KR102062389B1 - 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템 - Google Patents

보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102062389B1
KR102062389B1 KR1020180173026A KR20180173026A KR102062389B1 KR 102062389 B1 KR102062389 B1 KR 102062389B1 KR 1020180173026 A KR1020180173026 A KR 1020180173026A KR 20180173026 A KR20180173026 A KR 20180173026A KR 102062389 B1 KR102062389 B1 KR 102062389B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
detection unit
walking
motion detection
subject
Prior art date
Application number
KR1020180173026A
Other languages
English (en)
Inventor
태기식
이현주
송근산
Original Assignee
건양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건양대학교 산학협력단 filed Critical 건양대학교 산학협력단
Priority to KR1020180173026A priority Critical patent/KR102062389B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102062389B1 publication Critical patent/KR102062389B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4001—Arrangements for attaching the exercising apparatus to the user's body, e.g. belts, shoes or gloves specially adapted therefor
    • A63B21/4011—Arrangements for attaching the exercising apparatus to the user's body, e.g. belts, shoes or gloves specially adapted therefor to the lower limbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A63B2071/0638—Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/20—Distances or displacements
    • A63B2220/24—Angular displacement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/803—Motion sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/83—Special sensors, transducers or devices therefor characterised by the position of the sensor
    • A63B2220/836—Sensors arranged on the body of the user

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

본 발명은 보행 재활훈련 시스템에 관한 것으로, 가상현실 환경하에서 프레임 범위 내에서의 환자의 보행을 유도하며 양측 다리의 움직임을 통해 보행특성을 분석하여 이를 기반으로 체계적인 보행 재활훈련 진행을 지원할 수 있는 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템에 관한 것이다.

Description

보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템 {Virtual reality remote walking rehabilitation system capable of gait analysis}
본 발명은 보행 재활훈련 시스템에 관한 것으로, 가상현실 환경하에서 프레임 범위 내에서의 환자의 보행을 유도하며 양측 다리의 움직임을 통해 보행특성을 분석하여 이를 기반으로 체계적인 보행 재활훈련 진행을 지원할 수 있는 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템에 관한 것이다.
두 다리로 체중을 지지하고 걷는 보행은 생활을 유지하는 기본 동작 및 기능으로 보행을 위한 다리 부분에 문제가 생기게 되면 모든 일상행동에 제약을 받을 뿐 아니라, 여러 사회적 활동에 어려움을 겪을 수밖에 없다.
이에 질병이나 사고로 이러한 보행의 기능의 저하, 상실로 재활이 필요한 경우, 초기 단계부터 환자의 상태에 따라 일정한 체중제거 및 속도조절을 통해 체계적으로 걸을 수 있도록 훈련해야 하며, 이를 위한 다양한 방식의 보행 훈련 시스템이 제안되고 있다.
하지만, 종래 보행 훈련 시스템은 복수의 CCD 카메라와 장비들이 요구되어 장소의 제약이 있고, 환자들의 몸에 다수의 마커를 붙여야 하는 등의 불편함이 있으며, 보행특성에 관한 기초분석이 미흡하여, 환자의 보행 상태를 실시간으로 모니터링하고 환자별로 적절한 보행훈련을 처방하는 작업이 이루어지지 못하는 문제점이 있다
또한, 하지의 재활 평가과정이 의학분야의 기술수준에 비교하여 상대적으로 뒤쳐저 있으며, 기존 주관적인 평가기법에 대해 지적이 지속적으로 제기되고 있어 과학적이고 정량적인 평가기법이 요구되고 있다.
