치할 수 있도록 사용자의 좌, 우를 둘러싸며 발판부(200)와 수평하게 형성된다. 디스플레이(600)는 거치대(500)의 일측에 설치된다. 디스플레이부(600)가 설치되는 거치대(500)의 일측은 사용자가 디스플레이부(600)를 보기 편하도록 기울어져 연장 형성될 수 있다.The
디스플레이부(600)는 가상 현실 그래픽을 표현할 수 있는 디스플레이 패널로, 이러한 디스플레이 패널을 가진 디바이스를 포함한다. 디스플레이부(600)는 스마트폰의 디스플레이 패널을 사용할 수 있다. 또한, 디스플레이부(600)는 HMD(Head Mounted Display)를 사용할 수 있으며, 스마트폰을 HMD에 마운트하여 디스플레이부(600)로 사용할 수 있다. HMD를 사용하는 경우, 대화면의 디스플레이부(600)를 사용할 필요가 없으며, 사용자에게 감각적 몰입(Sensory Immersion)을 유발시킬 수 있는 이점이 있다.The
도 2는 하나의 실시 예에 따른 재활훈련 장치의 블록도이고, 도 3은 가상 현실의 예를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a block diagram of a rehabilitation training apparatus according to an embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a virtual reality.
재활훈련 장치는 발판 센서(110), 무릎 센서(120), 심박 센서(130), 입력부(140), 제어부(150), 출력부(160), 저장부(170) 및 판단부(180)를 포함한다.The rehabilitation training apparatus includes a
발판 센서(110)는 사용자의 양 발에 의해 발판 패드(210)가 눌려지는 좌, 우 가압을 측정한다. 발판 센서(110)는 바람직하게 좌 발판 센서(112)와 우 발판 센서(114)로 구분되어 양 발의 가압을 각각 측정한다.The
무릎 센서(120)는 사용자가 제자리에서 걸을 때마다 사용자의 무릎에 의해 무릎 가이드(330)가 눌려지는 무릎 가압을 측정한다. 무릎 센서(120)는 바람직하게 좌 무릎 센서(124)와 우 무릎 센서(126)으로 구분되어 양 무릎의 가압을 각각 측정한다.The
심박 센서(130)는 사용자의 피부에 부착되고, 바람직하게 사용자의 손이나 팔에 부착되어 사용자의 심박을 측정한다.The
입력부(140)는 발판 센서(110)와 무릎 센서(120)에 의해 측정된 사용자의 움직임을 가상 현실 내에 반영할 수 있도록 수학적으로 변환된 입력값을 제공한다. 또한, 심박 센서(130)에 의해 측정된 사용자의 심박수를 제공한다. 또한, 입력부(140)는 사용자가 직접 데이터를 입력하고 선택할 수 있는 사용자 선택 입력 기능이 구비된다.The
한편, 입력부(140)는 발판 센서(110), 무릎 센서(120) 및 심박 센서(130)와 무선으로 송수신할 수 있다. 무선 통신 기술로 블루투스(Blutooth)를 통한 비콘(Beacon) 또는 NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 무선 통신 기술이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the
제어부(150)는 입력부(140)의 입력값을 받아 사용자의 움직임을 산출하여 가상 현실 내의 움직임을 제어한다. 또한, 이러한 움직임에 따라 가상 현실을 실시간으로 모델링한다. 출력부(160)는 제어부(150)에 의해 모델링된 가상 현실을 표현한다. 사용자가 제자리에서 걷기 시작하면, 제어부(150)는 입력부(140)의 입력값을 통해 사용자의 움직임을 계산하고, 출발점보다 앞으로 이동하거나, 출발점과 다른 방향으로 이동한 가상 현실을 실시간으로 모델링한다. 사용자는 출력부(160)를 통해 이러한 가상 현실을 보게 되고, 실시간으로 모델링 되는 가상 현실의 변화에 의해 자신의 움직임을 느끼게 된다.The
제어부(150)는 발판 센서(110)부에 의해 측정된 좌, 우 가압의 차이가 임계범위 내에 포함되는지 비교한다. 이러한 비교를 통해 사용자가 직립할 수 있는지 판단하고, 직립할 수 없다고 판단되면 사용자의 안전을 위해 재활훈련 장치의 작동을 중지시킨다.The
제어부(150)가 사용자가 직립할 수 있는지 판단하는 방법은 다음과 같다.A method for determining whether the
사용자가 양 발로 직립할 수 있다면, 양 발에 가해지는 좌, 우 가압이 일정 범위 이내여야 한다. 좌, 우 가압 중 어느 하나만이 강하거나 약하다면 양 발로 직립할 수 없게 된다. 제어부(150)는 발판 센서(110)에 의해 측정되는 양 발의 좌, 우 가압의 차이를 통해 이를 판단한다. 다만, 정상인이 양 발로 직립하는 경우에도 몸의 밸런스의 차이에 의해 양 발에 가해지는 좌, 우 가압의 차이가 존재한다. 따라서, 정상인이 직립했을 때 양 발에 가해지는 좌, 우 가압의 차이의 최대값을 임계값으로 설정하고, 좌, 우 가압의 차이의 절대값이 임계값을 넘는 경우 직립할 수 없는 경우로 판단한다.If the user can stand upright on both feet, the left and right pressures applied to both feet should be within a certain range. If either left or right pressurization is strong or weak, it can not be erected with both feet. The
