KR102250176B1 - Gait training apparatus for detecting gait tracking and step of patient - Google Patents

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KR102250176B1 KR1020200140884A KR20200140884A KR102250176B1 KR 102250176 B1 KR102250176 B1 KR 102250176B1 KR 1020200140884 A KR1020200140884 A KR 1020200140884A KR 20200140884 A KR20200140884 A KR 20200140884A KR 102250176 B1 KR102250176 B1 KR 102250176B1
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김영국
한재우
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알바이오텍 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a gait training device for tracking the gait of a patient and detecting the step of the patient. The gait training device includes: a body fixing frame consisting of a ㄷ-shaped frame connected with two rings, and two pillar frames coupled to the ㄷ-shaped frame to support; a horizontal bar coupled to a predetermined height to firmly support the two pillar frames; two support parts supporting the two pillar frames, respectively, and including a driving and control module; and a driving wheel formed under the two support parts. So, the gait training device allows the patient to move and train the gait of the patient.

Description

환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치{Gait training apparatus for detecting gait tracking and step of patient} Gait training apparatus for detecting gait tracking and step of patient

본 발명은 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근접센서를 통해 환자의 움직임을 추적하는 모빌리티 장치로 환자의 방향과 걸음걸이를 추적하여 환자가 이동하며 훈련할 수 있는 보행훈련 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gait training device that tracks a patient's gait and detects a step, and more particularly, a mobility device that tracks a patient's movement through a proximity sensor. It relates to a walking training device that can be done.

최근 고령화 사회에 접어들면서 뇌졸중 환자와 교통사고로 인한 척수 손상 환자가 증가하고 있으며, 보행 장애를 비롯한 다양한 질병으로 인해 전문적인 재활 치료를 필요로 하는 환자가 증가하고 있다.In recent years, as the aging society enters, stroke patients and spinal cord injury patients due to traffic accidents are increasing, and patients who require specialized rehabilitation treatment due to various diseases including gait disorders are increasing.

그러나 병원에서는 전문 인력의 부족과 보행을 위한 전문적인 재활 장비 부족으로 재활 치료가 매우 어려운 실정이다. 이러한 보행 장애 환자들의 전문적인 치료와 비용의 부담을 해결할 수 있는 방법으로 센서 기반 모빌리티 보행훈련 장치가 시도되고 있다.However, in hospitals, rehabilitation treatment is very difficult due to a lack of professional manpower and a lack of specialized rehabilitation equipment for walking. A sensor-based mobility gait training device is being attempted as a method to solve the burden of professional treatment and cost of such gait disorder patients.

모빌리티 보행훈련 장치란 근육의 재건, 관절 운동의 회복 등에 사용하는 전동식 기구로서 고령자 및 보행 장애 환자가 가정 및 병원에서 이동 시 사용자를 따라다니며 재활훈련을 보조해주는 장치이다.The mobility gait training device is an electric device used for muscle reconstruction and joint movement recovery, and is a device that assists rehabilitation training by following the user when the elderly and gait impaired patients move from home or hospital.

그러나, 이러한 센서 기반 모빌리티 보행훈련 장치는 외국 제품에 의존하고 있고, 그마저도 수억 원대의 고가의 장비이기 때문에 사용에 제한이 있다.However, this sensor-based mobility walking training device is dependent on foreign products, and is limited in use because it is an expensive equipment worth hundreds of millions of won.

이에 가정이나 병원에서 전문적으로 보행 훈련할 수 있고, 보급형으로 사용할 수 있는 모빌리티 보행 훈련 장치에 대한 요구가 점차 커지고 있다.Accordingly, there is a growing demand for a mobility gait training device that can be professionally trained at home or in a hospital, and that can be used as an entry-level type.

