KR102045459B1

KR102045459B1 - 센서 제어 장치 및 이를 구비하는 이동 보조 시스템

Info

Publication number: KR102045459B1
Application number: KR1020130024662A
Authority: KR
Inventors: 윤상호; 박재학
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2019-11-15
Also published as: KR20140110402A

Abstract

본 발명은, 사용자의 이동을 보조하는 이동 보조 시스템에 설치되는 센서 제어 장치를 제공한다. 상기 센서 제어 장치는, 소정 면적을 구비하여 사용자가 등을 기댈 수 있도록 구성되는 등받이부와, 상기 등받이부에 설치되어 상기 등받이부에 가해지는 압력 또는 상기 등받이부와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 센서부, 및 상기 센서부에서 측정된 감지신호를 이용하여 상기 이동 보조 시스템을 동작시키도록 형성되는 구동부를 포함한다.

Description

센서 제어 장치 및 이를 구비하는 이동 보조 시스템{CONTROL DEVICE USING SENSOR AND MOVE ASSIST SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 사용자의 조작 의지를 직관적으로 파악하여 이동 보조 시스템의 구동을 제어하기 위한 센서 제어 장치에 관한 것이다.

최근 전세계는 평균 수명 연장에 따른 노인 인구의 지속적인 증가로 급속하게 초고령화 사회로 진입하고 있다. 일본을 비롯한 유럽의 여러 국가들은 이미 고령 사회로 접어들었으며, 한국과 미국도 빠른 속도로 고령화되어 가고 있다. 고령화 시대에 따라, 뇌졸중, 신체마비 그리고 장애인 또한 증가 추세에 있으며, 근력이 부족하여 거동이 불편한 노약자가 급속하게 증가하고 있다.

이에 따라, 노약자 또는 장애인의 걷기, 앉기, 서기 등의 일상 생활을 지원하고, 이들의 근력을 보조하기 위한 이동 보조 시스템이 개발되어 이용되고 있다. 일반적인 이동 보조 시스템은 바퀴, 구동부, 핸들부 등으로 구성되어, 사용자가 핸들부를 잡고 밀면서, 원하는 방향으로 걸어가는 형태로 동작한다.

여기서 진일보한 이동 보조 시스템으로는, 전동 모터 등에 의해 구동 및 조향이 이뤄지는 모바일 로봇 형태로 구성된 이동 보조 시스템이 이용되고 있다. 이 경우, 사용자는 이동 보조 시스템을 원하는 방향 및 속도로 이동시키기 위해, 이동 보조 시스템에 일정한 조작하게 된다. 따라서, 이동 보조 시스템은 사용자가 이동 보조 시스템을 조작하려는 의지, 즉 사용자의 조작 의지를 파악하여야 한다. 또한, 이동 보조 시스템은 사용자의 조작 의지에 순응하여 구동하도록 구성되어야 하는데, 이동 보조 시스템의 특성상, 사용자의 세밀한 조작을 직관적으로 파악할 수 있는 시스템이 필요하게 된다.

이에 따라, 사용자의 조작 의지를 직관적으로 파악하여, 이동 보조 시스템을 효율적으로 제어하는 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 이동 보조 시스템을 효율적으로 제어하기 위하여, 사용자의 조작 의지를 직관적으로 파악할 수 있는 제어 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

사용자의 이동을 보조하는 이동 보조 시스템에 설치되는 센서 제어 장치에 있어서, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 센서 제어 장치는, 소정 면적을 구비하여 사용자가 등을 기댈 수 있도록 구성되는 등받이부와, 상기 등받이부에 설치되어 상기 등받이부에 가해지는 압력 또는 상기 등받이부와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 센서부, 및 상기 센서부에서 측정된 감지신호를 이용하여 상기 이동 보조 시스템을 동작시키도록 형성되는 구동부를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 등받이부는, 상기 이동 보조 시스템의 일부에 결합되어 지지되는 바디, 및 상기 바디에 장착되고, 사용자가 등을 기대었을 때 탄성 변형 가능하게 형성되는 커버를 포함하며, 상기 센서부는 상기 바디와 상기 커버의 결합에 의하여 한정되는 내부 공간에 설치된다.

이와 관련된 일 예로서, 상기 센서부는, 상기 커버의 탄성 변형시 상기 바디에 지지되어 가압되도록 구성되고 가압시의 압력을 감지하도록 형성되는 복수의 압력센서를 구비할 수 있다.

또한, 상기 커버의 배면에는 상대적으로 움푹 들어간 센서 수용부가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 압력센서는 상기 센서 수용부에 일정 간격을 두고 이격되게 장착될 수 있다.

상기 구동부는 상기 커버의 가압 부위에 따라 서로 다른 구동신호를 생성하도록 형성될 수 있다.

또는, 상기 커버는 서로 다른 곡률 반경을 갖는 복수의 곡면부를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 복수의 압력센서는 상기 복수의 곡면부 각각에 적어도 하나 이상 배치될 수 있다.

이와 관련된 다른 일 예로서, 상기 커버에는 복수의 홀이 형성되며, 상기 센서부는, 상기 복수의 홀에 각각 대응되게 설치되고 적외선을 이용하여 상기 커버와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 복수의 적외선센서를 구비한다.

