KR102018175B1 - 보행 재활 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은 베이스 판; 상기 베이스 판의 좌측 및 우측에 각각 이격되게 배치되는 한 쌍의 프레임; 상기 프레임에 회전 가능하게 각각 연결되어, 사용자의 보행 궤적을 구현하는 한 쌍의 링크부; 및 상기 링크부에 회전 가능하게 연결되며, 사용자의 보행 궤적을 따라 높이가 변화되는 지지부;를 포함한다.

Description

보행 재활 로봇{GAIT REHABILITATION ROBOT}

본 발명은 보행 재활 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보행 재활 훈련 시 제공되어, 사용자의 실제 보행 궤적과 유사한 보행 궤적을 제공할 수 있는 보행 재활 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 보행 재활 로봇은 사고나 선천적인 장애 또는 고령으로 인해 움직임이 자유롭지 못한 환자의 재활 치료에 이용된다.

일반적인 보행 재활 로봇은 사용자의 보행에 따라 움직이는 다관절로 이루어져, 사용자의 움직임에 따라 하체의 관절 운동을 유도하여, 하체의 재활 치료를 유도할 수 있다.

그러나 일반적인 보행 재활 로봇은 하체의 여러 관절들의 움직임에 따라 이동하여, 하체의 관절 운동을 유도하나, 사용자의 발목의 움직임에 따른 보행 궤적의 변화를 제공하지 못하는 단점이 있다.

일반적인 보행 재활 로봇은 사용자의 발목의 위치 및 각도 움직임에 따른 실제 사용자의 보행 궤적과 차이가 발생하며, 사용자의 발목 움직임에 따른 보행 궤적이 적용되지 않아, 사용자의 하체 재활 효율이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 일반적인 보행 재활 로봇은 사용자의 발목의 움직임에 따른 보행 궤적이 적용되지 않아, 재활 치료 시 사용자의 발목의 움직임이 고정되어, 하체 재활의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.

공개 특허 10-2016-0145379

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사용자의 발목의 위치 및 각도 움직임에 따른 보행 궤적을 적용하여, 사용자의 실제 보행 궤적과 유사한 보행 궤적을 제공하여, 사용자의 하체 재활의 효율을 높일 수 있는 보행 재활 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇은 베이스 판; 상기 베이스 판의 좌측 및 우측에 각각 이격되게 배치되는 한 쌍의 프레임; 상기 프레임에 회전 가능하게 각각 연결되어, 사용자의 보행 궤적을 구현하는 한 쌍의 링크부; 및 상기 링크부에 회전 가능하게 연결되며, 사용자의 보행 궤적을 따라 높이가 변화되는 지지부;를 포함한다.

또한, 상기 링크부는 상기 프레임에 일단이 고정되어, 원형의 궤적을 가지며 회전하는 제1 링크; 상기 제1 링크의 타단에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1 링크의 회전과 연동되어 회전하며, 일영역에 밴딩부를 구비하는 제2 링크; 및 일단은 상기 제2 링크의 밴딩부에 회전 가능하게 연결되며, 타단은 상기 프레임에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제2 링크의 회전과 연동되어 회전하는 제3 링크;를 포함하며, 상기 지지부는 제2 링크에 회전 가능하게 연결 될 수 있다.

또한, 상기 제1 링크는 상기 사용자의 체형에 따라 길이가 조절되어 회전 궤적의 크기를 조절할 수 있는 궤적 조절부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 지지부는 사용자의 발바닥이 지지되는 지지 본체; 및 일단은 상기 지지 본체와 연결되고, 타단은 상기 제2 링크의 타단에 회전 가능하게 연결되는 제4 링크를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지 본체의 측면에는 이동핀이 구비되며, 상기 제4 링크에는 상기 이동핀이 슬라이드 이동 가능하게 연결되게 슬라이딩 홀을 구비할 수 있다.

또한, 상기 베이스 판에는 상기 지지 본체의 지면 착지 보행 이동을 가이드하기 위해 서로 다른 궤적을 갖는 제1 레일 및 제2 레일을 구비한 가이드 레일이 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 레일은 상기 가이드 레일의 중앙에 상기 베이스 판의 길이 방향을 따라 배치되며, 상기 제2 레일은 상기 제1 레일의 양측에서 상기 베이스 판의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.