대한민국 등록특허 제10-0391830호(2003.07.04.)Korean Patent Registration No. 10-0391830 (2003.07.04.) 대한민국 공개특허 제10-2016-0095884호(2016.08.12.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0095884 (2016.08.12.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 근접센서로 환자의 움직임을 추적하는 모빌리티 연동 장치를 통해 환자의 방향과 걸음걸이를 추적하여 환자가 이동하며 훈련할 수 있는 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention to solve the above problems is to track the patient's direction and gait through a mobility interlocking device that tracks the patient's movement with a proximity sensor to track and step the patient's gait for training while the patient moves. It is to provide a walking training device that detects.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치는 2개의 고리가 체결된 ㄷ자형 프레임과, 상기 ㄷ자형 프레임 양 끝단에 결합되어 지지하는 2개의 기둥 프레임으로 구성된 신체 고정 프레임; 상기 2개의 기둥 프레임에 소정 높이에 수평으로 결합된 수평바; 상기 2개의 기둥 프레임을 각각 지지하며, 구동 및 제어 모듈을 포함하는 받침부; 및 상기 2개의 받침부 하부에 형성된 구동바퀴;를 포함하되, 상기 수평바에 2개의 LiDAR를 소정 간격으로 탑재하여 환자의 보행 방향을 추적하여 보행훈련 장치를 회전 및 전후진시키며, 상기 2개의 받침부 내측에 LiDAR들을 소정 간격으로 지면을 바라보도록 탑재하여 환자의 스텝을 검출하여 걸음걸이 정보를 파악하는 것을 특징으로 한다.The gait training apparatus for detecting a patient's gait tracking and steps according to the present invention for achieving the above object includes a c-shaped frame with two rings fastened, and two pillars coupled to and supported at both ends of the c-shaped frame A body fixing frame consisting of a frame; A horizontal bar horizontally coupled to the two pillar frames at a predetermined height; A support portion supporting each of the two pillar frames and including a driving and control module; And a driving wheel formed under the two support parts; including, and mounting two LiDARs on the horizontal bar at predetermined intervals to track the walking direction of the patient to rotate and move forward and backward, the two support parts It is characterized in that the LiDARs are mounted inside so as to face the ground at predetermined intervals to detect the steps of the patient to grasp the gait information.

상기 2개의 기둥 프레임에 환자가 파지할 수 있도록 높이 조절과 탈부착이 가능한 핸드레일을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it further comprises a height adjustment and detachable handrail so that the patient can grasp the two pillar frames.

환자가 왼쪽이나 오른쪽으로 회전 시 상기 수평바에 탑재된 2개의 LiDAR의 데이터 차이가 생기면, 이 거리 차이만큼 차이 각을 계산한 후 해당 각도만큼 모터로 구동바퀴를 구동하여 보행훈련 장치를 회전시키는 것을 특징으로 한다.When the patient rotates to the left or right, if there is a difference in data between the two LiDARs mounted on the horizontal bar, the difference angle is calculated by this distance difference, and then the driving wheel is driven by a motor by the angle to rotate the walking training device. It is done.

환자가 앞이나 뒤로 이동시 상기 수평바에 탑재된 2개의 LiDAR 데이터를 이용하여 해당 거리만큼 모터로 구동바퀴를 구동하여 보행훈련 장치를 전후진시키는 것을 특징으로 한다.When the patient moves forward or backward, the walking training device is moved forward and backward by driving a driving wheel by a motor by a corresponding distance using two LiDAR data mounted on the horizontal bar.

환자가 걸을 때 마다 상기 2개의 받침부 내측에 탑재된 LiDAR들로부터 거리 데이터 값을 전달 받아, 거리 데이터 값의 차이를 이용하여 환자의 걸음걸이 스텝 수 총량 또는 왼발, 오른발 걷는 시점을 파악하는 것을 특징으로 한다.Each time a patient walks, distance data values are received from LiDARs mounted inside the two bases, and the total number of gait steps of the patient or the time of walking on the left or right foot is identified by using the difference between the distance data values. It is done.

상기와 같이, 본 발명에 따르면 가정 또는 병원에서 뇌졸중 및 보행 장애 훈련을 수행하는데 있어 근접센서가 융합된 모빌리티 보행훈련 장치를 통해 안전하고 전문적인 재활 훈련을 수행할 수 있다.As described above, according to the present invention, in performing stroke and gait disorder training at home or in a hospital, it is possible to perform safe and professional rehabilitation training through a mobility gait training device in which a proximity sensor is fused.

도 1은 본 발명에 따른 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치를 나타낸 측면도이다. 1 is a front view showing a gait training apparatus for detecting a patient's gait tracking and steps according to the present invention.
Figure 2 is a side view showing a gait training apparatus for detecting a patient's gait tracking and steps according to the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

그러면 본 발명에 따른 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치의 바람직한 실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Then, a preferred embodiment of a gait training apparatus for detecting a patient's gait tracking and steps according to the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치를 나타낸 정면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치를 나타낸 측면도이다.1 is a front view showing a gait training apparatus for detecting a patient's gait tracking and steps according to the present invention, Figure 2 is a side view showing a gait training apparatus for detecting a patient’s gait tracking and steps according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치는 신체 고정 프레임(100)과, 상기 신체 고정 프레임(100)을 지지하는 받침부(200)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the gait training apparatus for detecting a patient's gait tracking and steps according to the present invention includes a body fixing frame 100 and a support part 200 supporting the body fixing frame 100. It is comprised of.

상기 신체 고정 프레임(100)은 하네스와 연결하는 2개의 고리(111)가 체결된 ㄷ자형 프레임(110)과, 상기 ㄷ자형 프레임(110) 양 끝단에 결합하여 지지하는 2개의 기둥 프레임(120)으로 구성된다. The body fixing frame 100 includes a C-shaped frame 110 to which two rings 111 connected to a harness are fastened, and two pillar frames 120 coupled to and supported at both ends of the C-shaped frame 110 It consists of.

