KR102084168B1

KR102084168B1 - 어깨 재활로봇

Info

Publication number: KR102084168B1
Application number: KR1020180108286A
Authority: KR
Inventors: 배성진; 장평훈; 에즈긴 에르킨
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2020-03-03

Abstract

본 발명은 회전력을 발생하는 구동부와, 복수 개의 링크들의 연결 지점이 회전 가능하게 연결되는 4절 링크장치와, 전, 후방향 선형운동을 구현하는 크랭크 및 커넥팅로드가 결합되어, 하나의 구동축을 이용하여 어깨 견갑면을 기준으로 한 어깨의 굴곡/신전 운동 또는 어깨의 내전/외전 운동이 구현되어, 선택적으로 어깨의 굴곡/신전 또는 내전/외전 재활 운동을 실시할 수 있어, 실제 임상에서 어깨 재활하기에 앞서 시행되어야 한다고 알려진 견갑골의 내전/외전 재활 운동을 제공할 수 있고, 실제 사람의 움직임 궤적을 기반으로 가동궤도가 설정되므로, 피운동자에게 위화감이 없으며, 자연스러운 재활 동작이 가능한 어깨 재활로봇을 제공한다.

Description

어깨 재활로봇{Shoulder Rehabilitation Robot}

본 발명은 어깨 재활로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전력을 발생하는 구동부와, 복수 개의 링크들의 연결 지점이 회전 가능하게 연결되는 링크장치와, 전, 후방향 선형운동을 구현하는 크랭크 및 커넥팅로드가 결합되어, 하나의 구동축을 이용하여 어깨 견갑면을 기준으로 한 어깨의 굴곡/신전 운동 또는 어깨의 내전/외전 운동이 구현되어, 선택적으로 어깨의 굴곡/신전 또는 내전/외전 재활 운동을 실시할 수 있는 어깨 재활로봇에 관한 것이다.

인체는 일반적으로 관절 부위와 인접한 부위들이 관절 부위를 기준으로 회전 가능한 구조를 가진다.

그런데 관절 부위를 수술한 환자의 경우, 스스로 운동이 불가능하여 근육이 약해지고 원활한 영양 공급이 이루어지지 않아 관절 부위가 굳어질 우려가 있다.

따라서 관절의 변형을 방지하고 정상적인 활동에 복귀하기 위해서 재활운동을 하여야 한다.

또한, 환자뿐만 아니라 노화에 의해 근력이 약한 노인이나 장애인의 경우에도 재활운동이 필요한데, 이를 위해 다양한 재활장치들이 개발되고 있다.

종래의 기술을 살펴보면, 등록특허 제10-1316840호(2013.10.02)에는 인체의 상완을 지지하는 상완 고정부와, 상완 고정부에 회전 가능하게 연결되며, 인체의 견관절을 지지하는 견관절 고정부와, 상완 고정부를 견관절 고정부에 대하여 회전시키는 상완 구동모터와, 견관절 고정부에 연결되어, 인체의 체간을 중심으로 인체의 견관절이 움직일 수 있도록 인체의 견갑골을 지지해주는 체간 연결부와, 체간 연결부에 회전 가능하게 결합되며, 인체의 체간을 지지해주는 체간 구동부와, 체간 연결부를 체간 구동부에 대하여 회전시키는 견관절 구동모터와, 상완 고정부에 대하여 회전 가능하도록 연결되며, 인체의 전완을 지지하는 전완 고정부와, 전완 고정부에 대하여 회전가능하게 결합되며, 사용자가 잡을 수 있는 손 고정부를 포함하는 상지 재활 훈련용 외골격 장치를 제공하였는데, 상기한 종래기술은 한 종류의 회전 운동(굴곡/신전)만을 재활운동의 대상으로 한다는 한계점이 있다.

또한, 어깨의 재활운동이 안전하게 이루어지기 위해서는 견갑면(scapular plane)에서 이루어져야 하는데 종래기술은 이를 고려하지 않았고, 실제 어깨 재활에서 중요하다고 알려진 견갑면을 기준으로 한 어깨의 외전(abduction) 및 내전(adduction) 운동에 대해서는 전혀 고려되지 않은 문제점이 있었다.