또한, 상기 제2 레일의 일영역에는 하부로 만곡되어, 상기 지지 본체가 상기 제2 레일을 따라 이동 시 사용자의 발목의 위치 및 각도 움직임에 따라 상기 지지부가 이동될 수 있게 상기 지지부에 이동 궤적을 제공하는 가이드 홈이 구비될 수 있다.

또한, 상기 지지 본체의 하부에는 상기 가이드 레일에 접촉되는 구동부를 포함하며, 상기 구동부는 상기 지지 본체의 하부에서 사용자의 앞꿈치가 안착되는 영역의 중앙에 배치되며, 상기 제1 레일을 따라 이동되는 메인 구동바퀴; 및 상기 지지 본체의 하부에서 사용자의 뒤꿈치가 안착되는 영역의 양측에 배치되며, 상기 제2 레일을 따라 이동되는 보조 구동 바퀴;를 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따르면, 링크부와 가이드 레일을 통해서 사용자의 보행 시 발생하는 발목의 위치 및 각도 움직임에 따른 보행 궤적을 제공하여, 사용자의 실제와 유사한 보행 궤적을 제공할 수 있다.

또한, 사용자의 보행 시 사용자의 실제 발목의 위치 및 각도 궤적과 유사한 보행 궤적을 제공하여, 사용자의 하체의 재활 효율성을 높일 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 보행 재활 로봇의 사시도이다.
도 2는 도 1의 구동 모터 및 구동 전달부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 1에 링크부와 지지부 및 가이드 레일을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 가이드 레일의 사시도이다.
도 6은 도 4의 지지부의 사시도이다.
도 7은 가이드 레일에 지지부가 배치되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 실제 보행 궤적의 패턴과 보행 재활 로봇에서 제공되는 보행 궤적의 패턴을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 보행 재활 로봇의 사시도이고, 도 2는 도 1의 구동 모터 및 구동 전달부를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 도 1에 링크부와 지지부 및 가이드 레일을 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 가이드 레일의 사시도이고, 도 6은 도 4의 지지부의 사시도이며, 도 7은 가이드 레일에 지지부가 배치되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 8은 실제 보행 궤적의 패턴과 보행 재활 로봇에서 제공되는 보행 궤적의 패턴을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예인 보행 재활 로봇(1)은 베이스 판(10), 프레임(20), 구동 모터(30), 구동 전달부(40), 링크부(50), 지지부(60) 및 가이드 레일(70)을 포함할 수 있다.

베이스 판(10)은 지면 또는 바닥에 설치될 수 있다. 그리고 프레임(20)은 베이스 판(10)의 좌측 및 우측에 각각 이격되게 한 쌍이 배치될 수 있다.

도 2를 참조하면, 구동 모터(30)는 링크부(50)를 구동시키기 위해, 베이스 판(10)에 구비될 수 있다.

도 2를 참조하면, 구동 전달부(40)는 구동축(41), 제1 밸트 풀리(42), 제2 밸트 풀리(43) 및 회전판(44)을 포함할 수 있다. 구동축(41)은 베이스 판(10)에 구비된 구동 모터(30)와 제1 밸트 풀리(42)로 연결되어 구동 모터(30)의 구동력을 전달받을 수 있다.

제2 밸트 풀리(43)는 구동축(41)과 연결되며, 링크부(50)에 회전판(44)과 연결될 수 있다. 제2 벨트 풀리(43)는 한 쌍으로 마련되어 구동축(41) 양측에 각각 연결되며, 구동 모터(30)의 구동력을 회전판(44)으로 전달하여, 각각의 링크부(50)를 회전시킬 수 있다.

