KR102080648B1 - 보행 보조기의 제어장치 - Google Patents

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Abstract

보행 보조기의 핸들 부위에 연결되어 보행 보조기의 이동 속도 및 방향을 제어하기 위한 보행 보조기의 제어장치에 관한 것이다. 보행 보조기의 제어장치는 바디부와, 그립부와, 탄성 지지부재와, 자석부와, 홀센서, 및 제어부를 포함한다. 바디부는 적어도 하나 구비되어 보행 보조기의 핸들 부위에 설치되며, 내부에 중공이 형성된다. 그립부는 바디부 내에 일부가 삽입된다. 지지부재는 바디부로부터 그립부가 이동 가능하도록 바디부 및 그립부 사이를 탄성 지지한다. 자석부는 그립부의 일면에 설치되며, 바디부 내에 배치된다. 홀센서는 자석부와 마주하도록 바디부 내에 설치되며, 그립부의 이동 거리 및 이동 방향을 실시간으로 측정한다. 제어부는 홀센서로부터 측정된 이동 거리 및 이동 방향 정보를 포함하는 벡터 값을 통해 보행 보조기의 구동을 제어한다.

Description

보행 보조기의 제어장치{Control device for walking aids}
본 발명은 보행 보조기의 핸들 부위에 연결되어 보행 보조기의 이동 속도 및 방향을 제어하기 위한 보행 보조기의 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자에 의해 가해지는 힘의 크기 및 방향을 검출하여 능동적으로 보행 보조기의 이동 속도 및 이동 방향을 결정 및 제어할 수 있는 보행 보조기의 제어장치에 관한 것이다.
최근 들어 기술이 급성장함에 따라, 많은 산업 분야에서 사용자의 조작 의지를 직관적으로 파악하여 사용자의 조작 의지에 따라 시스템을 제어하기 위한 장치 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 로봇 또는 자동차 산업의 분야에서 사용자의 동작에 따라 로봇 또는 자동차를 제어하는 기술이 상용화되고 있다.
시스템이 사용자의 조작 의지에 순응하도록 하는 기술은 모션 컴플라이언스 (Motion Compliance) 제어 기술로 일반화할 수 있다. 이와 같은 시스템은 궁극적으로는 사용자의 조작 의지를 표현하는 수단인 마스터와 마스터에 의한 조작에 순응하여 움직이는 슬레이브로 구성되며, 마스터와 슬레이브는 동일한 하드웨어에 구현된다.
사용자의 직관적인 조작 의지 파악을 위해서는 조작력을 측정하는 하드웨어와 조작 의지를 파악하는 소프트웨어가 구비되어야 한다. 소프트웨어인 제어 시스템은 하드웨어의 사양에 따라 설계되는 것이 일반적이므로 먼저 사용되는 하드웨어에 따라 종래의 기술 분류가 가능하다.
종래의 사용자 조작 의지를 파악하기 위한 방법의 일례로 조이스틱이나 마우스를 들 수 있다. 그러나 조이스틱이나 마우스를 조작하기 위하여 사용자가 적어도 한 손을 조이스틱이나 마우스에 고정적으로 사용해야 하는 제약이 따른다. 또한 사용자가 조작법을 학습해서 익숙해져야 하는 과정이 반드시 필요하다.
또한, 조작력을 측정하는 가장 손쉬운 방법은 로드셀 원리를 이용하는 6축의 힘/모멘트 센서를 사용하는 것이다. 이 방법은 측정 정밀성과 대역 면에서 탁월하지만 일반적으로 매우 고가이고, 요구되는 측정력 사양에 따라 자체 중량이 큰 문제가 있다.
또 다른 일반적은 방법은 FSR(Force Sensitive Resister) 소자를 이용하는 방법이 있다. FSR은 힘/압력이 가해지면 양단의 저항이 감소하는 특성을 가지고 있으며 이를 이용하면 간단히 힘/압력을 측정할 수 있는 장점이 있다. 하지만 FSR은 히스테리시스와 같은 비선형적 특성이 매우 커서 정확한 측정이 필요한 곳에 적용되기에는 무리가 있으며, 가격 또한 상대적으로 고가이다.