그리고 종래기술은 어깨 운동의 한 동작 당 적어도 둘 이상의 구동수단이 사용되어, 상기 구동수단에 설정되는 운동궤적이 사용자마다 달라, 재활운동을 하고자하는 사용자의 신체에 맞게 구동수단들의 운동궤적을 각각 일일이 설정해주어야 하므로, 재활운동이 이루어지도록 하기 위해서는 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 회전력을 발생하는 구동부와, 복수 개의 링크들의 연결 지점이 회전 가능하게 연결되는 링크장치와, 전, 후방향 선형운동을 구현하는 크랭크 및 커넥팅로드가 결합되어, 하나의 구동축을 이용하여 어깨 견갑면을 기준으로 한 어깨의 굴곡/신전 운동 또는 어깨의 내전/외전 운동이 구현되어, 선택적으로 어깨의 굴곡/신전 또는 내전/외전 재활 운동을 실시할 수 있어, 실제 임상에서 어깨 재활을 하기에 앞서 시행되어야 한다고 알려진 견갑면을 기준으로 한 어깨의 내전/외전 재활 운동을 제공할 수 있고, 실제 사람의 움직임 궤적을 기반으로 가동궤도가 설정되므로, 피운동자에게 위화감이 없으며, 자연스러운 재활 동작이 가능한 어깨 재활로봇을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 어깨 재활로봇은 외부에서 인가되는 전원으로 구동축을 회전시키는 구동부와, 일단이 상기 구동부의 구동축에 결합되어, 상기 구동축의 회전으로 회전하는 제1링크바와, 상측 후단이 상기 제1링크바의 타단에 회전 가능하게 연결되어, 상기 제1링크바와 연동하여 회전하는 제2링크바와, 상기 제2링크바에 인접하여 수평으로 배치되는 가이드바와, 하측 전단이 상기 제2링크바의 하측 전단에 회전 가능하게 연결되고, 상측 후단이 상기 구동부의 후방측에 회전 가능하게 연결되어, 상기 제2링크바와 연동하여 회전하는 제3링크바와, 일단이 상기 구동부의 구동축에 결합되어, 상기 구동축의 회전에 의해 회전하는 크랭크바와, 후단이 상기 크랭크바의 타단에 회전 가능하게 연결되고, 상기 크랭크바의 회전으로 전단이 상기 가이드바의 길이를 따라 전, 후 왕복 운동하는 커넥팅로드와, 상기 가이드바에 길이방향을 따라 선형운동하게 구비되면서, 후방측이 상기 커넥팅로드의 전단과 회전 가능하게 연결되어, 상기 커넥팅로드의 전, 후 왕복운동에 의해 상기 가이드바를 따라 선형 운동하는 슬라이더, 및 상기 슬라이더에 구비되어, 해당 사용자의 팔 전완부가 견착되는 전완견착부를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 구동부는 지면과 수직을 이루도록 고정된 지지대와, 상기 지지대 중 어느 한 곳에 고정되어 해당 사용자의 어깨 높이에 대응하는 위치에 위치하는 고정브라켓과, 상기 고정브라켓에 구비되고, 외부에서 인가되는 전원으로 회전축을 회전시키는 전동모터와, 상기 고정브라켓 중 상기 전동모터 상측에 구비되고, 상기 전동모터의 회전축과 기계적 연결수단으로 연결되어, 상기 회전축의 회전을 기어비로 가감하여 구동축을 회전시키는 구동축모듈을 포함한다.

