KR102517827B1

KR102517827B1 - 동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템 및 제어방법

Info

Publication number: KR102517827B1
Application number: KR1020200180583A
Authority: KR
Inventors: 윤정원; 이호수
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2023-04-04
Also published as: KR20220089921A

Abstract

환자와 인전하여 이동하는 동행로봇과 상기 환자가 파지하는 것으로서 상기 동행로봇에 결속되는 결속끈과 상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 소정거리를 유지하면서 이동되거나, 상기 동행로봇이 상기 결속끈을 통해 상기 환자에게 당김력을 인가하도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어유닛를 구비하는 것을 특징한다.
본 발명에 따르면, 동행로봇를 이용한 보행훈련 시스템 및 제어방법은 뇌졸중 환자에게 자발적이고 여러감각을 자극할 수 있는 보다 현실적인 보행 재활훈련을 제공하여서 정상인의 보행패턴과 동일하는데 그 목적이 있다.

Description

동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템 및 제어방법{A companion robot for gait rehabilitation training and gait training control method using the same}

본 발명은 동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뇌졸증 환자에게 보행 재활치료 훈련견의 보행훈련을 모사하고 그에 따른 제어방법을 적용한 보행훈련용 동행로봇을 제공하는 것이다.

일반적으로 사람에게 있어서 보행은 일상생활에서 가장 기초적이면서 필수적인 동작이다. 그러므로 질병이나 사고로 인하여 신경 기능의 손상을 입거나 근육의 불균형 발달로 인하여 제대로 걷지 못하는 환자들에게 보행훈련을 실시하는 것은, 그 환자가 일상생활로 복귀할 수 있도록 하는 첫번째 관문이 된다.

특히, 뇌졸중 환자의 경우 일반적으로 약간의 운동기능을 회복하지만 상당기간 보행에 제한적이다. 따라서 뇌졸중 환자는 일상적인 활동에 참여하는 능력을 제한된다. 그래서 독립적으로 걸을 수 있는 보행능력을 회복하는 것은 뇌졸중 환자에게 중요하다.

뇌졸증 환자에게 다양한 신체적 요구를 적용하여 기능적 보행 적응을 유도하도록 보행 보조장치의 적용받은 보행 재활훈련의 경우 보행 재활훈련이 중단 된 후에 뇌졸중 환자의 중추신경계(CNS, central nervous system)에 의하여 적응된 운동패턴이 유지시키는데 효과적으로 것으로 나타났다.

보조장치 및 기타 방법으로 뇌졸중 환자가 지상에서의 보행 재활훈련은 균형감각이 약하고 운동신경이 약한 환자의 경우 넘어지거나, 보행능력의 독립성을 상실하는 등 보행 재활훈련에 실패하는 문제가 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 관련 선행기술들이 제안되었다.

제안된 선행기술01은 편마비 환자용 자동식 이동형 보행 재활 훈련장치(한국 등록특허 제10-1748140호)로써 환자의 조작에 의해 전동식으로의 이동이 이루어지면서 보행 재활 훈련을 유도하며, 특히 편마비 환자의 편마비 위치에 상관없이 공용으로의 사용이 가능하면서도 안전사고의 위험은 방지될 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 편마비 환자용 자동식 이동형 보행 재활훈련장치에 관한 것이다.

또한 선행기술02는 보행 훈련자 지지장치 및 이를 포함하는 보행 훈련 장치(한국 공개특허 제10-2016-0063491호)로써 보행 훈련자의 골반부를 지지하기 위한 시트부, 상기 시트부가 회전 가능하게 결합되는 본체, 상기 본체에 일측이 이동 및 회전 가능하게 결합되는 연결부, 및 상기 연결부의 타측에 결합되고, 상기 시트부에 탑승한 보행 훈련자의 하중이 분산되도록 상기 보행 훈련자의 상반신을 지지하며 상기 연결부를 통해 위치가 조절되는 상반신지지부를 포함하는 보행 훈련자 지지장치에 관한 것이다.

상술된 선행기술은 강제적 이동패턴의 반복 등으로 인하여 뇌졸중 환자의 자발적인 보행능력의 향상 시키지 못하고, 복잡한 장치와 일부 장치에 의하여 환자의 일부 동작 제한되어서 균형기능을 상실하고, 실제 지면을 걸을 때 보다 대사에너지소비도 부족하며 환자의 지구력도 떨어지는 문제가 있다.

한국 등록특허 제10-1748140호 : 편마비 환자용 자동식 이동형 보행 재활 훈련장치 한국 공개특허 제10-2016-0063491호 : 보행 훈련자 지지장치 및 이를 포함하는 보행 훈련 장치

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 뇌졸증 환자에게 보행 재활치료 훈련견의 보행훈련을 모사하고 외부환경으로부터 안정적인 보행 재활훈련용 동행로봇에 햅틱기술이 적용되어서 뇌졸중 환자의 재활훈련의 효율성을 높이는데 그 목적이 있다.

환자와 인접하여 이동하는 동행로봇과 상기 환자가 파지하는 것으로서 상기 동행로봇에 결속되는 결속끈과 상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 소정거리를 유지하면서 이동되거나, 상기 동행로봇이 상기 결속끈을 통해 상기 환자에게 당김력을 인가하도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어유닛을 구비한다.