일 실시예로, 제1 밸트 풀리(42) 및 제2 벨트 풀리(43)는 구동 전달부(40)에서 전달되는 구동력에 의해서 시간차에 따라 자동으로 구동될 수 있는 타이밍 벨트로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 제1 밸트 풀리(42) 및 제2 벨트 풀리(43)는 사용자의 보행 궤적을 연속적으로 제공하여, 자동으로 보행 재활 훈련이 가능할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 링크부(50)는 한 쌍이 프레임(20)에 회전 가능하게 각각 연결되어, 구동 전달부(40)에서 전달되는 구동력에 따라 사용자의 보행 궤적을 구현할 수 있다. 그리고 지지부(60)는 링크부(50)에 회전 가능하게 연결되며, 사용자의 보행 궤적을 따라 높이가 변화될 수 있다.

실시예에서, 링크부(50)는 구동 모터(30)와 구동 전달부(40)에 전달되는 구동력을 전달 받아, 사용자의 보행에 따른 보행 궤적을 제공할 수 있다. 링크부(50)는 제1 링크(51), 제2 링크(52) 및 제3 링크(53)를 포함할 수 있다. 제1 링크(51)는 프레임(20)에 일단이 회전 가능하게 연결되어, 사용자의 보행에 따라 원형의 궤적을 가지며 회전할 수 있다.

일 실시예로, 제1 링크(51)는 사용자의 체형에 따라 길이가 조절되어 회전 궤적의 크기를 조절할 수 있다.

이를 위해, 제1 링크(51)는 링크 본체(51a)와 궤적 조절부(51b)를 포함할 수 있다.

링크 본체(51a)는 일단이 프레임(20)에 고정 결합되며, 회전판(44)과 함께 회전될 수 있다.

그리고 궤적 조절부(51b)는 링크 본체(51a)의 일단에 연결되어, 제1 링크(51)의 길이 방향을 따라 이동하여, 제1 링크(51)의 길이를 조절할 수 있다.

링크 본체(51a)에는 궤적 조절부(51b)가 연결될 수 있는 결합홈(51a-1)이 형성될 수 있다. 그리고 결합홈(51a-1)에는 고정핀(P1)이 돌출 형성될 수 있다.

일 실시예로, 궤적 조절부(51b)는 결합홈(51a-1)에 삽입될 수 있는 본체(51b-1)를 포함할 수 있다.

그리고 본체(51b-1)에는 고정핀(P1)이 관통 결합될 수 있는 장공 형태의 길이 조절홀(51b-2)이 제1 링크(51)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.

이에 따라, 본체(51b-1)는 결합홈(51a-1)에서 제1 링크(51)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 연결되어 제1 링크(51)의 길이를 조절할 수 있다.

또한, 본체(51b-1)에는 제1 링크(51)에서 길이가 조절된 궤적 조절부(51b)의 길이를 고정할 수 있는 고정홀(51b-3)이 복수 개가 형성될 수 있다.

그리고 고정홀(51b-3)에는 고정핀(미도시)이 결합되어, 제1 링크(51)에 궤적 조절부(51b)를 고정 시킬 수 있다.

즉, 제1 링크(51)는 궤적 조절부(51b)가 제1 링크(51)의 길이 방향을 따라 이동함에 따라, 제1 링크(51)의 길이를 조절할 수 있다. 이에 따라, 제1 링크(51)는 회전 시 발생하는 원형 궤적의 반지름의 길이가 조절되어 사용자의 체형에 따라 회전 궤적의 크기를 조절할 수 있다.

한편, 제2 링크(52)는 제1 링크(51)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

일 실시예로, 제2 링크(52)의 일단은 궤적 조절부(51b)의 본체(51b-1)에 제1 힌지(H1)를 통해 회전 가능하게 연결되며, 제1 링크(51)의 회전과 연동되어 회전할 수 있다.

그리고 제2 링크(52)의 일영역에는 밴딩부(52a)가 구비될 수 있다.

제3 링크(53)는 제2 링크(52)의 밴딩부(52a)에 제2 힌지(H2)를 통해 회전 가능하게 결합되며, 타단은 프레임(20)에 제3 힌지(H3)를 통해 회전 가능하게 연결될 수 있다. 그리고 제3 링크(53)는 제2 링크(52)의 회전과 연동되어 회전 할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 지지부(60)는 제2 링크(52)에 회전 가능하게 연결 될 수 있다. 실시예에서, 지지부(60)는 사용자의 발을 지지하며, 링크부(50)와 함께 회전될 수 있다.