여기서 본 발명에 따른 상기 제2링크바는 중앙에 위치되고, 수직방향으로 길이를 갖는 제2링크 수직변과, 상기 제2링크 수직변의 상단에서 후방으로 수평 연장 형성된 제2링크 상측변과, 상기 제2링크 수직변의 하단에서 전방으로 수평 연장 형성된 제2링크 하측변으로 형성된 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 상기 제3링크바는 중앙에 위치되고 수직방향으로 길이를 갖는 제3링크 수직변과, 상기 제3링크 수직변의 상단에서 후방으로 연장 형성되면 후단이 하방으로 절곡 형성된 제3링크 상측변과, 상기 제3링크 수직변의 하단에서 전방으로 수평 연장 형성된 제3링크 하측변으로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 제2링크바의 수직변에 구비되어, 해당 사용자의 팔 상완부가 견착되는 상완견착부를 더 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 상기 구동축은 상기 제1링크바 및 크랭크바와 선택적으로 구동력을 전달하는 클러치인 동력전달수단으로 결합되어, 상기 구동축의 구동력이 상기 제1링크바 및 크랭크바 중 어느 하나에 전달되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 어깨 재활로봇은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 서로의 끝단이 회전 가능하게 서로 연결된 4절 링크장치를 통해 견갑면을 기준으로 한 어깨의 굴곡/신전 운동이 구현됨으로써, 피운동자는 동작의 위화감이 없이 자연스러운 어깨의 굴곡/신전 재활 동작이 가능하고, 어깨 충돌증후군이 예방되어 어깨 재활운동을 안전하게 실시할 수 있다.

둘째, 크랭크 및 커넥팅로드의 결합에 따른 전, 후방향 선형운동을 구현으로, 견갑면을 기준으로 한 어깨의 내전/외전 동작이 구현됨으로써, 실제 임상에서 어깨 재활운동 전 시행되어야 한다고 알려진 견갑골의 내전/외전 재활 운동을 제공할 수 있고, 실제 사람의 움직임 궤적을 기반으로 가동궤도가 설정되므로, 자연스러운 재활 동작이 가능하다.

셋째, 하나의 전동모터와, 간단한 구조의 4절링크 및 크랭크와 커넥팅로드로 견갑면을 기준으로 한 어깨 굴곡/신전 및 내전/외전 운동이 선택적으로 구현되므로, 구조가 단순하여 유지보수가 용이하고, 제조비용이 적게 들어 재활운동 장치의 보급이 용이하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 어깨 재활로봇의 구성을 보인 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 어깨 재활로봇이 어깨의 굴곡 운동을 구현한 상태를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 어깨 재활로봇이 어깨의 신전 운동을 구현한 상태를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 어깨 재활로봇이 어깨의 외전 운동을 구현한 상태를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 어깨 재활로봇이 어깨의 내전 운동을 구현한 상태를 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

어깨의 내전 및 외전 운동으로 견갑골의 재활이 어깨 재활에 앞서 이루어져야 하는데, 이때 어깨의 안전을 위해서 상완골 위치(Scaption position)에서 재활이 이루어져야 하고, 신체를 정확히 고정 시켜 다른 신체부위 개입 없이 견갑면을 기준으로 한 어깨의 운동만 이루어져야 하며, 관절과 상완관절(Glenohumeral joint)의 움직임에 유의해야 한다.

본 발명은 이러한 이유로 회전력을 발생하는 구동부와, 복수 개의 링크들의 연결 지점이 회전 가능하게 연결되는 링크장치와, 전, 후방향 선형운동을 구현하는 크랭크 및 커넥팅로드가 결합되어, 하나의 구동축을 이용하여 어깨 견갑면을 기준으로 한 어깨의 굴곡/신전 운동 또는 어깨의 내전/외전 운동이 구현되어, 선택적으로 어깨의 굴곡/신전 또는 내전/외전 재활 운동을 실시할 수 있는 어깨 재활로봇을 제공하는데, 도면을 참조하여 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 어깨 재활로봇은 구동부(100), 제1링크바(200), 제2링크바(300), 제3링크바(400), 크랭크바(500), 커넥팅로드(600)가 포함되는데, 먼저 상기 구동부(100)는 외부에서 인가되는 전원으로 구동축을 회전시켜 회전력을 발생하는 것으로, 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.(본 발명에서 방위를 지시하는 전방 및 후방은 장치를 사용하는 피운동자를 기준으로 설명하는데, 일례로 피운동자의 전방을 향하는 방위가 전방이고, 피운동자의 후방을 향하는 방위가 후방이다.)

먼저, 상기 구동부(100)는 외부에서 인가되는 전원으로 회전축을 회전시키는 전동모터(110)가 포함되고, 상기 전동모터(110)의 회전축과 기계적 연결수단으로 구동축(121)이 연결되는 구동축모듈(120)이 포함되는데, 이때 상기 구동축(121)은 상기 회전축의 회전력을 기어비로 가감된 회전력을 전달받아, 가감된 회전력으로 상기 구동축(121)이 회전한다.