상기 제어유닛은 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하는 거리측정센서와, 상기 거리측정센서에 제공되는 측정데이터를 이용하여 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어모듈을 구비한다.

상기 제어모듈은 상기 동행로봇과 환자간의 거리가 상기 결속끈보다 길이가 짧도록 상기 동행로봇의 이동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 거리측정센서는 레이저를 이용하는 라이다(Light Detection And Ranging, LIDAR)센서인 것을 특징으로 한다.

상기 결속끈에 형성된 장력을 측정하는 장력측정센서와, 상기 장력측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어모듈을 구비한다.

상기 장력측정센서는 상기 결속끈의 단부가 결속되는 상기 동행로봇의 결속위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어유닛은 상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 상기 결속끈의 길이보다 짧은 기준거리를 유지하면서 움직이는 거리모드와, 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시키도록 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 강제모드를 상호 교번하게 수행하는 것을 특징한다.

상기 제어유닛은 상기 거리모드 또는 상기 강제모드 중 상기 거리모드를 수행한 다음 상기 강제모드를 수행하고, 상기 강제모드가 완료된 다음에 상기 거리모드를 재차 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어유닛은 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하는 거리측정센서와, 상기 결속끈에 형성된 장력을 측정하는 장력측정센서와, 상기 거리모드를 수행시 상기 거리측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하고, 상기 강제모드를 수행시 상기 장력측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 상기 환자가 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어모듈을 구비한다.

상기 제어모듈은 상기 거리모드를 수행할 경우 상기 장력측정센서로 하여 출력값은 무시하고, 상기 거리측정센서의 측정데이터만을 수신하는 상기 제어모듈을 특징으로 한다.

상기 제어모듈은 상기 강제모드를 수행할 경우 상기 거리측정센서에서 출력값은 무시하고, 상기 장력측정센서의 측정데이터만을 수신하는 상기 제어모듈을 특징으로 한다.

상기 제어모듈은 상기 강제모드에서 상기 거리모드로 전환할 경우, 모드전환시점으로부터 제1단위시간 이전에 상기 동행로봇과 상기 환자간의 이격거리를 측정하고, 측정된 이격거리가 상기 기준거리로 도달하도록 상기 모드전환시점 이후 제2단위시간이 경과하는 동안 상기 동행로봇을 감속하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1단위시간은 1초이고, 상기 제2단위시간은 5초인 것을 특징으로 한다.

상기 제어유닛은 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하는 거리측정센서와, 상기 결속끈에 형성된 장력을 측정하는 장력측정센서와, 상기 환자 또는 외부로부터 관계자가 상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 상기 결속끈의 길이보다 짧은 소정거리를 유지하면서 움직이는 거리모드 또는 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시키도록 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 강제모드 중 어느 하나가 선택하는 입력모듈과, 상기 입력모듈을 통해 상기 거리모드가 선택될 경우 상기 거리측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하고, 상기 입력모듈을 통해 상기 강제모드가 선택될 경우 상기 장력측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 상기 환자가 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어모듈을 구비한다.

상기 동행로봇은 상기 결속끈이 결속되는 메인프레임과, 상기 메인프레임을 지지하는 지지프레임과, 상기 환자와의 거리를 측정하는 상기 제어유닛의 거리측정센서가 설치되도록 상기 메인프레임에 마련된 마운팅프레임과, 상기 메인프레임 또는 지지프레임을 이동시키는 이동부를 구비한다.

상기 지지프레임은 일단이 상기 메인프레임의 외주면에 고정되고, 상기 메인프레임을 지지하도록 상기 동행로봇의 후방에서 소정길이 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 이동부는 상기 메인프레임이 하단에 설치되는 구동휠과, 상기 지지프레임의 하단에 설치된 보조휠과, 상기 구동휠 회전시키는 구동모터를 구비한다.

상기 보조휠은 상기 지지프레임의 하단에서 상하방향으로 연장되는 중심선을 기준으로 회전하는 것을 특징한다.

상기 동행로봇의 무게중심(center of Gravity, COG)이 지면에 근접하게 형성되도록 상기 구동모터가 상기 메인프레임의 하단에 설치되는 것을 특징으로한다.

상기 동행로봇은 환자가 상기 동행로봇을 직접파지할 수 있도록 상기 메인프레임 상단에 형성되는 손잡이를 구비한다.

상기 동행로봇은 본체부와, 상기 본체부에 회동가능하게 설치되는 다수개의 다리부재와, 상기 본체부가 이동되도록 상기 다리부재를 구동시키는 다리작동부를 구비한다.

환자가 파지한 결속끈에 연결되어 상기 환자를 따라 이동하는 동행로봇을 제어하는 방법에 있어서, 상기 동행로봇의 작동에 대한 정보를 감지하는 감지단계와 상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 소정거리를 유지하면서 이동하거나, 상기 동행로봇이 상기 결속끈을 통해 상기 환자에게 당김력을 인가하도록 상기 동행로봇을 제어하는 로봇제어단계를 포함한다.

상기 감지단계는 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하는 거리측정하며, 상기 로봇제어단계는 상기 감지단계에서 제공되는 측정데이터를 이용하여 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어한다.