아울러, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 제1바퀴부를 구비하는 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되고 사용자의 팔을 얹을 수 있도록 구성되는 상부 프레임과, 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되며 상기 제1바퀴부와 함께 지면에 접촉 가능하게 구성되는 제2바퀴부를 구비하는 하부 프레임과, 상기 베이스 프레임과 상기 상부 프레임에 각각 연결되어 상기 베이스 프레임에 대한 상기 상부 프레임의 회전 각도를 조절하도록 형성되는 제1구동부와, 상기 베이스 프레임과 상기 하부 프레임에 각각 연결되고 상기 베이스 프레임에 대한 상기 하부 프레임의 회전 각도를 변화시켜 지면에 대한 상기 상부 프레임의 높이를 조절하도록 형성되는 제2구동부와, 상기 베이스 프레임에 장착되고 사용자가 등을 기댈 수 있도록 구성되는 등받이부, 및 상기 등받이부에 설치되어 상기 등받이부에 가해지는 압력 또는 상기 등받이부와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 센서부를 포함하며, 상기 제1 및 제2구동부 및/또는 상기 제1 및 제2바퀴부는 상기 센서부에서 측정된 감지신호를 근거로 구동되도록 형성되는 이동 보조 시스템을 제안한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 등받이부는, 상기 베이스 프레임에 결합되어 지지되는 바디, 및 상기 바디에 장착되고 사용자가 등을 기대었을 때 탄성 변형 가능하게 형성되는 커버를 포함하며, 상기 센서부는 상기 바디와 상기 커버의 결합에 의하여 한정되는 내부 공간에 설치된다.

이와 관련된 일 예로서, 상기 커버에는 복수의 홀이 형성되며, 상기 센서부는, 상기 복수의 홀에 각각 대응되게 설치되고 적외선을 이용하여 상기 커버와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 복수의 적외선센서를 구비한다.

상기 제1 및 제2바퀴부는 상기 복수의 적외선 센서에서 측정된 상기 등받이와 사용자 간의 거리를 이용하여, 보행 중인 사용자가 상기 등받이로부터 기설정된 거리 범위를 유지하도록 구동될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 이동 보조 시스템은, 상기 상부 프레임에 장착되며 조작에 의하여 상기 제1 및 제2구동부를 구동하도록 형성되는 조작부를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2구동부는 상기 센서부에서 측정된 감지신호를 인가신호로 하여 상기 조작부의 조작에 의하여 구동된다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따르면, 상기 이동 보조 시스템은, 사용자가 앉을 수 있도록 구성되는 의자, 및 상기 의자를 상기 등받이부에서 인출 가능하게 구동하는 의자 구동부를 더 포함하며, 상기 의자 구동부는 상기 센서부에서 측정된 감지신호를 근거로 구동되도록 형성된다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 구동부는 센서를 통하여 감지되는 등받이에 가해지는 압력 또는 등받이와 사용자 간의 거리를 이용하여 이동 보조 시스템의 구동을 제어하도록 구성된다. 이러한, 센서 제어 장치를 통하여 사용자의 조작 의지가 직관적으로 파악될 수 있으며, 이를 바탕으로 이동 보조 시스템이 보다 효율적으로 제어될 수 있다.

또한, 본 발명의 이동 보조 시스템이 센서 제어 장치에 의하여 감지된 사용자의 조작 의지를 기초로 구동되도록 형성되는 경우, 오작동이 방지되어 사용자의 보행 안전이 보장될 수 있다.

본 발명의 센서 제어 장치는 사용자의 자세 교정에도 이용될 수 있으며, 이동 보조 시스템뿐만 아니라 등받이를 구비하는 다양한 시스템에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 이동 보조 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 이동 보조 장치의 구현 형태 및 이동 궤적을 보인 개념도.
도 3a 및 3b는 도 1의 이동 보조 장치를 통한 사용자의 보행 재활 및 탑승 이동시의 모습을 각각 보인 개념도.
도 4는 도 1의 조작부 부분을 확대하여 보인 도면.
도 5a 및 5b는 도 1에 도시된 등받이의 구현 예들을 보인 개념도.
도 6은 도 1에 도시된 의자의 인출 구조의 일 예를 보인 개념도.
도 7은 도 1의 발판 부분을 확대하여 보인 도면.
도 8은 도 1에 도시된 안전바의 구현 형태 및 이동 궤적을 보인 개념도.
도 9는 도 8의 잠금 장치의 상세 구성을 보인 개념도.

이하, 본 발명에 관련된 센서 제어 장치 및 이를 구비하는 이동 보조 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 이동 보조 시스템(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이동 보조 시스템(100)의 구현 형태 및 이동 궤적을 보인 개념도이며, 도 3a 및 3b는 도 1의 이동 보조 시스템(100)을 통한 사용자의 보행 재활 및 탑승 이동시의 모습을 각각 보인 개념도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 이동 보조 시스템(100)은 보행 보조기 및 탑승 이동 장치로서의 기능에 더하여, 앉기/서기 재활 운동을 안전하고 효율적으로 보조하도록 이루어진다. 이동 보조 시스템(100)은 베이스 프레임(110), 상부 프레임(120), 하부 프레임(130), 제1구동부(140) 및 제2구동부(150)를 포함한다. 이들 구성 중 베이스 프레임(110), 상부 프레임(120) 및 하부 프레임(130)은 이동 보조 시스템(100)의 기본 골격을 형성한다.

베이스 프레임(110)은 내부에 사용자의 수용 공간을 형성하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 베이스 프레임(110)은 사용자의 좌우측에 각각 배치되는 한 쌍의 바(bar)로 구성될 수 있으며, 각각의 바는 지면에 대하여 경사지게 배치될 수 있다.