여기서 기계적 연결수단은 벨트, 체인, 기어 등이 이용될 수 있고, 상기 벨트 및 체인과 같은 기계적 연결수단에는 기계적 연결수단의 장력을 조절할 수 있는 텐션너를 포함할 수 있다.

그리고 상기 구동부(100)의 전동모터(110) 및 구동축모듈(120)은 고정브라켓(130)에 구비되는데, 상기 고정브라켓(130)은 지면에 수직으로 고정되는 지지대(140) 선택적으로 고정되어, 해당 피운동자의 어깨 높이에 대응하는 위치에 위치될 수 있다.

따라서 상기 구동부(100)는 상기 고정브라켓(130)이 지지대(140)의 수직방향을 따라 이동 가능하고, 선택적으로 고정수단에 의해 상기 지지대(140) 중 어느 한 위치에 고정될 수 있어, 피운동자들의 다양한 신장에 대응하여 상기 구동축모듈(120)의 구동축(121)이 위치할 수 있다.

또한, 상기 구동부(100)의 구동축(121)에는 제1링크바(200)의 일단이 결합되는데, 상기 제1링크바(200)는 선형의 바 형태로, 수직방향으로 길이를 가지며, 그 하단이 상기 구동축(121)에 결합되어, 상기 구동축(121)의 회전에 의해 회전한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 상기 제1링크바(200)의 일단이 직접 상기 구동축(121)에 결합되는 것으로 기재하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 선택적으로 회전력을 전달받도록 마그네틱 클러치와 같이 선택적으로 동력을 전달하는 동력전달수단으로 상기 구동축(121)에 상기 제1링크바(200)의 일단이 결합될 수 있다.

그리고 상기 제1링크바(200)의 타단에는 제2링크바(300)의 상측 후단이 회전 가능하게 연결되는데, 이렇게 연결된 상기 제2링크바(300)는 상기 제1링크바(200)의 회전에 연동하여 회전한다.

이때 상기 제2링크바(300)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 제2링크바(300)는 제2링크 수직변(301)과, 제2링크 상측변(302)과, 제2링크 하측변(303)이 포함되는데, 상기 제2링크 수직변(301)은 상기 제2링크바(300)의 중앙에 위치되는 것으로 수직방향으로 길이를 갖도록 수직으로 배치되고, 상기 제2링크 수직변(301)의 상측단에서 후방으로 제2링크 상측변(302)이 수평 연장 형성되며, 상기 제2링크 수직변(301)의 하측단에서 전방으로 제2링크 하측변(303)이 수평 연장 형성된다.

여기서 상기 제2링크바(300)에 인접하여 가이드바(310)가 수평으로 배치되는데, 상기 가이드바(310)는 상기 제2링크 하측변(303)과 인접하게 상기 제2링크 하측변(303)의 상측에 일정 거리를 두고 상기 제2링크 수직변(301)에 상기 가이드바(310)의 후단이 연결되어, 상기 제2링크 하측변(303)과 평행을 이룬다.

그리고 상기 가이드바(310)에는 길이방향인 전, 후방향을 따라 선택적으로 이동하는 슬라이더(320)가 구비되는데, 상기 슬라이더(320)는 그 후방이 커넥팅로드(600)의 전단과 회전 가능하게 연결되어, 상기 커넥팅로드(600)에 의해 상기 가이드바(310)를 따라 선형 운동한다.

또한, 상기 제2링크바(300)에는 사용자의 팔 상완부가 견착되는 상완견착부(330)가 구비되는데, 상기 상완견착부(330)는 개방된 일측을 통해 팔 상완부가 진입하여 수용되거나, 이탈할 수 있도록 단면이 '⊂' 형태를 이루고, 일측에는 팔의 상완부를 수용한 상태를 유지하도록 복수 개의 벨크로밸트가 구비된다.

이때 상기 상완견착부(330)는 상기 커넥팅로드(600)의 운동에 방해되지 않도록, 단면이 'ㄷ'형태의 브라켓(331)에 의해 상기 제2링크 수직변(301)에 결합되는 것이 바람직하다.

