KR102117521B1 - Upper limbs rehabilitation training device using virtual reality (VR) climbing exercise - Google Patents

Upper limbs rehabilitation training device using virtual reality (VR) climbing exercise Download PDF

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이현주
황명석
김종운
이연재
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건양대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an upper limb rehabilitation training device using virtual reality (VR) climbing exercise, which performs rehabilitation training of the shoulder through climbing easily performed even at home by applying a VR technology without visiting specialized facilities having an artificial rock wall, and performs diagnosis and instruction through measured values using various sensors.

Description

가상현실(VR) 크라이밍 운동을 이용한 상지 재활훈련 기기 {Upper limbs rehabilitation training device using virtual reality (VR) climbing exercise}Upper limbs rehabilitation training device using virtual reality (VR) climbing exercise}

본 발명은 재활운동 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 인공암벽을 구비한 전문시설의 방문 없이도 가상현실 기술을 적용하여 가정 등에서도 쉽게 클라이밍을 통한 어깨의 재활훈련이 이루어질 수 있으며, 각종 센서를 이용한 측정값을 이용하여 진단 및 지도가 이루어질 수 있는 가상현실(VR) 크라이밍 운동을 이용한 상지 재활훈련 기기 에 관한 것이다.The present invention relates to a rehabilitation exercise system, and in detail, by applying virtual reality technology without visiting a specialized facility equipped with an artificial rock wall, rehabilitation training of the shoulder through climbing can be easily performed at home and the like, and measurement values using various sensors It relates to the upper limb rehabilitation training device using a virtual reality (VR) climbing exercise that can be diagnosed and directed using.

가상현실 기술은 컴퓨터로 만들어 놓은 가상의 환경에서 실제와 같은 체험을 할 수 있도록 하는 기술로 머리에 장착하는 디스플레이 디바이스인 HMD(Head mounted display)를 활용해 체험이 이루어진다.Virtual reality technology is a technology that enables users to experience life in a virtual environment created by a computer, and the experience is achieved using a head mounted display (HMD), a display device mounted on the head.

가상현실 기술을 스포츠에 적용한 콘텐츠는 초기 자전거나 트레드밀(treadmill) 형태로 대상자에게 운동효과를 제공하기 위한 방식에서 근래 다양한 스포츠를 비롯하여 재활분야에도 접목되며 그 범위가 크게 확대되고 있다.Content that applies virtual reality technology to sports has been grafted into various sports and rehabilitation fields in recent years in a way to provide exercise effects to subjects in the form of an initial bicycle or treadmill, and its scope has been greatly expanded.

최근 유럽을 중심으로 인공암벽 클라이밍 동작을 응용한 치료적 클라이밍은 수술 후 재활, 노인성 질환, 신경학적 질환 및 정신적 질환에 이르기까지 적용범위가 확대되고 있으며, 보존적 운동에 비해 클라이밍 운동이 근력 강화와 가동성 증진에 효과적이라고 보고되고 있다.In recent years, therapeutic climbing using artificial rock climbing in Europe has been expanded to include post-surgery rehabilitation, senile disease, neurological disease, and psychological disease. It has been reported to be effective in improving mobility.

또한, 치료적 클라이밍 동작은 각 분절의 근활성도 증가에 효과적이며, 클라이밍 벽에서 홀더를 잡는 위치에 따라 어깨의 근활성도 변화를 알아본 결과 어깨의 높이보다 높은 위치를 잡고 유지하는 것보다 평행한 위치의 홀더를 잡은 것이 어깨 근육의 활성도가 더 높게 나타나는 등 그 연구도 활발히 이루어지고 있다.In addition, the therapeutic climbing action is effective for increasing the muscle activity of each segment, and as a result of examining the change in the muscle activity of the shoulder according to the position of holding the holder on the climbing wall, a position parallel to that of holding and maintaining a position higher than the shoulder height The study has been actively carried out, such as holding the holder of the shoulder muscle activity is higher.

재활운동은 단순한 근력강화 운동이 아니라 치료를 위한 운동으로, 치료적 운동을 통해 부종과 통증을 줄여주고, 손상된 근신경계를 복구 및 평감각의 회복과 함께, 생체역학적인 분석을 통해 관절의 가동범위를 넓히고, 신체의 균형을 맞추며 근력을 향상시키게 된다.Rehabilitation exercise is not just a muscle-strengthening exercise, but a treatment exercise. It reduces swelling and pain through therapeutic exercise, restores the damaged nervous system and restores the sense of sensation, and the range of motion of the joint through biomechanical analysis. Widens, balances the body and improves muscle strength.