실시예에서, 링크부(50)는 구동 전달부(40)에서 전달되는 구동력에 의해서 회전하여, 사용자의 보행 궤적을 제공할 수 있다.

또한, 링크부(50)는 사용자의 보행에 따라 회전하여, 사용자의 보행 궤적을 제공할 수도 있다.

그리고 지지부(60)는 사용자의 보행 궤적에 따라 링크부(50)와 함께 회전하며, 높이가 변화될 수 있다. 즉, 지지부(60)는 사용자의 보행 시 발목의 움직임에 따라 링크부(50)에서 회전함과 동시에 높이가 변화될 수 있다.

이를 위해, 지지부(60)는 지지 본체(61)와 제4 링크(63)를 포함할 수 있다.

지지 본체(61)는 사용자의 발바닥을 지지할 수 있다.

그리고 제4 링크(63)의 일단은 지지 본체(61)와 연결되고, 타단은 제2 링크(52)의 타단에 제4 힌지(H4)를 통해 회전 가능하게 연결될 수 있다.

즉, 제4 링크(63)는 링크부(50)에 회전 가능하게 연결되어, 사용자의 발목의 움직임에 따라 링크부(50)와 함께 회전하며, 지지 본체(61)를 회전 시킬 수 있다.

한편, 지지 본체(61)의 측면에는 이동핀(P2)이 돌출 형성되어, 제4 링크(63)와 지지 본체(61)를 연결할 수 있다.

이동핀(P2)은 지지 본체(61)의 측면에서 사각 기둥형상으로 돌출 형성될 수 있다.

그리고 제4 링크(63)에는 이동핀(P2)이 제4 링크(63)에 슬라이드 이동 가능하게 연결될 수 있게 슬라이딩 홀(63a)이 형성될 수 있다.

일 실시예로 슬라이딩 홀(63a)은 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다.

이동핀(P2)은 슬라이딩 홀(63a)을 따라 이동되며, 지지 본체(61)를 제4 링크(63)에서 상하로 승강 이동 시킬 수 있다.

이에 따라, 지지 본체(61)는 제4 링크(63)에서 상하로 이동되어, 높이가 조절될 수 있다.

그리고 이동핀(P2)의 외측면은 슬라이딩 홀(63a)의 내측면에 면접촉된 상태로 상하 승강 이동되므로, 상하 승강 이동 시 지지 본체(61)의 좌우 유동을 제한하며, 사용자의 발목을 고정시킬 수 있다.

한편, 지지 본체(61)는 사용자의 보행 시 제4 링크(63)를 통해서 링크부(50)와 함께 회전될 수 있다.

이때, 지지 본체(61)는 이동핀(P2)이 슬라이딩 홀(63a)에서 상하 슬라이드 이동하여, 사용자의 보행 시 발목의 움직임에 따라 지지 본체(61)를 승 하강 될 수 있다.

이에 따라, 지지 본체(61)는 사용자의 발목의 위치 및 각도 움직임에 따라 링크부(50)와 함께 회전 하거나 높이가 변화할 수 있으며 이로 인해 발목 궤적의 자유도를 확보하며 실제 보행 궤적과 유사하게 동작할 수 있다.

실시예에서, 제2 링크(52)와 제3 링크(53)는 프레임(20) 상에서 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.

즉, 제2 링크(52)의 일단은 제1 링크(51)와 연결되며, 타단은 제4 링크(63)와 연결될 수 있다. 이때, 제2 링크(52)의 타단 측은 프레임(20) 상에서 사용자의 발목이 위치되는 영역에 배치될 수 있다.

그리고 제3 링크(53)의 일단은 제2 링크(52)의 밴딩부(52a)에 연결되며, 타단은 프레임(20)에 연결될 수 있다. 이때, 제3 링크(53)의 타단 측은 프레임(20) 상에서 사용자의 고관절이 위치되는 영역에 배치될 수 있다.

즉, 제2 링크(52)의 타단 측과 제3 링크(53)의 타단 측은 프레임(20) 상에서 상호 간섭받지 않은 위치에 배치될 수 있다.