그리고 제3링크바(400)의 후단이 상기 구동부(100)의 고정브라켓(130) 일측에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제3링크바(400)의 전단은 상기 제2링크바(300)의 전단과 회전 가능하게 연결된다.

여기서 상기 제3링크바(400)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 제3링크바(400)는 제3링크 수직변(401)과, 제3링크 상측변(402)과, 제3링크 하측변(403)이 포함되는데, 상기 제3링크 수직변(401)은 상기 제3링크바(400)의 중앙에 위치하는 것으로 수직방향으로 길이를 갖고, 상기 제3링크 수직변(401)의 상측단에서 후방으로 연장 형성되면 후단이 하방으로 절곡 형성되어 '┓'형태를 이루고, 상기 제3링크 하측변(403)은 상기 제3링크 수직변(401)의 하측단에서 전방으로 수평 연장 형성된다.

여기서 상기 제3링크바(400)의 후방인 제3링크 상측변(402)의 후단은 상기 구동부(100)의 고정브라켓(130)에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제3링크바(400)의 전방인 제3링크 하측변(403)의 전단은 제2링크바(300)의 전방인 제2링크 하측변(303)의 전단과 연결되어, 상기 제3링크바(400)가 제2링크바(300)의 회전에 연동하여 제2링크바(300)를 지지하면서 상기 고정브라켓(130)와 연결된 지점을 축으로 회전한다.

이때 상기 고정브라켓(130)에 회전 가능하게 연결되는 제3링크 상측변(402)의 후단은 추후 어깨 재활장치를 피운동자에 장착할 시, 피운동자의 견갑면과 같은 위상에 위치되는 것이 바람직하다.

따라서 상기와 같이 서로의 연결 지점이 회전 가능하게 연결되는 제1링크바(200)와, 제2링크바(300)와, 제3링크바(400)를 포함하는 4절 링크장치와, 상기 제1링크바(200)에 회전력을 제공하는 구동부(100)의 결합으로, 상기 구동부(100)의 구동축(121)이 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되면, 상기 제1링크바(200)가 구동축(121)을 축으로 정방향 또는 역방향으로 회전하면서, 상기 제2링크바(300) 및 제3링크바(400)가 연동하여 정방향 또는 역방향으로 회전되어, 팔이 어깨를 축으로 상방향으로 올리는 굴곡 운동 또는 하향을 내리면서 뒤로 회전시키는 신전 운동을 구현하게 된다.

이때 팔의 회전 각도는 해당 사용자의 재활운동에 요구되는 회전 각도에 대응하여, 프로그램으로 기설정되어 기설정된 정보에 토대로 상기 구동부(100)의 전동모터(110)가 제어되어, 회전 방향 및 회전각도가 조절되어 굴곡 및 신전 운동이 구현되는 것이 바람직하다.

더불어 상기 구동부(100)의 구동축(121)에는 크랭크바(500)의 일단이 결합되는데, 상기 크랭크바(500)는 상기 구동축(121)의 회전에 의해 회전한다.

이때 상기 크랭크바(500) 역시 상기 제1링크바(200)와 같이 수직방향으로 길이를 갖는 선형의 바 형태로, 상기 제1링크바(200)보다 길이가 짧으며, 회전각도는 상기 제1링크바(200)보다 작은 180°내에서 회전한다.

그리고 커넥팅로드(600)의 후단이 상기 크랭크바(500)의 타단에 회전 가능하게 연결되고, 상기 커넥팅로드(600)의 전단은 위에서 기재한 바와 같이 상기 가이드바(310)를 따라 선형 운동하는 슬라이더(320)에 회전 가능하게 연결된다.

이때 상기 슬라이더(320)는 그 전방측에 파지손잡이(321)가 구비되어, 사용자가 상기 파지손잡이(321)를 손으로 파지하도록 하고, 상기 파지손잡이(321)의 후방에는 팔 전완부가 견착되는 전완견착부(322)가 구비되어, 사용자의 팔이 슬라이더(320)에 견착된다.