특히 회전근개의 파열환자 등 어깨근육 관련 치료에서 수술이 아무리 잘되더라도 재활운동이 부실하면 약해진 근육을 정상적인 근육으로 만들 수 없으므로 본인 스스로 의지를 갖고 무리가 가지 않게 반복적으로 재활운동을 하는 것이 중요하므로 앞서 언급한 클라이밍 재활이 관심 받고 있으나, 인공암벽 설비가 갖추어진 전문 시설을 비롯하여 클라이밍 동작을 보고 지도할 수 있는 인력의 한계 등 즐겁게, 꾸준히 할 수 있는 시공간적인 제약이 존재하고 있다.Especially in the treatment of shoulder muscles, such as ruptured patients with rotator cuff, even if the surgery is good, the weak muscles cannot be made into normal muscles if the rehabilitation exercise is poor. Although one climbing rehabilitation is attracting attention, there are spatial and temporal limitations that can be enjoyed and steadily, such as the professional facilities equipped with artificial rock wall facilities, and the limitations of manpower who can see and guide climbing movements.

대한민국 공개특허 제10-2013-0061538호(2013.06.11)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0061538 (2013.06.11)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 병원이나 인공암벽을 구비한 전문시설을 방문하지 않고도 가상현실 기술을 적용하여 가정 등에서도 쉽게 클라이밍을 통한 어깨의 진단 및 재활훈련이 이루어질 수 있는 가상현실(VR) 크라이밍 운동을 이용한 상지 재활훈련 기기 을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above problems, and the object of the present invention is to diagnose a shoulder through climbing easily at home and the like by applying virtual reality technology without visiting a hospital or a specialized facility equipped with an artificial rock wall. It is to provide an upper extremity rehabilitation device using a virtual reality (VR) climbing exercise in which rehabilitation can be performed.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 대상자의 머리에 착용되며, 대상자의 머리의 움직임을 측정하는 방향감지부와, 인가된 영상 콘텐츠를 상기 방향감지부의 측정결과를 반영하여 출력하는 디스플레이를 구비한 HMD부; 천장 또는 벽체에 고정하기 위한 고정부와, 파지 가능한 손잡이 및 상기 손잡이의 파지를 감지하는 압력센서를 구비한 복수의 손잡이부; 대상자가 상기 손잡이부를 잡은 상태로 특정 자세를 취하도록 지도하는 지도영상과 클라이밍을 1인칭 시점으로 구현한 가상영상을 포함하는 영상 콘텐츠가 저장된 저장부와, 모드선택에 따른 지도영상 또는 가상영상을 상기 디스플레이로 인가하되 상기 압력센서의 감지결과를 인가되는 영상 콘텐츠에 반영하는 동기화부를 구비하는 제어부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.For the above purposes, the present invention is worn on the subject's head, an HMD unit having a direction sensor for measuring the movement of the subject's head and a display for outputting the applied image content by reflecting the measurement results of the direction detector ; A plurality of handle parts having a fixing part for fixing to a ceiling or a wall, a gripping handle and a pressure sensor for detecting gripping of the handle; A storage unit in which image content including a map image that directs a subject to take a specific posture while holding a handle and a virtual image that implements climbing as a first person view is stored, and a map image or virtual image according to mode selection is recalled. A control unit which is applied to a display but has a synchronization unit that reflects the detection result of the pressure sensor to the applied image content; It is characterized by consisting of.

이때 대상자의 어깨 부분에 부착되어 근전도를 측정하는 근전도센서와, 대상자 신체의 전후좌우의 기울기를 측정하는 동작감지부를 구비하는 착용부; 를 더 포함하고, 상기 동기화부는 상기 동작감지부의 측정결과를 인가되는 영상 콘텐츠에 반영하도록 구성되는 것이 바람직하다.At this time, it is attached to the shoulder portion of the subject, a wearing part having an EMG sensor for measuring EMG and a motion detection unit for measuring the inclination of the front, rear, left and right of the subject's body; Further comprising, it is preferable that the synchronization unit is configured to reflect the measurement results of the motion detection unit to the applied video content.

또한, 상기 손잡이부 또는 착용부에 설치되어 진동을 발생시키는 진동자극부; 를 더 포함하되, 상기 제어부는 인가된 지도영상에 대응하여 상기 근전도센서와 동작감지부의 측정결과가 설정범위 내에 들어감에 따라 상기 진동자극부를 동작시키는 피드백부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, a vibration stimulation unit is installed on the handle portion or wearing portion to generate vibration; It is preferable that the control unit further includes a feedback unit that operates the vibration stimulation unit as the measurement results of the EMG sensor and the motion detection unit fall within a set range in response to the applied map image.

