KR101934268B1

KR101934268B1 - 보행 재활 로봇

Info

Publication number: KR101934268B1
Application number: KR1020160174984A
Authority: KR
Inventors: 은선덕; 김형식; 구도훈
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2019-01-02
Also published as: KR20180071874A

Abstract

본 발명은 자동으로 보행 재활 훈련이 가능한 보행 재활 로봇을 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 보행 재활 로봇은, 발 디딤부를 포함하는 보행 재활 로봇으로, 수평 받침부와 이의 양측에 각각 수직되게 놓이는 수직 받침부를 포함하는 프레임부; 상기 발 디딤부와 상기 프레임부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 링크 유닛; 및 상기 프레임부에 구비되며 상기 링크 유닛을 구동시키는 구동 모터를 포함한다.

Description

보행 재활 로봇{Gait rehabilitation robot}

본 발명은 보행 재활 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 보행 재활 로봇은 하지 마비나 근력 저하 등의 원인으로 거동이 불편해진 환자의 재활 치료에 사용되는 로봇이다.

고령화로 인해 뇌졸중으로 인한 중추 신경계 질환의 대표 질환의 환자들이 급속히 늘어나고 있다. 이러한 환자에게서 빈번히 발생하는 하지의 운동 능력 저하로 인해 환자가 서기, 걷기, 이동 등 일상생활의 여러 동작을 수행하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 거동이 불편해진 환자의 재활 치료를 위한 보행 재활 기술의 개발이 지속적으로 이루어지는 추세이다.

도 1은 종래의 보행 운동 기구를 개략적으로 나타낸 도면이다.

종래의 보행 운동 기구는, 도 1에 도시된 바와 같이, 지지판(30)과, 소정 간격만큼 이격되어 평행하고 대칭되게 상기 지지판(30)에서 기립되어 구비된 좌측 및 우측 프레임(10, 20)과, 상지의 힘이 전달되는 손잡이(100)와, 손잡이(100) 하부에 결합된 손잡이 레버(200)의 말단과 좌측 및 우측 프레임(10, 20)에 일단이 고정 결합되는 제1 손잡이 링크(300)와, 제1 손잡이 링크(300)의 타단과 결합되어 상지의 힘을 전후 방향으로 전달하는 제2 손잡이 링크(400)와, 좌측 및 우측 프레임(10, 20)의 좌측 및 우측 제2 세로바(12, 22)에 연결되는 하중 링크(500)와, 하중 링크(500)의 말단부에 결합되어 보행궤적이 구현되도록 제1 궤적 링크와 제2 궤적 링크로 구성된 궤적링크(600)와, 제1 궤적 링크와 연결되고 발의 누름으로 하지의 힘이 전달되는 발 디딤부와, 그리고 제2 손잡이 링크(400)의 말단 및 제2 궤적 링크 사이에 연결되어 회전함에 따라 상지 운동과 하지 운동이 계속적으로 반복 수행될 수 있도록 하는 회전 링크(700)을 포함한다. 따라서, 이러한 기술구성을 제공하므로, 보행 궤적의 구현으로 상체와 하체의 힘을 서로 보상하여 균형감 있는 보행 훈련을 가능하게 할 수 있다.

하지만, 종래의 보행 운동 기구는, 장애인이 직접 자신의 신체 능력으로 보행 재활 훈련을 하는 수동 타입이므로, 중증의 뇌졸중 장애인이 사용하기 위해서는 여러 명의 치료사를 필요로 한다. 즉, 중증의 뇌졸중 장애인의 경우 마비 측의 신체를 컨트롤할 수 있는 능력이 현저히 낮기 때문에 보행 재활 훈련을 하는 데 있어 여러 명의 치료사가 필요하다.

또한, 중증의 뇌졸중 장애인의 경우, 보행 재활 시 반장슬(무릎의 과도한 펴짐 현상)이 발생해 무릎 관절에 부상이 발생되는 문제점이 있어, 이를 방지하기 위해 치료사의 물리력으로 반장슬을 제어해야 함으로 인해 연속적인 보행 재활 훈련에 한계가 있다.

한국 등록특허공보 제10-1661465호(등록일: 2016년 09월 26일)

본 발명의 기술적 과제는, 자동으로 보행 재활 훈련이 가능한 보행 재활 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 치료사의 도움 없이도 반장슬을 억제시킬 수 있는 보행 재활 로봇을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은, 발 디딤부를 포함하는 보행 재활 로봇으로, 수평 받침부와 이의 양측에 각각 수직되게 놓이는 수직 받침부를 포함하는 프레임부; 상기 발 디딤부와 상기 프레임부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 링크 유닛; 및 상기 프레임부에 구비되며 상기 링크 유닛을 구동시키는 구동 모터를 포함한다.