제어부(150)는 사용자의 보행 방향과 보행 속도를 판단하여 가상 현실 내의 움직임으로 반영한다. 이때, 제어부(150)는 발판 센서(110)에 의해 측정된 좌, 우 가압의 차이에 의해 사용자의 보행 방향을 판단한다. 또한, 제어부(150)는 무릎 센서(120)에 의해 측정된 무릎 가압이 유지되는 시간과 좌, 우 무릎 가압의 최대값의 시간 차이에 의해 사용자의 보행 속도를 판단한다.The
제어부(150)가 사용자의 보행 방향을 판단하는 방법은 다음과 같다.A method for the
사용자가 재활훈련을 시작하는 경우, 먼저 기준점을 설정한다. 이때, 제어부(150)는 사용자의 양 발에 가해지는 좌, 우 가압의 측정치를 기준점으로 설정한다. 이러한 기준점보다 강한 가압이 가해지는 경우, 그 방향으로 보행 방향을 판단한다. 재활훈련 시작시 기준점을 설정함으로써, 각 사용자에게 최적화된 판단기준으로 재활훈련 도중 사용자가 의도하지 않은 움직임을 가상 현실에 반영하지 않도록 할 수 있다.When the user starts the rehabilitation training, first set the reference point. At this time, the
예를 들어, 사용자가 가상 현실 내에서 오른쪽으로 보행 방향을 바꾸고 싶은 경우, 사용자는 오른쪽 발을 더 가압한다. 제어부(150)는 좌, 우 가압의 기준점과 측정치를 비교하여 오른쪽에 더 큰 가압이 가해지므로, 보행방향을 오른쪽으로 판단한다.For example, if the user wants to change the walking direction to the right within the virtual reality, the user presses the right foot further. The
제어부(150)가 사용자의 보행 속도를 판단하는 방법은 다음과 같다.A method for the
사용자가 제자리에서 걷는 경우, 무릎 센서(120)에 가해지는 무릎 가압이 유지되는 시간과, 무릎 센서(120)에 가해지는 좌, 우 무릎 가압의 최대점이 존재한다.When the user walks in place, there is a maximum point of pressurization of the left and right knees applied to the
사용자가 더 빠르게 걷는 경우, 무릎 센서(120)에 가해지는 무릎 가압이 유지되는 시간은 점점 짧아지고, 이는 그래프의 폭(t)이 짧아짐을 의미한다. 제어부(150)는 그래프의 폭의 차이에 의해 사용자의 보행 속도를 판단한다.When the user walks faster, the time during which the knee pressure applied to the
또한, 사용자가 더 빠르게 걷는 경우, 좌, 우 무릎 가이드(330)에 가해지는 가압의 시간 차이가 짧아지고, 이는 각 가압의 최대점의 거리가 짧아짐을 의미한다. 제어부(150)는 좌, 우 무릎 가압의 최대점의 거리 차이(d)에 의해 사용의 보행 속도를 판단한다.In addition, when the user walks faster, the time difference of the pressurization applied to the left and right knee guides 330 becomes shorter, which means that the distance between the maximum points of the respective pressures becomes shorter. The
제어부(150)는 마이크로프로세서(Micro-processor) 또는 AP(Application Processor)를 내장한 디바이스를 포함한다. 제어부(150)는 재활훈련장치에 내장될 수 있으며, 스마트폰을 사용하는 경우 스마트폰의 AP일 수 있다.The
저장부(170)는 발판 센서(110), 무릎 센서(120) 및 심박 센서(130)로부터 측정된 사용자의 행동 데이터를 수집하여 저장한다. 저장부(170)는 재활훈련장치에 내장될 수 있으며, 스마트폰을 사용하는 경우 스마트폰의 플래시 메모리(Flash Memory)일 수 있다.The
판단부(180)는 저장부(170)에 누적된 사용자의 행동 데이터를 분석하여 사용자에게 적합한 재활 단계를 판단한다. 판단부(180)는 제어부(150)에 포함될 수 있다. 판단부(180)는 미리 정해진 재활 단계를 구분하고, 사용자가 재활훈련 장치를 사용하는 동안 사용자의 행동 데이터를 분석하여 각 재활 단계의 요구사항을 충족하는 경우 다음 재활 단계를 선택한다.The
이와 같이 구성된 재활훈련 장치의 동작을 설명한다.The operation of the rehabilitation training apparatus thus constructed will be described.