또한, 상기 착용부는 대상자의 상체 및 양팔에 각각 착용되며, 상기 근전도센서와 압력센서 및 동작감지부의 측정결과를 통해 대상자의 동작을 재구성한 후 인가된 지도영상과 비교하여 피드백하는 진단부; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the wearing unit is worn on the upper body and both arms of the subject, respectively, and reconstructing the subject's motion through the measurement results of the EMG sensor, the pressure sensor, and the motion detection unit, and comparing the applied map image with a diagnostic unit for feedback; It is preferable to further include.

또한, 상기 지도영상 및 가상영상은 레벨별로 구비되되, 상기 제어부는 상기 진단부를 통해 피드백된 내용을 적용하여 대상자별 레벨에 따른 지도영상 및 가상영상을 인가하는 레벨관리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the map image and the virtual image is provided for each level, the control unit preferably further includes a level management unit for applying the map image and the virtual image according to the level of each subject by applying the feedback through the diagnostic unit.

본 발명을 통해 병원이나 인공암벽을 갖춘 시설에 방문하지 않고 집에서 어깨에 대한 재활훈련 및 진단이 이루어질 수 있으며, 지루할 수 있는 반복 재활운동을 가상현실 콘텐츠를 접목하여 흥미 유발과 성취감을 부여할 수 있다.Through the present invention, rehabilitation and diagnosis can be performed on the shoulder at home without visiting a hospital or a facility equipped with an artificial rock wall. have.

또한, 치료적 클라이밍의 원리를 통해 어깨근육의 활성에 필요한 구심성 운동과 원심성운동의 협응을 통해 정적 및 동적인 근육들이 번갈아 사용하며 닫힌 사슬 내에서 근육의 연속적인 기능을 촉진할 수 있으며, 근육의 신장성 자극을 통한신체의 중력 조절 능력과 안정성의 촉진을 통한 인한 전체적인 근골격계의 평형감각을 증진시킬 수 있다.In addition, through the principle of therapeutic climbing, static and dynamic muscles are alternately used through the afferent and centrifugal movements required for the activation of the shoulder muscles, and the continuous function of the muscles within the closed chain can be promoted. It is possible to improve the overall sense of equilibrium of the musculoskeletal system due to the promotion of the body's ability to control gravity and stability through extensibility.

또한, 근육뿐 아니라 건, 관절낭과 같은 결합조직에서도 압력과 신장성을 부여하여 입체적인 재활운동이 이루어질 수 있다.In addition, three-dimensional rehabilitation exercises can be achieved by imparting pressure and extensibility to connective tissues such as tendons and joint capsules as well as muscles.

도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예예 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 부착 모습을 나타낸 사용상태도 이다.
1 is a conceptual diagram of the present invention,
Figure 2 is a block diagram showing the configuration and connection relationship according to an embodiment of the present invention,
3 is a state diagram showing the use of the electrode attached according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 가상현실(VR) 크라이밍 운동을 이용한 상지 재활훈련 기기 의 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the upper extremity rehabilitation training apparatus using the virtual reality (VR) climbing exercise of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 개념도로서, 본 발명은 가상의 클라이밍을 통해 효율적인 어깨 재활운동이 이루어지도록 하되, 가정이나 다양한 실내환경에서 클라이밍을 위한 인공암벽 시설이 없이도 실제에 근접한 클라이밍 환경을 제공하여 어깨 운동을 할 수 있도록 지원한다.1 is a conceptual diagram of the present invention, the present invention is to provide an effective shoulder rehabilitation exercise through virtual climbing, but provides a climbing environment close to the actual without artificial rock wall facilities for climbing in the home or various indoor environments Support.

도 2는 본 발명의 실시예예 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 가상의 클라이밍과 어깨 운동을 위한 구성으로 HMD부(110)와, 손잡이부(120)와, 착용부(130)와, 진동자극부(140)와, 제어부(150)를 구비한다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration and connection relationship according to an embodiment of the present invention, the present invention is a configuration for virtual climbing and shoulder exercise HMD unit 110, the handle unit 120, and the wearing unit 130 ), A vibration stimulation unit 140, and a control unit 150.