베이스 프레임(110)은 지면과 접촉하도록 형성되는 제1바퀴부(111)를 구비한다. 제1바퀴부(111)는 모터와 일체화된 형태의 바퀴(In-Wheel Motor)로 구성되거나 일정 각도 내에서 전방향 구동 가능한 형태의 바퀴(Omni-Wheel)로 구성될 수 있다. 제1바퀴부(111)는 후술할 제2바퀴부(131)와 함께 이동 보조 시스템(100)을 이동시키도록 이루어진다.

베이스 프레임(110)에는 상부 프레임(120)과 하부 프레임(130)이 각각 회전 가능하게 결합된다. 본 도면에서는 상부 프레임(120)과 하부 프레임(130)이 베이스 프레임(110)의 상단 부분 및 중앙 부분에 각각 설치된 것을 보이고 있다. 상부 프레임(120)과 하부 프레임(130) 각각은 베이스 프레임(110)과 같이 한 쌍의 바로 구성될 수 있다.

상부 프레임(120)은 사용자의 팔을 얹을 수 있도록 구성된다. 본 도면에서는, 팔걸이(163)가 상부 프레임(120)에 상부 프레임(120)의 연장 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치된 것을 보이고 있다. 사용자는 조작부(160)를 손으로 감싸 쥐었을 때 팔꿈치가 닿는 부분으로 팔걸이(163)를 이동시킴으로써, 팔이 편안하게 지지될 수 있도록 그 위치를 조절할 수 있다.

상부 프레임(120)에는 조작부(160)가 구비되어, 제1 및 제2구동부(140, 150)에 작동 신호를 인가하도록 형성될 수 있다. 조작부(160)는 상기 기능에 더하여, 제1 및/또는 제2바퀴부(111, 131)를 조향 가능하게 형성될 수도 있다.

하부 프레임(130)은 제1바퀴부(111)와 함께 지면에 접촉 가능하게 구성되는 제2바퀴부(131)를 구비한다. 제2바퀴부(131)는 앞서 설명한 제1바퀴부(111)와 같이 In-Wheel Motor 또는 Omni-Wheel로 구성될 수 있으며, 제1 및 제2바퀴부(111, 131)는 서로 다른 형태를 갖는 바퀴의 조합으로 구성될 수도 있다.

베이스 프레임(110)과 하부 프레임(130)은 지면에 대하여 서로 반대 방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 우측면을 기준으로 보았을 때, 베이스 프레임(110)은 지면에 대하여 양의 기울기를 가지도록 배치되고 하부 프레임(130)은 지면에 대하여 음의 기울기를 가지도록 배치되어, 상부 프레임(120)과 함께 전체로서 'ㅈ'자 형태로 구성된 것을 보이고 있다.

제1구동부(140)는 베이스 프레임(110)과 상부 프레임(120)에 각각 연결되어, 베이스 프레임(110)에 대한 상부 프레임(120)의 회전 각도를 조절하도록 형성된다. 또한, 제2구동부(150)는 베이스 프레임(110)과 하부 프레임(130)에 각각 연결되고, 베이스 프레임(110)에 대한 하부 프레임(130)의 회전 각도를 변화시켜 지면에 대한 상부 프레임(120)의 높이를 조절하도록 형성된다. 제1 및 제2구동부(140, 150)는 서로 독립적으로 구동될 수 있다.

제1 및 제2구동부(140, 150)는 리니어 액추에이터(Linear Actuator)로 구성될 수 있다. 리니어 액추에이터는 동력에 의해 자체 길이를 조절하여 각 프레임 간의 회전 각도를 조절하도록 형성된다. 본 도면에서는, 제1구동부(140)를 이루는 리니어 액추에이터가 상부 프레임(120)과 베이스 프레임(110) 사이에 배치되고, 제2구동부(150)를 이루는 리니어 액추에이터가 베이스 프레임(110)과 하부 프레임(130) 사이에 배치되어, 길이가 늘어나거나 줄어들도록 구성된 것을 보이고 있다.

도 2에서는 제1 및 제2구동부(140, 150)의 구동에 의하여 이동 보조 시스템 (100)이 다양한 형태로 변화되는 모습을 보이고 있다. 도 3a 및 3b에서 볼 수 있듯이, 이동 보조 시스템(100)은 크게 사용자의 보행 재활을 보조하는 제1상태(도 3a)와 사용자의 탑승 이동을 지원하는 제2상태(도 3b)로 변형될 수 있다. 이러한 변형은 연속적인 동작으로 자연스럽게 이루어져, 사용자의 서기/앉기 재활 훈련을 보조하는 데에 이용될 수 있다.

이하, 이동 보조 시스템(100)의 주요 부분에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 도 1의 조작부(160) 부분을 확대하여 보인 도면이다.

도 4를 참조하면, 조작부(160)는 제1바디(161)와 제2바디(162)를 포함한다. 제1바디(161)는 상부 프레임(120)의 내부에 장착되고, 외력에 따른 변형을 측정하도록 형성되는 스트레인 게이지(strain guage, 161a)를 구비한다. 제2바디(162)는 제1바디(161)에 결합되어 상부 프레임(120) 상에 노출되며, 조작에 의하여 스트레인 게이지(161a)에 변형을 일으키도록 형성된다.