이와 같이 종래의 사용자의 작동의지를 파악하는 시스템은 매우 무겁고 복잡한 구조를 채용하고 있거나, 고가이므로 현실적으로 이를 채용하기 위해서 단순하고 컴팩트한 사용자의 동작의도 파악 시스템이 요구되고 있다.
특히, 이동보조장치에서는 기존에 수동으로 사용자가 직접 장치의 무게를 모두 감안하여 장치를 움직여야 했으므로 힘이 없는 사용자의 경우 조작이 어렵고 힘들게 되는 문제가 있었다. 이에 사용자는 기존에 비해 힘을 약간만 사용하고 장치를 이동시킬 수 있도록 하는 작동의도 파악 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 과제는 사용자에 의해 가해지는 힘의 크기 및 방향에 따라 보행 보조기의 구동 바퀴에 대한 속도 및 방향을 모두 제어할 수 있어 사용성이 증대된 보행 보조기의 제어장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 과제는 그립부가 탄성 지지부재를 통해 바디부 내부에서 이동하므로 다양한 핸들 형태를 갖는 보행 보조기에 적용할 수 있으며, 내부에 모든 작동 모듈이 내장되어 있어 컴팩트한 구조가 가능한 보행 보조기의 제어장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 보행 보조기의 제어장치는 바디부와, 그립부와, 탄성 지지부재와, 자석부와, 홀센서, 및 제어부를 포함한다. 바디부는 적어도 하나 구비되어 보행 보조기의 핸들 부위에 설치되며, 내부에 중공이 형성된다. 그립부는 바디부 내에 일부가 삽입된다. 지지부재는 바디부로부터 그립부가 이동 가능하도록 바디부 및 그립부 사이를 탄성 지지한다. 자석부는 그립부의 일면에 설치되며, 바디부 내에 배치된다. 홀센서는 자석부와 마주하도록 바디부 내에 설치되며, 그립부의 이동 거리 및 이동 방향을 실시간으로 측정한다. 제어부는 홀센서로부터 측정된 이동 거리 및 이동 방향 정보를 포함하는 벡터 값을 통해 보행 보조기의 구동을 제어한다.
일 실시예에 따르면, 바디부는 한 쌍으로 구비되어 X축 방향으로 상호 이격 배치되며, Y축 방향으로 길게 형성된다.
일 실시예에 따르면, 바디부는 일측에 배치된 제1 바디부와, 타측에 배치된 제2 바디부를 포함하며, 제어부는 제1 바디부에 설치된 홀센서로부터 제1 벡터 값을 수신하고, 제2 바디부에 설치된 홀센서로부터 제2 벡터 값을 수신한다.
일 실시예에 따르면, 제어부는 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값의 합을 산출하고, 산출된 값을 통해 보행 보조기의 속도 및 방향을 제어한다.
일 실시예에 따르면, 제어부는 보행 보조기의 후륜에 연결된 구동 모터를 제어한다.
일 실시예에 따르면, 제어부는 무선 통신 모듈을 포함하여 홀센서로부터 측정된 이동 거리 및 이동 방향 정보를 무선으로 수신한다.
일 실시예에 따르면, 탄성 지지부재는 길이 방향으로 신축 가능한 스프링으로 형성된다.
일 실시예에 따르면, 바디부에는 내주면을 따라 일부가 돌출된 돌출부재가 형성되며, 탄성 지지부재의 일단은 돌출부재에 지지된다.
일 실시예에 따르면, 탄성 지지부재의 타단이 안착되는 가압부재를 더 포함하며, 가압부재는 연결 핀을 통해 그립부의 외주면에 연결된다.
일 실시예에 따르면, 바디부의 입구측에는 그립부가 바디부 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위한 이탈 방지부재가 설치된다.