상기 링크 유닛은, 상기 수직 받침부에 일단이 제1 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 상기 구동 모터의 동력을 전달받는 제1 링크 부재; 상기 제1 링크 부재의 타단에 일단이 제2 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 벤딩부를 가지는 절곡된 형상의 제2 링크 부재; 상기 제2 링크 부재의 타단에 일단이 제3 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 타단이 상기 발 디딤부에 구비되는 제3 링크 부재; 및 상기 벤딩부에 일단이 제4 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되고 타단이 상기 수직 받침부의 상부에 제5 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되어 상기 제4 힌지를 원호를 그리며 이동시킴과 동시에 상기 제4 힌지에 미치는 하중을 지지하는 하는 제4 링크 부재를 포함할 수 있다.

상기 발 디딤부가 제일 아래에 위치될 때, 상기 제4 및 제5 힌지는 상기 수평 받침부에 수직한 가상의 수직선 상에 아래에서 위로 간격을 두고 순차적으로 위치될 수 있고, 상기 제2 힌지와 상기 제1 힌지는 상기 가상의 수직선 뒤로 간격을 두고 순차적으로 위치될 수 있다.

상기 제2 힌지는 상기 제1 힌지 보다 높고 상기 제5 힌지보다 낮게 위치될 수 있다.

상기 제2 링크 부재는 상기 벤딩부에서 둔각을 이루며 절곡될 수 있다.

상기 구동 모터는 상기 수평 받침부에 구비되고 동력 전달부를 통해 상기 제1 링크 부재로 동력을 전달할 수 있다.

상기 동력 전달부는, 상기 수평 받침부에 회동 가능하게 구비되는 구동축; 상기 구동 모터의 동력을 상기 구동축으로 전달하는 제1 풀리-벨트; 및 상기 구동축의 동력을 상기 제1 링크 부재로 전달하는 제2 풀리-벨트를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은, 상기 링크 유닛에 구비되며 편 마비로 인한 무릎 펴짐 현상을 방지하는 반장슬 억제부를 더 포함할 수 있다.

상기 반장슬 억제부는, 상기 제4 링크 부재에 상하 이동 가능하게 구비되는 높이 조절 부재; 및 상기 높이 조절 부재에 구비되며 탑승자의 무릎 관절이 접히도록 하는 반장슬 억제봉을 포함할 수 있다.

상기 반장슬 억제봉은 수평 실린더를 통해 상기 높이 조절 부재에 전후 이동 가능하게 구비될 수 있고, 상기 반장슬 억제봉에 의해 무릎 관절 측에 가해지는 충격을 흡수하기 위해 상기 수평 실린더와 상기 반장슬 억제봉 사이에 충격 흡수 부재가 구비될 수 있으며, 그리고 상기 반장슬 억제봉은 상기 수평 실린더에 수직되게 놓일 수 있다.

상기 높이 조절 부재는, 상기 제4 링크 부재에 형성되는 높이 조절홈에 끼워지되 마그네틱에 의해 착탈 가능하게 구비될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은, 상기 링크 유닛에 구비되며 탑승자의 하퇴부를 고정시키는 하퇴 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 하퇴 고정부는, 상기 제3 링크 부재에 구비되는 상하 위치 조절부; 및 상기 상하 위치 조절부에 구비되며 상기 하퇴부를 파지하는 하퇴 파지부를 포함할 수 있다.

상기 상하 위치 조절부는, 상기 제3 링크 부재에 구비되는 수직 실린더; 및 상기 수직 실린더에 상하 이동 가능하고 좌우 회전 가능하게 구비되며 단부에 상기 하퇴 파지부가 놓이는 위치 조절 피스톤을 포함할 수 있다.

상기 수직 실린더는 전후 위치 조절부에 의해 상기 제3 링크 부재에 전후 이동 가능하게 구비될 수 있다.

상기 전후 위치 조절부는, 상기 제3 링크 부재에 구비되는 전후 안내 레일; 및 상기 수직 실린더에 구비되며 상기 전후 안내 레일을 따라 이동되는 전후 이동 부재를 포함할 수 있다.