제1 및/또는 제2구동부(140, 150)는 스트레인 게이지(161a)에서 측정된 변형값을 근거로 제어될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 제2바디(162)를 전방으로 미는 경우, 이동 보조 시스템(100)은 사용자의 보행 재활을 보조하도록 제1상태(도 3a)로 변형될 수 있다. 반대로, 사용자가 제2바디(162)를 후방으로 당기는 경우, 이동 보조 시스템(100)은 사용자의 탑승 이동을 지원하도록 제2상태(도 3b)로 변형될 수 있다.

제2바디(162)에는 제1 및/또는 제2바퀴부(111, 131)를 조향하도록 형성되는 조이스틱(joystick, 162a)이 설치될 수 있다. 사용자의 원활한 조작을 위하여, 조이스틱(162a)은 제2바디(162)의 경사면(192b')에 배치될 수 있다. 또한, 조이스틱(162a)은 누름 조작 가능하게 형성되어, 누름 조작시 이동 보조 시스템(100)을 어느 한 상태에서 다른 한 상태로 전환시키도록 구성될 수 있다.

스트레인 게이지(161a) 및 조이스틱(162a) 중 어느 하나의 활성화시 다른 하나는 비활성화되도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제1상태(도 3a)에서는 스트레인 게이지(161a)가 활성화되고 조이스틱(162a)은 비활성화되도록 설정될 수 있으며, 반대로 제2상태(도 3b)에서는 조이스틱(162a)이 활성화되고 스트레인 게이지(161a)는 비활성화되도록 설정될 수 있다.

제2바디(162)에는 인체와 접촉 가능하게 구성되는 전극(162b)이 설치될 수 있다. 전극(162b)은 도시된 바와 같이 사용자가 조작부(160)를 감싸 쥐었을 때 손가락이 놓이는 부분에 배치되거나, 손바닥이 놓이는 부분에 배치될 수 있다. 전극(162b)은 인체의 저항을 측정하도록 형성되며, 측정된 결과는 체성분 분석에 이용될 수 있다. 또한, 전극(162b)에 전기가 통할 때에만 스트레인 게이지(161a) 및/또는 조이스틱(162a)이 활성화되도록 구성되어, 사용자의 직접적인 조작이 아닌 오작동을 방지하도록 이루어질 수 있다.

또한, 제2바디(162)에는 발광부(162c)가 구비되어, 이동 보조 시스템(100)의 현재 상태를 표시하도록 형성될 수 있으며, 제1 및 제2구동부(140, 150)와 연동되어 작동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 발광부(162c)는 조작부(160)의 구동이 비활성화된 상태에서는 빨간색을 표시하고, 조작부(160)가 활성화되면 파란색을 표시하도록 형성될 수 있다.

도 5a 및 5b는 도 1에 도시된 등받이(171)의 구현 예들을 보인 개념도이다.

앞선 도면들을 참조하면, 베이스 프레임(110)에는 사용자 신체의 적어도 일부를 지지할 수 있도록 구성되는 지지부(170)가 구비된다. 지지부(170)는 등받이(171) 및 의자(172)를 포함한다. 등받이(171)와 의자(172)는 제2상태(도 3b)에서 사용자가 편하게 앉아 이동할 수 있도록 하는 데에 그 본연의 기능이 있다. 본 발명에서는 상기 기능에 더하여, 등받이(171)를 이용하여 이동 보조 시스템(100)을 제어할 수 있는 장치를 제안한다.

먼저 도 5a를 참조하면, 등받이(171)는 베이스 프레임(110)을 이루는 한 쌍의 바를 연결하도록 구성될 수 있다. 등받이(171)는 베이스 프레임(110)에 결합되어 지지되는 바디(171a) 및 바디(171a)에 장착되는 커버(171b)를 포함한다.

커버(171b)는 사용자가 등을 기대었을 때 탄성 변형 가능한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 커버(171b)는 고무, 실리콘 또는 폴리 우레탄과 같은 합성수지 등으로 형성될 수 있다. 이때, 바디(171a)는 사용자의 등을 지지할 수 있도록 단단한(rigid) 재질, 예를 들어, 스테인리스 스틸 또는 폴리 카보네이트와 같은 고강도의 플라스틱 등으로 형성될 수 있다.

바디(171a)와 커버(171b)의 결합에 의하여 한정되는 내부 공간에는 등받이(171)에 가해지는 압력 또는 등받이(171)와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 센서(174)가 구비된다. 제1 및 제2구동부(140, 150) 및/또는 제1 및 제2바퀴부(111, 131)는 센서(174)에서 측정된 감지신호를 근거로 그 구동이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1상태(도 3a)에서 사용자가 등받이(171)를 가압하게 되면, 센서(174)가 이를 감지하고 제1 및 제2구동부(140, 150)는 이를 이용하여 이동 보조 시스템(100)을 제2상태(도 3b)로 변형시킬 수 있다. 이때, 사용자가 앉을 수 있도록 의자(172)는 등받이(171)로부터 인출되게 구성될 수 있다.

센서(174)가 등받이(171)에 설치되는 구조를 보다 구체적으로 살펴보면, 커버(171b)의 배면에는 상대적으로 움푹 들어간 센서 수용부(171c)가 형성된다. 본 도면에서는 커버(171b)의 배면에 가로 방향으로 긴 장방형의 센서 수용부(171c)가 형성된 것을 예시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 센서 수용부(171c)는 등받이(171)의 세로 방향으로 긴 형태로 형성되거나, 센서(174)를 각각 수용하는 셀 형태로 형성될 수도 있다.