이에 따라, 제2 링크(52)와 제3 링크(53)는 사용자가 지지부(60)에 탑승 후 링크부(50)가 회전 시 사용자의 고관절과 발목이 상호 간섭 받지 않는 보행 궤적을 제공할 수 있다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 지지부(60)는 지지 본체(61) 및 구동부(62)를 포함할 수 있다. 지지 본체(61)는 사용자의 발바닥이 안착되며, 사용자의 발바닥이 고정될 수 있다. 일실시예로, 지지 본체(61)에는 사용자의 발바닥을 고정할 수 있는 고정 벨트(미도시)가 결합될 수 있는 밸트 결합부(61a)가 구비될 수 있다.

구동부(62)는 지지 본체(61)의 하부에 연결되며, 가이드 레일(70)에 접촉되어, 가이드 레일(70)을 따라 이동할 수 있다. 구동부(62)는 메인 구동 바퀴(62a) 및 보조 구동 바퀴(62b)를 포함할 수 있다.

메인 구동 바퀴(62a)는 지지 본체(61)에서 앞꿈치가 안착되는 영역의 중앙에 위치될 수 있다. 실시예에서 메인 구동 바퀴(62a)는 사용자의 앞꿈치의 보행 궤적을 제공할 수 있다.

보조 구동 바퀴(62b)는 지지 본체(61)에서 뒤꿈치가 안착되는 영역의 양측에 위치하여 사용자의 뒤꿈치의 보행 궤적을 제공할 수 있다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 가이드 레일(70)은 베이스 판(10)에 길이 방향을 따라 배치되어, 지지 본체(61)의 지면 착지 보행 이동을 가이드할 수 있다. 가이드 레일(70)의 전면부와 후면부에는 사용자가 보행 시 발목의 움직임을 가이드 하는 곡면부(71)가 형성될 수 있다.

그리고 가이드 레일(70)은 복수 개의 궤적을 가질 수 있다.

즉, 가이드 레일(70)은 지지 본체(61)의 이동을 가이드하기 위해 서로 다른 궤적을 갖는 복수 개의 레일을 구비할 수 있다.

이를 위해, 가이드 레일(70)은 제1 레일(72) 및 제2 레일(73)을 포함할 수 있다.

일실시예로, 가이드 레일(70)은 중앙에 제1 레일(72)이 배치되며, 제1 레일(72)의 양측에는 제2 레일(73)이 배치될 수 있다. 제1 레일(72)과 제2 레일(73)은 궤적의 형상에 따라 임의로 구분한 것이다.

실시예에서, 제2 레일(73)의 일영역에는 하부로 만곡되는 가이드 홈(73a)이 구비될 수 있다. 가이드 홈(73a)은 지지 본체(61)가 제2 레일(73)을 따라 이동 시 사용자의 발목의 움직임에 따라 지지 본체(61)가 이동될 수 있게 지지 본체(61)에 보행 궤적을 제공할 수 있다.

실시예에서, 제1 레일(72)은 지지 본체(61)가 가이드 레일(70)을 따라서 이동 시 보행 궤적 상에서 앞꿈치의 이동을 가이드 할 수 있다.

실시예에서, 메인 구동 바퀴(62a)는 제1 레일(72)을 따라 구동될 수 있다. 이때, 메인 구동 바퀴(62a)는 앞꿈치의 보행 궤적을 제공할 수 있다.

즉, 메인 구동 바퀴(62a)는 제1 레일(72)을 따라 베이스 판(10)의 길이 방향을 따라 이동될 수 있다.

제2 레일(73)은 지지 본체(61)가 가이드 레일(70)을 따라서 이동 시 보행 궤적 상에서 뒤꿈치의 이동을 가이드 할 수 있다.

그리고 제2 레일(73)의 가이드 홈(73a)은 사용자의 발목의 움직임에 따라 사용자의 뒤꿈치를 기준으로 앞꿈치를 일정 각도로 이동 시켜, 사용자의 실제 보행 궤적과 유사한 보행 궤적을 제공할 수 있다.