상기 HMD부(110)는 가상현실(Virtual Reality, VR) 체험을 위한 헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display)로서 대상자의 머리에 착용되어 영상을 출력하게 되며 세부구성으로 방향감지부(111)와, 디스플레이(112)를 구비한다.The HMD unit 110 is a head mount display for a virtual reality (VR) experience, and is worn on a subject's head to output an image. In detail, the direction detecting unit 111 and the display ( 112).

상기 방향감지부(111)는 대상자의 머리의 움직임을 측정하여 실질적으로 대상자가 바라보는 방향, 즉 시선을 인지하기 위한 구성으로, 3축의 움직임을 측정할 수 있는 다양한 센서를 통해 구현된다.The direction detecting unit 111 is configured to recognize the direction in which the subject views the subject's head by measuring the movement of the subject's head, that is, implemented through various sensors capable of measuring three-axis movement.

상기 디스플레이(112)는 HMD부(110) 내측 대상자의 눈 전면에 위치하여 인가된 영상 콘텐츠, 즉 VR 영상을 출력하되 상기 방향감지부(111)의 측정결과를 반영하여 대상자의 시선에 대응한 영상을 출력하며 VR 환경을 구축한다.The display 112 is located in front of the eyes of the subject inside the HMD unit 110 to output the authorized image content, that is, a VR image, but reflects the measurement result of the direction detecting unit 111 to display the image corresponding to the subject's gaze. Output and build a VR environment.

상기 손잡이부(120)는 종래의 인공암벽에 대응하여 편리하게 설치 및 해체 가능한 구성으로 세부구성으로 고정부(121)와, 손잡이(122)와, 압력센서(123)를 구비한다.The handle portion 120 has a fixed portion 121, a handle 122, and a pressure sensor 123 in a detailed configuration in a configuration that can be conveniently installed and dismantled in response to a conventional artificial rock wall.

상기 고정부(121)는 손잡이부(120)를 시설물의 천장 또는 벽체에 고정하기 위한 구성으로 나사나 앵커볼트를 비롯하여 후크(Hook) 등으로 이루어져 다양한 곳에 설치 및 해체가 이루어질 수 있도록 한다.The fixing part 121 is a structure for fixing the handle part 120 to the ceiling or wall of a facility, and includes screws or anchor bolts, hooks, and the like to be installed and dismantled in various places.

만약 상기 손잡이부(120)를 설치하고자 하는 장소가 나무로 된 벽체일 경우 일정 규격 이상의 볼트 등을 이용하여 고정이 이루어질 수 있으며, 콘크리트 벽체일 경우 앵커볼트를 통해 고정이 이루어질 수 있다.If the place where the handle portion 120 is to be installed is a wooden wall, fixing may be performed using a bolt or the like of a certain size or more, and in the case of a concrete wall, fixing may be performed through an anchor bolt.

이외에도 상기 고정부(121)가 끝 부분에 후크가 형성된 로프로 구성되어 상단에 가로대가 형성된 별도의 철봉형 스탠드를 벽체에 인접하게 설치하고 이에 후크를 걸어 지지시키는 방식으로 벽체를 훼손시키지 않고도 설치가 가능하다.In addition, the fixing part 121 is composed of a rope with a hook formed at the end, and a separate iron bar type stand with a cross bar at the top is installed adjacent to the wall, and the hook is supported so that the installation is possible without damaging the wall. It is possible.

상기 고정부(121)의 하단에는 파지 가능한 손잡이(122)와 함께 대상자가 상기 손잡이(122)의 파지를 감지하는 압력센서(123)가 설치된다.A pressure sensor 123 for detecting a grip of the handle 122 is installed at a lower end of the fixing part 121 along with a gripable handle 122.

첨부된 도면에서는 다수의 손잡이부(120)가 벽체에 설치된 모습을 도시하고 있으며, 기본적으로 가상의 클라이밍 구현에 대응하여 복수로 구비되되 간단하게는 양팔에 대응하여 최소 2개로부터 그 이상에 이르기까지 환경에 맞는 적절한 숫자로 구비될 수 있다.In the accompanying drawings, a plurality of handles 120 are shown installed on the wall, and basically provided in plural in response to the virtual climbing implementation, but simply from at least two to more than two corresponding to both arms. It may be provided in a number suitable for the environment.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 부착 모습을 나타낸 사용상태이다.Figure 3 is a state of use showing the appearance of the electrode according to an embodiment of the present invention.