상기 전후 안내 레일은 좌우 위치 조절부에 의해 상기 제3 링크 부재에 좌우 이동 가능하게 구비될 수 있다.

상기 좌우 위치 조절부는, 상기 제3 링크 부재에 구비되는 좌우 안내 레일; 및 상기 전후 안내 레일에 구비되며 상기 좌우 안내 레일을 따라 이동되는 좌우 이동 부재를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은, 상기 프레임부에 구비되며 운전 모드를 포함하는 입력부; 및 상기 운전 모드에 따라 상기 구동 모터를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은, 상기 발 디딤부에 구비되어 탑승자의 족압의 변화를 검출하는 압력 검출부를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 압력 검출부에서 검출된 상기 족압의 변화에 따라 상기 구동 모터의 온/오프를 제어할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은, 상기 수평 받침부에 구비되되 탑승자의 전방에 구비되는 거울을 더 포함할 수 있다.

상기 거울에는 탑승자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이부가 구비될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 프레임부와, 링크 유닛과, 그리고 구동 모터를 포함하고, 링크 유닛은 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하며, 그리고 구동 모터는 링크 유닛을 구동시키는 기술구성을 제공하므로, 구동 모터의 구동으로 링크 유닛이 발 디딤부에 보행 궤적을 연속적으로 제공할 수 있어, 자동으로 보행 재활 훈련이 가능할 수 있다. 나아가, 운전 모드에 따라 제어부에 의해 구동 모터의 회전수 등을 제어할 수 있어, 뇌졸중 장애인들의 보행 재활에 있어 환자와 치료사 모두에게 안정적이고 힘들지 않게 자동으로 보행 재활을 할 수 있고, 환자중심의 재활 훈련으로 몰입감을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 반장슬 억제부를 더 포함하는 기술구성을 제공하므로, 치료사의 도움 없이도 반장슬(무릎의 과도한 펴짐 현상)을 억제시킬 수 있어, 환자중심의 연속적인 재활 훈련의 효과를 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 하퇴 고정부를 더 포함하는 기술구성을 제공하므로, 보행 재활 시 치료사의 도움 없이도 환자의 하퇴부의 외회전과 내회전을 억제할 수 있어, 환자중심의 연속적인 재활 훈련의 효과를 더욱 더 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 환자의 족압의 변화에 따라 구동 모터를 온/오프 시키는 기술구성을 제공하므로, 환자가 짝다리를 짚는 등으로 오른발과 왼발 사이의 족압의 차이가 참조치 이상으로 발생되면 구동 모터를 정지시키는 방식으로, 환자중심의 안전한 재활 훈련이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 거울을 포함하는 더 기술구성을 제공하므로, 환자가 거울을 통해 자신의 모습을 볼 수 있어, 보행 재활의 몰입감을 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 거울에 디스플레이부가 구비되는 기술구성을 제공하므로, 환자가 거울을 통해 훈련 시간, 이동 거리, 보행 속도, 심박수 등을 볼 수 있어, 보행 재활의 몰입감을 더욱 더 높일 수 있다.

도 1은 종래의 보행 운동 기구를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 보행 재활 로봇에서 보행 궤도 레일 등을 제거하여 우측에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 3의 보행 재활 로봇 중 링크 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 보행 재활 로봇에서 구동 모터, 동력 전달부, 그리고 링크 유닛이 보이도록 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 보행 재활 로봇에 반장슬 억제부가 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 반장슬 억제부에 의해 반장슬이 억제된 상태를 하나의 보행 사이클을 통해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3의 보행 재활 로봇 중 하퇴 고정부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 하퇴 고정부의 하퇴 파지부가 위치 조절되는 상태를 화살표로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 3의 보행 재활 로봇 중 입력부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 발 디딤부에 장착된 압력 검출부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 보행 재활 로봇에서 보행 궤도 레일 등을 제거하여 우측에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 3의 보행 재활 로봇 중 링크 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이며, 그리고 도 5는 도 2의 보행 재활 로봇에서 구동 모터, 동력 전달부, 그리고 링크 유닛이 보이도록 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇(100)은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 발 디딤부(10)를 포함하는 보행 재활 로봇으로, 프레임부(110)와, 링크 유닛(130)과, 그리고 구동 모터(140)를 포함할 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 5를 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.