센서(174)는 센서 수용부(171c)에 일정 간격을 두고 이격되게 장착된다. 본 도면에서는, 센서(174)가 커버(171b)의 탄성 변형시 바디(171a)에 지지되어 가압되도록 구성되고 가압시의 압력을 감지하도록 형성되는 복수의 압력센서로 구현된 것을 보이고 있다.

커버(171b)는 서로 다른 곡률 반경을 갖는 복수의 곡면부(171b', 171b")를 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 압력센서는 복수의 곡면부(171b', 171b")에 적어도 하나 이상 배치되어, 각각의 곡면부(171b', 171b")에 가해지는 압력을 감지하도록 형성될 수 있다.

제1 및 제2바퀴부(111, 131)는 커버(171b)의 가압 부위에 따라 서로 다른 구동신호를 생성하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2상태(도 3b 참조)에서 이동 보조 시스템(100)의 이동(moving) 중, 커버(171b)의 좌측이 가압되면 제1 및 제2바퀴부(111, 131)는 이동 보조 시스템(100)이 좌측으로 이동할 수 있도록 그 회전 방향을 제어하도록 형성되고, 반대로 우측이 가압되면 우측으로 회전 방향을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 이동 중 커버(171b)에 대한 가압이 감지되지 않으면[즉, 사용자가 등받이(171)에서 등을 떼게 되면], 제1 및 제2바퀴부(111, 131)는 이동 보조 시스템(100)이 멈추도록 그 회전 방향을 반대 방향으로 전환하도록 형성되거나, 브레이크의 작동에 의하여 회전을 멈추도록 구성될 수 있다. 다시, 사용자가 등받이(171)에 등을 기대서 커버(171b)의 중앙 부분이 가압되면, 제1 및 제2바퀴부(111, 131)는 이동 보조 시스템(100)을 이동시키도록 회전될 수 있다.

제1 및 제2구동부(140, 150) 또한 커버(171b)의 가압 부위에 따라 서로 다른 구동신호를 생성하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 곡면부(171b', 171b")가 등받이(171)의 상하에 각각 배치될 때, 사용자가 등을 뒤로 젖혀 등받이(171) 상부의 곡면부(171b')가 가압되면[사용자가 단순히 등받이(171)에 등을 기대면 등받이(171) 하부의 곡면부(171b")만 가압되도록 구성됨], 제1 및 제2구동부(140, 150)는 이동 보조 시스템(100)을 제1상태(도 3a 참조)에서 제2상태(도 3b참조) 또는 제2상태(도 3b참조)에서 제1상태(도 3a 참조)로 전환시키도록 구동될 수 있다.

또한, 제1 및 제2구동부(140, 150)는 센서(174)에서 측정된 감지신호를 인가신호로 하여 조작부(160)의 조작에 의하여 구동될 수 있다. 즉, 사용자가 등받이(171)에 등을 기대서 센서(174)에 압력이 감지될 때에만 조작부(160)가 유효하게 제1 및 제2구동부(140, 150)를 구동시키도록 구성될 수 있다. 이에 의하면, 사용자의 탑승 또는 조작 의지와는 상관없이 조작부(160)가 조작되어 오동작을 일으키는 것이 방지될 수 있다.

도 5b는 등받이(271)의 다른 일 예를 보이고 있다. 앞서 설명한 등받이(171)의 구조 및 이에 설치되는 센서(174)를 이용한 제어 방법은 이하 설명되는 예에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.

본 도면에서는 센서(274)가 등받이(271)와 사용자 간의 거리를 감지하도록 구성된 것을 보이고 있다. 구체적으로, 커버(271b)에는 복수의 홀(271d)이 형성된다. 복수의 홀(271d)은 센서 수용부(271c)에 배치될 수 있다. 센서(274)는 적외선을 이용하여 커버(271b)와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 복수의 적외선센서로 구현되어, 복수의 홀(271d)에 각각 대응되게 설치될 수 있다.

제1 및 제2바퀴부(111, 131)는 복수의 적외선센서에서 측정된 등받이(271)와 사용자 간의 거리를 이용하여, 보행 중인 사용자가 등받이(271)로부터 기설정된 거리 범위를 유지하도록 구동될 수 있다. 이에 의하면, 제1상태(도 3a 참조)에서 사용자가 보행 재활 중인 경우, 제1 및 제2바퀴부(111, 131)가 사용자의 이동 속도에 맞게 그 회전 속도를 조절하도록 이루어짐으로써, 사용자가 이동 보조 시스템(100)을 밀지 않고도 보행 재활을 할 수 있게 된다.

도 6은 도 1에 도시된 의자(172)의 인출 구조의 일 예를 보인 개념도이다.

도 6을 참조하면, 지지부(170)는 의자(172)의 이동을 제어하는 의자 구동부(173)를 더 구비할 수 있다. 의자(172)는 의자 구동부(173)의 구동에 의하여 등받이(171)에서 인출 가능하게 구성될 수 있다.

의자 구동부(173)는 랙(rack, 173a) 및 이동부재(173b)를 포함한다. 랙(173a)은 의자(172)의 적어도 일측에 의자(172)의 이동 방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 이동부재(173b)는 의자(172)와 결합되고, 랙(173a)과 맞물려 상기 이동 방향을 따라 이동되는 피니언 기어(미도시)를 구비한다.