상기 착용부(130)는 대상자가 상체에 착용한 상태에서 동작을 파악하고 필요에 따라 피드백이 이루어지도록 하며 재활운동을 더욱 효율적으로 이루어질 수 있게 지원하기 위한 구성으로, 세부구성으로 근전도센서(131)와, 동작감지부(132)와, 진동자극부(140)를 구비한다.The wearing part 130 is a configuration for supporting the subject to grasp the motion while wearing the upper body, to make feedback as needed, and to more effectively perform rehabilitation, and the EMG sensor 131 in detail. And a motion detection unit 132 and a vibration stimulation unit 140.

상기 근전도센서(131)는 근육의 상태를 알기 위하여 근육의 전기적 활성 상태를 파악하기 위한 센서로 본 발명을 통해 재활이 이루어지는 대상자의 어깨 부분에 부착되어 신경 자극에 대한 근육의 반응을 근육 내 전기적 변화, 즉 근전도를 측정하게 된다.The EMG sensor 131 is a sensor for grasping the electrical active state of the muscle in order to know the state of the muscle, and is attached to the shoulder portion of a subject who is rehabilitated through the present invention to change the muscle's response to nerve stimulation within the muscle. That is, the EMG is measured.

즉 근육은 신경의 지배를 받고, 근육 자체에도 미세한 전류가 항상 흐르고 있기 때문에 이를 피부에 붙이는 형태의 전극으로 확인하여 상기 근전도센서(131)로 기록하므로 근육이 제대로 활동하고 있는지를 알 수 있다.That is, since the muscle is controlled by the nerve, and a minute electric current always flows to the muscle itself, it is identified as an electrode attached to the skin and recorded by the EMG sensor 131, so it is possible to know whether the muscle is working properly.

상기 동작감지부(132)는 대상자의 신체에 착용된 상태에서 대상자 신체의 전후좌우의 기울기를 측정하는 구성으로, 앞서 언급한 방향감지부(111)와 같이 3축의 움직임을 측정할 수 있는 다양한 센서를 통해 구현되어 클라이밍 동작 중 대상자의 신체 기울기를 측정한다.The motion detection unit 132 is configured to measure the inclination of the front, rear, left and right of the subject's body while being worn on the subject's body, and various sensors capable of measuring three-axis movement, such as the direction detecting unit 111 mentioned above, are measured. It is implemented to measure the subject's body tilt during climbing.

이러한 착용부(130)는 기본적으로 대상자의 허리나 상체를 대각선으로 가로질러 둘러맬 수 있는 형태의 벨트로 구성되어 고정이 이루어지며 특별히 양 어깨 근육의 움직임을 파악할 수 있도록 대상자의 상체 및 양팔에 각각 착용되어, 상체의 기울기뿐 아니라 양팔의 움직임도 각각 파악할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.The wearing part 130 is basically composed of a belt that can be wrapped diagonally across the waist or upper body of the subject, and is fixed. Specifically, each of the upper body and both arms of the subject is able to grasp the movement of both shoulder muscles. It is preferably configured to be worn so that the movement of both arms as well as the tilt of the upper body can be grasped.

상기 제어부(150)는 상기 HMD부(110)와, 손잡이부(120) 및 착용부(130)와 통신을 통해 신호 및 데이터를 주고받으며 재활운동을 진행하는 구성으로, 세부구성으로 저장부와, 동기화부(152)와, 피드백부(153)와, 진단부(154)와, 레벨관리부(155)를 구비한다.The control unit 150 is a configuration that performs a rehabilitation exercise by exchanging signals and data through communication with the HMD unit 110, the handle unit 120, and the wearing unit 130. A synchronization unit 152, a feedback unit 153, a diagnostic unit 154, and a level management unit 155 are provided.

이때 상기 HMD부(110)와, 손잡이부(120) 및 착용부(130)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.In this case, a wired method may be applied to communicate with the HMD unit 110, the handle unit 120, and the wearing unit 130, but through the short-range wireless communication module, while reducing the discomfort of movement, it is possible to increase ease of use and realism. In order to prevent the purpose of the invention from being blurred by using such a communication technique, a detailed description is omitted.

상기 저장부(151)에는 대상자가 상기 손잡이부(120)를 잡은 상태로 특정 자세를 취하도록 지도하는 지도영상과 클라이밍을 1인칭 시점으로 구현한 가상영상을 포함하는 영상 콘텐츠가 저장되어 훈련 모드에 따라 필요한 콘텐츠를 제공한다.In the storage unit 151, image content including a map image that instructs a target person to take a specific posture while holding the handle unit 120 and a virtual image that implements climbing as a first person view is stored in the training mode. Provide necessary content accordingly.