먼저, 사용자가 발판부(200)의 발판 패드(210)에 양 발을 위치시킨다. 다음으로 무릎 가이드(330)가 사용자의 무릎과 맞닿도록 연결부(320)의 높이와 길이를 조절한다.First, the user places both feet on the
재활훈련 장치가 준비된 상태에서, 전원을 온 시키면 측정이 시작된다. 사용자의 양 발에 대한 하중이 측정되고, 기준점을 설정하여 저장부(170)에 저장한다. 제어부(150)는 사용자가 직립할 수 없다고 판단하면 재활훈련 장치의 작동을 중지시킨다.When the rehabilitation training device is ready, the measurement is started when the power is turned on. The load on both feet of the user is measured, a reference point is set, and the reference point is stored in the
제어부(150)는 사용자가 직립할 수 있다고 판단하면, 가상 현실 내에서 재활훈련을 시작한다. 이때, 사용자가 제자리에서 걸어가는 경우, 입력부(140)가 사용자의 움직임을 입력값으로 변환하고, 제어부(150)는 입력값을 받아 가상 현실 내의 움직임으로 반영하며, 출력부(160)로 표현되는 가상 현실 내의 환경이 사용자의 움직임에 따라 상호반응(Interaction)한다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자는 가상 현실 내에서 거리를 걷거나 뛸 수 있으며, 사용자의 움직임에 따라 가상 현실이 반응함으로써 가상 현실 내에서 실제 움직이고 있다는 느낌을 받을 수 있다.If the
도 4는 실시 예에 따른 재활훈련 방법의 순서도이다.4 is a flowchart of a rehabilitation training method according to an embodiment.
도 4에 도시되는 단계들 이외의 추가적인 단계들이 실시 예에 포함될 수 있으며, 도 4에 도시되는 단계들 중 적어도 일부의 단계들은 생략될 수 있다.Additional steps other than those shown in FIG. 4 may be included in the embodiment, and at least some of the steps shown in FIG. 4 may be omitted.
재활훈련 방법은 기준점을 설정하는 단계(S100), 사용자의 직립 여부를 판단하는 단계(S110), 가상 현실을 선택하는 단계(S120), 가상 현실 내의 움직임을 제어하는 단계(S130), 재활 단계의 레벨업 여부를 판단하는 단계(S140), 선택 가능한 가상 현실의 개수를 증가시키는 단계(S150), 가상 현실을 종료하는 단계(S160)를 포함한다.The rehabilitation training method includes a step of setting a reference point (S100), a step of determining whether the user is upright (S110), a step of selecting a virtual reality (S120), a step of controlling movement in a virtual reality (S130) A step of determining whether the level is up (S140), a step of increasing the number of selectable virtual reality (S150), and a step of ending the virtual reality (S160).
먼저, 재활훈련 시작시 사용자의 양 발의 하중을 측정하여 기준점을 설정한다(S100).First, at the start of the rehabilitation training, the load of both feet of the user is measured and a reference point is set (S100).
다음으로, 사용자의 좌, 우 하중의 차이의 절대값이 전술한 임계값 내에 포함되는지 판단한다(S110). 좌, 우 하중의 차이의 절대값이 임계값 내에 포함되는 경우 재활훈련이 계속되고, 포함되지 않는 경우 재활훈련이 종료된다.Next, it is determined whether the absolute value of the difference between the left and right loads of the user is included in the above-mentioned threshold value (S110). If the absolute value of the difference between the left and right loads is included in the threshold value, the rehabilitation training is continued. If not, the rehabilitation training is ended.