의자(172)의 원활한 이동을 위하여, 의자 구동부(173)는 랙(173a)과 평행하게 배치되는 가이드 레일(173c) 및 이동부재(173b)와 결합되고 가이드 레일(173c)에 슬라이드 이동 가능하게 장착되는 가이드 부재(173d)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 랙(173a)이 의자(172)의 일측에만 배치되는 경우, 의자(172)의 타측에는 가이드 부재(173d')가 직접 의자(172)와 결합되어 가이드 레일(173c') 상을 슬라이드 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

의자(172)가 자동적으로 제어될 수 있도록, 의자 구동부(173)는 랙(173a)을 회전시키도록 형성되는 모터(173e), 그리고 이동부재(173b) 또는 가이드 부재(173d)의 위치를 감지하여 모터(173e)의 구동을 제어하도록 형성되는 리미트 스위치(173f)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 본 도면에서는, 모터(173e)가 회전함에 따라 구동전달장치(173g)를 통하여 연결된 랙(173a)이 회전하도록 구성된 것을 보이고 있다.

의자 구동부(173)는 센서(174)에서 측정된 감지신호를 근거로 구동되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 의자 구동부(173)는 복수의 압력센서에서 측정된 커버(171a)의 가압 부위에 따른 압력 분포를 이용하여 사용자가 보다 편한 자세를 취할 수 있도록 의자(172)를 이동시킬 수 있다.

도 7은 도 1의 발판(180) 부분을 확대하여 보인 도면이다.

도 7을 참조하면, 베이스 프레임(110)에는 발판(180)이 회전 가능하게 결합된다. 발판(180)은 이동 보조 시스템(100)이 제2상태(도 3b)에 놓였을 때 사용자가 발을 얹을 수 있도록 구성된다. 발판(180)은 제1상태(도 3a)에서는 베이스 프레임(110)의 발판 수용부(110a)에 수용되어 베이스 프레임(110)의 내측면을 형성하도록 이루어질 수 있다.

제2구동부(150)와 연동되어 인출 가능하게 구성될 수 있다. 구체적으로, 지면에 대한 상부 프레임(120)의 높이가 낮아지도록 하부 프레임(130)이 베이스 프레임(110)에 대하여 회전되면, 모터(181)의 구동에 의하여 베이스 프레임(110)에 수용되어 있던 발판(180)은 외부로 인출될 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 안전바(190)의 구현 형태 및 이동 궤적을 보인 개념도이고, 도 9는 도 8의 잠금 장치(192)의 상세 구성을 보인 개념도이다.

도 8을 참조하면, 상부 프레임(120)에는 안전바(190)가 설치되어 사용자의 안전을 도모한다. 예를 들어, 사용자가 보행 중 전방으로 지나치게 이동했을 때 안전바(190)에 의지할 수 있도록 구성됨으로써, 보다 안정적인 보행이 가능하게 된다. 안전바(190)에는 디스플레이부(191a)를 구비하는 단말기(191)가 구비될 수 있다. 상기 단말기(191)는 디스플레이부(191a)를 통하여 사용자의 상태와 관련된 정보를 출력하도록 구성될 수 있으며, 외부의 제어 시스템과 통신 가능하게 구성될 수 있다.

안전바(190)는 상부 프레임(120)을 이루는 한 쌍의 바(121, 122) 중 어느 하나의 바(121)에 회전 가능하게 결합되고, 다른 하나의 바(122)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 개폐 구조를 통하여, 사용자는 안전바(190)를 여닫고 이동 보조 시스템(100)에 출입할 수 있다.

안전바(190)는 잠금 장치(192)에 의하여 상기 다른 하나의 바(122)에 결합 및 결합해제 가능하게 구성될 수 있다. 도 9에서는 걸이부(192a), 후크부(192b), 잠금해제부(192c) 및 탄성가압부(192d)를 포함하는 잠금 장치(192)의 일 예를 보이고 있다.

안전바(190)에는 걸이부(192a)가 구비된다. 걸이부(192a)는, 도시된 바와 같이 안전바(190)에 고리 형태로 장착될 수도 있고, 안전바(190)에 형성되는 홈의 형태로 구현될 수도 있다.

후크부(192b)는 상기 다른 하나의 바(122)에 장착되고, 걸이부(192a)에 걸림 및 걸림해제 가능하게 구성된다. 후크부(192b)에는 안전바(190)가 상기 다른 하나의 바(122)를 향하여 이동될 때 걸이부(192a)가 후크부(192b)를 밀어내고 걸림될 수 있도록, 걸이부(192a)와 접촉하는 경사면(192b')이 형성될 수 있다.

잠금해제부(192c)는 걸이부(192a)에 대한 후크부(192b)의 걸림을 해제하도록 상기 다른 하나의 바(122)에 누름 조작 가능하게 형성된다. 안전바(190)가 상기 다른 하나의 바(122)에 결합된 상태에서 잠금해제부(192c)를 누르게 되면, 후크부(192b)가 밀려나 걸이부(192a)에 대한 후크부(192b)의 걸림이 해제될 수 있다.

이때, 상기 다른 하나의 바(122)에는 탄성가압부(192d)가 구비되어, 걸이부(192a)에 대한 후크부(192b)의 걸림시에는 안전바(190)를 가압하고 있다가, 걸림 해제시 안전바(190)를 밀어내어 안전바(190)가 일정 각도까지 열리도록 한다.