공개특허공보 제10-2008-0005798호(2008.01.15)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 프레임 범위 내에서의 환자의 보행훈련을 수행하되 가상현실 환경하에서 보행을 유도하면서 양측 다리의 움직임을 측정하고 보행특성을 분석함으로 체계적인 보행 재활훈련 진행을 지원할 수 있는 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 보행 재활훈련 시스템에 있어서, 하측에 운동공간을 형성하되 설정된 범위 내에서 전후좌우로 이동 가능한 이동체를 구비한 프레임부; 대상자의 머리에 착용되며, 대상자의 머리의 움직임을 측정하는 방향감지부와, 인가된 영상 콘텐츠를 상기 방향감지부의 측정결과를 반영하여 출력하는 디스플레이를 구비한 HMD부; 대상자의 신체에 착용되며, 상측으로 상기 이동체에 연결되어 체중을 지지하는 지지수단을 구비한 슈트; 무릎 상측을 둘러 착용되는 상부착용대와, 무릎 하측을 둘러 착용되는 하부착용대와, 상기 상부착용대 및 하부착용대에 결합되며 무릎 관절에 대응하여 전후 방향으로 회동 가능한 회동체와, 가속도센서 및 자이로센서를 조합함으로 3축의 움직임을 감지하는 동작감지부와, 상기 회동체의 회동각을 측정하는 각도감지부를 구비하며 양측 다리에 각각 착용되는 다리장착부; 대상자의 보행을 유도하는 영상 콘텐츠가 저장된 저장부와, 영상 콘텐츠를 상기 디스플레이로 인가하되 상기 동작감지부 및 각도감지부의 감지결과를 인가되는 영상 콘텐츠에 반영하는 동기화부를 구비하는 제어부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 프레임부는 직사각형으로서 선택되는 한 쌍의 평행변이 제1레일로 이루어진 프레임틀과, 막대 형상으로서 양끝 부분이 상기 제1레일을 따라 이동하되 제2레일로 구성되는 프레임바를 포함하여, 상기 이동체는 상기 제2레일을 따라 이동하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 동작감지부는 상기 상부착용대에 설치되는 제1동작감지부와, 상기 하부착용대에 설치되는 제2동작감지부로 구성되고, 상기 회동체는 무릎 관절에 대응하여 전후 방향으로 회동 가능한 회동부를 중심으로 상기 상부착용대에 결합되는 상측지지대 및 상기 하부착용대에 결합되는 하측지지대로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는, 양측 다리에 각각 설치된 제1동작감지부 및 제2동작감지부와 각도감지부의 측정결과를 시간 흐름에 따라 저장하며 비교 분석하되 이를 통해 보행패턴정보를 생성하는 분석부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 영상콘텐츠는 복수의 경로에 점수가산을 위한 제1오프젝트 및 점수차감을 위한 제2오프젝트가 배치되고, 상기 동기화부는 상기 동작감지부 및 각도감지부의 감지결과에 따른 보행동작을 반영하여 상기 영상콘텐츠를 1인칭 보행자 시점으로 구현하되 상기 제1오프젝트 및 제2오프젝트 접촉에 따른 점수를 관리하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명을 통해 재활환자의 하지의 움직임과 무릎관절 각도를 측정하여 재활환자의 보행자세를 분석하여 보행특성 및 재활방향에 대한 정량적 데이터를 제공할 수 있다. 이를 통해 환자상태의 진단을 비롯하여 자가재활 운동법을 지도할 수 있으며 객관적인 자료에 근거하여 환자의 상태(근력증강 및 관절가동범위 등)를 진단할 수 있다.
또한, 대상자의 상지를 지지하고 운동범위를 제한할 수 있으므로 보행훈련에서 발생할 수 있는 2차 부상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 VR 콘텐츠 화면을 나타낸 예시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보행분석에 따른 신호 그래프를 나타낸 예시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호전송 개념도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구성을 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도이다.
본 발명은 뇌 손상 및 근육 손상을 비롯하여 다양한 원인으로 스스로 보행 및 거동이 불편한 환자의 보행 재활을 위한 것으로, 운동시간 동안 대상자의 신체를 지지하여 운동공간(111)상에서 보호자나 치료사의 도움이 없이도 보행이 이루어질 수 있도록 하고, 가상현실을 기반으로 동기 및 흥미의 촉진을 통한 무릎 운동을 할 수 있도록 지원하며, 이를 위한 핵심구성으로 프레임부(110)와, HMD부(120)와, 슈트(130)와, 다리장착부(140)와, 제어부(150)를 구비한다.
상기 프레임부(110)는 대상공간의 천장에 설치되거나 기둥을 통해 대상자 상측에 위치하도록 설치되는 구성으로, 하측에 대상자가 보행훈련을 하기 위한 운동공간(111)을 형성하되 설정된 범위 내에서 전후좌우로 이동 가능한 이동체(112)를 구비한다.
상기 프레임부(110)는 대상자로부터 인가되는 하중을 견딜 수 있도록 충분한 강도를 갖는 금속재질로 이루어지며, 첨부된 도 1과 같이 중앙에 운동공간(111)을 형성하도록 직사각형의 프레임틀(113)이 구비된다.