그리고 상기 전완견착부(322) 역시 개방된 일측을 통해 팔의 전완부가 진입하여 수용되거나, 이탈할 수 있도록 단면이 '⊂' 형태를 이루고, 일측에는 팔의 전완부를 수용한 상태를 유지하도록 복수 개의 벨크로밸트가 구비된다.

따라서 상기 구동축(121)의 정방향 회전 또는 역방향 회전에 의해 상기 크랭크바(500)가 정방향 회전 또는 역방향 회전하게 되고, 상기 크랭크바(500)의 정방향 회전 또는 역방향 회전으로 상기 커넥팅로드(600)는 전, 후 왕복 운동하면서, 전단에 회전 가능하게 연결된 상기 슬라이더(320)를 상기 가이드바(310)를 따라 선형운동하게 하고, 상기 슬라이더(320)가 상기 가이드바(310)를 따라 선형운동하게 됨에 따라 상기 슬라이더(320)에 구비된 전완견착부(322)에 의해 상기 슬라이더(320)에 견착된 팔은 견갑면을 기준으로 한 어깨의 내전 및 외전 운동을 구현하게 된다.

그러므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기한 구성에 의해 하나의 구동축을 이용하여 어깨 견갑면을 기준으로 한 어깨의 굴곡/신전 운동 또는 어깨의 내전/외전 운동이 구현되어, 선택적으로 어깨의 굴곡/신전 또는 내전/외전 재활 운동을 실시할 수 있어, 실제 임상에서 어깨 재활하기에 앞서 시행되어야 한다고 알려진 견갑골의 내전/외전 재활 운동을 제공할 수 있고, 실제 사람의 움직임 궤적을 기반으로 가동궤도가 설정되므로, 피운동자에게 위화감이 없으며, 자연스러운 재활 동작이 가능하다.

여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 어깨 재활로봇은 어깨의 굴곡 및 신전 운동 또는 어깨의 내전 및 외전 운동이 한꺼번에 구현되지 않고, 선택적으로 구현되는 것이 바람직한데, 상기 상완견착부(330)를 이용한 팔의 상완부 구속은 어깨의 굴곡 및 신전 운동 시에만 적용되고, 어깨의 내전 및 외전 운동 시에는 상기 상완견착부(330)를 이용한 팔의 상완부 구속을 하지 않고, 상기 제1링크바(200) 및 크랭크바(500) 중 어느 하나에만 상기 구동축(121)의 회전력이 선택적으로 전달될 수 있도록, 구동축과 상기 제1링크바(200) 또는 크랭크바(500)의 결합을 동력전달수단인 마그네틱 클러치로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 어깨 재활로봇은 어깨의 굴곡 및 신전 운동 또는 어깨의 내전 및 외전 운동이 한꺼번에 구현하지 않고, 선택적으로 구현할 수 있도록 상기한 실시 예에만 한정하지 않는데 다른 실시 예로는 상기 제1링크바(200) 및 크랭크바(500) 중 상기 크랭크바(500)에는 구동축(121)의 회전력이 항시 전달되고, 상기 제1링크바(200)에는 선택적으로 구동축(121)의 회전력이 전달될 수 있도록 할 수도 있다. 이에 다른 실시 예에 따른 어깨 재활로봇은 상기 제1링크바(200)는 자유회전운동이 가능한 베어링으로 상기 구동축(121)에 결합되고, 상기 크랭크바(500)는 상기 구동축(121)의 회전력을 항시 받을 수 있도록 직결로 하면서, 상기 제1링크바(200)가 크랭크바(500)와 선택적으로 연동하여 회전할 수 있도록, 상기 제1링크바(200)와 크랭크바(500) 각각에 체결공을 동위 상에 형성하고, 상기 체결공에 핀 또는 볼트 등과 같은 체결수단으로 상기 제1링크바(200)와 크랭크바(500)를 일체로 체결시켜, 상기 크랭크바(500)가 회전하게 되면, 상기 제1링크바(200)가 연동 회전하여, 어깨의 굴곡 및 신전 운동을 구현하고, 상기 체결수단을 상기 제1링크바(200) 및 크랭크바(500)에서 해체하면 상기 크랭크바(500) 만 상기 구동축(121)의 회전력을 전달받아, 견갑면을 기준으로 한 어깨의 내전 및 외전 운동을 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 구동부 110: 전동모터
120: 구동축모듈 121: 구동축
130: 고정브라켓 140: 지지대
200: 제1링크바 300: 제2링크바
301: 제2링크 수직변 302: 제2링크 상측변
303: 제2링크 하측변 310: 가이드바
320: 슬라이더 321: 파지손잡이
322: 전완견착부 330: 상완견착부
331: 브라켓 400: 제3링크바
401: 제3링크 수직변 402: 제3링크 상측변
403: 제3링크 하측변 500: 크랭크바
600: 커넥팅로드