본 발명에 의하면, 보행 재활, 탑승 이동 및 앉기/서기 재활이 하나의 이동 보조 시스템(100)에서 구현 가능하게 구성됨으로써 재활 기기 여러 개를 사용 시에 필요로 하던 장소와 비용의 문제가 보완될 수 있으며, 다양한 편의 장치 및 안전 장치를 구비함으로써 기존의 재활 치료나 이동 보조 시 필요로 하는 인력이 절감될 수 있다.

본 발명은 조작부(160)와 연동되는 제1 및 제2구동부(140, 150), 그리고 제1 및 제2바퀴부(111, 131)를 통하여 사용자가 손쉽게 이동 보조 시스템(100)의 높낮이를 조절하거나 모드를 변경할 수 있도록 구성된다. 또한, 조작부(160)에는 스트레인 게이지(161a)와 조이스틱(162a)이 통합 적용되어 사용자의 편의성이 증가될 수 있다.

본 발명의 이동 보조 시스템(100)은 베이스 프레임(110)에 대한 상부 프레임(120) 및 하부 프레임(130)의 회전 각도 조절을 통하여 사용자의 다양한 신체 사이즈에 대응할 수 있도록 구성된다. 따라서, 기존의 재활 기기에서 사이즈 별로 기구물을 제작하는 데에 들어가는 시간과 비용이 절감될 수 있다.

아울러, 본 발명은 이동 보조 시스템(100)의 상태 변경과 연동되어 구동되는 의자(172)와 발판(180)을 구비하며, 안전바(190), 전극(162b) 등의 안전 장치를 통하여 사용자가 상해나 부상을 당하지 않고 오작동이 방지될 수 있도록 구성된다.

구동부[제1 및 제2구동부(140, 150)와 제1 및 제2바퀴부(111, 131)]는 센서(174, 274)를 통하여 감지되는 등받이(171)에 가해지는 압력 또는 등받이(271)와 사용자 간의 거리를 이용하여 이동 보조 시스템(100)의 구동을 제어하도록 구성된다. 이러한, 센서 제어 장치를 통하여 사용자의 조작 의지가 직관적으로 파악될 수 있으며, 이를 바탕으로 이동 보조 시스템(100)이 보다 효율적으로 제어될 수 있다.

또한, 본 발명의 이동 보조 시스템(100)이 센서 제어 장치에 의하여 감지된 사용자의 조작 의지를 기초로 구동되도록 형성되는 경우, 오작동이 방지되어 사용자의 보행 안전이 보장될 수 있다.

본 발명의 센서 제어 장치는 사용자의 자세 교정에도 이용될 수 있으며, 이동 보조 시스템(100)뿐만 아니라 등받이를 구비하는 다양한 시스템에 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 센서 제어 장치 및 이를 구비하는 이동 보조 시스템은 위에서 설명된 실시 예들의 방법과 구성에 한정되지 않는다. 본 발명은 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 다양하게 응용될 수 있다.