프레임부(110)는, 본 발명의 보행 재활 로봇(100)의 뼈대 역할을 하는 구성요소로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수평 받침부(111)와 이의 양측에 각각 수직되게 놓이는 수직 받침부(112)를 포함할 수 있다. 나아가, 도시되지는 않았지만, 외관 및 안전을 위해, 수직 받침부(112) 및 이에 구비되는 링크 유닛(130) 등은 커버 부재(미도시)에 의해 덮일 수 있다. 나아가, 발 디딤부(10)가 보행 궤적을 그리는 동안 발 디딤부(10)가 접하거나 떨어질 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이 보행 궤도 레일(120)이 수평 받침부(111)에 더 구비될 수 있다.

링크 유닛(130)은, 발 디딤부(10)에 보행 궤적을 제공하는 구성요소로, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 발 디딤부(10)와 프레임부(110) 사이에 구비될 수 있다.

예를 들어, 링크 유닛(130)은, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 링크 부재(131), 제2 링크 부재(132), 제3 링크 부재(133), 그리고 제4 링크 부재(134)를 포함할 수 있다. 제1 링크 부재(131)는 구동 모터(140)의 동력을 제일 먼저 전달 받는 구성요소로 제1 링크 부재(131)의 일단은 제1 힌지(H1)를 통해 수직 받침부(112)에 회동 가능하게 구비될 수 있다. 제2 링크 부재(132)는 그 중심 부분에 벤딩부(132a)를 가지는 절곡된 형상을 하며 제2 링크 부재(132)의 일단은 제2 힌지(H2)를 통해 제1 링크 부재(131)의 타단에 회동 가능하게 구비될 수 있다. 제3 링크 부재(133)의 일단은 제3 힌지(H3)를 통해 제2 링크 부재(132)의 타단에 회동 가능하게 구비될 수 있고 제3 링크 부재(133)의 타단은 발 디딤부(10)에 구비될 수 있다. 제4 링크 부재(134)의 일단은 제4 힌지(H4)를 통해 제2 링크 부재(132)의 벤딩부(132a)에 회동 가능하게 구비되고, 제4 링크 부재(134)의 타단은 제5 힌지(H5)를 통해 수직 받침부(112)의 상부에 회동 가능하게 구비되어, 제4 힌지(H4)를 원호를 그리며 이동시킴과 동시에 제4 힌지(H4)에 미치는 하중을 지지할 수 있다. 따라서, 제4 힌지(H4)가 제4 링크 부재(134)에 의해 원호를 그리면서 이동되는 동안 절곡된 형상의 제2 링크 부재(132) 또한 이동되면서 제2 링크 부재(132)의 타단에 제3 힌지(H3)에 의해 회동 가능하게 구비된 제3 링크 부재(133) 및 발 디딤부(10)에 보행 궤적을 제공할 수 있다(도 7 참조).

나아가, 도 4에 도시된 바와 같이, 발 디딤부(10)가 제일 아래에 위치될 때, 제4 및 제5 힌지(H4)(H5)는, 수평 받침부(111)에 수직한 가상의 수직선(VL) 상에 아래에서 위로 간격을 두고 순차적으로 위치될 수 있고, 제2 힌지(H2)와 제1 힌지(H1)는 가상의 수직선(VL) 뒤(탑승자를 기준으로 뒤)로 간격을 두고 순차적으로 위치될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 힌지(H2)는 제1 힌지(H1) 보다 높고 제5 힌지(H5)보다 낮게 위치될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 링크 부재(132)는 벤딩부(132a)에서 둔각(θ)을 이루며 절곡될 수 있다.

구동 모터(140)는, 링크 유닛(130)을 자동으로 구동시키기 위한 구성요소로, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임부(110)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 모터(140)는 수평 받침부(111)에 구비될 수 있고, 나아가 동력 전달부(150)를 통해 제1 링크 부재(131)로 동력을 전달할 수 있다.

예를 들어, 동력 전달부(150)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동축(driving shaft)(151), 제1 풀리-벨트(first pulley-belt)(152), 그리고 제2 풀리-벨트(second pulley-belt)(153)를 포함할 수 있다. 구동축(151)은 수평 받침부(111)에 회동 가능하게 구비될 수 있고, 제1 풀리-벨트(152)는 구동 모터(140)의 동력을 구동축(151)으로 전달하는 역할을 할 수 있으며, 그리고 제2 풀리-벨트(153)는 구동축(151)의 동력을 제1 링크 부재(131)로 전달하는 역할을 할 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 풀리-벨트(152)(153)는 오른발이 놓이는 발 디딤부와 왼발이 놓이는 발 디딤부 간의 정확한 시간 차를 주기 위해 2개의 타이밍 풀리timing pulley)와 이를 연결하는 타이밍 벨트(timing belt)로 이루어질 수 있다.