즉 본 발명에서는 2가지의 모드를 제공하여 대상자가 선택할 수 있도록 하며 이는 특정 동작을 제시하여 대상자가 따라하도록 하는 동작지도 모드와, 가상 클라이밍 환경을 제공하는 가상 모드로 구분할 수 있다.That is, in the present invention, two modes are provided to allow a target to be selected, and this can be divided into an operation map mode in which a target is followed by presenting a specific action and a virtual mode providing a virtual climbing environment.

이에 대응하여 지도영상은 대상자가 제시된 동작을 동일하게 따라함으로 어깨근육의 상태확인 및 치료 동작이 이루어지도록 지도하는 영상을 의미하고, 가상영상은 VR 환경에서 대상자가 실제 클라이밍을 하는 것과 동일 내지는 유사한 느낌을 받을 수 있도록 실제 클라이밍을 1인칭 시점으로 촬영한 영상을 의미한다.Correspondingly, the map image refers to an image that leads the subject to check the condition of the shoulder muscles and to perform the treatment operation by following the same motion as suggested, and the virtual image feels the same or similar to the actual climbing of the subject in the VR environment. Refers to an image of actual climbing taken in the first person view.

상기 동기화부(152)는 대상자의 모드선택에 따른 지도영상 또는 가상영상을 상기 디스플레이(112)로 인가하는 구성으로, 상기 손잡이부에 구비된 압력센서(123)의 감지결과를 인가되는 영상 콘텐츠에 반영하게 된다.The synchronization unit 152 is configured to apply a map image or a virtual image according to the mode selection of the subject to the display 112, and the detection result of the pressure sensor 123 provided in the handle unit is applied to the applied image content. Will reflect.

이를 위해 기본적으로 가상영상 중 대상자가 손이나 발을 지지할 수 있는 가상의 구조물의 위치에 대응하여 상기 손잡이부(120)를 설치할 필요가 있으며, 대상자가 손잡이(122)를 잡는 동작을 압력센서(123)를 통해 감지시 가상영상 중에서도 대상자가 대응하는 위치의 암벽을 잡는 손 부분의 영상을 추가 구현하게 된다.To this end, among the virtual images, it is necessary to install the handle unit 120 in correspondence with the position of a virtual structure that can support the hand or foot, and the pressure sensor ( Through 123), an image of a part of the hand gripping a rock wall of a target position among the virtual images is additionally implemented upon detection.

더불어 상기 동기화부(152)는 상기 동작감지부(132)의 측정결과를 인가되는 영상 콘텐츠에 반영하여 대상자의 상체가 벽에 근접하거나 벽으로부터 멀어지는 등의 동작시 가상영상도 대응하여 변할 수 있도록 동기화시키게 된다.In addition, the synchronization unit 152 reflects the measurement result of the motion detection unit 132 to the applied image content, so that the virtual image can also be changed correspondingly when the subject's upper body approaches the wall or moves away from the wall. Is ordered.

또한, 본 발명에서는 상기 손잡이부(120) 또는 착용부(130)에 진동자극을 인가할 수 있는 진동자극부(140)가 설치될 수 있다. 상기 진동자극부(140)는 편심축을 통해 진동을 발생시킬 수 있는 전동기를 구비하며 다양한 패턴의 진동을 인가하기 위한 구성으로 현재 동작에 따른 피드백을 비롯하여 근육을 자극함에 따른 다양한 효과를 부여할 수 있다. In addition, in the present invention, a vibration stimulation unit 140 capable of applying vibration stimulation to the handle unit 120 or the wearing unit 130 may be installed. The vibration stimulation unit 140 is provided with an electric motor capable of generating vibration through an eccentric shaft, and is configured to apply vibrations of various patterns, and can provide various effects according to stimulation of muscles, including feedback according to the current operation. .

구체적으로 상기 피드백부(153)는 인가된 지도영상에 대응하여 상기 근전도센서(131)와 동작감지부(132)의 측정결과가 설정범위 내에 들어감에 따라 상기 진동자극부(140)를 동작시킴으로 대상자가 정확한 동작을 취하고 있음을 인지하도록 하여 동기부여 및 성취감을 줄 수 있다.Specifically, the feedback unit 153 responds to the applied map image by operating the vibration stimulation unit 140 as the measurement results of the EMG sensor 131 and the motion detection unit 132 fall within a set range. Motivation and achievement can be given by letting you recognize that is taking the correct action.