사용자는 원하는 가상 현실을 선택하고(S120), 가상 현실 내에서 재활훈련이 수행된다. 사용자는 제자리에서 걸으면서 가상 현실 내에서 움직일 수 있다. 즉, 발판 센서(110)와 무릎 센서(120)로부터 사용자의 보행 방향과 보행 속도를 판단하고, 제어부(150)는 입력부(140)에 의해 입력된 사용자의 움직임에 따라 가상 현실 내의 움직임을 제어한다(S130).The user selects a desired virtual reality (S120), and rehabilitation training is performed in the virtual reality. The user can move within the virtual reality while walking in place. That is, the walking direction and the walking speed of the user are determined from the
사용자는 가상 현실 내에서 주어진 목표를 클리어하며 재활훈련을 수행한다. 재활훈련 중 발판 센서(110), 무릎 센서(120) 및 심박 센서(130)로부터 측정된 사용자의 행동 데이터는 저장부(170)에 의해 수집, 저장되고 판단부(180)가 이를 분석하여 사용자에게 적합한 재활 단계가 판단된다.The user clears the given goal within the virtual reality and performs rehabilitation training. The behavior data of the user measured from the
재활훈련 수행 단계에서 재활 단계가 레벨업 되었다고 판단되면(S140), 사용자가 선택할 수 있는 가상 현실의 개수도 많아진다(S150). 재활 단계의 레벨업 판단은 판단부(180)가 사용자의 행동 데이터를 분석하여 판단한다. 판단부(180)는 재활 누적 시간, 가상 현실 내 사용자의 보행 속도, 보행 거리 등을 종합적으로 판단하여 각 재활 단계의 최저 기준을 설정하고, 재활 단계의 레벨업 여부를 판단한다.If it is determined that the rehabilitation step has been leveled up in the rehabilitation training step (S140), the number of virtual reality that the user can select also increases (S150). The level-up judgment of the rehabilitation step is performed by the
재활 단계의 레벨이 올라감에 따라 사용자는 단순히 거리를 걷는 것뿐만 아니라, 사용자는 다양한 자연 환경에서 움직일 수 있다. 특히, 재활 단계의 레벨이 높아지면 단순한 도보가 아니라 등산, 트래킹을 즐기는 것도 가능하다.As the level of rehabilitation steps increases, the user not only can walk the distance, but also the user can move in various natural environments. In particular, if the level of rehabilitation is high, it is possible to enjoy climbing and trekking, not just walking.
재활 단계 판단 결과, 재활 단계가 레벨업 된 경우 또는 레벨업 되지 않은 경우, 가상 현실을 종료할지 판단한다(S160). 사용자가 가상 현실을 종료한다고 선택한 경우에는 가상 현실을 종료한다. 사용자가 가상 현실을 종료하지 않는다고 선택한 경우에는 가상 현실 선택 단계로 돌아가 사용자가 원하는 가상 현실을 선택한다.As a result of the rehabilitation step, if the rehabilitation step is leveled up or not leveled up, it is determined whether to end the virtual reality (S160). When the user selects to terminate the virtual reality, the virtual reality is terminated. If the user chooses not to end the virtual reality, the user returns to the virtual reality selection stage and selects the desired virtual reality.
실시 예에 따른 재활훈련 장치 및 재활훈련 방법은 재활훈련 과정에 사용자의 적극적 참여를 유도하고, 흥미를 유발시킨다. 따라서 사용자가 지속적으로 재활훈련을 받을 수 있도록 하고, 사용자의 미충족 필요(Unmet Needs)를 충족시킬 수 있다.The rehabilitation training apparatus and the rehabilitation training method according to the embodiment induce the active participation of the user in the rehabilitation training process and cause interest. Thus, the user can be continuously rehabilitated and the user can meet the unmet needs.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 않는다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. But is not limited to the example.