상기 로봇제어단계는 상기 동행로봇과 상기 환자간의 거리가 상기 결속끈보다 길이가 짧도록 상기 동행로봇의 이동을 제어한다.

상기 감지단계는 상기 결속끈에 인가된 장력을 측정하며, 상기 로봇제어단계는 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어한다.

상기 로봇제어단계는 상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 상기 결속끈의 길이보다 짧은 소정거리를 유지하면서 움직이는 거리모드와 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시키도록 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 강제모드가 상호 교번하게 수행하는 것을 특징으로한다.

상기 감지단계는 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하고, 상기 결속끈에 인가된 장력을 측정하며, 상기 로봇제어단계는 상기 거리모드를 수행 시 상기 거리측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하고, 상기 강제모드를 수행 시 상기 장력측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 상기 환자가 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어한다.

상기 로봇제어단계는 상기 거리모드를 수행 할 경우 장력측정에서 출력값을 무시하고, 상기 거리측정의 측정데이터만을 수신하는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇제어단계는 상기 강제모드를 수행 할 경우 거리측정에서 출력값을 무시하고, 상기 장력측정의 측정데이터만을 수신하는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇제어단계는 상기 강제모드에서 상기 거리모드로 전환할 경우, 모드 전환시점으로부터 제1단위시간 이전의 상기 동행로봇과 상기 환자간의 이격거리를 측정하고, 측정된 이격거리가 기 설정된 기준거리로 도달하도록 상기 모드전환시점 이후 제2단위시간이 경과하는 동안 상기 동행로봇을 감속하는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇제어단계는 상기 제1단위시간은 1초이고, 상기 제2단위시간은 5초인 것을 특징으로 한다.,

상기 로봇제어단계는 상기 거리모드 또는 상기 강제모드 중 상기 거리모드를 수행한 다음 상기 강제모드를 수행하고, 상기 강제모드가 완료된 다음에 상기 거리모드를 재차 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지단계는 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하고, 상기 결속끈에 인가된 장력을 측정하며, 강제모드 또는 거리모드 중 어느 하나가 입력되는 입력모듈에서 해당 입력정보를 수신하는 선택정보수집단계와 상기 입력모듈에서 상기 거리모드가 선택될 경우, 상기 감지단계에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하고, 상기 입력모듈에서 상기 강제모드가 선택될 경우 상기 감지단계에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 상기 환자가 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템 및 제어방법은 뇌졸중 환자에게 자발적이고 여러감각을 자극할 수 있는 보다 현실적인 보행 재활훈련을 제공하여서 정상인의 보행패턴과 동일하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템 및 제어방법에서 보행로봇의 사시도이고,
도 2(a)는 도 1의 거리모드의 개념도이고,
도 2(b)는 도 1의 강제모드의 개념도이고,
도 3(a)은 도 1의 거리모드에서 강제모드로 전환시 개념도이고,
도 3(b)은 도 1의 강제모드에서 거리모드로 전환시 개념도이고,
도 4는 도 1의 제어유닛의 블록도이고,
도 5는 도 1의 환자가 파지한 결속끈에 연결되어 상기 환자를 따라 이동하는 동행로봇을 제어하는 방법을 계략적으로 나타낸 흐름도이고,
도 6는 도 1의 거리모드 수행을 위한 제어모듈의 알고리즘 블록선도이고,
도 7는 도 1의 동행로봇 거리모드 수행검증 실험결과에 따른 속도측정 결과 그래프 이고,
도 8은 도 1의 동행로봇 거리모드 수행검증 실험결과에 따른 위치오류측정결과 그래프이고,
도 9는 도 1의 강제모드 수행을 위한 제어모듈의 알고리즘 블록선도이고,
도 10은 도 1의 거리모드 수행검증 실험결과 따른 측정된 힘의 결과 그래프이고,
도 11은 상기 동행로봇을 이용한 보행훈련실험 개념도이고,
도 12은 건강한 실험자가 상기 동행로봇을 이용하여 다양한 보행모드에서 측정된 보행속도의 평균값을 나타낸 그래프이고,
도 13는 건강한 실험자가 상기 동행로봇을 이용하여 다양한 보행모드에서 측정된 보폭의 평균값을 나타낸 그래프이고,
도 14은 노졸증 환자가 상기 동행로봇을 이용하여 다양한 보행모드에서 측정한 보행속도의 평균값을 나타낸 그래프이고,
도 15는 노졸증 환자가 상기 동행로봇을 이용하여 다양한 보행모드에서 측정한 보폭의 평균값을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템 및 제어방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 대하여, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있다는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1내지 도 4에는 본 발명에 따른 동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템의 일 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 보행 재활훈련을 위한 동행로봇과 이를 이용한 보행훈련 시스템 및 제어방법(10)은 동행로봇(100), 결속끈(200), 제어유닛(300)을 구비한다.

상기 환자(10)는 보행 훈련이 필요한 편마비 환자도 적용 가능하나 본 실시예에서는 훈련된 재활견에 의하여 반복적 보행 재활 훈련이 필요한 만성 뇌졸중 환자이다.

상기 동행로봇(100)은 환자(10)를 따라 이동하도록 형성되며, 메인프레임(110), 지지프레임(120), 마운팅프레임(130), 손잡이(140), 이동부(150)를 구비한다.