상기 2개의 기둥 프레임(120)을 견고하게 지지하기 위하여 소정 높이에 수평으로 수평바(130)를 결합한다. In order to firmly support the two pillar frames 120, the horizontal bar 130 is horizontally coupled to a predetermined height.

상기 수평바(130)에는 2개의 근접센서를 소정 간격으로 탑재한다. Two proximity sensors are mounted on the horizontal bar 130 at predetermined intervals.

여기서, 상기 근접센서는 물리적인 접촉 없이 전자계의 힘을 이용하여 물체의 존재여부, 통과, 연속 흐름, 적체 등의 감지 및 위치 제어에 이용하는 센서로, LiDAR, 초음파, IMU, 자기, 광학 센서를 사용하며, 바람직하게는 LiDAR를 사용한다. Here, the proximity sensor is a sensor used for detection and position control of the presence, passage, continuous flow, and congestion of an object by using the force of an electromagnetic field without physical contact. LiDAR, ultrasonic, IMU, magnetic, and optical sensors are used. And, preferably, LiDAR is used.

이러한 2개의 근접센서인 LiDAR(131)를 이용하여 환자의 보행 방향을 추적하여 보행훈련 장치를 회전 및 전후진시킨다. Using the two proximity sensors, LiDAR 131, the walking direction of the patient is tracked and the walking training device is rotated and moved forward and backward.

예컨대, 환자가 왼쪽이나 오른쪽으로 회전 시 2개의 LiDAR(131)의 데이터 차이가 생긴다. 이 거리 차이만큼 차이 각을 계산한 후, 제어모듈을 통해 해당 각도만큼 모터로 구동바퀴(230)를 구동하여 보행훈련 장치를 회전시킨다. 또한, 환자가 앞이나 뒤로 이동시 LiDAR(131) 데이터(거리 값)를 이용하여 제어모듈을 통해 해당 거리만큼 모터로 구동바퀴(230)를 구동하여 보행훈련 장치를 전후진시킨다.For example, when the patient rotates to the left or right, the data difference between the two LiDARs 131 occurs. After calculating the difference angle by this distance difference, the driving wheel 230 is driven by a motor by the corresponding angle through the control module to rotate the walking training apparatus. In addition, when the patient moves forward or backward, the driving wheel 230 is driven by a motor by a corresponding distance through the control module using the LiDAR 131 data (distance value) to move the gait training apparatus forward and backward.

위와 같은 보행훈련 장치의 회전 및 전후진 방법으로 직선보행, 보폭 맞추어 걷기, 곡선보행, 자율보행, 제자리 돌기 등을 수행할 수 있다. 여기서, 곡선보행은 곡선 형태의 발자국을 바닥에 표시하고 환자가 발자국을 따라가는 훈련이다.With the rotation and forward/backward method of the walking training device as described above, it is possible to perform straight walking, walking according to the stride, curved walking, autonomous walking, and turning in place. Here, curved walking is a training in which a curved footstep is displayed on the floor and the patient follows the footstep.

상기 2개의 기둥 프레임(120)에는 환자가 파지할 수 있도록 높이 조절과 탈부착이 가능한 핸드레일(140)을 구비할 수 있다. The two pillar frames 120 may be provided with a handrail 140 capable of height adjustment and detachment so that the patient can grasp it.

상기 받침부(200)는 2개의 기둥 프레임(120)을 각각 지지하며, 받침부(200) 내측에는 구동 및 제어 모듈을 포함할 수 있다. The support part 200 supports each of the two pillar frames 120, and a driving and control module may be included inside the support part 200.

여기서, 상기 2개의 받침부(200) 전면에는 범퍼(210)를 구비하며, 하부에는 구동바퀴(220)와 보조바퀴(230)가 형성되어 있다. Here, a bumper 210 is provided in the front of the two support parts 200, and a driving wheel 220 and an auxiliary wheel 230 are formed at the lower part.

또한, 상기 2개의 받침부(200) 내측에는 LiDAR(131)를 소정 간격으로 지면을 바라보도록 다수개를 탑재하며, 바람직하게는 6~10개의 LiDAR를 탑재할 수 있다.In addition, a plurality of LiDARs 131 are mounted inside the two support portions 200 so as to face the ground at predetermined intervals, and preferably 6 to 10 LiDARs may be mounted.

이러한 LiDAR(131)들을 이용하여 환자의 스텝을 검출할 수 있다. 즉 환자의 움직임을 따라 환자 발의 위치를 알아내어 걸음걸이 정보를 파악할 수 있다. These LiDARs 131 may be used to detect the patient's steps. In other words, it is possible to grasp gait information by finding the position of the patient's foot according to the patient's movement.