실시예에서, 보조 구동 바퀴(62b) 각각은 제2 레일(73) 각각을 따라 이동하며, 제2 레일(73)에 형성된 가이드 홈(73a)을 지나면서 사용자의 발목 움직임에 따라 앞꿈치의 움직임 각도를 조절할 수 있다. 즉, 지지 본체(61)의 보조 구동 바퀴(62b)는 제2 레일(73)을 따라 이동하면서, 사용자의 뒤꿈치를 기준으로 앞꿈치를 일정 각도로 이동 시켜, 실제와 유사한 보행 궤적을 제공할 수 있다.

도 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예인 보행 재활 로봇(1)은 사용자가 지지부(60)에 탑승 후 구동 전달부(40)를 통해서 전달되는 구동력에 의해서 링크부(50)가 회전하여, 사용자의 보행 궤적을 제공하게 된다.

한편, 링크부(50)의 제1 링크(51)는 원형의 궤적으로 회전하고, 제2 링크(52) 및 제3 링크(53)는 제1 링크(51)의 회전 궤적에 따라 연동되어 회전하여, 사용자의 보행 궤적을 제공할 수 있다.

이때, 지지 본체(61)는 링크부(50)의 회전 시 사용자의 발목의 움직임에 따라 링크부(50)와 함께 회전하며, 높이가 변화될 수 있다.

그리고 지지 본체(61)는 가이드 레일(70)에 접촉되어, 가이드 레일(70)을 통해 보행 궤적이 가이드 될 수 있다.

즉, 지지 본체(61)의 메인 구동 바퀴(62a)는 가이드 레일(70)의 제1 레일(72)을 따라 베이스 판(10)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.

그리고 지지 본체(61)의 보조 구동 바퀴(62b)는 가이드 레일(70)의 제2 레일(73)을 따라 이동될 수 있다.

이때, 지지 본체(61)는 제2 레일(73) 일영역에 형성된 가이드 홈(73a)을 지나면서, 사용자의 발목의 움직임에 따라 앞꿈치의 움직임 각도를 조절할 수 있다.

실시예에서, 제2 레일(73)의 가이드 홈(73a)은 지지 본체(61)가 가이드 레일(70)을 따라 이동 시 사용자의 앞꿈치의 이동을 유도할 수 있다. 즉, 제2 레일(73)의 가이드 홈(73a)은 사용자의 발목의 움직임에 따라 사용자의 뒤꿈치를 기준으로 앞꿈치를 일정 각도로 이동 시켜, 사용자의 실제 보행 궤적과 유사한 보행 궤적을 제공할 수 있다.

도 8은 실제 보행 궤적의 패턴과 보행 재활 로봇에서 제공되는 보행 궤적의 패턴을 나타낸 도면이다.

도 8의 (a)는 보행 재활 로봇(1)을 사용하지 않은 실제 보행 시 생성되는 보행 궤적의 패턴을 도시한 도면이다.

반면에 도 8의 (b)는 사용자가 보행 재활 로봇(1)을 사용한 상태로 보행 시 보행 재활 로봇(1)에서 제공되는 보행 궤적의 패턴을 도시한 도면이다.

도 8에 도시된 (a)와 (b)를 비교하면, 보행 재활 로봇(1)을 사용한 상태로 보행 시 사용자의 보행 궤적은 실제 보행 궤적과 유사한 보행 궤적이 생성될 수 있다.

이는 앞서 설명한 바와 같이, 지지 본체(61)가 사용자의 발목의 위치 및 각도 움직임에 따라 링크부(50)와 함께 회전 하거나 높이가 변화되어, 실제 보행 궤적과 유사하게 동작할 수 있어, 실제와 유사한 보행 궤적을 구현 할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 로봇(1)은 링크부(50)와 가이드 레일(70)을 통해서 사용자의 보행 시 발생하는 발목의 위치 및 각도 움직임에 따른 보행 궤적을 제공하여, 사용자의 실제와 유사한 보행 궤적을 제공할 수 있다.