일 실시예에 따르면, 가압부재는 이탈 방지부재와 접촉되어 그립부의 이탈을 방지한다.
본 발명에 따른 보행 보조기의 제어장치는 바디부와, 그립부와, 탄성 지지부재와, 자석부와, 홀센서, 및 제어부를 포함한다. 바디부는 보행 보조기의 핸들 부위에 Y축 방향으로 길게 설치되며, 한 쌍으로 구비되어 X축 방향으로 상호 이격 배치된다. 그립부는 각각의 바디부 내에 일부가 삽입된다. 지지부재는 바디부로부터 그립부가 이동 가능하도록 바디부 및 그립부 사이를 탄성 지지한다. 자석부는 그립부의 일면에 설치되며, 바디부 내에 배치된다. 홀센서는 자석부와 마주하도록 바디부 내에 설치되며, 그립부의 이동 거리 및 이동 방향을 실시간으로 측정한다. 제어부는 홀센서로부터 측정된 이동 거리 및 이동 방향 정보를 포함하는 벡터 값을 통해 보행 보조기의 구동을 제어한다.
일 실시예에 따르면, 제어부는 일측에 배치된 홀센서로부터 제1 벡터 값을 수신하고, 타측에 배치된 홀센서로부터 제2 벡터 값을 수신한다.
일 실시예에 따르면, 제어부는 1개 구비되며, 무선 통신 모듈을 포함하여 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값을 무선으로 수신한다.
일 실시예에 따르면, 제어부는 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값의 합을 산출하고, 산출된 값이 음수이면 보행 보조기의 후륜을 좌측 방향으로 제어하고, 산출된 값이 양수이면 보행 보조기의 후륜을 우측 방향으로 제어한다.
일 실시예에 따르면, 산출된 값의 절대 값에 따라 보행 보조기의 후륜에 연결된 구동 모터의 속도를 제어한다.
일 실시예에 따르면, 바디부에는 내주면을 따라 일부가 돌출된 돌출부재가 형성되며, 탄성 지지부재의 일단은 돌출부재에 지지된다.
일 실시예에 따르면, 탄성 지지부재의 타단이 안착되는 가압부재를 더 포함하며, 가압부재는 연결 핀을 통해 그립부의 외주면에 연결된다.
일 실시예에 따르면, 바디부의 입구측에는 그립부가 바디부 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위한 이탈 방지부재가 설치된다.
일 실시예에 따르면, 가압부재는 이탈 방지부재와 접촉되어 그립부의 이탈을 방지한다.
본 발명에 따르면, 사용자에 의해 가해지는 힘의 크기 및 방향에 따라 보행 보조기의 구동 바퀴에 대한 속도 및 방향을 모두 제어할 수 있으므로 사용이 용이하다.
또한, 사용자의 작동 의지에 따라 보행 보조기의 이동 속도를 제어할 수 있으므로, 둔턱과 같이 큰 힘을 필요로 하는 곳에서도 보행 보조기의 속도를 조절하여 용이하게 사용할 수 있게 된다.
또한, 바디부 내에서 이동하는 그립부가 탄성 지지부재에 의해 이동 및 자동 복원이 가능하므로, 별도의 구동 모듈을 필요로 하지 않아 제조 비용이 감소된다.
아울러, 그립부가 탄성 지지부재를 통해 바디부 내부에서 이동하므로 다양한 핸들 형태를 갖는 보행 보조기에 적용할 수 있으며, 바디부 내에 모든 작동 모듈이 내장되어 있어 컴팩트한 구조를 형성할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조기의 제어장치에 대한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 보행 보조기의 제어장치에 대한 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 보행 보조기의 제어장치에 대한 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 보행 보조기의 제어장치의 동작도.