따라서, 이러한 기술구성이 제공되므로, 구동 모터(140)의 구동으로 링크 유닛(130)이 발 디딤부(10)에 보행 궤적을 연속적으로 제공할 수 있어, 자동으로 보행 재활 훈련이 가능할 수 있다. 특히, 후술할 운전 모드에 따라 제어부(미도시)에 의해 구동 모터(140)의 회전수 등을 제어할 수 있어, 뇌졸중 장애인들의 보행 재활에 있어 환자와 치료사 모두에게 안정적이고 힘들지 않게 자동으로 보행 재활을 할 수 있고, 환자중심의 재활 훈련으로 몰입감을 높일 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇(100)은, 도 3, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 반장슬 억제부(160)를 더 포함할 수 있다.

도 6은 도 5의 보행 재활 로봇에 반장슬 억제부가 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 반장슬 억제부에 의해 반장슬이 억제된 상태를 하나의 보행 사이클을 통해 개략적으로 나타낸 도면이다.

반장슬 억제부(160)는, 편 마비로 인한 무릎 펴짐 현상을 방지하여 무릎 관절에 가해지는 충격을 최소화하기 위한 구성요소로, 도 3, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 링크 유닛(130)에 구비될 수 있다.

예를 들어, 반장슬 억제부(160)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 높이 조절 부재(161)와 반장슬 억제봉(162)을 포함할 수 있다. 높이 조절 부재(161)는 제4 링크 부재(134)에 상하 이동 가능하게 구비될 수 있고, 반장슬 억제봉(162)은 높이 조절 부재(161)에 구비되며 탑승자의 무릎 관절이 접히도록 높이 조절 부재(161)에서 탑승자 측으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 발이 바닥을 디디는 순간 반장슬 억제봉(162)이 탑승자의 무릎 관절의 뒷 부분을 가압하게 되므로, 하나의 보행 사이클(1 Gait Cycle)이 이루어지는 동안, 탑승자의 무릎의 펴짐 현상을 막을 수 있다. 궁극적으로, 치료사의 도움 없이도 반장슬(무릎의 과도한 펴짐 현상)을 억제시킬 수 있어, 환자중심의 연속적인 재활 훈련의 효과를 더욱 높일 수 있다.

나아가, 도 6에 도시된 바와 같이, 반장슬 억제봉(162)은 수평 실린더(163)를 통해 높이 조절 부재(161)에 전후(탑승자를 기준으로 전후) 이동 가능하게 구비될 수 있고, 반장슬 억제봉(162)에 의해 무릎 관절 측에 가해지는 충격을 흡수하기 위해 수평 실린더(163)와 반장슬 억제봉(162) 사이에 코일 스프링 등의 충격 흡수 부재(164)가 구비될 수 있으며, 그리고 반장슬 억제봉(162)은 수평 실린더(163)에 수직되게 놓일 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 높이 조절 부재(161)는 제4 링크 부재(134)에 형성되는 높이 조절홈(165)에 끼워지되 마그네틱(166)에 의해 착탈 가능하게 구비될 수 있다. 따라서, 별도의 볼트를 풀거나 조이는 조장이 필요 없어 착탈이 용이할 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇(100)은, 도 3, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 하퇴 고정부(170)를 더 포함할 수 있다.

도 8은 도 3의 보행 재활 로봇 중 하퇴 고정부를 개략적으로 나타낸 도면이며, 그리고 도 9는 도 8의 하퇴 고정부의 하퇴 파지부가 위치 조절되는 상태를 화살표로 나타낸 도면이다.

하퇴 고정부(170)는, 탑승자의 하퇴부를 고정시키기 위한 구성요소로, 도 3, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 링크 유닛(130)에 구비될 수 있다.

예를 들어, 하퇴 고정부(170)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상하 위치 조절부(171)와 하퇴 파지부(172)를 포함할 수 있다. 상하 위치 조절부(171)는 하퇴 파지부(172)의 상하 위치를 조절하는 구성요소로 제3 링크 부재(133)에 구비될 수 있고, 하퇴 파지부(172)는 탑승자의 하퇴부를 파지하는 구성요소로 상하 위치 조절부(171)에 의해 상하 위치가 조절될 수 있다. 따라서, 보행 재활 시 치료사의 도움 없이도 환자의 하퇴부의 외회전과 내회전을 억제할 수 있어, 환자중심의 연속적인 재활 훈련의 효과를 더욱 더 높일 수 있다.