Claims

외부에서 인가되는 전원으로 구동축을 회전시키는 구동부;
일단이 상기 구동부의 구동축에 결합되어, 상기 구동축의 회전으로 회전하는 제1링크바;
상측 후단이 상기 제1링크바의 타단에 회전 가능하게 연결되어, 상기 제1링크바와 연동하여 회전하는 제2링크바;
상기 제2링크바에 인접하여 수평으로 배치되는 가이드바;
하측 전단이 상기 제2링크바의 하측 전단에 회전 가능하게 연결되고, 상측 후단이 상기 구동부의 후방측에 회전 가능하게 연결되어, 상기 제2링크바와 연동하여 회전하는 제3링크바;
일단이 상기 구동부의 구동축에 결합되어, 상기 구동축의 회전에 의해 회전하는 크랭크바;
후단이 상기 크랭크바의 타단에 회전 가능하게 연결되고, 상기 크랭크바의 회전으로 전단이 상기 가이드바의 길이를 따라 전, 후 왕복 운동하는 커넥팅로드;
상기 가이드바에 길이방향을 따라 선형운동하게 구비되면서, 후방측이 상기 커넥팅로드의 전단과 회전 가능하게 연결되어, 상기 커넥팅로드의 전, 후 왕복운동에 의해 상기 가이드바를 따라 선형 운동하는 슬라이더; 및
상기 슬라이더에 구비되어, 해당 사용자의 팔 전완부가 견착되는 전완견착부;를 포함하는 어깨 재활로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 구동부는
지면과 수직을 이루도록 고정된 지지대와;
상기 지지대 중 어느 한 곳에 고정되어 해당 사용자의 어깨 높이에 대응하는 위치에 위치하는 고정브라켓과;
상기 고정브라켓에 구비되고, 외부에서 인가되는 전원으로 회전축을 회전시키는 전동모터와;
상기 고정브라켓 중 상기 전동모터 상측에 구비되고, 상기 전동모터의 회전축과 기계적 연결수단으로 연결되어, 상기 회전축의 회전을 기어비로 가감하여 구동축을 회전시키는 구동축모듈;을 포함하는 어깨 재활로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 제2링크바는
중앙에 위치되고, 수직방향으로 길이를 갖는 제2링크 수직변과;
상기 제2링크 수직변의 상단에서 후방으로 수평 연장 형성된 제2링크 상측변과;
상기 제2링크 수직변의 하단에서 전방으로 수평 연장 형성된 제2링크 하측변;으로 형성된 것을 특징으로 하는 어깨 재활로봇.
청구항 1에 있어서
상기 제3링크바는
중앙에 위치되고 수직방향으로 길이를 갖는 제3링크 수직변과;
상기 제3링크 수직변의 상단에서 후방으로 연장 형성되면 후단이 하방으로 절곡 형성된 제3링크 상측변과;
상기 제3링크 수직변의 하단에서 전방으로 수평 연장 형성된 제3링크 하측변;으로 형성된 것을 특징으로 하는 어깨 재활로봇.
청구항 3에 있어서,
상기 제2링크바의 수직변에 구비되어, 해당 사용자의 팔 상완부가 견착되는 상완견착부;를 더 포함하는 어깨 재활로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 구동축은
상기 제1링크바 및 크랭크바와 선택적으로 구동력을 전달하는 클러치인 동력전달수단으로 결합되어, 상기 구동축의 구동력이 상기 제1링크바 및 크랭크바 중 어느 하나에 전달되도록 한 어깨 재활로봇.