도 5는 도 1에 도시된 보행 보조기의 제어장치가 보행 보조기에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 6은 도 5에 있어서, 제어부를 통해 보행 보조기의 이동 속도 및 이동 방향을 제어하기 위한 데이터 편차 취득의 개념을 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 보행 보조기의 제어장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조기의 제어장치에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 보행 보조기의 제어장치에 대한 분해 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 1에 도시된 보행 보조기의 제어장치에 대한 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 보행 보조기의 제어장치의 동작도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 보행 보조기의 제어장치(100)는 바디부(110)와, 그립부(120)와, 탄성 지지부재(130)와, 자석부(140)와, 홀센서(150), 및 제어부(160)를 포함한다. 여기서, 보행 보조기(1)라 함은 노약자나 장애인 등과 같이 거동이 불편한 사용자의 이동을 보조하기 위한 이동 보조 장치를 의미하며, 카트, 지팡이, 유모차 등과 같이 다양한 이동 보조 장치에 적용될 수 있다.
바디부(110)는 보행 보조기(1)의 핸들 부위에 설치되며, 내부에 중공(110a)이 형성될 수 있다. 즉 바디부(110)는 사용자에 의해 파지되는 부분으로, 적어도 하나 이상, 보다 구체적으로는 한 쌍으로 구비되어 X축 방향으로 상호 이격 배치될 수 있다. 그리고, 바디부(110)는 Y축 방향으로 길게 형성될 수 있다. 여기서, X축 방향은 좌우 방향을 의미하고, Y축 방향은 전후 방향, 즉 보행 보조기(1)의 진행방향을 의미한다.
바디부(110)는 중공(110a)이 형성된 원기둥 형태로 형성될 수 있으며, 그 내부에는 돌출부재(111)가 형성될 수 있다. 돌출부재(111)는 후술되는 탄성 지지부재(130)의 일면을 지지하기 위한 것으로, 바디부(110)의 일측 내주면을 따라 돌출되는 형태로 형성될 수 있다.
그립부(120)는 바디부(110) 내에 일부가 삽입된다. 이를 위해, 바디부(110)의 입구측에는 중공(110a)과 연통되는 개구부(110b)가 형성될 수 있으며, 그립부(120)는 개구부(110b)를 통해 중공(110a) 내에 일부가 삽입될 수 있게 된다.
그립부(120)는 바디부(110) 내에 삽입되는 이동부재(121)와, 이동부재(121)로부터 일방향으로 연장되어 바디부(110) 외부로 노출되는 파지부(122)로 형성될 수 있다. 여기서, 이동부재(121)는 바디부(110)로부터 일부가 노출될 수 있는데, 이렇게 노출된 길이만큼 그립부(120)는 바디부(110) 내로 이동할 수 있게 된다. 즉 파지부(122)의 일면이 바디부(110)와 접촉하여 이동이 정지하는 것이다. 이를 위하여, 파지부(122)의 지름은 이동부재(121)의 지름보다 크게 형성되는 것이 바람직하고, 바디부(110)에 형성된 개구부(110b)의 지름은 이동부재(121)의 지름보다 크고 파지부(122)의 지름보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 파지부(122)의 지름은 그립감을 좋게 하기 위하여 약 4cmm로 형성될 수 있다.
탄성 지지부재(130)는 바디부(110)로부터 그립부(120)가 이동 가능하도록 바디부(110) 및 그립부(120) 사이를 탄성 지지한다. 이러한 탄성 지지부재(130)는 길이 방향으로 신축 가능한 스프링으로 형성될 수 있다. 이처럼 바디부(110)와 그립부(120) 사이가 탄성 지지부재(130)를 통해 연결됨에 따라, 그립부(120)를 파지하여 일방향으로 가압하면 탄성 지지부재(130)가 압축되어 그립부(120)는 일방향으로 이동하게 되고, 그립부(120)에 대한 가압력을 해제하면 탄성 지지부재(130)가 신장되어 그립부(120)는 처음 자리로 복귀하게 된다.
탄성 지지부재(130)의 일단은 바디부(110)의 돌출부재(111)에 지지될 수 있다. 그리고, 탄성 지지부재(130)의 타단을 지지하기 위하여 바디부(110)는 가압부재(170)를 더 포함할 수 있다. 즉 탄성 지지부재(130)의 일단은 바디부(110)의 돌출부재(111)에 지지되고, 타단은 가압부재(170)에 지지될 수 있다.