상기 메인프레임(110)은 상기 환자(10)의 주행방향으로 소정거리 이격되고, 상기 메인프레임(110)의 하단에서 상단으로 갈수록 상기 환자(10)로 점점 가까워지게 형성되며, 그 단면의 형상은 사각, 삼각 등 다양하게 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 원형의 단면이 바람직하다. 상기 메인프레임(110)의 형성재질은 금속재, 합성수지재와 같이 다양한 재질로 형성 될 수 있다.

상기 지지프레임(120)은 상기 메인프레임(110)를 지지하도록, 상기 지지프레임(120)의 일단이 상기 메인프레임(110)의 외주면에 고정되고, 상기 메인프레임(110)을 지지하도록 상기 동행로봇(100)의 후방에서 소정길이 연장되도록 형성된다. 상기 지지프레임(120)의 단면의 형상도 원형이며, 형성재질은 금속재, 합성수지재와 같이 다양한 재질로 형성 될 수 있다.

상기 마운팅프레임(130)은 후술되는 상기 제어유닛(300)의 거리측정센서(320)가 설치되도록 상기 메인프레임(110)의 하단에서 상측으로 소정거리 이격되위치에 설치된다.

상기 손잡이(140)는 상기 환자(10)가 상기 동행로봇(100)을 직접파지할 수 있도록 상기 메인프레임(100)의 상단에 형성된다. 상기 손잡이(140)의 형태는 다양하게 형성될 수 있으나, 상기 환자(10)가 보행훈련 전후에 사용이 용이하도록 직접파지하는 지팡이의 손잡이 형태가 바람직하다.

상기 이동부(150)는 상기 메인프레임(110) 또는 상기 지지프레임(120)을 이동시키는 것으로서 구동휠(151), 보조휠(152), 구동모터(153)를 구비한다.

상기 구동휠(151)은 상기 메인프레임(110)의 하단에 설치되고, 종래의 다양한 기술이 적용되어서 상기 동행로봇(100)을 이동시키는 기술이 적용가능하나 본 실시예에서는 원형으로 형성된 바퀴가 바람직하다.

상기 보조휠(152)는 상기 지지프레임(120)의 하단에 설치되어서 상기 구동휠(151)과 같은 원형의 형태의 바퀴가 적용됨이 바람직하다. 또한, 상기 보조휠(152)은 상기 지지프레임(120)의 하단에서 상하방향으로 연장되는 중심선을 기준으로 회전할 수 있어서, 상기 환자(10)가 필요시 방향전환에 용이하도록 한다.

상기 구동모터(153)는 전기에너지를 이용해서 상기 구동휠(151)을 회전시키도록 형성되며 전기에너지의 충전과 방전이 가능한 리튬이온 기술이 적용된 배터리(미도시)에 의하여 전력을 공급받는다. 상기 구동모터(153)는 전류가 흐르는 도체가 자기장속에서 받는 힘을 이용하여 상기 배터리(미도시)의 전기에너지를 운동에너지로 바꾸는 종래기술이 적용가능하다.

또한, 상기 구동모터(153) 및 상기 배터리(미도시)는 지면에 근접하게 형성되도록 상기 메인프레임(110)의 하단에 설치되어서 상기 동행로봇(100)의 무게중심(Center Of Gravity, COG)을 낮출 수 있다.

한편, 상기 동행로봇(100)은 도면에 도시 않았으나, 상기 동행로봇(100)의 몸체를 이루는 본체부와 상기 본체부에 회동가능하게 설치되는 2개 이상 형성되는 다리부재와, 상기 본체부를 이동되도록 상기 다리부재를 구동시키는 다리작동부를 구비하는 형태도 가능하다.

상기 다리부재(미도시)는 지면에 마찰력을 통하여 상기 본체부(미도시)를 이동 가능한 2복보행로봇, 4족보행로봇, 탱크의 무한궤도 기술이 적용된다.

상기 결속끈(200)은 상기 환자가 파지하는 것으로서 상기 동행로봇(100)에 결속된다. 더욱 상세하게 설명하면 상기 결속끈(200)의 전단은 상기 동행로봇(100)에 결속되고, 후단은 상기 환자(10)에 의하여 파지되도록 형성된다. 상기 결속끈(200)은 합성섬유끈, 금속사슬형끈 등 다양한 형태가 가능하나 본 실시예에서는 가죽끈형태가 바람직하다.

상기 제어유닛(300)은 상기 동행로봇(100)을 움직이게 제어하도록 형성되며, 거리측정센서(310), 장력측정센서(320), 제어모듈(330)을 구비한다.

상기 거리측정센서(310)는 상기 마운팅프레임(130)의 일측에 설치되고, 상기 마운팅프레임(130)의 형성방향으로 따라 좌우로 이동설치가 가능하여서 상기 동행로봇(100)과 환자간의 거리를 측정을 용이하게 형성된다. 상기 거치측정센서(310)는 거리 측정하는 초음파센서, 적외선센서, 레이더(RADAR)센서, 카메라센서가 적용 가능하지만 본실시예에서는 전파를 이용하는 라이다(Light Detection And Ranging, LIDAR)센서인 것이 바람직하다.