여기서, 상하 위치 조절부(171)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 수직 실린더(171a)와 위치 조절 피스톤(171b)을 포함할 수 있다. 수직 실린더(171a)의 하단부는 제3 링크 부재(133)에 구비될 수 있고, 위치 조절 피스톤(171b)은 수직 실린더(171a)에 삽입되어 수직 실린더(171a)에 상하 이동되고 좌우 회전될 수 있으며 그 상단부에 하퇴 파지부(172)가 놓일 수 있다. 따라서, 하퇴 파지부(172)의 높이를 조절하여 하퇴 파지부(172)를 탑승자의 하퇴부에 맞출 수 있다.

나아가, 수직 실린더(171a)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 전후 위치 조절부(173)에 의해 제3 링크 부재(133)에 전후(탑승자를 기준으로 전후) 이동 가능하게 구비될 수 있다. 구체적으로, 전후 위치 조절부(173)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제3 링크 부재(133)에 구비되는 전후 안내 레일(173a)과 수직 실린더(171a)에 구비되며 전후 안내 레일(173a)을 따라 이동되는 전후 이동 부재(173b)를 포함할 수 있다. 따라서, 하퇴 파지부(172)의 전후 위치를 조절하여 하퇴 파지부(172)를 전후 위치로 치우쳐진 탑승자의 하퇴부에 맞출 수 있다.

나아가, 전후 안내 레일(173a)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 좌우 위치 조절부(174)에 의해 제3 링크 부재(133)에 좌우(탑승자를 기준으로 좌우) 이동 가능하게 구비될 수 있다. 구체적으로, 좌우 위치 조절부(174)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제3 링크 부재(133)에 구비되는 좌우 안내 레일(174a)과 전후 안내 레일(173a)에 구비되며 좌우 안내 레일(174a)을 따라 이동되는 좌우 이동 부재(174b)를 포함할 수 있다. 따라서, 하퇴 파지부(172)의 좌우 위치를 조절하여 하퇴 파지부(172)를 좌우 위치로 치우쳐진 탑승자의 하퇴부에 맞출 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇(100)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 입력부(181)와 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 10은 도 3의 보행 재활 로봇 중 입력부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

입력부(181)는 프레임부(110)에 구비되며 운전 모드를 포함할 수 있고, 제어부는 운전 모드에 따라 구동 모터(140)가 제어되도록 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있다. 따라서, 운전 모드에 따라 제어부에 의해 구동 모터(140)의 회전수 등을 제어할 수 있어, 뇌졸중 장애인들의 보행 재활에 있어 환자와 치료사 모두에게 안정적이고 힘들지 않게 자동으로 보행 재활을 할 수 있고, 환자중심의 재활 훈련으로 몰입감을 높일 수 있다.

나아가, 도 11은 발 디딤부에 장착된 압력 검출부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇(100)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 발 디딤부(10)에 구비되어 탑승자의 족압의 변화를 검출하는 압력 검출부(183)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(미도시)는, 압력 검출부(183)에서 검출된 족압의 변화에 따라 구동 모터(140)의 온/오프를 제어할 수 있다. 따라서, 환자가 짝다리를 짚는 등으로 오른발과 왼발 사이의 족압의 차이가 참조치(예를 들어, 30N) 이상으로 발생되면 구동 모터(140)를 정지시키는 방식으로, 환자중심의 안전한 재활 훈련이 가능할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 수평 받침부(111)에 구비되되 탑승자의 전방에 구비되는 거울(184)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 환자가 거울(184)을 통해 자신의 모습을 볼 수 있어, 보행 재활의 몰입감을 더욱 높일 수 있다.