이때 상기 프레임틀(113)의 4개의 변 중에서 선택되는 한 쌍의 평행변이 제1레일로 이루어지게 되며, 막대 형상으로 이루어지되 전체가 제2레일로 구성되는 프레임바(114)가 상기 제1레일을 따라 이동하도록 구성된다. 즉 상기 프레임바(114)의 양끝 부분에 상기 제1레일을 따라 이동할 수 있는 롤러가 구비되고, 상기 이동체(112) 또한, 롤러가 구비하여 상기 제2레일을 따라 이동하도록 구성됨에 따라 상기 프레임틀(113) 내측에서 이동체(112)의 자유로운 움직임이 이루어질 수 있다.
상기 HMD부(120)는 가상현실(Virtual Reality, VR) 체험을 위한 헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display)로서 대상자의 머리에 착용되어 영상을 출력하게 되며 세부구성으로 방향감지부(121)와, 디스플레이(122)를 구비한다.
상기 방향감지부(121)는 대상자의 머리의 움직임을 측정하여 실질적으로 대상자가 바라보는 방향, 즉 시선을 인지하기 위한 구성으로, 3축의 움직임을 측정할 수 있는 다양한 센서를 통해 구현된다.
상기 디스플레이(122)는 HMD부(120) 내측 대상자의 눈 전면에 위치하여 인가된 영상 콘텐츠, 즉 VR 영상을 출력하되 상기 방향감지부(121)의 측정결과를 반영하여 대상자의 시선에 대응한 영상을 출력하며 VR 환경을 구축한다.
상기 슈트(130)는 대상자의 신체, 상지에 착용되며, 상측으로 상기 이동체에 연결되어 체중을 지지하며 운동공간(111)에서 넘어지지 않고 보행을 할 수 있도록 구성된다. 즉 훈련 중 대상자는 상측으로 상기 이동체(112)와 지지수단(131)을 통해 연결된 슈트(130)를 착용한 상태로 상기 프레임부(110) 하측에 위치하게 된다.
와 같은 슈트(130)는 상의형의 의복을 비롯하여 팔, 가슴, 허리 등 신체의 일부에 착용되는 형태로 이루어질 수 있으며, 기본적으로 신축성을 띄거나 벨트, 밴드 등의 착용보조수단이 구비되어 착용시 대상자의 신체에 밀착될 수 있도록 한다.
상기 슈트(130)는 신체에 직접 착용하거나 입고 있는 의복 상에 착용하는 방식으로 착용 가능하며 일정 단위로 정해진 치수로 생산하여 이용자가 자신에게 맞는 치수를 선택하여 착용할 수도 있다.
상기 슈트(130) 외측에 형성되는 지지수단은 하중을 지지할 수 있는 로프나 벨트로 이루어지지며 가급적 어깨 상측으로 연결되어 대상자가 중심을 잃더라도 넘어지지 않고 상체가 지지될 수 있다.
상기 다리장착부(140)는 대상자의 양쪽 무릎 부분에 착용되어 보행시 하지의 움직임을 정밀하게 파악하기 위한 구성으로, 세부 구성으로 상부착용대(141) 및 하부착용대(142)와, 회동부(144)를 비롯하여 동작감지부 및 각도감지부(149)를 구비한다.
기본적으로 상기 상부착용대(141)는 무릎 상측을 둘러 착용되고, 상기 하부착용대(142)는 무릎 하측을 둘러 착용되는 상태에서, 무릎 관절에 대응하여 전후 방향으로 회동 가능한 회동부(144)를 구비한 회동체(143)가 상기 상부착용대(141)와 하부착용대(142)를 연결하게 된다.
이때 상기 상부착용대(141)와 하부착용대(142)는 각각 대상자의 넓적다리와 종아리 부분을 둘러 견고하게 착용될 수 있도록 전체 또는 일부 탄성을 갖는 밴드형태로 이루어지되 대상자의 신체에 맞게 착용 가능하도록 벨크로 테이프나 버클 등을 활용하여 착용 길이를 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 비교적 넓은 폭을 갖는 단일의 상부착용대(141)와 하부착용대(142)를 둘러 착용하는 것도 가능하나, 상부착용대(141)와 하부착용대(142)를 각각 2개 이상 구비하여 간격을 두고 착용함으로 통기성이나 활동성 등을 향상시킬 수 있다.