상기 장력측정센서(320)는 상기 결속끈(200)의 단부가 결속되는 상기 동행로봇(100)의 결속위치에 설치되어서 장력을 측정하도록 형성된다. 이때, 상기 결속끈(200)의 후단은 상기 환자(10)에 의하여 파지된다. 상기 장력측정센서(320)는 장력을 측정하는 스트레인 게이지로드셀, 빔 로드셀, 플랫폼 로드셀, 캐니시터 로드셀이 적용 가능하지만 본실시예에서는 인장 압축로드셀인 것이 바람직하다.

상기 제어모듈(330)은 상기 동행로봇(100)을 제어하도록 형성된다.

도 2를 참고하면, 상기 제어모듈(330)은 상기 동행로봇(100)이 상기 환자(10)에 대하여 상기 결속끈(200)의 길이보다 짧은 기준거리를 유지하면서 움직이는 거리모드(도 2(a)) 또는 상기 동행로봇(100)이 상기 환자(10)를 이동시키도록 상기 결속끈(200)에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇(100)을 제어하는 강제모드(도 2(b))로 움직이도록 제어한다.

상기 제어모듈(330)은 상기 거리모드를 수행할 경우 상기 거리측정센서(310)에 제공되는 측정데이터만을 수신하기 위해서 상기 장력측정센서(320)로 하여 출력값은 무시하고, 상기 동행로봇(100)과 상기 환자(10)와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 제어한다. 그리고 상기 제어모듈(330)은 상기 거리모드를 수행할 경우 상기 동행로봇(100)과 상기 환자(10)간의 거리가 상기 결속끈(200)보다 길이가 짧도록 상기 동행로봇(100)의 이동을 제어한다.

상기 제어모듈(300)은 상기 거리모드를 수행시 상기 거리측정센서(310)에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇(100)과 상기 환자(10)에 대하여 상기 결속끈(200)의 길이보다 짧은 기준거리를 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇(100)을 제어하고, 상기 강제모드를 수행시 상기 장력측정센서(320)에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇(100)이 상기 환자(10)를 이동시킬 수 있도록 상기 환자(10)가 파지한 상기 결속끈(200)에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇(100)을 제어한다.

즉, 상기 제어모듈(300)은 상기 강제모드를 수행시 상기 장력측정센서(320)에서 소정의 장력이 측정되는 상태가 되도록 상기 동행로봇(100)을 제어하고, 상기 장력측정센서(320)의 장력값은 상기 환자(10) 또는 관리자에 의하여 설정할 수 있다.

상기 제어모듈(330)은 상기 동행로봇(100)을 제어하여서 거리모드와 또는 강제모드 또는 상기 거리모드와 상기 강제모드가 상호 교번하게 수행될 수 있으나, 본 실시예에서는 상기 거리모드 또는 상기 강제모드 중 상기 거리모드를 수행한 다음 상기 강제모드를 수행하고, 상기 강제모드가 완료된 다음에 상기 거리모드를 재차 수행하는 것이 바람직하다.

도 3(b)를 참고하면, 상기 제어모듈(330)은 상기 강제모드에서 상기 거리모드로 전환할 경우, 모드전환시점으로부터 제1단위시간 이전에 상기 동행로봇(100)과 상기 환자간(10)의 이격거리를 측정하고, 측정된 이격거리가 상기 기준거리로 도달하도록 상기 모드전환시점 이후 제2단위시간이 경과하는 동안 상기 동행로봇(100)을 감속하도록 한다. 이때, 제1단위시간은 1초, 제2단위시간은 5초가 바람직하다.

한편, 상기 제어유닛(300)은 상기 동행로봇(100)을 제어하는 강제모드 중 어느 하나가 선택하는 입력모듈(340)을 더 구비할 수도 있다.

상기 입력모듈(340)은 거리모드 또는 강제모드 중 어느 하나가 선택하도록 다수개의 선택버튼(미도시)이 형성된다. 그리고 상기 입

력모듈(340)은 상기 환자(10) 또는 외부로부터 관계자에 의하여 상기 동행로봇(100)의 움직임을 정지시키도록 비상정비버튼(미도시)을 포함한다.

그래서 상기 제어모듈(330)은 상기 입력모듈(340)을 통해 상기 거리모드가 선택될 경우 상기 거리측정센서(310)에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇(100)과 상기 환자(10)와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇(100)을 제어하고, 상기 입력모듈(340)을 통해 상기 강제모드가 선택될 경우 상기 장력측정센서(320)에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇(100)이 상기 환자(10)를 이동시킬 수 있도록 상기 환자(10)가 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어한다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 순서도가 도시되어있으며, 상기 환자(10)를 따라 이동하는 상기 동행로봇(100)을 제어하는 방법으로 감지단계(S100), 선택정보수집단계(S200), 로봇제어단계(S300)를 포함한다.

상기 감지단계(S100)는 상기 동행로봇(100)의 작동에 대한 정보를 감지하며, 상기 거리측정센서(310)를 통해서 상기 동행로봇(10)과 상기 환자(10)간의 거리를 측정하고, 상기 장력측정센서(320)를 통해서 상기 결속끈(200)에 인기된 장력을 측정한다. 또한 상기 거리모드 또는 상기 강제모드에 의하여 상기 동행로봇(100)의 움직임이 바뀌어도 상기 감지단계(S100)에서 거리측정 및 장력측정은 지속된다.