Claims

사용자의 이동을 보조하는 이동 보조 시스템에 설치되는 센서 제어 장치에 있어서,
상기 센서 제어 장치는,
소정 면적을 구비하여, 사용자가 등을 기댈 수 있도록 구성되는 등받이부;
상기 등받이부에 설치되어, 상기 등받이부에 가해지는 압력 또는 상기 등받이부와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 센서부; 및
상기 센서부에서 측정된 감지신호를 이용하여, 상기 이동 보조 시스템을 동작시키도록 형성되는 구동부를 포함하고,
상기 구동부는,
상기 센서부에서 측정된 감지신호에 근거하여 상기 이동 보조 시스템을 제1상태 또는 제2상태로 동작시키고,
상기 제1상태는,
사용자의 보행을 보조할 수 있도록 상기 이동 보조 시스템의 상부 프레임 높이가 조절되고, 사용자의 이동 속도에 따라 바퀴부의 회전 속도가 조절되는 상태이고,
상기 제2상태는,
사용자의 탑승을 보조할 수 있도록 상기 이동 보조 시스템의 상부 프레임 높이가 상기 제1상태의 상부 프레임 보다 낮게 조절되고, 상기 등받이부로부터 의자가 인출되는 상태인 것을 특징으로 하는 센서 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 등받이부는,
상기 이동 보조 시스템의 일부에 결합되어 지지되는 바디; 및
상기 바디에 장착되고, 사용자가 등을 기대었을 때 탄성 변형 가능하게 형성되는 커버를 포함하며,
상기 센서부는 상기 바디와 상기 커버의 결합에 의하여 한정되는 내부 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 센서 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 센서부는, 상기 커버의 탄성 변형시 상기 바디에 지지되어 가압되도록 구성되고 가압시의 압력을 감지하도록 형성되는 복수의 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 제어 장치.
제3항에 있어서,
상기 커버의 배면에는 상대적으로 움푹 들어간 센서 수용부가 형성되며,
상기 복수의 압력센서는 상기 센서 수용부에 일정 간격을 두고 이격되게 장착되는 것을 특징으로 하는 센서 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 구동부는 상기 커버의 가압 부위에 따라 서로 다른 구동신호를 생성하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 커버는 서로 다른 곡률 반경을 갖는 복수의 곡면부를 포함하여 구성되며,
상기 복수의 압력센서는 상기 복수의 곡면부 각각에 적어도 하나 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 커버에는 복수의 홀이 형성되며,
상기 센서부는, 상기 복수의 홀에 각각 대응되게 설치되고 적외선을 이용하여 상기 커버와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 복수의 적외선센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 제어 장치.
사용자의 이동을 보조하는 이동 보조 시스템에 있어서,
제1바퀴부를 구비하는 베이스 프레임;
상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되고, 사용자의 팔을 얹을 수 있도록 구성되는 상부 프레임;
상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1바퀴부와 함께 지면에 접촉 가능하게 구성되는 제2바퀴부를 구비하는 하부 프레임;
상기 베이스 프레임과 상기 상부 프레임에 각각 연결되어, 상기 베이스 프레임에 대한 상기 상부 프레임의 회전 각도를 조절하도록 형성되는 제1구동부;
상기 베이스 프레임과 상기 하부 프레임에 각각 연결되고, 상기 베이스 프레임에 대한 상기 하부 프레임의 회전 각도를 변화시켜 지면에 대한 상기 상부 프레임의 높이를 조절하도록 형성되는 제2구동부;
상기 베이스 프레임에 장착되고, 사용자가 등을 기댈 수 있도록 구성되는 등받이부; 및
상기 등받이부에 설치되어, 상기 등받이부에 가해지는 압력 또는 상기 등받이부와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 센서부를 포함하며,
상기 제1 및 제2구동부 및 상기 제1 및 제2바퀴부는 상기 센서부에서 측정된 감지신호를 근거로 구동되도록 형성되고,
상기 제1 및 제2구동부는,
상기 센서부에서 측정된 감지신호에 근거하여 상기 이동 보조 시스템을 제1상태 또는 제2상태로 동작시키고,
상기 제1상태는,
사용자의 보행을 보조할 수 있도록 상기 상부 프레임 높이가 조절되고, 사용자의 이동 속도에 맞게 상기 제1 및 제2바퀴부의 회전 속도가 조절되는 상태이고,
상기 제2상태는,
사용자의 탑승을 보조할 수 있도록 상기 상부 프레임 높이가 상기 제1상태의 상부 프레임보다 낮게 조절되고, 상기 등받이부로부터 의자가 인출되는 상태인 것을 특징으로 하는 이동 보조 시스템.
제8항에 있어서,
상기 등받이부는,
상기 베이스 프레임에 결합되어 지지되는 바디; 및
상기 바디에 장착되고, 사용자가 등을 기대었을 때 탄성 변형 가능하게 형성되는 커버를 포함하며,
상기 센서부는 상기 바디와 상기 커버의 결합에 의하여 한정되는 내부 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 이동 보조 시스템.
제9항에 있어서,
상기 커버에는 복수의 홀이 형성되며,
상기 센서부는, 상기 복수의 홀에 각각 대응되게 설치되고 적외선을 이용하여 상기 커버와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 복수의 적외선센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 보조 시스템.
사용자의 이동을 보조하는 이동 보조 시스템에 있어서,
제1바퀴부를 구비하는 베이스 프레임;
상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되고, 사용자의 팔을 얹을 수 있도록 구성되는 상부 프레임;
상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1바퀴부와 함께 지면에 접촉 가능하게 구성되는 제2바퀴부를 구비하는 하부 프레임;
상기 베이스 프레임과 상기 상부 프레임에 각각 연결되어, 상기 베이스 프레임에 대한 상기 상부 프레임의 회전 각도를 조절하도록 형성되는 제1구동부;
상기 베이스 프레임과 상기 하부 프레임에 각각 연결되고, 상기 베이스 프레임에 대한 상기 하부 프레임의 회전 각도를 변화시켜 지면에 대한 상기 상부 프레임의 높이를 조절하도록 형성되는 제2구동부;
상기 베이스 프레임에 장착되고, 사용자가 등을 기댈 수 있도록 구성되는 등받이부; 및
상기 등받이부에 설치되어, 상기 등받이부에 가해지는 압력 또는 상기 등받이부와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 센서부를 포함하며,
상기 제1 및 제2구동부 또는 상기 제1 및 제2바퀴부는 상기 센서부에서 측정된 감지신호를 근거로 구동되도록 형성되고,
상기 제1 및 제2구동부는,
상기 센서부에서 측정된 감지신호에 근거하여 상기 이동 보조 시스템을 제1상태 또는 제2상태로 동작시키고,
상기 제1상태는,
사용자의 보행을 보조할 수 있도록 상기 상부 프레임 높이가 조절되고, 사용자의 이동 속도에 맞게 상기 제1 및 제2바퀴부의 회전 속도가 조절되는 상태이고,
상기 제2상태는,
사용자의 탑승을 보조할 수 있도록 상기 상부 프레임 높이가 상기 제1상태의 상부 프레임 높이보다 낮게 조절되고 상기 등받이부로부터 의자가 인출되는 상태인 것을 특징으로 하는 이동 보조 시스템.
제11항에 있어서,
상기 등받이부는,
상기 베이스 프레임에 결합되어 지지되는 바디; 및
상기 바디에 장착되고, 사용자가 등을 기대었을 때 탄성 변형 가능하게 형성되는 커버를 포함하며,
상기 센서부는 상기 바디와 상기 커버의 결합에 의하여 한정되는 내부 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 이동 보조 시스템.
제12항에 있어서,
상기 커버에는 복수의 홀이 형성되며,
상기 센서부는, 상기 복수의 홀에 각각 대응되게 설치되고 적외선을 이용하여 상기 커버와 사용자 간의 거리를 감지하도록 형성되는 복수의 적외선센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 보조 시스템.