상기 동작감지부는 가속도센서 및 자이로센서를 조합함으로 3축의 움직임을 감지하며 보행동작을 인식하기 위한 센서로서 바람직하게는 상기 상부착용대(141)에 제1동작감지부(147)가, 상기 하부착용대(142)에 제2동작감지부(148)가 각각 설치되어 무릎을 중심으로 상측과 하측의 움직임을 측정하게 된다.
상기 제1동작감지부(147) 및 제2동작감지부(148)는 앞서 언급한 바와 같이 가속도센서 및 자이로센서를 조합함으로 3축의 움직임을 감지하는 구성으로, 본 발명의 실시예에서는 가속도센서 및 자이로센서가 조합된 IMU(Inertia Measurement Unit)센서를 사용하게 된다.
이를 구성하는 가속도센서는 물체가 얼만큼 빨라지는지 또는 늦어지는지의 가속도를 측정하는 것으로, 중력가속도가 작용을 통해 지구표면에 대하여 얼마큼 기울어져 있는지 즉 기울기의 측정이 가능하며 x, y, z 축의 3축의 측정이 가능하다.
자이로센서는 x, y, z 축의 3축에 대한 회전속도를 측정하는 것으로, 본 발명과 같이 무릎 근육의 움직임을 정밀하게 측정하고자 할 때 상기 가속도센서만으로는 움직이는 방향을 측정하지 못하는 것으로 보완하여 방향과 움직이는 정도를 보다 정밀하게 측정하게 된다.
또한, 상기 자이로센서는 가속도센서와는 달리 중력의 영향을 받지 않으므로 가속도센서와 조합함으로 정밀한 움직임의 측정이 이루어지며, 마찬가지로 x, y, z 축 또는 roll, pitch, and yaw로 3축에 대한 측정을 수행한다.
이와 같은 상기 제1동작감지부(147) 및 제2동작감지부(148)가 각각 대상자 무릎 상측과 하측의 움직임을 각각 측정함으로 대상자의 무릎 움직임의 인지 및 시스템적인 재현 및 분석이 이루어질 수 있다.
상기 회동체(143)는 실질적으로 대상자의 무릎 측면 측으로 배치되며 무릎 관절에 대응하여 전후 방향으로 회동 가능한 힌지 구조의 회동부(144)를 중심으로 상측으로 상기 상부착용대(141)에 결합되는 상측지지대(145)가 형성되고, 하측으로 상기 하부착용대(142)에 결합되는 하측지지대(146)를 구비하게 된다.
상기 상부착용대(141)와 하부착용대(142)가 각각 무릎 상측과 하측에 밀착 고정됨에 따라 상기 상측지지대(145) 및 하측지지대(146)를 각각 상기 상부착용대(141)와 하부착용대(130)와 대상자의 신체 사이에 끼워 넣거나 별도의 벨크로 테이프 등을 통해 고정할 수도 있으나, 견고한 고정을 통해 대상자의 무릎 움직임에 방해되지 않도록 설치될 필요가 있다.
이를 위해 첨부된 도면과 같이 상기 상측지지대(145) 및 하측지지대(146)는 각각 길이 방향으로 형성된 장공을 구비하고, 상기 상부착용대(141) 및 하부착용대(142)는 각각 상측지지대(145) 및 하측지지대(146)에 형성된 장공을 관통하여 결합되는 볼트 등의 결합수단을 통해 결합하여 결합위치를 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부착용대(141) 및 하부착용대(142)에 각각 2개 이상의 결합수단을 구비함으로 더욱 견고한 고정이 이루어질 수 있으며, 상기 장공의 길이를 충분히 함으로 대상자의 다리길이에 대응하여 사이즈 조절을 통한 환자의 범용성을 향상시킬 수 있다.
상기 각도감지부(149)는 각도센서로서 상기 회동체(143)의 회동각을 측정, 즉 상측지지대(145) 및 하측지지대(146) 사이의 각도를 감지하게 된다.
본 발명에서는 원활한 보행분석을 위해 이러한 다리장착부(140)를 양측 다리에 각각 착용하여 양측 다리로부터의 측정결과를 비교분석하게 된다.
상기 제어부(150)는 상기 HMD부(120)와, 제1동작감지부(147) 및 제2동작감지부(148)와, 각도감지부(149)와 통신을 통해 신호 및 데이터를 주고받으며 보행분석을 진행하는 구성으로, 세부구성으로 저장부(151)와, 동기화부(152)와, 분석부(153)의 세부구성을 구비한다.