100 : 재활훈련 장치
110 : 발판 센서
112 : 좌 발판 센서 114 : 우 발판 센서
120 : 무릎 센서
124 : 좌 무릎 센서 126 : 우 무릎 센서
130 : 심박 센서
140 : 입력부
150 : 제어부
160 : 출력부
170 : 저장부
180 : 판단부
200 : 발판부
210 : 발판 패드
300 : 무릎 측정부
310 : 연장부 320 : 연결부
330 : 무릎 가이드
400 : 지지대
500 : 거치대
600 : 디스플레이부100: Rehabilitation device
110: foot sensor
112: Left foot sensor 114: Right foot sensor
120: knee sensor
124: Left knee sensor 126: Right knee sensor
130: heart rate sensor
140: Input unit
150:
160: Output section
170:
180:
200:
210: scaffold pad
300: knee measuring part
310: extension part 320: connection part
330: knee guide
400: Support
500: Cradle
600:
Claims (17)
상기 사용자의 양 무릎과 맞닿으며 상기 사용자가 제자리에서 걸을 때마다 상기 사용자의 무릎에 의해 무릎 가이드가 눌려지는 가압을 측정하는 무릎 센서;
상기 발판 센서와 상기 무릎 센서에 의해 측정된 상기 사용자의 움직임을 가상 현실 내에 반영할 수 있도록 수학적으로 변환된 입력값을 제공하는 입력부;
상기 사용자의 움직임에 따라 변화하는 상기 입력부의 입력값을 받아 상기 가상 현실 내의 움직임을 제어하고, 상기 움직임에 따라 상기 가상 현실을 모델링하는 제어부; 및
상기 제어부에 의해 모델링된 상기 가상 현실을 표현하는 디스플레이부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 발판 센서에 의해 측정된 좌, 우 하중의 차이의 절대값이 임계값 이하인지 비교하여 상기 사용자가 직립할 수 있는지 판단하고, 상기 좌, 우 하중의 차이의 절대값이 상기 임계값을 초과하는 경우 재활훈련 장치의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.A foot sensor installed on a foot part on which a user is located and measuring a left and right load on which the foot pad is pressed by both feet of the user;
A knee sensor for measuring pressure applied to the knee guide by the user's knee when the user touches both knees of the user and the user walks in place;
An input unit for providing a mathematically converted input value to reflect the motion of the user measured by the foot sensor and the knee sensor in a virtual reality;
A control unit for receiving the input value of the input unit that changes according to the movement of the user and controlling the movement in the virtual reality, and modeling the virtual reality according to the movement; And
And a display unit for expressing the virtual reality modeled by the control unit,
Wherein the control unit compares the absolute value of the difference between the left and right load measured by the foot sensor with a threshold value or less to determine whether the user can stand uprightly, The operation of the rehabilitation training device is stopped.
상기 제어부는 상기 발판 센서에 의해 측정된 좌, 우 하중의 차이에 의해 상기 사용자의 보행 방향을 판단하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.The method according to claim 1,
Wherein the controller determines the walking direction of the user based on the difference between the left and right loads measured by the foot sensor.
상기 제어부는 상기 무릎 센서에 의해 측정된 가압이 유지되는 시간과 좌, 우 가압의 최대값의 시간 차이에 의해 상기 사용자의 보행 속도를 판단하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.The method of claim 3,
Wherein the control unit determines the walking speed of the user based on a time difference between a time when the pressurization measured by the knee sensor is maintained and a maximum value of the left and right pressurization.
상기 제어부는 상기 사용자의 보행 방향과 보행 속도를 판단하여 상기 가상 현실 내의 움직임으로 반영하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the controller determines the walking direction and the walking speed of the user and reflects the motion as a motion in the virtual reality.
상기 사용자의 피부에 부착되는 심박 센서를 통해 상기 사용자의 심박수를 측정하는 심박 센서;를 더 포함하고,
상기 입력부는 상기 심박 센서에 의해 측정된 상기 사용자의 심박수를 제공하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.The method according to claim 1,
And a heartbeat sensor for measuring a heart rate of the user through a heartbeat sensor attached to the skin of the user,
Wherein the input unit provides the heart rate of the user measured by the heart rate sensor.
상기 발판 센서, 무릎 센서 및 심박 센서로부터 측정된 상기 사용자의 행동 데이터를 수집하여 저장하는 저장부; 및
상기 저장부에 누적된 상기 사용자의 행동 데이터를 분석하여 상기 사용자에게 적합한 재활 단계를 판단하는 판단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.The method according to claim 6,
A storage unit for collecting and storing behavior data of the user measured from the foot sensor, the knee sensor and the heart rate sensor; And
And a determination unit for analyzing the behavior data of the user accumulated in the storage unit and determining a rehabilitation step suitable for the user.
상기 입력부는 상기 발판 센서, 무릎 센서 및 심박 센서와 무선으로 송수신하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.The method according to claim 6,
Wherein the input unit wirelessly transmits and receives the foot sensor, the knee sensor, and the heartbeat sensor.
