KR101888257B1 - Rehabilitation education device - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 재활 교육 장치는, 지지부; 상기 지지부에 회전 가능하게 고정되는 제1링크; 상기 제1링크에 슬라이드 가능하게 설치되고 상기 제1링크의 길이 방향으로 연장하는 제1슬라이더; 상기 제1슬라이더의 말단부에 설치되는 구동기; 상기 구동기에 의하여 상기 제1슬라이더의 말단부를 기준으로 회전되는 제2링크; 상기 제2링크에 슬라이드 가능하게 설치되고 상기 제2링크의 길이 방향으로 연장하는 제2슬라이더; 및 상기 제2슬라이더의 말단부에 장착되는 모형부를 포함할 수 있다.The apparatus for rehabilitation education according to one embodiment includes: a support; A first link rotatably fixed to the support; A first slider slidably installed on the first link and extending in the longitudinal direction of the first link; A driver installed at a distal end of the first slider; A second link that is rotated about the distal end of the first slider by the driver; A second slider slidably installed on the second link and extending in the longitudinal direction of the second link; And a model portion mounted on a distal end of the second slider.
Description
이하, 실시예들은 재활 교육 장치에 관한 것이다.Hereinafter, embodiments relate to a rehabilitation education apparatus.
물리치료사, 작업치료사와 같은 재활치료사의 임상 교육에 활용될 수 있는 재활 교육 장치가 개발되고 있다. 이러한 재활 교육 장치는 실제 뇌질환 환자 또는 척추 손상 환자의 특성을 체감할 수 있도록 환자의 관절이나 뼈 등의 동작 특성을 모사할 수 있다.Rehabilitation education devices that can be used in clinical education of rehabilitation therapists such as physical therapists and occupational therapists are being developed. Such a rehabilitation training device can simulate the motion characteristics of the patient's joints or bones in order to experience the characteristics of the actual brain disease patients or spinal injured patients.
예를 들어, 한국 실용신안공개공보 제20-2016-0001782호는 사람의 손가락 특성을 모사하는 손가락 로봇을 개시한다.For example, Korean Utility Model Laid-Open Publication No. 20-2016-0001782 discloses a finger robot that simulates the finger characteristics of a person.
일 실시예에 따른 목적은 재활치료사의 임상 교육에 활용되는 재활 교육 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a rehabilitation education device used for clinical training of a rehabilitation therapist.
일 실시예에 따른 목적은 인체의 동작 특성을 모사하는 재활 교육 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a rehabilitation education apparatus that simulates the behavior characteristics of a human body.
일 실시예에 따른 목적은 공간성, 휴대성 또는 사용자친화성이 있는 재활 교육 장치를 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a rehabilitation education device having space, portability or user-friendliness.
일 실시예에 따른 재활 교육 장치는, 지지부; 상기 지지부에 회전 가능하게 고정되는 제1링크; 상기 제1링크에 슬라이드 가능하게 설치되고 상기 제1링크의 길이 방향으로 연장하는 제1슬라이더; 상기 제1슬라이더의 말단부에 설치되는 구동기; 상기 구동기에 의하여 상기 제1슬라이더의 말단부를 기준으로 회전되는 제2링크; 상기 제2링크에 슬라이드 가능하게 설치되고 상기 제2링크의 길이 방향으로 연장하는 제2슬라이더; 및 상기 제2슬라이더의 말단부에 장착되는 모형부를 포함할 수 있다.The apparatus for rehabilitation education according to one embodiment includes: a support; A first link rotatably fixed to the support; A first slider slidably installed on the first link and extending in the longitudinal direction of the first link; A driver installed at a distal end of the first slider; A second link that is rotated about the distal end of the first slider by the driver; A second slider slidably installed on the second link and extending in the longitudinal direction of the second link; And a model portion mounted on a distal end of the second slider.
상기 재활 교육 장치는, 상기 제1슬라이더에 설치되고, 상기 제1슬라이더를 상기 제1링크에 고정시키는 제1위치결정부재; 및 상기 제2슬라이더에 설치되고, 상기 제2슬라이더를 상기 제2링크에 고정시키는 제2위치결정부재를 더 포함할 수 있다.The rehabilitation education device includes a first positioning member installed on the first slider and fixing the first slider to the first link; And a second positioning member provided on the second slider and fixing the second slider to the second link.
상기 재활 교육 장치는, 상기 지지부에 설치되고 상기 제1링크의 근위부가 회전 가능하게 결합되는 조인트부재를 더 포함할 수 있고, 상기 조인트부재는, 상기 제1링크를 상기 제1링크의 길이 방향의 제1축과, 상기 제1축에 교차하는 제2축에 관하여 회전할 수 있다.The rehabilitation training apparatus may further include a joint member which is installed on the support portion and in which the proximal portion of the first link is rotatably engaged, and the joint member is configured to move the first link in the longitudinal direction of the first link And can rotate about a first axis and a second axis intersecting the first axis.