가압부재(170)는 연결 핀(10)을 통해 그립부(120)의 외주면, 보다 구체적으로는 이동부재(121)의 외주면에 연결될 수 있으며, 그립부(120) 및 가압부재(170)에는 연결 핀(10)과 체결되기 위한 체결 홀(120a, 170a)이 각각 형성될 수 있다.
가압부재(170)는 바디부(110) 내에 배치될 수 있다. 이처럼 가압부재(170)가 바디부(110) 내에 배치됨에 따라 탄성 지지부재(130)가 압축되었다 복귀될 때 가압부재(170)의 일면이 바디부(110)와 접촉하여 그립부(120)가 바디부(110) 외부로 이탈하지 않게 된다. 즉 가압부재(170)는 스토퍼 역할을 하는 것이다.
가압부재(170)는 탄성 지지부재(130)와 접촉하는 면에는 지지홈부가 형성되고, 이 지지홈부에 탄성 지지부재(130)의 일면을 안착시켜 탄성 지지부재(170)가 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 이밖에도 가압부재(170)와 탄성 지지부재(130) 사이의 결합력을 향상시키기 위하여 접착제를 통해 가압부재(170)와 탄성 지지부재(130)를 결합할 수도 있다.
한편, 바디부(110)의 입구측에는 그립부(120)가 바디부(110) 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위한 이탈 방지부재(180)가 설치될 수 있다. 이러한 이탈 방지부재(180)를 구비한 이유는 바디부(110)의 중공(110a)에 그립부(120)를 조립할 때 가압부재(170)가 바디부(110)에 간섭될 수 있기 때문이다. 따라서, 바디부(110)의 중공(110a)에 그립부(120)의 이동부재(121)를 삽입시킨 상태에서 이탈 방지부재(180)를 바디부(110)의 입구측에 결합하면, 가압부재(170)의 간섭 없이 이동부재(121)를 바디부(110) 내에 삽입시킬 수 있게 된다. 이때, 바디부(110)의 입구측에 걸림 홈부가 형성되고, 이 걸림 홈부에 이탈 방지부재(180)의 일부가 삽입되어 결합될 수 있다. 이 밖에도 바디부(110)와 이탈 방지부재(180)의 결합은 다양한 형태로 구현 가능하다.
이처럼 바디부(110)의 입구측에 이탈 방지부재(180)가 설치됨에 따라, 탄성 지지부재(130)가 압축되었다 복귀될 때 가압부재(170)는 이탈 방지부재(180)와 접촉하여 이동이 정지할 수 있다.
자석부(140)는 그립부(120)의 일면에 설치되며, 바디부(110) 내에 배치될 수 있다. 구체적으로, 자석부(140)는 이동부재(121)의 선단 중앙에 배치될 수 있으며 영구자석으로 형성될 수 있다.
홀센서(150)는 자석부(140)와 마주하도록 바디부(110) 내에 설치되며, 그립부(120)의 이동 거리 및 이동 방향을 실시간으로 측정한다. 즉, 그립부(120)가 이동 및 비틀림될 때 그립부(120)에 설치된 자석부(140)의 자기장이 변화하고, 전류와 자기장에 수직 방향으로 전압이 발생하는 홀 효과(hall effect)를 이용하여 그립부(120)의 이동 거리 및 이동 방향을 실시간으로 측정하는 것이다. 이러한 홀센서(150)의 자세한 구조 및 동작은 이미 공지된 기술이므로 생략하기로 한다.
제어부(160)는 홀센서(150)로부터 측정된 그립부(120)의 이동 거리 및 이동 방향 정보를 포함하는 벡터 값을 통해 보행 보조기(1)의 구동을 제어한다. 즉, 벡터 값의 크기와 방향을 통해 보행보조기의 구동 속도 및 구동 방향을 결정하는 것이다. 이때, 제어부(160)는 보행 보조기(1)의 후륜(11)에 연결된 구동 모터를 제어하여 보행 보조기(1)의 속도 및 방향을 제어할 수 있게 된다.