상기 선택정보수집단계(S200)은 상기 강제모드 또는 상기 거리모드 중 어느 하나가 입력되는 상기 입력모듈(340)에서 해당 입력정보를 수신한다. 그리고 상기 선택정보수집단계(S200)에서는 상기 환자(10) 또는 외부로부터 관계자에 의하여 상기 동행로봇(100)의 움직임을 정지시키도록 형성된 비상정지버튼(미도시)에서 정지신호를 수신 할 수도 있다.

상기 로봇제어단계(S300)는 상기 거리모드를 수행 시 상기 거리측정센서(310)에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇(100)과 상기 환자(10)와의 거리가 상기 결속끈(200)의 길이보다 짧도록 상기 동행로봇(100)의 이동하도록 상기 동행로봇(100)을 제어한다. 또 상기 강제모드를 수행 시 상기 장력측정센서(320)에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇(100)이 상기 환자(10)를 이동시킬 수 있도록 상기 환자(10)가 파지한 상기 결속끈(200)에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇(100)을 제어한다.

또한, 상기 로봇제어단계(S300)는 상기 동행로봇(100)이 상기 환자(10)에 대하여 상기 결속끈(200)의 길이보다 짧은 소정거리를 유지하면서 움직이는 거리모드와 상기 동행로봇(100)이 상기 환자(10)를 이동시키도록 상기 결속끈(200)에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇(100)을 제어하는 강제모드가 상호 교번하게 수행할 수도 있다.

여기서 상기 로봇제어단계(S300)는 상기 거리모드를 수행 할 경우 장력측정에서의 출력값을 무시하고 상기 거리측정의 측정데이터만을 수신하고, 상기 로봇제어단계(S300)는 상기 강제모드를 수행 할 경우 거리측정에서의 출력값을 무시하고 상기 장력측정의 측정데이터만을 수신한다.

상기 로봇제어단계(S300)는 상기 강제모드에서 상기 거리모드로 전환할 경우, 모드 전환시점으로부터 제1단위시간 이전의 상기 동행로봇(100)과 상기 환자(10)간의 이격거리를 측정하고, 측정된 이격거리가 기 설정된 기준거리로 도달하도록 상기 모드전환시점 이후 제2단위시간이 경과하는 동안 상기 동행로봇(100)을 감속한다. 이때, 제1단위시간은 1초, 제2단위시간은 5초가 바람직하다.

그리고 상기 로봇제어단계(S300)는 상기 거리모드 또는 상기 강제모드 중 상기 거리모드를 수행한 다음 상기 강제모드를 수행하고, 상기 강제모드가 완료된 다음에 상기 거리모드를 재차 수행할 수도 있다.

한편, 도 6는 상기 제어모듈(330)은 상기 거리모드를 수행할 경우 상기 거리측정에서(310)에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇(100)을 제어하기 위한 알고리즘을 나타낸 블록도면이다.

도 7 내지 도 8은 상기 거리모드가 작동상태를 검증하기 위하여 실험을 실시한 결과 그래프이다. 실험결과는 일반인으로 하여 천천히(slow), 보통(normal), 빠른 속도(fast)로 걷도록 하고 속도 및 기록된 위치오류를 바탕으로 작동상태 검증결과 상기 환자(10)의 보행에 영향이 없음을 확인하였다.

도 9은 상기 제어모듈(330)은 상기 강제모드를 수행할 경우 상기 장력측정센서에서(320)에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇(100)을 제어하기 위한 알고리즘을 나타낸 블록도면이다.

도 10는 상기 강제모드가 작동상태를 검증하기 위하여 실험을 실시한 결과 그래프이다. 실험결과는 일반인으로 하여 30초동안 각기 다른 네가지의 힘(2.5N, 5N, 7.5N, 10N)에 의하여 걷도록 하고 힘을 기록한 결과로써, 작동상태 검증결과 최대힘의 변동이 일정함을 확인하였다.

도 11은 상기 동행로봇(100)를 이용한 보행훈련 실험 개념도이이다. 실험대상자는 시작 15초 동안은 상기 거리모드로 실험자가 원하는 속도로 상기 거리모드로 이동하고, 다음에는 자동으로 상기 결속끈(200)에 의하여 당김힘에 의하여 이동하는 상기 강제모드로 전환한다. 상기 강제모드 전환후 25초 동안 이동한다. 시작 후 40초에는 상기 강제모드에서 상기 거리모드로 전환하여 이후 30초 동안 이동한다.

도 12 및 도 13는 단방향 반복 측정분산분석(RMANOVA)을 이용하여 건강한 실험자의 보행속도 및 보폭의 변화를 나타낸 그래프이이다. 각각의 그래프에서 Normal-Walking은 평소걸음을 나타내고, Force Mode는 상기 동행로봇(100)을 이용한 강제모드로 이동을 나타내고, Pre-Force Distance Mode는 상기 강제모드 전의 거리모드에서의 이동을 나타내고, Post-Force Distance Mode는 상기 강제모드 후에 거리모드에서의 이동을 나타낸다. 실험결과는 건강한 실험자로 하여 상기 동행로봇(100)을 이용한 보행훈련의 효과를 확인한 결과 상기 강제모드 후에 상기 거리모드에서 보행훈련의 영향으로 속도와 보폭이 증가를 확인하였다.