상기 진단부(154)는 상기 근전도센서(131)와 압력센서(123) 및 동작감지부(132)의 측정결과를 통해 대상자의 동작을 재구성한 후 인가된 지도영상과 비교하여 피드백하는 구성이다.The diagnosis unit 154 is configured to reconstruct the subject's motion through the measurement results of the EMG sensor 131, the pressure sensor 123, and the motion detection unit 132, and then compare the motion with the applied map image to provide feedback.

이를 위해 상기 진단부(154)는 기본적으로 지도영상에 대응하여 대상자가 정확한 동작을 취했을 때 이를 판단하기 위한 기준값인, 상기 근전도센서(131)와 압력센서(123) 및 동작감지부(132)의 측정 기준값이 미리 저장되며, 상기 근전도센서(131)와 압력센서(123) 및 동작감지부(132)의 측정결과를 이러한 기준값과 비교하여 대상자의 동작을 재구성한 후 결과를 피드백하여 대상자가 정확한 동작을 취했는지 여부 및 어떤 부분에 부족함이 있는지 피드백이 이루어지게 된다.To this end, the diagnostic unit 154 is basically a reference value for determining when the subject has taken the correct action in response to the map image, the EMG sensor 131, the pressure sensor 123, and the motion detection unit 132 The measurement reference value is stored in advance, and the measurement results of the electromyography sensor 131, the pressure sensor 123, and the motion detection unit 132 are compared with these reference values to reconstruct the subject's motion, and the result is fed back to the subject to correct the motion. Feedback will be given as to whether or not and what part is lacking.

또한, 다양한 대상자의 상태에 맞추어 상기 저장부에 저장되는 지도영상 및 가상영상은 레벨별로 구비되되, 상기 레벨관리부는 상기 진단부(154)를 통해 피드백된 내용을 적용하여 대상자별 레벨에 따른 지도영상 및 가상영상을 인가함으로 대상자 맞춤형 체계적인 재활훈련이 이루어질 수 있다.In addition, map images and virtual images stored in the storage unit according to various subjects are provided for each level, and the level management unit applies the feedback information through the diagnosis unit 154 to map images according to the level of each subject. And by authorizing the virtual image, systematic rehabilitation training tailored to the subject can be performed.

이러한 본 발명을 통해 손잡이부의 위치 한정으로 과도한 근육 사용과 무리한 어깨 근육의 회전을 방지하여 효과적으로 재활치료가 이루어질 수 있으며, 진동자극부(140)를 통해 피드백을 함으로 진동자극을 받은 부위뿐만 아니라 주변 근육도 자극을 통한 긍정적 영향을 받게 된다.Through the present invention, it is possible to effectively perform rehabilitation treatment by preventing excessive muscle use and excessive shoulder muscle rotation by limiting the position of the handle portion. It also has a positive effect through stimulation.

더불어 클라이밍 동작을 통해 견관절 주위 근육 활성화를 통해 긴장도를 증가시켜 근절손상 또는 흥분 수축 시 발생할 수 있는 손상을 방지하고, 견관절 주위 근육의 적절한 움직임 감소를 통한 통증 발생을 감소시킬 수 있다.In addition, by increasing the tension through muscle activation around the shoulder joint through a climbing motion, it is possible to prevent damage that may occur during muscle contraction or excitation contraction, and reduce the occurrence of pain through reduction of proper movement of the muscle around the shoulder joint.

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.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.

110: HMD부 111: 방향감지부
112: 디스플레이 120: 손잡이부
121: 고정부 122: 손잡이
123: 압력센서 130: 착용부
131: 근전도센서 132: 동작감지부
140: 진동자극부 150: 제어부
151: 저장부 152: 동기화부
153: 피드백부 154: 진단부
155: 레벨관리부
110: HMD unit 111: direction detection unit
112: display 120: handle
121: fixing portion 122: handle
123: pressure sensor 130: wearing part
131: EMG sensor 132: motion detection unit
140: vibration stimulation unit 150: control unit
151: storage unit 152: synchronization unit
153: feedback unit 154: diagnostic unit
155: level management department

Claims (5)