제어부(160)는 바디부(110) 내에 설치되는 것이 바람직하나, 필요에 따라 그립부(120)의 내부 또는 보행 보조기(1)에 설치하는 것도 가능하다.
도 5는 도 1에 도시된 보행 보조기의 제어장치가 보행 보조기에 설치된 상태를 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에 있어서, 제어부를 통해 보행 보조기의 이동 속도 및 이동 방향을 제어하기 위한 데이터 편차 취득의 개념을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 바디부(110)는 한 쌍으로 구비되어 X축 방향으로 상호 이격 배치될 수 있다. 그리고, 바디부(110)는 Y축 방향으로 길게 형성될 수 있다. 이러한 바디부(110)의 구조에 의해 보행 보조기의 제어장치(100)는 사용자의 전방 양측에 각각 배치될 수 있으며, 사용자의 몸체로부터 Y축 방향, 즉 전후 방향으로 길게 배치될 수 있다.
구체적으로, 바디부(110)는 일측에 배치된 제1 바디부(110A)와, 타측에 배치된 제2 바디부(110B)를 포함할 수 있다. 이처럼 바디부(110)가 한 쌍으로 구비됨에 따라, 바디부(110) 내에 설치되는 그립부(120)와, 탄성 지지부재(130)와, 자석부(140)와, 홀센서(150) 또한 한 쌍으로 구비될 수 있다. 이때, 제어부(160) 또한 한 쌍으로 구비되어 제1 바디부(110A)에 설치된 홀센서(150)와 제2 바디부(110B)에 설치된 홀센서(150)로부터 각각 제1 벡터 값과 제2 벡터 값을 수신할 수 있으나, 제조 비용의 감소를 위하여 하나의 제어부(160)를 통해 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값을 수신하는 것이 바람직하다.
제어부(160)는 무선 통신 모듈을 포함하여 한 쌍의 홀센서(150)로부터 측정된 이동 거리 및 이동 방향 정보를 각각 무선으로 수신할 수 있다. 그리고, 제어부(160)는 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값의 합을 산출하고, 산출된 값을 통해 보행 보조기(1)의 속도 및 방향을 결정할 수 있다. 도 6을 참조하여 보행 보조기(1)의 속도 및 방향을 결정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제어부(160)는 도 6의 좌측에 배치된 제1 바디부(110A)의 홀센서(150)로부터 제1 벡터 값을 수신하고, 우측에 배치된 제2 바디부(110B)의 홀센서(150)로부터 제2 벡터 값을 수신한다. 여기서, 좌측에 배치된 홀센서(150)로부터 취득한 제1 벡터 값을 d1이라 하고, 우측에 배치된 홀센서(150)로부터 취득한 제2 벡터 값을 d2라 하면, 시간에 따른 편차량은 d라 할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 아래와 같다.
d = d1 + d2
이러한 d값은 음수와 양수로 나타날 수 있는데, d값이 음수일 경우 사용자의 의도력이 왼쪽인 것으로 판단하고, d값이 양수일 경우 사용자의 의도력이 오른쪽인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, d값이 음수인 경우 제어부(160)는 후륜(11)을 좌측으로 제어하여 보행 보조기(1)의 방향을 결정할 수 있다.
그리고, d값의 절대값을 이용하여 보행 보조기(1)의 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 보행 보조기(1)의 후륜(11)에 연결된 구동 모터에 대한 PWM의 Duty Cycle값의 제어를 통해 보행 보조기(1)의 이동 속도를 제어할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 보행 보조기의 제어장치(100)는 사용자에 의해 가해지는 힘의 크기 및 방향에 따라 보행 보조기(1)의 구동 바퀴에 대한 속도 및 방향을 모두 제어할 수 있으므로 사용이 용이하다.