예컨대, 환자가 걸을 때 마다 LiDAR(131)들로부터 거리 데이터 값을 전달 받는다. 이때 거리 데이터 값의 차이를 이용하여 환자의 걸음걸이 스텝 수 총량 또는 왼발, 오른발 걷는 시점을 파악할 수 있다. 이와 같이 파악된 값을 통하여 환자의 재활 이력을 관리할 수 있다.For example, each time a patient walks, distance data values are received from the LiDARs 131. At this time, by using the difference in the distance data value, the total amount of the patient's gait steps or the time point of walking the left or right foot can be determined. The patient's rehabilitation history can be managed through the determined value.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

100: 신체 고정 프레임 110: ㄷ자형 프레임
111: 고리 120: 기둥 프레임
130: 수평바 131: LiDAR
140: 핸드레일 200: 받침부
210: 범퍼 220: 보조바퀴
230: 구동바퀴 100: body fixing frame 110: C-shaped frame
111: ring 120: pillar frame
130: horizontal bar 131: LiDAR
140: handrail 200: support
210: bumper 220: auxiliary wheel
230: drive wheel

Claims (5)

환자의 보행 추적 및 스텝을 검출하는 보행훈련 장치에 있어서.
2개의 고리가 체결된 ㄷ자형 프레임과, 상기 ㄷ자형 프레임 양 끝단에 결합되어 지지하는 2개의 기둥 프레임으로 구성된 신체 고정 프레임;
상기 2개의 기둥 프레임에 환자가 파지할 수 있도록 높이 조절과 탈부착이 가능한 핸드레일;
상기 2개의 기둥 프레임에 소정 높이에 수평으로 결합된 수평바;
상기 2개의 기둥 프레임을 각각 지지하며, 구동 및 제어 모듈을 포함하는 받침부; 및
상기 2개의 받침부 하부에 형성된 구동바퀴;를 포함하되,
상기 수평바에 2개의 LiDAR를 소정 간격으로 탑재하여 환자의 보행 방향을 추적하여 보행훈련 장치를 회전 및 전후진시키며,
상기 2개의 받침부 내측에 6~10개의 LiDAR을 소정 간격으로 지면을 바라보도록 탑재하여 환자의 스텝을 검출하여 걸음걸이 정보를 파악하는 것을 특징으로 하는 보행훈련장치. In a gait training apparatus for detecting a patient's gait tracking and steps.
A body fixing frame consisting of a C-shaped frame to which two rings are fastened, and two pillar frames coupled to and supported at both ends of the C-shaped frame;
A handrail capable of height adjustment and detachment so that the patient can grip the two pillar frames;
A horizontal bar horizontally coupled to the two pillar frames at a predetermined height;
A support portion supporting each of the two pillar frames and including a driving and control module; And
Including; driving wheels formed under the two support parts,
The two LiDARs are mounted on the horizontal bar at predetermined intervals to track the patient's walking direction to rotate and advance the walking training device,
A gait training apparatus, characterized in that 6 to 10 LiDARs are mounted inside the two support parts so as to look at the ground at predetermined intervals to detect the steps of the patient to grasp gait information. 삭제delete 제1항에 있어서,
환자가 왼쪽이나 오른쪽으로 회전 시 상기 수평바에 탑재된 2개의 LiDAR의 데이터 차이가 생기면, 이 거리 차이만큼 차이 각을 계산한 후 해당 각도만큼 모터로 구동바퀴를 구동하여 보행훈련 장치를 회전시키는 것을 특징으로 하는 보행훈련장치. The method of claim 1,
When the patient rotates to the left or right, if there is a difference in data between the two LiDARs mounted on the horizontal bar, the difference angle is calculated by this distance difference, and then the driving wheel is driven by a motor by the angle to rotate the walking training device. Gait training device. 제1항에 있어서,
환자가 앞이나 뒤로 이동시 상기 수평바에 탑재된 2개의 LiDAR 데이터를 이용하여 해당 거리만큼 모터로 구동바퀴를 구동하여 보행훈련 장치를 전후진시키는 것을 특징으로 하는 보행훈련장치.The method of claim 1,
When the patient moves forward or backward, the walking training device is moved forward and backward by driving a driving wheel by a motor by a corresponding distance using two LiDAR data mounted on the horizontal bar. 제1항에 있어서,
환자가 걸을 때 마다 상기 2개의 받침부 내측에 탑재된 LiDAR들로부터 거리 데이터 값을 전달 받아, 거리 데이터 값의 차이를 이용하여 환자의 걸음걸이 스텝 수 총량 또는 왼발, 오른발 걷는 시점을 파악하는 것을 특징으로 하는 보행훈련장치.The method of claim 1,
Each time a patient walks, distance data values are received from LiDARs mounted inside the two bases, and the total number of walking steps of the patient or the time of walking on the left or right foot is identified by using the difference between the distance data values. Gait training device.
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