대상자의 머리에 착용되며, 대상자의 머리의 움직임을 측정하는 방향감지부(111)와, 인가된 영상 콘텐츠를 상기 방향감지부(111)의 측정결과를 반영하여 출력하는 디스플레이(112)를 구비한 HMD부(110);
천장 또는 벽체에 고정하기 위한 고정부(121)와, 파지 가능한 손잡이(122) 및 상기 손잡이(122)의 파지를 감지하는 압력센서(123)를 구비한 복수의 손잡이부(120);
대상자의 어깨 부분에 부착되어 근전도를 측정하는 근전도센서(131)와, 대상자 신체의 전후좌우의 기울기를 측정하는 동작감지부(132)를 구비하는 착용부(130);
대상자가 상기 손잡이부(120)를 잡은 상태로 특정 자세를 취하도록 지도하는 지도영상과 클라이밍을 1인칭 시점으로 구현한 가상영상을 포함하는 영상 콘텐츠가 저장된 저장부(151)와, 모드선택에 따른 지도영상 또는 가상영상을 상기 디스플레이(112)로 인가하되 상기 압력센서(123)의 감지결과와 상기 동작감지부(132)의 측정결과를 인가되는 영상 콘텐츠에 반영하는 동기화부(152)를 구비하는 제어부(150); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가상현실(VR) 크라이밍 운동을 이용한 상지 재활훈련 기기.
An HMD unit equipped with a direction sensing unit 111 that is worn on a subject's head and measures the movement of the subject's head, and a display 112 that outputs the applied image content by reflecting the measurement result of the direction detection unit 111 (110);
A plurality of handle parts 120 having a fixing part 121 for fixing to a ceiling or a wall, a gripping handle 122 and a pressure sensor 123 for detecting gripping of the handle 122;
A wearing part 130 having an electromyography sensor 131 attached to a shoulder portion of the subject to measure electromyography, and a motion detection unit 132 for measuring the inclination of the front, rear, left and right of the subject's body;
The storage unit 151 storing the image content including a map image that directs a target person to take a specific posture while holding the handle unit 120 and a virtual image that implements climbing as a first person view, and according to a mode selection. A synchronization unit 152 for applying a map image or a virtual image to the display 112 but reflecting the detection result of the pressure sensor 123 and the measurement result of the motion detection unit 132 in the applied image content Control unit 150; Upper limb rehabilitation device using a virtual reality (VR) climbing exercise, characterized in that consisting of.
제1항에 있어서,
상기 손잡이부(120) 또는 착용부(130)에 설치되어 진동을 발생시키는 진동자극부(140); 를 더 포함하되,
상기 제어부(150)는 인가된 지도영상에 대응하여 상기 근전도센서(131)와 동작감지부(132)의 측정결과가 설정범위 내에 들어감에 따라 상기 진동자극부(140)를 동작시키는 피드백부(153)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실(VR) 크라이밍 운동을 이용한 상지 재활훈련 기기.
According to claim 1,
A vibration stimulation unit 140 installed on the handle unit 120 or the wearing unit 130 to generate vibration; Including more,
The control unit 150 is a feedback unit 153 that operates the vibration stimulation unit 140 as the measurement results of the EMG sensor 131 and the motion detection unit 132 fall within a set range in response to the applied map image. Upper limb rehabilitation training device using a virtual reality (VR) climbing exercise, characterized in that it further comprises a.
제1항에 있어서,
상기 착용부(130)는 대상자의 상체 및 양팔에 각각 착용되며,
상기 근전도센서(131)와 압력센서(123) 및 동작감지부(132)의 측정결과를 통해 대상자의 동작을 재구성한 후 인가된 지도영상과 비교하여 피드백하는 진단부(154); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실(VR) 크라이밍 운동을 이용한 상지 재활훈련 기기.
According to claim 1,
The wearing part 130 is worn on the upper body and both arms of the subject, respectively
A diagnostic unit 154 that reconstructs the subject's motion through the measurement results of the EMG sensor 131, the pressure sensor 123, and the motion detection unit 132, and then compares the motion with the applied map image and provides feedback; Upper limb rehabilitation training apparatus using a virtual reality (VR) climbing exercise, characterized in that it further comprises.
제3항에 있어서,
상기 지도영상 및 가상영상은 레벨별로 구비되되,
상기 제어부(150)는 상기 진단부(154)를 통해 피드백된 내용을 적용하여 대상자별 레벨에 따른 지도영상 및 가상영상을 인가하는 레벨관리부(155)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실(VR) 크라이밍 운동을 이용한 상지 재활훈련 기기.
According to claim 3,
The map image and the virtual image are provided for each level,
The control unit 150 further includes a level management unit 155 for applying a map image and a virtual image according to the level of each subject by applying the content fed back through the diagnosis unit 154. ) Upper limb rehabilitation equipment using climbing exercise.
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