도 14 및 도 15는 단방향 반복 측정분산분석(RMANOVA)을 이용하여 뇌졸중 환자의 보행속도 및 보폭의 변화를 나타낸 그래프이다. 각각의 그래프에서 Normal-Walking은 평소걸음을 나타내고, Force Mode는 상기 동행로봇(100)이 이용한 강제모드로 이동을 나타내고, Pre-Force Distance Mode는 상기 강제모드 전의 거리모드에서의 이동을 나타내고, Post-Force Distance Mode는 상기 강제모드 후에 거리모드에서의 이동을 나타낸다. 실험결과는 뇌졸중환자도 상기 강제모드 후에 상기 거리모드에서 보행훈련의 영향으로 속도와 보폭이 증가하였으며, 건강한 실험자의 실험결과와 유사한 양상을 보였다.

상술된 본 발명에 따른 동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법은 만성 뇌졸중 환자에게 안정적으로 보행 재활훈련을 제공하는 가죽끈을 이용하여 보행 재활치료 훈련견을 대신하여 상기 동행로봇(100)을 제공하여 훈련견의 보행훈련을 모사하고 외부환경으로부터 안정적인 보행 재활훈련을 제공한다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

10 : 환자
100 : 동행로봇 110 : 메인프레임
120 : 지지프레임 130 : 마운팅프레임
140 : 손잡이 150 : 이동부
151 : 구동휠 152 : 보조휠
153 : 구동모터
200 : 결속끈
300 : 제어유닛
310 : 거리측정센서 320 : 장력측정센서
330 : 제어모듈 340 : 입력모듈
S100 : 감지단계
S200 : 선택정보수집단계
S300 : 로보제어단계