또한, 사용자의 작동 의지에 따라 보행 보조기(1)의 이동 속도를 제어할 수 있으므로, 둔턱과 같이 큰 힘을 필요로 하는 곳에서도 보행 보조기(1)의 속도를 조절하여 용이하게 사용할 수 있게 된다.
또한, 바디부(110) 내에서 이동하는 그립부(120)가 탄성 지지부재(130)에 의해 이동 및 자동 복원이 가능하므로, 별도의 구동 모듈을 필요로 하지 않아 제조 비용이 감소된다.
아울러, 그립부(120)가 탄성 지지부재(130)를 통해 바디부(110) 내부에서 이동하므로 다양한 핸들 형태를 갖는 보행 보조기(1)에 적용할 수 있으며, 바디부(110) 내에 모든 작동 모듈이 내장되어 있어 컴팩트한 구조를 형성할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 보행 보조기의 제어장치(100)에 대한 동작을 설명하면 아래와 같다.
먼저, 사용자의 전방 양측에 각각 배치된 보행 보조기(1)의 그립부(120)를 파지한다. 그립부(120)를 파지한 상태에서 Y축 방향으로 힘을 가하면, 탄성 지지부재(130)가 압축되어 그립부(120)의 이동부재(121)가 바디부(110) 내에 삽입된다. 이에 따라, 그립부(120)에 설치된 자석부(140)와 바디부(110)에 설치된 홀센서(150) 사이의 거리가 변화되고, 홀센서(150)는 홀 효과를 이용하여 그립부(120)의 이동 거리 및 이동 방향을 실시간으로 측정한다. 이때, 홀센서(150)는 사용자의 양측에 각각 배치되어 있으므로, 좌측에 배치된 그립부(120)와 우측에 배치된 그립부(120)의 이동 거리 및 이동 방향을 각각 측정할 수 있다.
그러면, 제어부(160)는 좌측에 배치된 홀센서(150)와 우측에 배치된 홀센서(150)로부터 그립부(120)의 이동 거리 및 이동 방향 정보를 포함하는 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값을 수신하여 합산한다. 이러한 과정을 통해 산출된 값이 음수일 경우 제어부(160)는 후륜(11)을 좌측으로 제어하고, 양수일 경우 제어부(160)는 후륜(11)을 우측으로 제어하여 보행 보조기(1)의 이동 방향을 결정한다. 그리고, 산출된 값의 절대값을 통해 보행 보조기(1)의 후륜(11)에 연결된 구동 모터에 대한 PWM의 Duty Cycle값을 제어하여 보행 보조기(1)의 이동 속도를 제어한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1.. 보행 보조기
110.. 바디부
120.. 그립부
130.. 탄성 지지부재
140.. 자석부
150.. 홀센서
160.. 제어부
170.. 가압부재
180.. 이탈 방지부재

Claims (20)

  1. 보행 보조기의 핸들 부위에 설치되며, 내부에 중공이 형성된 적어도 하나의 바디부;
    상기 바디부 내에 일부가 삽입된 그립부;
    상기 바디부로부터 상기 그립부가 이동 가능하도록 상기 바디부 및 상기 그립부 사이를 탄성 지지하는 탄성 지지부재;
    상기 그립부의 일면에 설치되며, 상기 바디부 내에 배치된 자석부;
    상기 자석부와 마주하도록 상기 바디부 내에 설치되며, 상기 그립부의 이동 거리 및 이동 방향을 실시간으로 측정하는 홀센서; 및
    상기 홀센서로부터 측정된 이동 거리 및 이동 방향 정보를 포함하는 벡터 값을 통해 상기 보행 보조기의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 바디부에는 내주면을 따라 일부가 돌출되어 상기 탄성 지지부재의 일단이 지지되는 돌출부재가 형성되고,
    상기 탄성 지지부재의 타단이 안착되는 가압부재를 포함하되, 상기 가압부재는 연결 핀을 통해 상기 그립부의 외주면에 연결되어 상기 그립부의 움직임에 연동하여 상기 탄성 지지부재의 타단을 가압하며,
    상기 바디부의 입구측에는 상기 그립부가 상기 바디부 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위한 이탈 방지부재가 설치되며,