또한, 사용자의 보행 시 사용자의 실제 발목의 위치 및 각도 궤적과 유사한 보행 궤적을 제공 하여, 사용자의 하체의 재활 효율성을 높일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 보행 재활 로봇 10: 베이스판
20: 프레임 30: 구동 모터
40: 구동 전달부 41: 구동축
42: 제1 밸트 풀리 43: 제2 밸트 풀리
44: 회전판 50: 링크부
51: 제1 링크 51a: 링크 본체
51a-1: 결합홈 52a: 궤적 조절부
52b-1: 본체 51b-2: 길이 조절홀
51b-3: 고정홀 52: 제2 링크
52a: 밴딩부 53: 제3 링크
60: 지지부 61: 바디
61a: 밸트 결합부 62: 구동부
62a: 메인 구동 바퀴 62b: 보조 구동 바퀴
63: 제4 링크 63a: 슬라이딩 홀
70: 가이드 레일 71: 곡면부
72: 제1 레일 73: 제2 레일
73a: 가이드 홈 H1: 제1 힌지
H2: 제2 힌지 H3: 제3 힌지
H4: 제4 힌지 P1: 고정핀
P2: 이동핀

Claims (9)

1. 베이스 판;
   상기 베이스 판의 좌측 및 우측에 각각 이격되게 배치되는 한 쌍의 프레임;
   상기 프레임에 회전 가능하게 각각 연결되어, 사용자의 보행 궤적을 구현하는 한 쌍의 링크부; 및
   상기 링크부에 회전 가능하게 연결되며, 사용자의 보행 궤적을 따라 높이가 변화되는 지지부;
   를 포함하며,
   상기 링크부는
   상기 프레임에 일단이 고정되어, 원형의 궤적을 가지며 회전하는 제1 링크; 상기 제1 링크의 타단에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1 링크의 회전과 연동되어 회전하며, 일영역에 밴딩부를 구비하는 제2 링크; 및 일단은 상기 제2 링크의 밴딩부에 회전 가능하게 연결되며, 타단은 상기 프레임에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제2 링크의 회전과 연동되어 회전하는 제3 링크;를 포함하며,
   상기 지지부는 제2 링크에 회전 가능하게 연결되고,
   상기 지지부는 사용자의 발바닥이 지지되는 지지 본체 및 일단은 상기 지지 본체와 연결되고, 타단은 상기 제2 링크의 타단에 회전 가능하게 연결되는 제4 링크를 포함하며,
   상기 지지 본체의 측면에는 이동핀이 구비되며, 상기 제4 링크에는 상기 이동핀이 슬라이드 이동 가능하게 연결되게 슬라이딩 홀을 구비하며,
   상기 베이스 판에는 상기 지지 본체의 지면 착지 보행 이동을 가이드하기 위해 서로 다른 궤적을 갖는 제1 레일 및 제2 레일을 구비한 가이드 레일이 배치되고,
   상기 제1 레일은 상기 가이드 레일의 중앙에 상기 베이스 판의 길이 방향을 따라 배치되며, 상기 제2 레일은 상기 제1 레일의 양측에서 상기 베이스 판의 길이 방향을 따라 배치되는 보행 재활 로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 링크는
   상기 사용자의 체형에 따라 길이가 조절되어 회전 궤적의 크기를 조절할 수 있는 궤적 조절부가 구비되는 보행 재활 로봇.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 레일의 일영역에는
   하부로 만곡되어, 상기 지지 본체가 상기 제2 레일을 따라 이동 시 사용자의 발목의 위치 및 각도 움직임에 따라 상기 지지부가 이동될 수 있게 상기 지지부에 이동 궤적을 제공하는 가이드 홈이 구비되는 보행 재활 로봇.
9. 제8항에 있어서,
   상기 지지 본체의 하부에는
   상기 가이드 레일에 접촉되는 구동부를 포함하며,
   상기 구동부는
   상기 지지 본체의 하부에서 사용자의 앞꿈치가 안착되는 영역의 중앙에 배치되며, 상기 제1 레일을 따라 이동되는 메인 구동바퀴; 및
   상기 지지 본체의 하부에서 사용자의 뒤꿈치가 안착되는 영역의 양측에 배치되며, 상기 제2 레일을 따라 이동되는 보조 구동 바퀴;
   를 포함하는 보행 재활 로봇.

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