Claims

환자와 인접하여 이동하는 동행로봇;과
상기 환자가 파지하는 것으로서 상기 동행로봇에 결속되는 결속끈;과
상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 소정거리를 유지하면서 이동되거나, 상기 동행로봇이 상기 결속끈을 통해 상기 환자에게 당김력을 인가하도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어유닛;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어유닛은
상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하는 거리측정센서와,
상기 거리측정센서에 제공되는 측정데이터를 이용하여 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어모듈은 상기 동행로봇과 환자간의 거리가 상기 결속끈보다 길이가 짧도록 상기 동행로봇의 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는,
보행 재활훈련을 위한 동행로봇과 이를 이용한 보행훈련 시스템.
제3항에 있어서,
상기 거리측정센서는 레이저를 이용하는 라이다(Light Detection And Ranging, LIDAR)센서인 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어유닛은
상기 결속끈에 형성된 장력을 측정하는 장력측정센서와,
상기 장력측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제5항에 있어서,
상기 장력측정센서는 상기 결속끈의 단부가 결속되는 상기 동행로봇의 결속위치에 설치되는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어유닛은
상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 상기 결속끈의 길이보다 짧은 기준거리를 유지하면서 움직이는 거리모드와, 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시키도록 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 강제모드를 상호 교번하게 수행하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어유닛은
상기 거리모드 또는 상기 강제모드 중 상기 거리모드를 수행한 다음 상기 강제모드를 수행하고, 상기 강제모드가 완료된 다음에 상기 거리모드를 재차 수행하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어유닛은
상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하는 거리측정센서와,
상기 결속끈에 형성된 장력을 측정하는 장력측정센서와,
상기 거리모드를 수행시 상기 거리측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하고, 상기 강제모드를 수행시 상기 장력측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 상기 환자가 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어모듈은 상기 거리모드를 수행할 경우 상기 장력측정센서로 하여 출력값은 무시하고, 상기 거리측정센서의 측정데이터만을 수신하는 상기 제어모듈을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어모듈은 상기 강제모드를 수행할 경우 상기 거리측정센서에서 출력값은 무시하고, 상기 장력측정센서의 측정데이터만을 수신하는 상기 제어모듈을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어모듈은 상기 강제모드에서 상기 거리모드로 전환할 경우, 모드전환시점으로부터 제1단위시간 이전에 상기 동행로봇과 상기 환자간의 이격거리를 측정하고, 측정된 이격거리가 상기 기준거리로 도달하도록 상기 모드전환시점 이후 제2단위시간이 경과하는 동안 상기 동행로봇을 감속하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제1단위시간은 1초이고, 상기 제2단위시간은 5초인 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어유닛은
상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하는 거리측정센서와,
상기 결속끈에 형성된 장력을 측정하는 장력측정센서와,
상기 환자 또는 외부로부터 관계자가 상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 상기 결속끈의 길이보다 짧은 소정거리를 유지하면서 움직이는 거리모드 또는 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시키도록 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 강제모드 중 어느 하나가 선택하는 입력모듈과,
상기 입력모듈을 통해 상기 거리모드가 선택될 경우 상기 거리측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하고, 상기 입력모듈을 통해 상기 강제모드가 선택될 경우 상기 장력측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 상기 환자가 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 제어모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제1항에 있어서,
상기 동행로봇은
상기 결속끈이 결속되는 메인프레임과,
상기 메인프레임을 지지하는 지지프레임과,
상기 환자와의 거리를 측정하는 상기 제어유닛의 거리측정센서가 설치되도록 상기 메인프레임에 마련된 마운팅프레임과,
상기 메인프레임 또는 지지프레임을 이동시키는 이동부를 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제15항에 있어서,
상기 지지프레임은 일단이 상기 메인프레임의 외주면에 고정되고, 상기 메인프레임을 지지하도록 상기 동행로봇의 후방에서 소정길이 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제16항에 있어서,
상기 이동부는
상기 메인프레임이 하단에 설치되는 구동휠과,
상기 지지프레임의 하단에 설치된 보조휠과,
상기 구동휠 회전시키는 구동모터를 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제17항에 있어서,
상기 보조휠은 상기 지지프레임의 하단에서 상하방향으로 연장되는 중심선을 기준으로 회전하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제17항에 있어서,
상기 동행로봇의 무게중심(center of Gravity, COG)이 지면에 근접하게 형성되도록 상기 구동모터가 상기 메인프레임의 하단에 설치되는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제18항에 있어서,
상기 동행로봇은
환자가 상기 동행로봇을 직접파지할 수 있도록 상기 메인프레임 상단에 형성되는 손잡이를 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
제1항에 있어서,
상기 동행로봇은
본체부와,
상기 본체부에 회동가능하게 설치되는 다수개의 다리부재와,
상기 본체부가 이동되도록 상기 다리부재를 구동시키는 다리작동부를 구비하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 시스템.
환자가 파지한 결속끈에 연결되어 상기 환자를 따라 이동하는 동행로봇을 제어하는 방법에 있어서,
상기 동행로봇의 작동에 대한 정보를 감지하는 감지단계;와
상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 소정거리를 유지하면서 이동하거나, 상기 동행로봇이 상기 결속끈을 통해 상기 환자에게 당김력을 인가하도록 상기 동행로봇을 제어하는 로봇제어단계;를 포함하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제22항에 있어서,
상기 감지단계는 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하는 거리측정하며,
상기 로봇제어단계는 상기 감지단계에서 제공되는 측정데이터를 이용하여 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제23항에 있어서,
상기 로봇제어단계는 상기 동행로봇과 상기 환자간의 거리가 상기 결속끈보다 길이가 짧도록 상기 동행로봇의 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제22항에 있어서,
상기 감지단계는 상기 결속끈에 인가된 장력을 측정하며,
상기 로봇제어단계는 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제22항에 있어서,
상기 로봇제어단계는
상기 동행로봇이 상기 환자에 대하여 상기 결속끈의 길이보다 짧은 소정거리를 유지하면서 움직이는 거리모드와 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시키도록 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 강제모드가 상호 교번하게 수행하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제26항에 있어서,
상기 감지단계는 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하고, 상기 결속끈에 인가된 장력을 측정하며,
상기 로봇제어단계는 상기 거리모드를 수행 시 상기 동행로봇과 상기 환자간의 거리를 측정하는 거리측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하고, 상기 강제모드를 수행 시 상기 결속끈에 형성되는 장력을 측정하는 장력측정센서에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제27항에 있어서,
상기 로봇제어단계는 상기 거리모드를 수행 할 경우 장력측정에서 출력값을 무시하고, 상기 거리측정의 측정데이터만을 수신하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제27항에 있어서,
상기 로봇제어단계는 상기 강제모드를 수행 할 경우 거리측정에서 출력값을 무시하고, 상기 장력측정의 측정데이터만을 수신하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제27항에 있어서,
상기 로봇제어단계는 상기 강제모드에서 상기 거리모드로 전환할 경우, 모드 전환시점으로부터 제1단위시간 이전의 상기 동행로봇과 상기 환자간의 이격거리를 측정하고, 측정된 이격거리가 기 설정된 기준거리로 도달하도록 상기 모드전환시점 이후 제2단위시간이 경과하는 동안 상기 동행로봇을 감속하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제30항에 있어서,
상기 로봇제어단계는 상기 제1단위시간은 1초이고, 상기 제2단위시간은 5초인 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제26항에 있어서,
상기 로봇제어단계는 상기 거리모드 또는 상기 강제모드 중 상기 거리모드를 수행한 다음 상기 강제모드를 수행하고, 상기 강제모드가 완료된 다음에 상기 거리모드를 재차 수행하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.
제22항에 있어서,
상기 감지단계는 상기 동행로봇과 환자간의 거리를 측정하고, 상기 결속끈에 인가된 장력을 측정하며,
강제모드 또는 거리모드 중 어느 하나가 입력되는 입력모듈에서 해당 입력정보를 수신하는 선택정보수집단계;와
상기 입력모듈에서 상기 거리모드가 선택될 경우, 상기 감지단계에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇과 환자와의 소정거리 유지하면서 이동하도록 상기 동행로봇을 제어하고, 상기 입력모듈에서 상기 강제모드가 선택될 경우 상기 감지단계에서 제공되는 측정데이터를 바탕으로 상기 동행로봇이 상기 환자를 이동시킬 수 있도록 상기 환자가 파지한 상기 결속끈에 당김힘이 인가되도록 상기 동행로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는,
동행로봇을 이용한 보행훈련 제어방법.