이를 위해 상기 HMD부(120)를 비롯하여 상기 다리장착부(140)와 통신을 위해 유선 방식을 적용할 수도 있으나 근거리 무선통신모듈을 통해 움직임의 불편함을 줄이면서 사용 편의성 및 현실감을 높일 수 있으며, 이러한 통신수단을 공지의 기술을 이용함에 따라 발명의 취지가 흐려지는 것을 방지하기 위해 구체적인 설명을 생략한다.
상기 저장부(151)는 대상자의 보행을 유도하는 영상 콘텐츠가 저장되며, 훈련모드에 따른 VR 영상 콘텐츠, 즉 보행상황을 1인칭 시점으로 재현한 영상이 저장된다.
상기 동기화부(152)는 모드선택에 따른 영상 콘텐츠를 상기 디스플레이(122)로 인가하는 구성으로, 상기 제1동작감지부(147) 및 제2동작감지부(148)와, 각도감지부(149)의 감지결과를 인가되는 영상 콘텐츠에 반영하게 된다.
이를 위해 기본적으로 상기 제1동작감지부(147) 및 제2동작감지부(148)와, 각도감지부(149)의 감지결과를 데이터화하고 이를 통해 보행자세를 시스템적으로 재현할 수 있는 엔진을 구비하게 되며, 이를 통해 대상자의 보행자세를 파악하고 이에 따라 VR 영상도 대응하여 변할 수 있도록 동기화시키게 된다. 즉 대상자가 보행 훈련을 할 때 HMD부(120)의 디스플레이(122)를 통해 VR 화면을 제공하고 보행에 따른 대상자의 하지 움직임을 인식하여 실제 걷는 것과 같은 화면을 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 VR 콘텐츠 화면을 나타낸 예시도 이다.
또한, 상기 영상콘텐츠는 복수의 경로에 점수가산을 위한 제1오프젝트 및 점수차감을 위한 제2오프젝트가 배치되고, 상기 동기화부는 상기 동작감지부 및 각도감지부의 감지결과에 따른 보행동작을 반영하여 상기 영상콘텐츠를 1인칭 보행자 시점으로 구현하되 상기 제1오프젝트 및 제2오프젝트 접촉에 따른 점수를 관리하도록 구성되는 것이 바람직하다.
즉 대상자가 착용한 디스플레이에 표시되는 VR 화면상에서 대상자가 보행함에 따라 가상환경에서 경로에 따른 이동이 이루어지며, 수신되는 정보가 상단 측면에 약식정보로 표시된다.
또한, 화면상에 표시되는 제1오브젝트 및 제2오브젝트와 상호작용하되 이러한 오브젝트를 사탕과 폭탄 형태로 표시하여 각각 부딪혔을 때 폭탄은 10점 차감되고, 사탕은 10점 가산처리되도록 함으로 VR 화면상을 보행하며 육안으로 확인하면서 폭탄은 피하고 사탕은 획득하면서 운동이 이루어지게 된다.
상기 분석부(153)는 양측 다리에 각각 설치된 제1동작감지부(147) 및 제2동작감지부(148)와 각도감지부(149)의 측정결과를 시간 흐름에 따라 저장하며 비교 분석하되 이를 통해 보행패턴정보를 생성하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보행분석에 따른 신호 그래프를 나타낸 예시도로서, 상기 동작감지부 및 각도감지부(149)를 통해 대상자의 x, y 다리 각도값, 몸 회전값, 훈련경과시간, 훈련시작시간 등을 정보로 분석할 수 있으며, 이러한 정보가 실시간 클라우드를 통해 전송되더 원거리 전송도 이루어질 수 있다.
첨부된 도 4에서 적색선은 X축 다리각도, 황색선은 Y축 다리각도, 청색선은 몸의 회전값을 예시하고 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호전송 개념도로서, 본 발명은 HMD부(120)와 연계한 스마트 단말기의 애플리케이션 내에서 보행분석 및 센서 값을 클라우딩을 이용한 실시간 데이터 전송을 통해 저장할 수 있다.
첨부된 도면과 같이 대상자가 착용한 다리장착부(140)는 단말에 센서값을 전달하고 환자는 HMD부(120)를 통해 영상을 제공받고, 이 단말에 설치된 애플리케이션은 클라우드에서 콜백 신호를 받고 보행분석 정보와 센서값을 저장한다.