나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 거울(184)에는 탑승자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이부(184a)가 구비될 수 있다. 따라서, 환자가 거울을 통해 훈련 시간, 이동 거리, 보행 속도, 심박수 등의 정보를 볼 수 있어, 보행 재활의 몰입감을 더욱 더 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 발 디딤부 100: 보행 재활 로봇
110: 프레임부 111: 수평 받침부
112: 수직 받침부 120: 보행 궤도 레일
130: 링크 유닛 131: 제1 링크 부재
132: 제2 링크 부재 132a: 벤딩부
133: 제3 링크 부재 134: 제4 링크 부재
140: 구동 모터 150: 동력 전달부
151: 구동축 152: 제1 풀리-벨트
153: 제2 풀리-벨트 160: 반장슬 억제부
161: 높이 조절 부재 162: 반장슬 억제봉
163: 수평 실린더 164: 충격 흡수 부재
165: 높이 조절홈 166: 마그네틱
170: 하퇴 고정부 171: 상하 위치 조절부
171a: 수직 실린더 171b: 위치 조절 피스톤
172: 하퇴 파지부 173: 전후 위치 조절부
173a: 전후 안내 레일 173b: 전후 이동 부재
174: 좌우 위치 조절부 174a: 좌우 안내 레일
174b: 좌우 이동 부재 181: 입력부
182: 제어부 183: 압력 검출부
184: 거울 184a: 디스플레이부
H1: 제1 힌지 H2: 제2 힌지
H3: 제3 힌지 H4: 제4 힌지
H5: 제5 힌지 VL: 가상의 수직선