상기 발판 측정 단계에서 상기 사용자의 좌, 우 하중을 측정하여 기준점으로 설정하는 무릎 측정 단계;
상기 사용자의 양 무릎과 맞닿는 무릎 가이드가 상기 사용자의 무릎에 의해 눌려지는 가압을 측정하는 단계;
상기 발판 측정 단계와 무릎 측정 단계에서 측정된 상기 사용자의 움직임을 가상 현실 내에 반영할 수 있도록 수학적으로 변환된 입력값을 입력하는 단계;
상기 사용자의 움직임에 따라 변화하는 상기 입력 단계의 입력값을 받아 상기 가상 현실 내의 움직임을 제어하고, 상기 움직임에 따라 상기 가상 현실을 모델링하는 제어 단계; 및
상기 제어 단계에 의해 모델링된 상기 가상 현실을 표현하는 단계;를 포함하고,
상기 사용자의 팔이나 손에 부착되는 심박 센서를 통해 상기 사용자의 심박수를 측정하는 심박 측정 단계;를 포함하며,
상기 발판 측정 단계, 무릎 측정 단계 및 심박 측정 단계로부터 측정된 상기 사용자의 행동 데이터를 수집하여 저장하는 저장 단계; 및
상기 저장 단계에 의해 누적된 상기 사용자의 행동 데이터를 분석하여 상기 사용자에게 적합한 재활 단계를 판단하는 판단 단계;를 포함하며,
상기 판단 단계에서 판단된 재활 단계에 따라 재활 단계의 레벨을 증가시키는 레벨 조정 단계; 및
상기 재활 단계의 레벨에 따라 상기 가상 현실을 바꿀 수 있는 선택 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법.A foot measuring step of measuring a left and right load that the footrest portion where the user is located is pressed by both feet of the user;
Measuring a left and right load of the user in the foot step measuring step and setting the reference point as a reference point;
Measuring pressure applied by the knee of the user to the knee guide abutting on both knees of the user;
Inputting a mathematically converted input value so as to reflect the movement of the user measured in the foot measurement step and the knee measurement step in a virtual reality;
A control step of controlling the movement in the virtual reality by receiving an input value of the input step which changes according to the movement of the user and modeling the virtual reality according to the movement; And
And expressing the virtual reality modeled by the control step,
And a heartbeat measuring step of measuring the heart rate of the user through a heartbeat sensor attached to the arm or the hand of the user,
A storage step of collecting and storing behavior data of the user measured from the foot measurement step, the knee measurement step and the heartbeat measurement step; And
And a determination step of analyzing the behavior data of the user accumulated in the storing step to determine a rehabilitation step suitable for the user,
A level adjusting step of increasing a level of the rehabilitation step according to the rehabilitation step determined in the determining step; And
And a selection step of changing the virtual reality according to the level of the rehabilitation step.
상기 제어 단계는 상기 발판 측정 단계에서 측정된 상기 좌, 우 가압의 차이의 절대값이 임계값 이하인지 비교하여 상기 사용자가 직립할 수 있는지 판단하고, 상기 좌, 우 가압의 차이의 절대값이 상기 임계값을 초과하는 경우 재활훈련을 중단하는 재활훈련 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the control step compares the absolute value of the difference between the left and right pressures measured in the foot measurement step to determine whether or not the user can stand up, A method of rehabilitation training that stops rehabilitation if the threshold is exceeded.
상기 제어 단계는 상기 발판 측정 단계에서 측정된 상기 좌, 우 가압의 차이에 의해 상기 사용자의 보행 방향을 판단하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the control step determines the walking direction of the user based on a difference between the left and right pressures measured in the foot step measuring step.
상기 제어 단계는 상기 무릎 측정 단계에서 측정된 가압이 유지되는 시간과 좌, 우 가압의 최대값의 시간 차이에 의해 상기 사용자의 보행 속도를 판단하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the control step determines the walking speed of the user based on a time difference between a time at which the pressurization measured in the knee measuring step and a maximum value of the left and right pressurization are maintained.
상기 제어 단계는 상기 사용자의 보행 방향과 보행 속도를 판단하여 상기 가상 현실 내의 움직임으로 반영하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the control step determines the walking direction and the walking speed of the user and reflects the motion as a motion in the virtual reality.
상기 선택 단계는 상기 재활 단계의 레벨이 올라감에 따라 사용자가 선택할 수 있는 상기 가상 현실의 개수도 많아지는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the selection step increases the number of the virtual reality that the user can select as the level of the rehabilitation step increases.
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GRNT | Written decision to grant |