이때 클라우드는 Photon사의 Photon 클라우드 등을 사용하며 클라우드에 저장된 값은 안드로이드 단말기나 PC 환경에 맞게 대상자가 사용하는 애플리케이션과 달리 클라우드 정보를 환자별로 선택, 조회 가능한 관리자용 프로그램서 클라우드에 접속하여 조회 가능하다.
이러한 기능을 통해 대두되고 있는 홈케어나 환자 맞춤형 시스템과 같은 기능을 제공할 수 있으며, 상기 분석부(153)를 통한 보행 분석값을 실시간으로 클라우드를 통해 단말기에서 확인 가능하도록 전송할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
110: 프레임부 111: 운동공간
112: 이동체 113: 프레임틀
114: 프레임바 120: HMD부
121: 방향감지부 122: 디스플레이
130: 슈트 131: 지지수단
140: 다리장착부 141: 상부착용대
142: 하부착용대 143: 회동체
144: 회동부 145: 상측지지대
146: 하측지지대 147: 제1동작감지부
148: 제2동작감지부 150: 제어부
151: 저장부 152: 동기화부
153: 분석부

Claims (5)

  1. 보행 재활훈련 시스템에 있어서,
    하측에 운동공간을 형성하되 설정된 범위 내에서 전후좌우로 이동 가능한 이동체(112)를 구비한 프레임부(110);
    대상자의 머리에 착용되며, 대상자의 머리의 움직임을 측정하는 방향감지부(121)와, 인가된 영상 콘텐츠를 상기 방향감지부(121)의 측정결과를 반영하여 출력하는 디스플레이(122)를 구비한 HMD부(120);
    대상자의 신체에 착용되며, 상측으로 상기 이동체에 연결되어 체중을 지지하는 지지수단을 구비한 슈트(130);
    무릎 상측을 둘러 착용되는 상부착용대(141)와, 무릎 하측을 둘러 착용되는 하부착용대(142)와, 상기 상부착용대(141) 및 하부착용대(142)에 결합되며 무릎 관절에 대응하여 전후 방향으로 회동 가능한 회동체(143)와, 가속도센서 및 자이로센서를 조합함으로 3축의 움직임을 감지하는 동작감지부와, 상기 회동체(143)의 회동각을 측정하는 각도감지부(149)를 구비하며, 양측 다리에 각각 착용되는 다리장착부(140);
    대상자의 보행을 유도하는 영상 콘텐츠가 저장된 저장부(151)와, 영상 콘텐츠를 상기 디스플레이(122)로 인가하되 상기 동작감지부 및 각도감지부(149)의 감지결과를 인가되는 영상 콘텐츠에 반영하는 동기화부(152)를 구비하는 제어부(150); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부(110)는 직사각형으로서 선택되는 한 쌍의 평행변이 제1레일로 이루어진 프레임틀(113)과, 막대 형상으로서 양끝 부분이 상기 제1레일을 따라 이동하되 제2레일로 구성되는 프레임바(114)를 포함하여,
    상기 이동체(112)는 상기 제2레일을 따라 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동작감지부는 상기 상부착용대(141)에 설치되는 제1동작감지부(147)와, 상기 하부착용대(142)에 설치되는 제2동작감지부(148)로 구성되고,
    상기 회동체(143)는 무릎 관절에 대응하여 전후 방향으로 회동 가능한 회동부(144)를 중심으로 상기 상부착용대(141)에 결합되는 상측지지대(145) 및 상기 하부착용대(142)에 결합되는 하측지지대(146)로 구성되는 것을 특징으로 하는 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(150)는,
    양측 다리에 각각 설치된 제1동작감지부(147) 및 제2동작감지부(148)와 각도감지부(149)의 측정결과를 시간 흐름에 따라 저장하며 비교 분석하되 이를 통해 보행패턴정보를 생성하는 분석부(153)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상콘텐츠는 복수의 경로에 점수가산을 위한 제1오프젝트 및 점수차감을 위한 제2오프젝트가 배치되고,
    상기 동기화부는 상기 동작감지부 및 각도감지부의 감지결과에 따른 보행동작을 반영하여 상기 영상콘텐츠를 1인칭 보행자 시점으로 구현하되 상기 제1오프젝트 및 제2오프젝트 접촉에 따른 점수를 관리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템.