상기 지지부는, 베이스와, 상기 베이스로부터 지지되는 수직 프레임과, 상기 수직 프레임에 교차하도록 결합되는 수평 프레임을 포함하고, 상기 조인트부재는, 상기 수직 프레임 또는 상기 수평 프레임 상에 결합될 수 있고, 상기 조인트부재가 상기 수평 프레임 상에 위치한 경우, 상기 제1링크는, 상기 수평 프레임으로부터 상기 수평 프레임의 길이 방향에 교차하는 방향으로 향하도록 위치될 수 있고, 상기 조인트부재가 상기 수직 프레임 상에 위치한 경우, 상기 제1링크는, 상기 수직 프레임으로부터 상기 수직 프레임의 길이 방향에 교차하는 방향으로 향하도록 위치되거나, 상기 수직 프레임으로부터 상기 수직 프레임의 길이 방향에 나란한 방향으로 향하도록 위치될 수 있다.Wherein the support portion includes a base, a vertical frame supported from the base, and a horizontal frame coupled to intersect the vertical frame, wherein the joint member can be coupled to the vertical frame or the horizontal frame, When the joint member is positioned on the horizontal frame, the first link may be positioned so as to face from the horizontal frame in a direction crossing the longitudinal direction of the horizontal frame, and when the joint member is located on the vertical frame , The first link may be positioned to face from the vertical frame in a direction crossing the longitudinal direction of the vertical frame, or may be positioned in a direction parallel to the longitudinal direction of the vertical frame from the vertical frame.
상기 재활 교육 장치는, 상기 모형부가 탈착 가능하게 체결되는 체결부를 더 포함할 수 있고, 상기 체결부는, 상기 제2링크에 연결된 지지부재와, 상기 지지부재로부터 연장하고 상기 모형부가 나사 결합되는 결합부재를 포함할 수 있다.The rehabilitation training apparatus may further include a coupling portion to which the model portion is detachably coupled, wherein the coupling portion includes a support member connected to the second link, and a coupling member extending from the support member, . ≪ / RTI >
일 실시예에 따른 재활 교육 장치는, 지지부; 상기 지지부에 회전 가능하게 고정되는 제1링크; 상기 제1링크의 말단부에 연결되는 제2링크; 및 상기 제2링크의 말단부에 연결되는 모형부를 포함하고, 상기 제1링크의 말단부 및 상기 제2링크의 근위부에 각각 연결되고 상기 제1링크의 말단부를 기준으로 상기 제2링크를 회전시키는 구동기; 상기 구동기에 연결되고 상기 제1링크의 길이 방향의 축을 기준으로 상기 제2링크의 회전 각도와, 사용자가 상기 모형부에 작용하는 토크를 감지하는 감지부; 및 상기 제2링크의 회전 각도와 상기 모형부에 작용하는 토크에 기초하여 상기 제2링크의 회전을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for rehabilitation education according to one embodiment includes: a support; A first link rotatably fixed to the support; A second link coupled to a distal end of the first link; A driver connected to the distal end of the first link and the proximal portion of the second link and rotating the second link with respect to the distal end of the first link; A sensing unit connected to the driver and sensing a rotation angle of the second link with respect to a longitudinal axis of the first link and a torque applied by the user to the model unit; And a control unit for controlling the rotation of the second link based on a rotation angle of the second link and a torque acting on the model unit.
상기 제어부는, 상기 감지부에 의하여 상기 모형부에 작용하는 토크가 감지되면, 상기 구동기로 하여금 상기 사용자가 상기 제2링크를 회전시키는 제1방향과 반대되는 제2방향으로 상기 제2링크를 회전시키도록 상기 구동기를 제어할 수 있다.Wherein the control unit controls the driver to rotate the second link in a second direction opposite to the first direction in which the user rotates the second link when a torque acting on the model unit is sensed by the sensing unit, The controller can control the driver.
상기 제어부는, 상기 제1링크의 길이 방향의 축을 기준으로 상기 제2링크의 회전 각도가 미리 설정된 포획 각도 이상인 경우, 상기 구동기로 하여금 상기 제2방향으로 상기 제2링크의 각속도에 비례하는 제1토크량을 발생시키도록 상기 구동기를 제어할 수 있다.Wherein the control unit controls the driver to rotate the first link in a first direction that is proportional to the angular velocity of the second link in the second direction when the rotation angle of the second link is equal to or greater than a predetermined capture angle, It is possible to control the driver to generate a torque amount.
상기 제어부는, 상기 구동기가 상기 제1토크량을 발생시킨 경우, 미리 설정된 시간 이후 상기 구동기로 하여금 상기 제2방향과 반대되는 상기 제1방향으로 상기 제1토크량보다 작은 제2토크량을 발생시키도록 상기 구동기를 제어할 수 있다.Wherein the controller generates a second torque amount smaller than the first torque amount in the first direction opposite to the second direction after a predetermined time when the driver generates the first torque amount The controller can control the driver.
상기 재활 교육 장치는, 상기 제1링크에 슬라이드 가능하게 설치되고 상기 제1링크의 길이 방향으로 연장하는 제1슬라이더; 및 상기 제2링크에 슬라이드 가능하게 설치되고 상기 제2링크의 길이 방향으로 연장하는 제2슬라이더를 더 포함할 수 있다.Wherein the rehabilitation education device comprises: a first slider slidably installed on the first link and extending in the longitudinal direction of the first link; And a second slider slidably installed on the second link and extending in the lengthwise direction of the second link.
일 실시예에 따른 재활 교육 장치는 재활치료사의 임상 교육에 활용될 수 있다.The rehabilitation training device according to one embodiment can be utilized for clinical training of a rehabilitation therapist.
일 실시예에 따른 재활 교육 장치는 인체의 동작 특성을 모사할 수 있다.The apparatus for rehabilitation education according to an embodiment can simulate the motion characteristics of the human body.
일 실시예에 따른 재활 교육 장치는 공간성, 휴대성 또는 사용자친화성이 있을 수 있다.The rehabilitation training device according to one embodiment may be space, portability, or user-friendliness.
일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the rehabilitation education apparatus according to one embodiment are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 일 실시예에 따른 재활 교육 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 일부의 확대도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 일부의 확대도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 일부의 확대도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 제어부의 작동을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 재활 교육 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 재활 교육 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.1 is a side view schematically showing a rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a rehabilitation education device according to an embodiment.
3 is an enlarged view of a part of a rehabilitation training apparatus according to an embodiment.
4 is an enlarged view of a part of a rehabilitation training apparatus according to an embodiment.
5 is an enlarged view of a part of a rehabilitation training apparatus according to an embodiment.
6 is a flowchart illustrating an operation of the controller according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a side view schematically showing a rehabilitation training apparatus according to an embodiment.
8 is a side view schematically showing a rehabilitation training apparatus according to an embodiment.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the best of an understanding clear.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The components included in any one embodiment and the components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, the description of any one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description thereof will be omitted in the overlapping scope.
도 1은 일 실시예에 따른 재활 교육 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.1 is a side view schematically showing a rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 재활 교육 장치(1)는, 인체의 동작 특성을 모사하는 장치로서, 사용자(예를 들어, 재활치료사)의 임상 교육에 활용될 수 있다. 예를 들어, 재활 교육 장치(1)는, 재활치료사가 뇌질환을 가진 인체의 특성을 느낄 수 있도록 뇌질환 환자의 관절 특성인 경직(spasticity)과 구축(contracture) 현상을 모사할 수 있다. 재활 교육 장치(1)는, 지지부(11), 제1링크(12), 제2링크(13) 및 모형부(14)를 포함할 수 있다. 여기서, 경직이란, 신장 반사의 과흥분으로 인한 근육 신장 속도에 비례하여 증가하는 근육 긴장을 말하며, 구축이란, 관절, 근육, 연부조직 또는 피부의 수축에 의해 사지의 운동이 제한된 상태를 말한다.Referring to FIG. 1, the
도 2는 일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 개념도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 일부의 확대도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 일부의 확대도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 재활 교육 장치의 일부의 확대도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a rehabilitation education apparatus according to an embodiment, FIG. 3 is an enlarged view of a part of a rehabilitation education apparatus according to an embodiment, FIG. 4 is an enlarged view of a part of a rehabilitation education apparatus according to an embodiment And FIG. 5 is an enlarged view of a part of a rehabilitation education apparatus according to an embodiment.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 지지부(11)는, 재활 교육 장치(1)를 기준면(예를 들어, 지면)으로부터 지지할 수 있다. 지지부(11)는, 베이스(111), 수직 프레임(112) 및 수평 프레임(113)을 포함할 수 있다.2 to 5, the supporting
베이스(111)는, 기준면에 놓일 수 있고, 재활 교육 장치(1)를 기준면으로부터 지지할 수 있다. 수직 프레임(112)은, 베이스(111)로부터 지지될 수 있다. 수직 프레임(112)은 기준면과 교차하는 방향으로 연장할 수 있다. 수평 프레임(113)은, 수직 프레임(112)에 교차하도록 결합될 수 있다. 수평 프레임(113)은, 베이스(111) 및 기준면에 평행한 방향으로 연장할 수 있다. 베이스(111), 수직 프레임(112) 및 수평 프레임(113)은, 조립이 용이하도록 설계될 수 있다.The
제1링크(12)는, 제1링크(12)의 근위부(proximal end)가 지지부(11)에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 제1링크(12)의 근위부는, 지지부(11)에 대하여 회전 가능하게 설치됨과 동시에, 지지부(11)에 대하여 특정 자세를 유지하며 고정될 수 있다. 다시 말하면, 제1링크(12)의 근위부는 수동 관절(passive joint)의 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자는 원하는 자세로 재활 교육 장치(1)의 자세를 변경하여 사용할 수 있으며, 인체의 동작 특성에 따라 동작을 다양하게 표현할 수 있다.The proximal end of the
제1링크(12)는, 제1슬라이더(121)를 포함할 수 있다. 제1슬라이더(121)는, 제1링크(12)에 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1링크(12)의 일 측면 상에 제1슬라이더(121)가 제1링크(12)에 슬라이드(slide) 할 수 있도록 하는 가이드 레일이 설치될 수 있고, 제1슬라이더(121)는 가이드 레일을 따라 제1링크(12)의 길이 방향으로 연장할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1링크(12)가 인체의 특정 부분을 모사하는 부분으로 사용될 때, 제1슬라이더(121)는, 인체 개개인마다의 특성인 인체의 특정 부분의 길이를 모사할 수 있다. 예를 들어, 제1링크(12)가 하지(lower limb)의 넓적다리(thigh)를 모사하는 경우, 제1슬라이더(121)는 인체의 연령대를 고려하여 유아의 넓적다리를 모사하기 위하여 제1링크(12)에 대하여 연장하지 않을 수 있고, 성인의 넓적다리를 모사하기 위하여 제1링크(12)에 대하여 연장할 수 있다. 아울러, 연령대뿐만 아니라, 성인이라도 신체의 특정 부분의 길이가 다른 특성들을 반영하기 위하여 제1슬라이더(121)는 제1링크(12)에 대하여 연장할 수 있다.The
제1링크(12)는, 제1위치결정부재(122)를 포함할 수 있다. 제1위치결정부재(122)는, 제1슬라이더(121)를 제1링크(12)에 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 제1위치결정부재(122)는, 위치결정핀, 스토퍼(stopper), 인덱스 플런저(index plunger) 등일 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1슬라이더(121)가 제1링크(12)에 대하여 사용자가 원하는 길이만큼 연장되었을 때, 제1슬라이더(121)가 제1링크(12)에 대하여 더 이상 슬라이드 하지 못하도록 제1링크(12)에 대한 제1슬라이더(121)의 현 위치를 유지시킬 수 있다.The
제2링크(13)는, 제2링크(13)의 근위부가 제1링크(12)의 말단부(distal end)에 연결될 수 있다. 제2링크(13)는, 제1링크(12)의 말단부를 기준으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 제1링크(12)가 넓적다리를 모사하는 경우, 제2링크(13)는 정강이(shank)를 모사할 수 있다. 이 경우, 제2링크(13)는 무릎 관절(knee joint)을 기준으로 회전될 수 있고, 인체의 동작 특성 중 하나인 경직 또는 구축 현상을 모사할 수 있다.The
제2링크(13)는, 제2슬라이더(131)를 포함할 수 있다. 제2슬라이더(131)는, 제2링크(13)에 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다. 예를 들어, 제2링크(12)의 일 측면 상에 제2슬라이더(131)가 제2링크(13)에 슬라이드 할 수 있도록 하는 가이드 레일이 설치될 수 있고, 제2슬라이더(131)는 가이드 레일을 따라 제2링크(13)의 길이 방향으로 연장할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1슬라이더(121)와 마찬가지로, 인체의 연령대와 길이 특성 등을 고려하여 인체의 동작 특성을 세세하게 모사할 수 있다.The
제2링크(13)는, 제2위치결정부재(132)를 포함할 수 있다. 제2위치결정부재(132)는, 제2슬라이더(131)를 제2링크(13)에 고정시킬 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1위치결정부재(122)와 마찬가지로, 제2링크(13)에 대한 제2슬라이더(131)의 현 위치를 유지시킬 수 있다.The
모형부(14)는, 인체의 특정 부분의 형상을 구비하여 사용자에게 임상 친화적(clinic-friendly)인 환경을 제공할 수 있다. 예를 들어, 모형부(14)는, 인체의 정강이의 형상을 구비할 수 있다. 이러한 모형부(14)는, 제2링크(13)의 말단부에 연결될 수 있다. 이와 같은 형상에 의하면, 사용자는 재활 교육 장치(1)를 통하여 인체의 동작 특성 중 하나인 경직 또는 구축 현상을 체험할 수 있고, 사용자와 재활 교육 장치(1) 사이에 심리적인 괴리감을 제거하고, 사용자에게 인체의 촉감을 제공할 수 있다.The
재활 교육 장치(1)는, 조인트부재(15)를 포함할 수 있다. (도 5를 참조하면) 조인트부재(15)는, 제1링크(12)의 길이 방향의 제1축(A-A')에 관하여 및 제1축(A-A')에 교차하는 제2축(B-B')에 관하여 제1링크(12)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 조인트부재(15)는, 유니버셜 조인트(universal joint)일 수 있다. 조인트부재(15)는, 지지부(11)에 설치되는 조인트베이스(151), 조인트베이스(151)에 회전 가능하게 설치되는 조인트본체(152) 및 제1링크(12)의 근위부가 회전 가능하게 결합되고 조인트본체(152)로부터 일부가 연장하는 조인트회전부재(153)를 포함할 수 있다. 아울러, 조인트부재(15)는, 제1축(A-A')과 제2축(B-B')에 각각 교차하는 제3축(미도시)에 관하여 제1링크(12)를 회전시킬 수 있고, 이와 같은 구조에 의하여 조인트부재(15)는, 제1링크(12)를 3자유도(degree of freedom)로 이동 가능하게 함으로써, 다양한 인체 관절과 자세를 표현할 수 있다.The
조인트부재(15)가 수직 프레임(112) 상에 위치한 경우, 제1링크(12)는, 수직 프레임(112)으로부터 수직 프레임(112)의 길이 방향에 나란한 방향으로 향하도록 위치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 임상 분야에서 용이하게 적용할 수 있도록 조인트부재(15)의 위치가 침대 높이 만큼 수직 프레임(112) 상에서 결정될 수 있고, 제1링크(12)를 수직 프레임(112)의 길이 방향에 나란한 방향으로 향하도록 함으로써, 제2링크(13)와 모형부(14)가 실제 임상 분야에서 발생하는 모습과 거의 유사하게 인체의 경직 또는 구축을 모사할 수 있다.When the
재활 교육 장치(1)는, 체결부(16)를 포함할 수 있다. (도 4를 참조하면) 체결부(16)에는, 모형부(14)가 탈착 가능하게 체결될 수 있다. 체결부(16)는, 제2링크(12)에 연결 또는 제2슬라이더(131)에 고정되고 모형부(14)를 지지하는 지지부재(161), 지지부재(161)로부터 연장하고 모형부(14)가 나사 결합되는 결합부재(162) 및 결합부재(162)에 결합되고 모형부(14)를 밀봉되게 지지하는 밀봉부재(163)를 포함할 수 있다. 밀봉부재(163)는, 모형부(14) 내부에 배치된 피밀봉부재(141)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 모형부(14)는, 체결부(16)에 대하여 약 180도 회전하며 결합될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 모형부(14)는 체결부(16)에 나사 결합되거나 해제됨으로써 사용자가 쉽게 분리 조립할 수 있으며, 모형부(14)가 재활 교육 장치(1)에 밀봉되게 고정됨으로써, 제2링크(13)가 회전되더라도 모형부(14)의 자세가 그대로 유지될 수 있다.The
재활 교육 장치(1)는, 구동기(driver, 17)를 포함할 수 있다. 구동기(17)는, 제1링크(12)의 말단부를 기준으로 제2링크(13)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 구동기(17)는, 구동 모터(drive motor), 엔코더(encoder) 등일 수 있다. 구동기(17)는, 제1링크(12)의 말단부 및 제2링크(13)의 근위부에 각각 연결될 수 있다.The
재활 교육 장치(1)는, 감지부(18) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.The
감지부(18)는, 제1링크(12)의 길이 방향의 축(A-A')을 기준으로 제2링크(13)의 회전 각도(θ)와, 사용자가 모형부(14)에 작용하는 토크(torque, τ)를 감지할 수 있다. 예를 들어, 감지부(18)는, 제1링크(12)에 대한 제2링크(13)의 회전 각도를 계측할 수 있는 각도센서(angle sensor), 모형부(14)가 움직일 때의 전달 토크를 계측할 수 있는 토크센서(torque sensor) 등을 포함할 수 있다. 감지부(18)는, 구동기(17)에 연결될 수 있다.The
제어부는, 제2링크의 회전 각도(θ)와 모형부(14)에 작용하는 토크(τ)에 기초하여 제2링크(13)의 회전을 제어할 수 있다. 제어부는, 모형부(14)에 작용하는 토크(τ)가 감지되면, 구동기(17)로 하여금 사용자가 제2링크(13)를 회전시키는 제1방향(P1)과 반대되는 제2방향(P2)으로 제2링크(13)를 회전시키도록 구동기(17)를 제어할 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 사용자와 재활 치료 장치(1) 사이의 관계는, 가상의 질량(mass)-스프링(spring)-댐퍼(damper) 모델로 볼 수 있고, 이와 같은 모델에 기초하면, 제어부는, 사용자가 질량, 스프링 및 댐퍼의 소정 파라미터 값에 의하여 결정되는 일정 강성(rigidity)을 느낄 수 있도록 제2링크(13)를 회전시킬 수 있다. 다시 말하면, 제어부는 사용자가 제2링크(13)를 회전시키고자 하는 방향(P1)과 반대 방향(P2)으로 일정 강성을 제공함으로써, 사용자는 인체의 경직 또는 구축 현상을 체험할 수 있다. 도 6을 참조하여 제어부의 작동에 대하여 상세하게 설명한다.The control section can control the rotation of the
도 6은 일 실시예에 따른 제어부의 작동을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an operation of the controller according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 함께 참조하면, 제어부는, 크게 전-포획(pre-catch), 포획(catch) 및 후-포획(post-catch)의 상태를 재활 교육 장치(1)로 표현할 수 있다. 여기서, 포획이란, 인체에서 경직이 발생하는 현상을 말한다. 전-포획상태에서, 제어부는, τpre만큼의 출력 토크를 생성하도록 구동기(17)를 제어할 수 있다. 즉, 사용자에게 적절한 일정 강성을 느낄 수 있도록, 제어부는, 사용자가 제2링크(13)를 회전시키는 방향(P1)과 반대 방향(P2)으로 τpre만큼의 출력 토크를 생성할 수 있다.6, the control unit can largely express the states of pre-catch, catch, and post-catch by the
제1링크(12)의 길이 방향의 축(A-A')을 기준으로 제2링크(13)의 회전 각도(θ)가 미리 설정된 포획 각도(θcatch) 이상인 경우, 제어부는, 구동기(17)로 하여금 제2방향(P2)으로 제2링크(13)의 각속도에 비례하는 제1토크량(τcatch)을 발생시키도록 구동기(17)를 제어(포획상태)할 수 있고, 제2링크(13)의 회전 각도(θ)가 미리 설정된 포획 각도(θcatch) 이하인 경우, 전-포획단계에서와 마찬가지의 출력 토크를 생성할 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 사용자는 적절한 강성을 느낌과 동시에 경직 현상을 체험할 수 있다.When the rotational angle? Of the
제어부는, 구동기(17)가 제1토크량(τcatch)을 발생시킨 경우, 미리 설정된 시간(tcatch) 이후, 즉 제1토크량(τcatch)을 발생시킨 이후의 소정 시간(t) 및 미리 설정된 시간(tcatch) 사이의 차이가 ΔTc 이상인 경우, 구동기(17)로 하여금 제2방향(P2)과 반대되는 제1방향(P1)으로 제2토크량(τpost)을 발생시키도록 구동기(17)를 제어할 수 있고, 제1토크량(τcatch)을 발생시킨 이후의 소정 시간(t) 및 미리 설정된 시간(tcatch) 사이의 차이가 ΔTc 이하인 경우, 포획단계에서와 마찬가지의 출력 토크를 생성할 수 있다. 이 경우, 제2토크량(τpost)은, 제1토크량(τcatch)보다 작을 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 포획상태 이후, 미리 설정된 시간(tcatch) 이후의 제2방향(P2)으로의 제1토크량(τcatch)보다 작은 제2토크량(τpost)을 제1방향(P1)으로 구동기(17)로 하여금 발생시킴으로써, 인체의 관절의 가동 범위(range of motion)의 제한 현상을 모사할 수 있다.When the
제어부는, 길이 방향의 축(A-A')을 기준으로 제2링크(13)의 회전 각도(θ)의 미분값, 즉 제2링크(13)의 각속도(θ')가 미리 정해진 각속도(θ'th) 이하 또는 제2링크(13)의 회전 각도(θ)가 미리 정해진 회전 각도의 가동 범위(ROM)를 벗어난 경우, 교육이 비정상적으로 진행되고 있음을 알리기 위하여 재활 교육 장치(1)의 구동을 중단시킬 수 있다.The control unit determines whether the differential value of the rotational angle? Of the
도 7은 일 실시예에 따른 재활 교육 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.7 is a side view schematically showing a rehabilitation training apparatus according to an embodiment.