    상기 가압부재는 상기 이탈 방지부재와 접촉되어 상기 그립부가 상기 바디부의 입구측으로 이탈됨을 방지함과 동시에 상기 탄성 지지부재가 압축되었다 복귀될 때 이동을 정지할 수 있는 보행 보조기의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바디부는 한 쌍으로 구비되어 X축 방향으로 상호 이격 배치되며, Y축 방향으로 길게 형성된 보행 보조기의 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바디부는 일측에 배치된 제1 바디부와, 타측에 배치된 제2 바디부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 바디부에 설치된 홀센서로부터 제1 벡터 값을 수신하고, 상기 제2 바디부에 설치된 홀센서로부터 제2 벡터 값을 수신하는 보행 보조기의 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값의 합을 산출하고, 상기 산출된 값을 통해 상기 보행 보조기의 속도 및 방향을 제어하는 보행 보조기의 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 보행 보조기의 후륜에 연결된 구동 모터를 제어하는 보행 보조기의 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 무선 통신 모듈을 포함하여 상기 홀센서로부터 측정된 이동 거리 및 이동 방향 정보를 무선으로 수신하는 보행 보조기의 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 지지부재는 길이 방향으로 신축 가능한 스프링으로 형성된 보행 보조기의 제어장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 보행 보조기의 핸들 부위에 Y축 방향으로 길게 설치되며, 한 쌍으로 구비되어 X축 방향으로 상호 이격 배치된 중공의 바디부;
    상기 각각의 바디부 내에 일부가 삽입된 그립부;
    상기 바디부로부터 상기 그립부가 이동 가능하도록 상기 바디부 및 상기 그립부 사이를 탄성 지지하는 탄성 지지부재;
    상기 그립부의 일면에 설치되며, 상기 바디부 내에 배치된 자석부;
    상기 자석부와 마주하도록 상기 바디부 내에 설치되며, 상기 그립부의 이동 거리 및 이동 방향을 실시간으로 측정하는 홀센서; 및
    상기 홀센서로부터 측정된 이동 거리 및 이동 방향 정보를 포함하는 벡터 값을 통해 상기 보행 보조기의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 바디부에는 내주면을 따라 일부가 돌출되어 상기 탄성 지지부재의 일단이 지지되는 돌출부재가 형성되고,
    상기 탄성 지지부재의 타단이 안착되는 가압부재를 포함하되, 상기 가압부재는 연결 핀을 통해 상기 그립부의 외주면에 연결되어 상기 그립부의 움직임에 연동하여 상기 탄성 지지부재의 타단을 가압하며,
    상기 바디부의 입구측에는 상기 그립부가 상기 바디부 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위한 이탈 방지부재가 설치되며,
    상기 가압부재는 상기 이탈 방지부재와 접촉되어 상기 그립부가 상기 바디부의 입구측으로 이탈됨을 방지함과 동시에 상기 탄성 지지부재가 압축되었다 복귀될 때 이동을 정지할 수 있는 보행 보조기의 제어장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 일측에 배치된 홀센서로부터 제1 벡터 값을 수신하고, 타측에 배치된 홀센서로부터 제2 벡터 값을 수신하는 보행 보조기의 제어장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 1개 구비되며, 무선 통신 모듈을 포함하여 상기 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값을 무선으로 수신하는 보행 보조기의 제어장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 벡터 값 및 제2 벡터 값의 합을 산출하고,
    상기 산출된 값이 음수이면 상기 보행 보조기의 후륜을 좌측 방향으로 제어하고, 상기 산출된 값이 양수이면 상기 보행 보조기의 후륜을 우측 방향으로 제어하는 보행 보조기의 제어장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 산출된 값의 절대 값에 따라 상기 보행 보조기의 후륜에 연결된 구동 모터의 속도를 제어하는 보행 보조기의 제어장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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