Claims

발 디딤부를 포함하는 보행 재활 로봇으로,
수평 받침부와 이의 양측에 각각 수직되게 놓이는 수직 받침부를 포함하는 프레임부;
상기 발 디딤부와 상기 프레임부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 링크 유닛; 및
상기 프레임부에 구비되며 상기 링크 유닛을 구동시키는 구동 모터
를 포함하며,
상기 링크 유닛은,
상기 수직 받침부에 일단이 제1 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 상기 구동 모터의 동력을 전달받는 제1 링크 부재;
상기 제1 링크 부재의 타단에 일단이 제2 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 벤딩부를 가지는 절곡된 형상의 제2 링크 부재;
상기 제2 링크 부재의 타단에 일단이 제3 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 타단이 상기 발 디딤부에 구비되는 제3 링크 부재; 및
상기 벤딩부에 일단이 제4 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되고 타단이 상기 수직 받침부의 상부에 제5 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되어 상기 제4 힌지를 원호를 그리며 이동시킴과 동시에 상기 제4 힌지에 미치는 하중을 지지하는 제4 링크 부재
를 포함하며,
상기 보행 재활 로봇은, 상기 링크 유닛에 구비되며 편 마비로 인한 무릎 펴짐 현상을 방지하는 반장슬 억제부를 더 포함하는
보행 재활 로봇.
삭제
제1항에서,
상기 발 디딤부가 제일 아래에 위치될 때,
상기 제4 및 제5 힌지는 상기 수평 받침부에 수직한 가상의 수직선 상에 아래에서 위로 간격을 두고 순차적으로 위치되고,
상기 제2 힌지와 상기 제1 힌지는 상기 가상의 수직선 뒤로 간격을 두고 순차적으로 위치되는
보행 재활 로봇.
제3항에서,
상기 제2 힌지는 상기 제1 힌지 보다 높고 상기 제5 힌지보다 낮게 위치되는
보행 재활 로봇.
제3항에서,
상기 제2 링크 부재는 상기 벤딩부에서 둔각을 이루며 절곡되는
보행 재활 로봇.
제1항에서,
상기 구동 모터는 상기 수평 받침부에 구비되고 동력 전달부를 통해 상기 제1 링크 부재로 동력을 전달하는
보행 재활 로봇.
제6항에서,
상기 동력 전달부는,
상기 수평 받침부에 회동 가능하게 구비되는 구동축;
상기 구동 모터의 동력을 상기 구동축으로 전달하는 제1 풀리-벨트; 및
상기 구동축의 동력을 상기 제1 링크 부재로 전달하는 제2 풀리-벨트
를 포함하는
보행 재활 로봇.
삭제
제1항에서,
상기 반장슬 억제부는,
상기 제4 링크 부재에 상하 이동 가능하게 구비되는 높이 조절 부재; 및
상기 높이 조절 부재에 구비되며 탑승자의 무릎 관절이 접히도록 하는 반장슬 억제봉
을 포함하는
보행 재활 로봇.
제9항에서,
상기 반장슬 억제봉은 수평 실린더를 통해 상기 높이 조절 부재에 전후 이동 가능하게 구비되고,
상기 반장슬 억제봉에 의해 무릎 관절 측에 가해지는 충격을 흡수하기 위해 상기 수평 실린더와 상기 반장슬 억제봉 사이에 충격 흡수 부재가 구비되고,
상기 반장슬 억제봉은 상기 수평 실린더에 수직되게 놓이는,
보행 재활 로봇.
제9항에서,
상기 높이 조절 부재는,
상기 제4 링크 부재에 형성되는 높이 조절홈에 끼워지되 마그네틱에 의해 착탈 가능하게 구비되는
보행 재활 로봇.
제1항에서,
상기 보행 재활 로봇은,
상기 링크 유닛에 구비되며 탑승자의 하퇴부를 고정시키는 하퇴 고정부
를 더 포함하는
보행 재활 로봇.
제12항에서,
상기 하퇴 고정부는,
상기 제3 링크 부재에 구비되는 상하 위치 조절부; 및
상기 상하 위치 조절부에 구비되며 상기 하퇴부를 파지하는 하퇴 파지부
를 포함하는
보행 재활 로봇.
발 디딤부를 포함하는 보행 재활 로봇으로,
수평 받침부와 이의 양측에 각각 수직되게 놓이는 수직 받침부를 포함하는 프레임부;
상기 발 디딤부와 상기 프레임부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 링크 유닛; 및
상기 프레임부에 구비되며 상기 링크 유닛을 구동시키는 구동 모터
를 포함하며,
상기 링크 유닛은,
상기 수직 받침부에 일단이 제1 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 상기 구동 모터의 동력을 전달받는 제1 링크 부재;
상기 제1 링크 부재의 타단에 일단이 제2 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 벤딩부를 가지는 절곡된 형상의 제2 링크 부재;
상기 제2 링크 부재의 타단에 일단이 제3 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되며 타단이 상기 발 디딤부에 구비되는 제3 링크 부재; 및
상기 벤딩부에 일단이 제4 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되고 타단이 상기 수직 받침부의 상부에 제5 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되어 상기 제4 힌지를 원호를 그리며 이동시킴과 동시에 상기 제4 힌지에 미치는 하중을 지지하는 제4 링크 부재
를 포함하며,
상기 보행 재활 로봇은,
상기 링크 유닛에 구비되며 탑승자의 하퇴부를 고정시키는 하퇴 고정부
를 더 포함하며,
상기 하퇴 고정부는,
상기 제3 링크 부재에 구비되는 상하 위치 조절부; 및
상기 상하 위치 조절부에 구비되며 상기 하퇴부를 파지하는 하퇴 파지부
를 포함하며,
상기 상하 위치 조절부는,
상기 제3 링크 부재에 구비되는 수직 실린더; 및
상기 수직 실린더에 상하 이동 가능하고 좌우 회전 가능하게 구비되며 단부에 상기 하퇴 파지부가 놓이는 위치 조절 피스톤
을 포함하는
보행 재활 로봇.
제14항에서,
상기 수직 실린더는 전후 위치 조절부에 의해 상기 제3 링크 부재에 전후 이동 가능하게 구비되는
보행 재활 로봇.
제15항에서,
상기 전후 위치 조절부는,
상기 제3 링크 부재에 구비되는 전후 안내 레일; 및
상기 수직 실린더에 구비되며 상기 전후 안내 레일을 따라 이동되는 전후 이동 부재
를 포함하는
보행 재활 로봇.
제16항에서,
상기 전후 안내 레일은 좌우 위치 조절부에 의해 상기 제3 링크 부재에 좌우 이동 가능하게 구비되는
보행 재활 로봇.
제17항에서,
상기 좌우 위치 조절부는,
상기 제3 링크 부재에 구비되는 좌우 안내 레일; 및
상기 전후 안내 레일에 구비되며 상기 좌우 안내 레일을 따라 이동되는 좌우 이동 부재
를 포함하는
보행 재활 로봇.
제1항에서,
상기 보행 재활 로봇은,
상기 프레임부에 구비되며 운전 모드를 포함하는 입력부; 및
상기 운전 모드에 따라 상기 구동 모터를 제어하는 제어부
를 포함하는
보행 재활 로봇.
제19항에서,
상기 보행 재활 로봇은,
상기 발 디딤부에 구비되어 탑승자의 족압의 변화를 검출하는 압력 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 압력 검출부에서 검출된 상기 족압의 변화에 따라 상기 구동 모터의 온/오프를 제어하는
보행 재활 로봇.
제1항에서,
상기 보행 재활 로봇은,
상기 수평 받침부에 구비되되 탑승자의 전방에 구비되는 거울
을 더 포함하는
보행 재활 로봇.
제21항에서,
상기 거울에는 탑승자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이부가 구비되는
보행 재활 로봇.