재활 교육 장치(2)는, 지지부(21), 제1링크(22), 제2링크(23), 모형부(24) 및 조인트부재(25)를 포함할 수 있다.The rehabilitation training apparatus 2 may include a
지지부(21)는, 베이스(211), 베이스(211)로부터 지지되는 수직 프레임(212) 및 수직 프레임(212)에 교차하도록 결합되는 수평 프레임(213)을 포함할 수 있다.The
모형부(24)는, 인체의 특정 부분 중 팔 부분의 형상을 구비할 수 있으며, 이와 같은 형상에 의하면, 팔꿈치 관절을 기준으로 발생하는 경직 또는 구축 현상을 모사할 수 있다.The
조인트부재(25)는, 수평 프레임(213)에 결합될 수 있고, 이 경우, 제1링크(22)는, 수평 프레임(213)으로부터 수평 프레임(213)의 길이 방향에 교차하는 방향으로 향하도록 위치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자가 앉은 자세에서 수평 프레임(213)이 사용자의 어깨 높이만큼 위치가 결정될 수 있고, 실제 임상 분야에서 유사하게 발생하는 경직 또는 구축 현상과의 괴리감이 감소될 수 있다.The
도 8은 일 실시예에 따른 재활 교육 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.8 is a side view schematically showing a rehabilitation training apparatus according to an embodiment.
재활 교육 장치(3)는, 지지부(31), 제1링크(32), 제2링크(33), 모형부(34) 및 조인트부재(35)를 포함할 수 있다.The
지지부(32)는, 베이스(311), 베이스(311)로부터 지지되는 수직 프레임(312) 및 수직 프레임(312)에 교차하도록 결합되는 수평 프레임(313)을 포함할 수 있다.The
모형부(34)는, 인체의 특정 부분 중 발목 부분의 형상을 구비할 수 있으며, 이와 같은 형상에 의하면, 발목 관절을 기준으로 발생하는 경직 또는 구축 현상을 모사할 수 있다.The
조인트부재(35)는, 수직 프레임(312)에 결합될 수 있고, 이 경우, 제1링크(32)는, 수직 프레임(312)의 길이 방향에 교차하는 방향으로 향하도록 위치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 임상 분야에서 용이하게 적용할 수 있도록 조인트부재(35)의 위치가 침대 높이 만큼 수직 프레임(312) 상에서 결정될 수 있고, 제2링크(33)와 모형부(34)가 실제 임상 분야에서 발생하는 모습과 거의 유사하게 인체의 경직 또는 구축을 모사할 수 있다.The
일 실시예에 따른 재활 교육 장치는, 재활치료사의 임상 교육에 활용될 수 있다는 장점, 인체의 동작 특성을 모사할 수 있다는 장점, 공간성, 휴대성 또는 사용자친화성이 있다는 장점, (구동기에 의한) 액티브 관절(active joint)의 1자유도와 (제1슬라이더, 제2슬라이더 및 조인트부재에 의한) 패시브 관절(passive joint)의 5자유도를 구현할 수 있다는 장점, 다양한 연령대의 인체의 특정 부분인 전완팔(forearm), 하완팔(lower arm), 넓적다리(thigh), 정강이(shank), 발(foot)의 길이를 고려하여 임상 교육에 제공될 수 있다는 장점, 인체의 특정 부분의 형상을 갖는 모형부를 통하여 사용자에게 실제와 유사한 촉감과 높은 심미성을 제공할 수 있다는 장점, 인체의 경직 또는 구축 특성을 반영하는 적절한 파라미터를 설정함으로써 인체의 동작 특성을 모사할 수 있다는 장점을 갖는다.The apparatus for rehabilitation education according to an embodiment has advantages of being utilized in clinical education of a rehabilitation therapist, advantage of being able to simulate the motion characteristics of a human body, advantage of space, portability or user friendliness, The advantage of being able to realize one degree of freedom of an active joint and five degrees of freedom of a passive joint (by a first slider, a second slider and a joint member), a forearm The advantage of being able to be provided to the clinical education considering the length of the lower arm, the thigh, the shank and the foot of the human body can be provided to the user through the model part having the shape of the specific part of the human body The advantage of being able to provide realistic touch and high aesthetics, and the ability to simulate human motion characteristics by setting appropriate parameters that reflect the stiffness or build characteristics of the human body Have.