KR1020180173026A 2018-12-28 2018-12-28 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템 KR102062389B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180173026A KR102062389B1 (ko) 2018-12-28 2018-12-28 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180173026A KR102062389B1 (ko) 2018-12-28 2018-12-28 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102062389B1 true KR102062389B1 (ko) 2020-01-03

Family

ID=69155634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180173026A KR102062389B1 (ko) 2018-12-28 2018-12-28 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102062389B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102238707B1 (ko) * 2020-10-28 2021-04-12 알바이오텍 주식회사 Ar 발자국 가이드 기반 보행훈련 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100546447B1 (ko) * 2003-09-25 2006-01-25 (주)두모션 보행분석기 및 이를 이용한 보행 분석 방법
KR20080005798A (ko) 2006-07-10 2008-01-15 (주)유리시스 모션트랙킹 기술과 증강현실 기법을 활용한 인지 및행동장애 재활 지원시스템
KR20150005151A (ko) * 2013-07-04 2015-01-14 박영덕 하체근력강화장치
KR101793828B1 (ko) * 2016-06-10 2017-11-20 건양대학교산학협력단 접이식 프레임을 이용한 기능적 재활운동장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100546447B1 (ko) * 2003-09-25 2006-01-25 (주)두모션 보행분석기 및 이를 이용한 보행 분석 방법
KR20080005798A (ko) 2006-07-10 2008-01-15 (주)유리시스 모션트랙킹 기술과 증강현실 기법을 활용한 인지 및행동장애 재활 지원시스템
KR20150005151A (ko) * 2013-07-04 2015-01-14 박영덕 하체근력강화장치
KR101793828B1 (ko) * 2016-06-10 2017-11-20 건양대학교산학협력단 접이식 프레임을 이용한 기능적 재활운동장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102238707B1 (ko) * 2020-10-28 2021-04-12 알바이오텍 주식회사 Ar 발자국 가이드 기반 보행훈련 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10966606B1 (en) System and method for measuring the head position and postural sway of a subject
CN109276237A (zh) 一种全向移动的脑卒中患者平衡能力评测与训练系统
US11497433B2 (en) Balance compensating device, body center measuring apparatus, balance compensation system, and balance compensation method
Chen et al. Home-based senior fitness test measurement system using collaborative inertial and depth sensors
KR102117523B1 (ko) 무릎관절 환자를 위한 센서 피드백 기반 가상현실(vr)/증강현실(ar) 무릎재활훈련시스템
US20180001126A1 (en) Balance measurement systems and methods thereof
WO2013019956A1 (en) System and method for assessing postural sway and human motion
KR101975585B1 (ko) 신축성 센서를 이용한 보행 분석 시스템 및 보행 코칭 방법
CN105534500B (zh) 一种整合生理参数监测的平衡功能测评装置及方法
KR20200026420A (ko) 재활훈련 장치 및 이를 이용한 재활훈련 방법
KR101739647B1 (ko) 관성 센서를 이용한 경직 및 간대성 경련 평가 보조 장치 및 방법
Giggins et al. Evaluating rehabilitation exercise performance using a single inertial measurement unit
JP2014208257A (ja) 歩行解析システム
US20180279916A1 (en) System and Method for Monitoring the Running Technique of a User
KR102259078B1 (ko) 가상현실과 경사 테이블을 이용한 하지 근육 활동을 유발하는 재활 훈련 시스템 및 그 재활 훈련 방법
Baqai et al. Interactive physiotherapy: An application based on virtual reality and bio-feedback
KR102062389B1 (ko) 보행분석이 가능한 가상현실 원격 보행 재활훈련 시스템
KR101965050B1 (ko) 가상현실기반 보행기능 측정 시스템
KR101886242B1 (ko) 재활 운동 데이터 출력 장치 및 방법
JP2020146344A (ja) 状態検知装置、状態検知方法、およびプログラム
JP2017176244A (ja) 動的バランス評価装置
KR102353841B1 (ko) 동적 자세 균형 측정 시스템 및 이를 이용한 동적 자세 변화 측정 방법
KR20160006389A (ko) 자세 및 움직임 교정 운동 시스템
US20230043160A1 (en) Balance compensating device, body center measuring apparatus, balance compensation system, and balance compensation method
Pivnickova et al. Evaluation of static posturography via the Wii Balance Board

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant