KR102474758B1 - 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치 - Google Patents
가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 보행 훈련을 수행하는 보행훈련자의 발을 지지하는 발판을 포함하고 가상 환경에 대응하는 보행 궤적으로 구동하는 보행운동부 및 상기 가상 환경에 포함된 영상을 시현하는 디스플레이를 포함하는 보행훈련기기, 상기 가상 환경에 대응시켜 상기 보행훈련기기를 제어하는 하나 이상의 보행 훈련 프로그램을 포함하고 상기 보행 훈련 프로그램에 따라 보행 훈련을 구현하는 보행훈련 시뮬레이션 수단, 및 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단과 연결되게 설치되고 보행훈련자의 상태에 따라 보행훈련자에게 보행 훈련을 수동적으로 수행시키는 강제 모드 및 보행훈련자가 보행 훈련을 능동적으로 수행하는 피드백 모드를 포함하는 보행훈련 선택부를 포함하는 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 보행훈련자가 보행 훈련을 수행하기 위한 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에 관한 것이다.
일반적으로 사람에게 있어서 가장 중요한 능력 중의 하나는 걷고 움직이는 능력이라 할 수 있다. 그 중에서도 보행 동작은 한쪽 다리가 입각기의 안정된 상태를 유지하는 동시에 다른 다리가 몸을 앞으로 전진시키는 연속적이고 반복적인 동작이다. 보행 동작은 정상적인 신체의 소유자라면 쉽게 할 수 있는 동작이지만, 신경 기능이 손상되었거나 근육이 불균형적으로 발달한 환자 등을 포함한 훈련자에게는 대단히 어려운 동작이다. 이로 인해, 훈련자가 일상 생활로 복귀할 수 있도록 보행 동작을 훈련시켜 보행 능력을 회복시키기 위한 보행재활장치가 개발되어 사용되고 있다.
일반적으로, 보행재활장치는 외골격 타입과 엔드이펙터 타입으로 대별된다. 외골격 타입은 훈련자의 하지 관절을 보행재활장치에 고정한 다음 관절의 각도를 제어하여 훈련을 하는 방식이고, 엔드이펙터 타입은 훈련자의 발을 보행재활장치의 발판에 고정한 다음 보행궤적을 따라 훈련자의 발을 움직이게 만듦으로써 훈련을 하는 방식이다.
종래 기술에 따른 보행재활장치는 단편적이고 일률적인 보행 훈련만을 수행하도록 구성되어 있다. 예컨대, 종래 기술에 따른 보행재활장치는 수동적으로 반복되는 보행 훈련만을 수행하도록 구현됨으로써 이를 이용하는 보행훈련자들에게 지루함을 느끼게 할 뿐만 아니라, 집중력을 저하시키는 문제가 있다. 예컨대, 종래 기술에 따른 보행재활장치는 능동적으로 보행 훈련을 수행하도록 구현되기는 하나 보행훈련자의 흥미를 유발시키기에는 부족한 문제가 있다. 따라서, 보행 훈련의 강도와 형태를 조절하도록 구현하여 흥미를 유발시킴으로써 보행훈련에 대한 효과를 높일 수 있는 보행재활장치가 절실히 요구된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보행훈련자의 상태에 따라 다양한 보행 훈련을 수행할 수 있는 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 가상 현실을 통해 보행훈련자의 흥미를 유발하여 보행 훈련의 효과를 극대화시킬 수 있는 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치는 보행 훈련을 수행하는 보행훈련자의 발을 지지하는 발판을 포함하고 가상 환경에 대응하는 보행 궤적으로 구동하는 보행운동부, 및 상기 가상 환경에 포함된 영상을 시현하는 디스플레이를 포함하는 보행훈련기기; 상기 가상 환경에 대응시켜 상기 보행훈련기기를 제어하는 하나 이상의 보행 훈련 프로그램을 포함하고 상기 보행 훈련 프로그램에 따라 보행 훈련을 구현하는 보행훈련 시뮬레이션 수단; 및 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단과 연결되게 설치되고 보행훈련자의 상태에 따라 보행훈련자에게 보행 훈련을 수동적으로 수행시키는 강제 모드, 및 보행훈련자가 보행 훈련을 능동적으로 수행하는 피드백 모드를 포함하는 보행훈련 선택부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에 있어서, 상기 보행운동부는 상기 발판에 설치되어 보행훈련자의 보행에 따라 상기 발판에 가해지는 힘을 측정하는 발판센서기구, 및 상기 발판을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 발판구동기구를 포함할 수 있다. 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단은 상기 피드백 모드일 경우 상기 보행 훈련 프로그램에 따라 보행훈련자가 능동적으로 보행 훈련 수행시 상기 발판센서기구가 측정한 보행측정값에 따라 상기 가상 환경에 대응되는 힘을 피드백하도록 상기 발판구동기구를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에 있어서, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단은 상기 피드백 모드일 경우 상기 발판센서기구가 측정한 보행측정값이 기설정된 기준보행값 미만이면 상기 발판을 구동시키기 위한 구동력이 감소되도록 상기 발판구동기구를 제어하고, 상기 발판센서기구가 측정한 보행측정값이 기설정된 기준보행값을 초과하면 상기 발판을 구동시키기 위한 구동력이 증가되도록 상기 발판구동기구를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에 있어서, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단은 상기 강제 모드일 경우 상기 보행 훈련 프로그램에 따라 보행훈련자가 수동적으로 보행 훈련을 수행하도록 상기 발판구동기구를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에 있어서, 상기 보행 훈련 프로그램은 상기 가상 환경에 대응되는 환경 영상을 포함할 수 있다. 상기 환경 영상은 가상 지형, 및 등산로, 유명 관광지와 같은 실제 지형을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에 있어서, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단은 상기 보행훈련기기와 연동하여 상기 디스플레이에 가상 환경 영상을 생성하는 그래픽 시뮬레이터를 포함할 수 있다. 상기 그래픽 시뮬레이터는 상기 가상 환경의 시점을 1인칭 시점 또는 3인칭 시점으로 변경할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 보행훈련자의 상태에 따라 다양한 보행 훈련을 수행하도록 구현됨으로써, 다양한 보행훈련자들이 보행 훈련을 수행할 수 있으므로 제품에 대한 경쟁력을 높일 수 있다.
본 발명은 실제 환경과 유사한 상황에서 보행 훈련을 수행하도록 구현됨으로써, 보행훈련자의 흥미를 유발시켜 실제 환경에 적응하기 위한 회복 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치의 개략적인 블록도
도 3은 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에서 보행훈련기기를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 4는 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치를 이용하여 보행 훈련을 수행하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 순서도
도 3은 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에서 보행훈련기기를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 4는 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치를 이용하여 보행 훈련을 수행하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 순서도
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치의 개략적인 블록도, 도 3은 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치에서 보행훈련기기를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 하지를 정상적으로 사용하지 못하는 보행훈련자의 보행 훈련을 보조하기 위한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 보행훈련자의 상태에 따라 보행훈련을 수동적으로 수행시키거나 능동적으로 수행하도록 할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 하지를 정상적으로 사용할 수 없는 보행훈련자들 중에서 하지의 근력 정도나 균형 능력, 재활 상태가 상대적으로 낮은 보행훈련자는 수동적인 강제모드로 보행훈련을 수행하도록 하고, 상기 강제모드로 보행훈련하는 보행훈련자들보다 상태가 더 나은 보행훈련자는 능동적인 피드백 모드로 보행훈련을 수행하도록 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 하지를 정상적으로 사용하지 못하는 보행훈련자의 보행 훈련을 보조할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 보행훈련자의 발을 지지하는 발판을 포함하고 가상 환경에 대응하는 보행 궤적으로 구동하는 보행운동부, 및 상기 가상 환경에 포함된 영상을 시현하는 디스플레이를 포함하는 보행훈련기기(4), 상기 보행훈련기기를 제어하는 보행 훈련 프로그램에 따라 보행 훈련을 구현하는 보행훈련 시뮬레이션 수단(3), 및 보행훈련자의 상태에 따라 보행훈련자에게 보행 훈련을 수동적으로 수행시키는 강제 모드, 및 보행훈련자가 보행 훈련을 능동적으로 수행하는 피드백 모드를 포함하는 보행훈련 선택부(2)를 포함한다.
상기 보행훈련 선택부(2)에 포함되는 피드백 모드(21) 및 강제 모드(22)는 보행훈련자가 선택함에 따라 작동될 수 있다. 상기 피드백 모드(21) 및 상기 강제 모드(22)는 보행훈련자의 보행 훈련을 보조하는 치료사에 의해 선택되어 작동될 수도 있다. 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 가상 지형, 실제 지형 등 여러가지 지형에 맞는 보행 훈련 프로그램들을 포함하고, 상기 보행 훈련 프로그램들에 대응되게 상기 보행훈련기기(4)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 하지의 일부 뿐만 아니라 전부를 정상적으로 사용하지 못하는 보행훈련자도 보행 훈련을 수행하도록 구현됨으로써, 다양한 보행훈련자들이 보행 훈련을 수행할 수 있으므로 제품에 대한 범용성 및 경쟁력을 높일 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 보행훈련자가 흥미를 유발하도록 실제 환경과 유사한 가상 환경에서 보행 훈련을 수행하도록 구현됨으로써, 실제 환경에 적응하기 위한 회복 시간을 단축시킬 수 있다.
이하에서는 상기 보행훈련 선택부(2), 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3) 및 상기 보행훈련기기(4)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 보행훈련 선택부(2)는 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)과 연결되게 설치된다. 예컨대, 상기 보행훈련 선택부(2)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)에 연결되게 설치될 수 있다. 상기 보행훈련 선택부(2)는 피드백 모드(21) 및 강제 모드(22)를 포함할 수 있다. 상기 피드백 모드(21) 및 상기 강제 모드(22)는 보행훈련자 또는 보행훈련자를 보조하는 치료사에 의해 선택될 수 있다. 상기 보행훈련자 또는 치료사가 상기 피드백 모드(21) 및 상기 강제 모드(22) 중 하나를 선택함에 따라 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 작업자에 의해 미리 설정된 각각 다른 보행 훈련 프로그램을 이용하여 상기 보행훈련기기(4)를 제어할 수 있다.
상기 피드백 모드(21)는 보행훈련자가 보행 훈련을 능동적으로 수행하도록 할 수 있다. 예컨대, 상기 피드백 모드(21)는 하지의 일부를 사용할 수 있는 보행훈련자 또는 하지의 전부를 사용할 수 있지만 하지의 근력이 약한 보행훈련자들이 선택함으로써 작동될 수 있다. 즉, 상기 피드백 모드(21)는 자신의 의지로 하지를 움직일 수 있는 보행훈련자들이 능동적으로 보행 훈련을 수행하도록 할 수 있다. 상기 피드백 모드(21)일 경우, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 보행훈련자가 보행 훈련 간 상기 발판에 가하는 힘을 제공받아 보행 훈련에 소정의 구동력이 제공되도록 상기 보행훈련기기(4)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 상기 피드백 모드(21)로 보행 훈련을 수행하는 보행훈련자에 대한 보행 회복 속도를 향상시킬 수 있다.
상기 강제 모드(22)는 보행훈련자에게 보행 훈련을 수동적으로 수행시킬 수 있다. 예컨대, 상기 강제 모드(22)는 하지를 정상적으로 사용하지 못하는 보행훈련자들 중에서 하지의 근력 정도나 균형 능력, 재활 상태가 상대적으로 낮은 보행훈련자들 또는 상기 보행훈련자들을 치료하는 치료사가 선택함으로써 작동될 수 있다. 즉, 상기 강제 모드(22)는 자신의 의지로 하지를 움직일 수 없는 보행훈련자들을 수동적으로 보행 훈련시킬 수 있다. 상기 강제 모드(22)일 경우, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 보행훈련자의 하지가 강제적으로 움직이도록 상기 보행훈련기기(4)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 상기 강제 모드(22)로 보행 훈련을 수행하는 보행훈련자의 하지가 굳거나 퇴화되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 가상 환경에 대응시켜 상기 보행훈련기기(4)를 제어하는 하나 이상의 보행 훈련 프로그램(31)을 포함하고, 상기 보행 훈련 프로그램(31)에 따라 보행 훈련을 구현시킬 수 있다. 예컨대, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 일측이 상기 보행훈련 선택부(2)에 연결되고, 타측이 상기 보행훈련기기(4)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 상기 보행훈련 선택부(2)에서 선택된 모드에 따라 상기 보행훈련기기(4)를 제어할 수 있다.
상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 보행훈련자 또는 치료사가 상기 피드백 모드(21) 또는 강제 모드(22)를 선택하면, 작업자에 의해 기설정된 보행 훈련 프로그램(31)을 이용하여 상기 보행훈련기기(4)를 제어할 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 보행훈련자 또는 치료사는 보행 훈련을 수행하기 위한 가상 환경도 선택할 수 있다. 상기 보행 훈련 프로그램(31)은 상기 가상 환경에 대응되는 환경 영상(311)을 포함하며, 상기 환경 영상(311)은 가상의 지형(311a), 및 등산로, 유명 관광지와 같은 실제 지형(311b)을 포함할 수 있다. 상기 가상 환경에 대한 영상은 상기 보행훈련기기(4)의 디스플레이(42, 도 2에 도시됨)에서 시현될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 보행훈련자의 보행 훈련에 대한 흥미를 유발시킬 뿐만 아니라 보행 훈련에 대한 집중력을 향상시킴으로써, 보행 훈련에 대한 효과를 향상시킬 수 있다.
상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 그래픽 시뮬레이터(32)를 포함할 수 있다. 상기 그래픽 시뮬레이터(32)는 상기 보행훈련기기(4)와 연동하여 상기 디스플레이(42)에 가상 환경 영상을 생성할 수 있다. 또한, 상기 그래픽 시뮬레이터(32)는 보행훈련자를 대신하는 가상 캐릭터를 생성하여 상기 가상 환경 상에 상기 가상 캐릭터의 동작을 시현시킬 수도 있다. 여기서, 상기 그래픽 시뮬레이터(32)는 상기 가상 환경의 시점을 1인칭 시점 또는 3인칭 시점으로 변경할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 보행훈련자의 기호에 따른 보행 훈련을 충족시킬 수 있으므로 보행 훈련에 대한 효과를 더욱 극대화시킬 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 보행훈련기기(4)는 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)에 연결되게 설치된다. 예컨대, 상기 보행훈련기기(4)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)에 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 보행훈련기기(4)는 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)에 의해 제어될 수 있다.
상기 보행훈련기기(4)는 보행훈련자가 보행 훈련을 수행할 수 있도록 설치된다. 상기 보행훈련기기(4)는 보행운동부(41) 및 디스플레이(42)를 포함할 수 있다. 상기 보행운동부(41)는 상기 가상 환경에 대응하는 보행 궤적으로 구동할 수 있다. 예컨대, 상기 보행운동부(41)는 평지 보행, 경사 보행, 계단 보행, 부정형 보행 등 다양한 가상 환경을 조합하여 구동할 수 있다. 상기 부정형 보행에는 바위, 등산로 등과 같은 일정하지 않은 코스가 포함될 수 있다. 상기 보행운동부(41)는 발판(411), 발판센서기구(412) 및 발판구동기구(413)를 포함할 수 있다.
상기 발판(411)은 보행 훈련을 수행하는 보행훈련자의 발을 지지한다. 상기 발판구동기구(413)는 상기 발판(413)을 이동시키기 위한 구동력을 제공한다. 예컨대, 상기 발판구동기구(413)는 모터일 수 있다. 이에 따라, 상기 발판(411)은 상기 발판구동기구(413)가 제공하는 구동력에 의해 상기 가상 환경에 대응하는 보행 궤적으로 이동할 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 발판(411)과 상기 발판구동기구(413) 사이에는 하나 이상의 링크가 연결되게 설치됨으로써, 상기 발판(411)이 다양한 보행 궤적으로 이동되도록 할 수 있다. 상기 발판(411)에는 상기 보행훈련자의 발이 보행 훈련 간에 이격되는 것을 방지하기 위해 벨트가 설치될 수 있다.
상기 발판센서기구(412)는 상기 발판(411)에 설치되어 보행훈련자의 보행에 따라 상기 발판(411)에 가해지는 힘을 측정한다. 예컨대, 상기 발판센선기구(412)는 압력 센서일 수 있다. 상기 발판센서기구(412)는 피드백 모드(21)에서는 보행훈련자가 상기 발판(411)에 가하는 힘을 측정할 수 있다. 상기 발판센서기구(412)는 강제 모드(22)에서는 보행훈련자의 발과 상기 발판(411) 간에 발생하는 상호 반력 상태를 측정할 수 있다. 이 경우, 상기 상호 반력 상태는 디스플레이를 통해 표시될 수 있다. 상기 발판센서기구(412)는 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)과 연결되게 설치됨으로써, 측정한 보행측정값을 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)에 제공할 수 있다. 예컨대, 상기 발판센서기구(412)는 유선통신 및 무선통신 중 하나의 방법으로 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)에 연결됨으로써, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)에 측정한 보행측정값을 제공할 수 있다.
도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 가상 환경에 연동되는 음성 프로그램 및 스피커 등을 설치하여 보행훈련자가 실제로 보행하는 환경과 유사하게 구현함으로써, 보행 훈련에 대한 흥미를 유발시켜 재활 훈련의 효과를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 보행훈련자가 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)를 이용하여 보행 훈련을 수행하는 과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치를 이용하여 보행 훈련을 수행하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
우선, 보행훈련자는 보행 훈련을 선택한다(S10). 이러한 과정(S10)은 보행훈련자가 자신의 의지로 하지를 움직일 수 있다고 판단되면 피드백 모드를 선택(S20)하고, 보행훈련자가 자신의 의지로 하지를 움직일 수 없다고 판단되면 강제 모드를 선택(S21)하는 것으로 이루어질 수 있다. 상기 과정(S10)은 치료사의 판단에 의해 이루어질 수도 있다.
다음, 보행훈련자가 피드백 모드를 선택(S20)하면, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 보행 훈련 프로그램에 따라 보행훈련자가 능동적으로 보행 훈련 수행시 상기 발판센서기구(412)가 측정한 보행측정값에 따라 상기 가상 환경에 대응되는 힘을 피드백하도록 상기 발판구동기구(413)를 제어한다.
예컨대, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 상기 발판센서기구(412)가 측정한 보행측정값이 기설정된 기준보행값을 초과하는지 여부를 판단(S30)한다. 상기 기준보행값은 보행훈련자가 정상적으로 보행을 할 경우 상기 발판(411)에 가해지는 힘 또는 보행훈련자가 일정한 수준의 보행 능력을 회복했을 경우 상기 발판(411)에 가해지는 힘을 의미하며 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 상기 보행측정값이 상기 기준보행값을 초과하면, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 상기 발판(411)을 구동시키기 위한 구동력이 증가되도록 상기 발판구동기구(413)를 제어한다(S40). 상기 보행측정값이 상기 기준보행값을 초과하는 것은 상기 보행훈련자의 보행 능력이 향상되는 것을 의미하므로, 상기 발판구동기구(413)가 제공하는 구동력을 증가시켜 보행훈련자의 보행 속도가 증가되도록 하기 위함이다. 따라서, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 보행훈련자의 보행 능력이 향상됨에 따라 구동력의 크기를 증가시킴으로써, 보행훈련자의 보행 능력을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
예컨대, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 상기 발판센서기구(412)가 측정한 보행측정값이 기설정된 기준보행값 미만이면, 상기 발판(411)을 구동시키기 위한 구동력이 기설정된 기준구동값을 초과하는지 여부를 판단(S41)한다.
상기 구동력이 기설정된 기준구동값을 초과하면, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 상기 발판(411)을 구동시키기 위한 구동력이 기설정된 기준구동값까지 점차 감소되도록 상기 발판구동기구(413)를 제어한다(S50). 상기 보행측정값이 상기 기준보행값 미만인 것은 상기 보행훈련자가 스스로 보행 훈련을 하기에 하지의 근력이 부족하거나 계속 보행 훈련을 진행하기에 보행 능력이 떨어지는 것을 의미하므로, 상기 발판구동기구(413)가 제공하는 구동력을 감소시켜 보행훈련자를 안정적으로 보행 훈련시키기 위함이다. 상기 구동력이 기설정된 기준구동값 미만이면, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 상기 발판(411)을 구동시키는 구동력이 유지되도록 상기 발판구동기구(413)를 제어한다(S51). 상기 기준구동값은 보행훈련자의 평균 보행 능력에 대응되도록 설정되는 값이며, 보행훈련자나 치료사에 의해 미리 설정될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 보행훈련자의 보행 능력이 낮은 경우 구동력의 크기를 감소 또는 유지시킴으로써, 보행훈련자가 안전하고 효율적으로 보행 훈련을 수행하도록 할 수 있다.
다음, 보행훈련자가 강제 모드를 선택(S21)하면, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 보행 훈련 프로그램에 따라 보행훈련자가 수동적으로 보행 훈련을 수행하도록 상기 발판구동기구(413)를 제어한다.
예컨대, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단(3)은 상기 발판(411)에 소정의 구동력이 제공되도록 상기 발판구동기구(413)를 제어할 수 있다. 이 경우, 보행훈련자는 선택된 가상 환경에서 정해진 보행 훈련 시간 및 정해진 보행 훈련 강도에 따라 보행 훈련을 수행할 수 있다. 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 상기 보행 훈련 시간 및 상기 보행 훈련 강도를 설정하기 위한 보행훈련 설정부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 보행 훈련 시간 및 상기 보행 훈련 강도는 보행훈련자 또는 치료사에 의해 설정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치(1)는 자신의 의지로 하지를 움직일 수 없는 보행훈련자의 하지를 강제로 움직이거나 보행 훈련하도록 구현됨으로써, 보행훈련자의 하지가 굳거나 퇴화되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치
2 : 보행훈련 선택부 21 : 피드백 모드
22 : 강제 모드 3 : 보행훈련 시뮬레이션 수단
31 : 보행훈련 프로그램 32 : 그래픽 시뮬레이터
4 : 보행훈련기기 41 : 보행운동부
42 : 디스플레이
2 : 보행훈련 선택부 21 : 피드백 모드
22 : 강제 모드 3 : 보행훈련 시뮬레이션 수단
31 : 보행훈련 프로그램 32 : 그래픽 시뮬레이터
4 : 보행훈련기기 41 : 보행운동부
42 : 디스플레이
Claims (6)
- 보행 훈련을 수행하는 보행훈련자의 발을 지지하는 발판을 포함하고 가상 환경에 대응하는 보행 궤적으로 구동하는 보행운동부, 및 상기 가상 환경에 포함된 영상을 시현하는 디스플레이를 포함하는 보행훈련기기;
상기 가상 환경에 대응시켜 상기 보행훈련기기를 제어하는 하나 이상의 보행 훈련 프로그램을 포함하고 상기 보행 훈련 프로그램에 따라 보행 훈련을 구현하는 보행훈련 시뮬레이션 수단; 및
상기 보행훈련 시뮬레이션 수단과 연결되게 설치되고 보행훈련자의 상태에 따라 보행훈련자에게 보행 훈련을 수동적으로 수행시키는 강제 모드, 및 보행훈련자가 보행 훈련을 능동적으로 수행하는 피드백 모드를 포함하는 보행훈련 선택부를 포함하며,
상기 보행운동부는 상기 발판에 설치되어 보행훈련자의 보행에 따라 상기 발판에 가해지는 힘을 측정하는 발판센서기구, 및 상기 발판을 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 발판구동기구를 포함하고,
상기 보행훈련 시뮬레이션 수단은 상기 피드백 모드일 경우 상기 보행 훈련 프로그램에 따라 보행훈련자가 능동적으로 보행 훈련 수행시 상기 발판센서기구가 측정한 보행측정값에 따라 상기 가상 환경에 대응되는 힘을 피드백하도록 상기 발판구동기구를 제어하며, 상기 보행훈련 시뮬레이션 수단은 상기 피드백 모드일 경우, 상기 발판센서기구가 측정한 보행측정값이 보행훈련자가 정상적으로 보행을 하거나 일정한 수준의 보행 능력을 회복했을 때 상기 발판에 가해지는 힘에 해당하는 기설정된 기준보행값을 초과하면 상기 발판을 구동시키기 위한 구동력이 증가되도록 상기 발판구동기구를 제어하고, 상기 보행측정값이 상기 기준보행값 미만이면 상기 발판의 구동력과 보행훈련자의 평균 보행 능력에 대응하여 기설정된 기준구동값을 비교하여 상기 발판의 구동력이 상기 기준구동값을 초과하면 구동력이 상기 기준구동값까지 점차 감소되도록 상기 발판구동기구를 제어하고, 상기 발판의 구동력이 상기 기준구동값 미만이면 구동력이 유지되도록 상기 발판구동기구를 제어하는 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 보행훈련 시뮬레이션 수단은 상기 강제 모드일 경우 상기 보행 훈련 프로그램에 따라 보행훈련자가 수동적으로 보행 훈련을 수행하도록 상기 발판구동기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치. - 제1항에 있어서,
상기 보행 훈련 프로그램은 상기 가상 환경에 대응되는 환경 영상을 포함하고,
상기 환경 영상은 가상 지형, 및 등산로, 유명 관광지와 같은 실제 지형을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치. - 제1항에 있어서,
상기 보행훈련 시뮬레이션 수단은 상기 보행훈련기기와 연동하여 상기 디스플레이에 가상 환경 영상을 생성하는 그래픽 시뮬레이터를 포함하고,
상기 그래픽 시뮬레이터는 상기 가상 환경의 시점을 1인칭 시점 또는 3인칭 시점으로 변경하는 것을 특징으로 하는 가상현실 연동 복합지형 보행훈련 기능을 갖는 보행재활장치.
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