실시예에 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.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
1 : 재활 교육 장치
11 : 지지부
12 : 제1링크
121 : 제1슬라이더
13 : 제2링크
131 : 제2슬라이더
14 : 모형부
17 : 구동기1: Rehabilitation training device
11: Support
12: First link
121: first slider
13: Second link
131: second slider
14:
17:
Claims (10)
지지부;
상기 지지부에 회전 가능하게 고정되는 제1링크;
상기 제1링크의 말단부에 연결되는 제2링크;
상기 제2링크의 말단부에 연결되는 모형부;
상기 제1링크의 말단부 및 상기 제2링크의 근위부에 각각 연결되고 상기 제1링크의 말단부를 기준으로 상기 제2링크를 회전시키는 구동기;
상기 구동기에 연결되고, 상기 제1링크의 길이 방향의 축을 기준으로 하는 상기 제2링크의 회전 각도와 사용자가 상기 모형부에 작용하는 토크를 감지하는 감지부; 및
상기 제2링크의 회전 각도와 상기 모형부에 작용하는 토크에 기초하여 상기 구동기에 의한 상기 제2링크의 회전을 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제2링크의 회전 각도와, 상기 토크가 발생한 이후의 시간과, 상기 제2링크의 각속도에 기초하여 전-포획 상태, 포획 상태 및 후-포획 상태 중 어느 하나의 상태를 설정하고, 설정된 상태에 따라 상기 제1링크에 대한 상기 제2링크의 회전 방향과 상기 구동기로부터 발생하는 토크량을 제어하는 재활 교육 장치.
1. A rehabilitation education device configured to simulate the rigidity and construction characteristics of a human body,
A support;
A first link rotatably fixed to the support;
A second link coupled to a distal end of the first link;
A model portion connected to a distal end of the second link;
A driver connected to the distal end of the first link and to the proximal portion of the second link and configured to rotate the second link with respect to the distal end of the first link;
A sensing unit coupled to the driver and sensing a rotation angle of the second link relative to a longitudinal axis of the first link and a torque applied by the user to the model unit; And
A control unit for controlling the rotation of the second link by the driver based on a rotation angle of the second link and a torque acting on the model unit;
Lt; / RTI >
The control unit sets any one of a pre-capture state, a capture state, and a post-capture state based on the rotation angle of the second link, the time after the torque is generated, and the angular velocity of the second link And controls the rotational direction of the second link with respect to the first link and the amount of torque generated from the driver according to the set state.
상기 제어부는, 상기 감지부에 의하여 상기 모형부에 작용하는 토크가 감지되면, 상기 구동기로 하여금 상기 사용자가 상기 제2링크를 회전시키는 제1방향과 반대되는 제2방향으로 상기 제2링크를 회전시키도록 상기 구동기를 제어하는 재활 교육 장치.The method according to claim 6,
Wherein the control unit controls the driver to rotate the second link in a second direction opposite to the first direction in which the user rotates the second link when a torque acting on the model unit is sensed by the sensing unit, Wherein the control unit controls the actuator to control the actuator.
상기 제어부는, 상기 제1링크의 길이 방향의 축을 기준으로 상기 제2링크의 회전 각도가 미리 설정된 포획 각도 이상인 경우, 상기 구동기로 하여금 상기 제2방향으로 상기 제2링크의 각속도에 비례하는 제1토크량을 발생시키도록 상기 구동기를 제어하는 재활 교육 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the control unit controls the driver to rotate the first link in a first direction that is proportional to the angular velocity of the second link in the second direction when the rotation angle of the second link is equal to or greater than a predetermined capture angle, And controls the driver to generate a torque amount.
상기 제어부는, 상기 구동기가 상기 제1토크량을 발생시킨 경우, 미리 설정된 시간 이후 상기 구동기로 하여금 상기 제2방향과 반대되는 상기 제1방향으로 상기 제1토크량보다 작은 제2토크량을 발생시키도록 상기 구동기를 제어하는 재활 교육 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the controller generates a second torque amount smaller than the first torque amount in the first direction opposite to the second direction after a predetermined time when the driver generates the first torque amount Wherein the control unit controls the actuator to control the actuator.
상기 제1링크에 슬라이드 가능하게 설치되고 상기 제1링크의 길이 방향으로 연장하는 제1슬라이더; 및
상기 제2링크에 슬라이드 가능하게 설치되고 상기 제2링크의 길이 방향으로 연장하는 제2슬라이더를 더 포함하는 재활 교육 장치.The method according to claim 6,
A first slider slidably installed on the first link and extending in a longitudinal direction of the first link; And
And a second slider slidably mounted on the second link and extending in the lengthwise direction of the second link.
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Legal Events
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