KR20100108412A - Exercise assisting system - Google Patents
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Abstract
운동 보조 장치는 사용자의 신체를 지지하도록 구성된 지지 유닛(1) 및 구동 장치(2)를 포함한다. 지지 유닛(1)은 사용자의 좌우 발을 지지하도록 구성된 베어링 부재(bearing member)를 가지는 한 쌍의 발 지지대(foot support)(4)를 포함한다. 구동 장치(2)는 사용자의 하지(lower limb)에 가해지는 하중을 가변시키기 위해 사용자의 신체를 움직이도록 상기 지지 유닛을 구동하도록 구성되어 있다. 운동 보조 장치는 틸팅 디바이스(A)를 더 포함한다. 틸팅 디바이스(A)는 하중 검출 유닛(5), 틸팅 메커니즘 유닛(6) 및 제어 유닛(8)을 포함한다. 하중 검출 유닛(5)은 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b)에 각각 설치된 두 개의 센서(50)를 포함한다. 틸팅 메커니즘 유닛(6)은 사용자의 발과 관련해서 베어링 부재(4)를 내측으로 또는 외측으로 경사지게 하도록 구성되어 있다. 제어 유닛(8)은 두 개의 하중 센서(50)에 의해 각각 검출된 하중 간의 차이를 감소시키도록 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 제어하도록 구성되어 있다.The exercise assisting device includes a support unit 1 and a drive device 2 configured to support the user's body. The support unit 1 comprises a pair of foot supports 4 having bearing members configured to support the user's left and right feet. The drive device 2 is configured to drive the support unit to move the user's body in order to vary the load on the lower limb of the user. The exercise assisting apparatus further comprises a tilting device A. The tilting device A comprises a load detection unit 5, a tilting mechanism unit 6 and a control unit 8. The load detection unit 5 includes two sensors 50 provided respectively at the outer part 40a and the inner part 40b of the bearing member 40. The tilting mechanism unit 6 is configured to incline the bearing member 4 inward or outward with respect to the foot of the user. The control unit 8 is configured to control the tilting mechanism unit 6 to reduce the difference between the loads respectively detected by the two load sensors 50.
Description
본 발명은 사용자가 자발적(능동적)으로 운동하지 않아도 사용자에게 운동 효과를 제공하는 운동 보조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exercise assisting device that provides an exercise effect to a user even if the user does not exercise voluntarily (active).
종래부터, 사용자에게 운동 효과를 제공하기 위해 사용자가 수동적으로 운동하게 하는 다양한 유형의 운동 보조 장치가 제안되어 있다. 수동적 운동이란, 사용자에게 가해지는 외력의 도움으로 사용자가 노력하지 않아도 사용자의 근육이 신축되는 운동을 말한다. 그러므로 이러한 운동 보조 장치는 사용자가 자발적으로 운동하는 것과 같은 운동 효과를 사용자에게 줄 수 있다.Background Art Various types of exercise assisting apparatuses have been proposed in which a user passively exercises to provide an exercise effect to a user. Passive exercise refers to an exercise in which the user's muscles are stretched without the user's effort by the help of external force applied to the user. Therefore, the exercise assisting device can give the user an exercise effect such as exercise by the user voluntarily.
운동 보조 장치는 두 가지 유형으로 분류되는 것으로 알려져 있는 데, 하나는 사용자의 관절의 힘을 가하여 이 관절과 관련된 근육을 신축하도록 구성된 유형이고, 다른 하나는 사용자의 신체에 자극을 가하여 신경 반사(nervous reflex)를 일으킴으로써 관련 근육을 신축시키는 유형이다.Exercise aids are known to be classified into two types, one configured to apply the force of the user's joints to stretch the muscles associated with the joint, and the other to stimulate the user's body to stimulate nerve reflexes (nervous). reflex) is a type of stretching related muscles.
또한, 운동 보조 장치는 근육이 신축되는 것에 따라 사용자가 다양한 자세를 취하도록 하고 있다. 운동 보조 장치의 일례는 JP 2003-290386 A 및 JP 10-55131 A에 제안된 바와 같이, 서 있는 자세에서 사용자의 보행을 시뮬레이션하는 것이다.In addition, the exercise assisting device allows the user to take various postures as the muscle is stretched. One example of an exercise assist device is to simulate the walking of a user in a standing position, as proposed in JP 2003-290386 A and JP 10-55131 A.
JP 2003-290386 A에는, 사용자의 좌우 발을 지지하는 한 쌍의 스텝을 포함하고, 좌우 스텝의 왕복운동을 겹치게 하여 사용자에게 스케이팅 시뮬레이션 운동을 제공하는 훈련 장치에 대해 개시되어 있다. 이 장치는 사용자의 체중을 전후좌우로 이동시켜 사용자가 균형을 유지하도록 신경 반사를 사용함으로써 근육을 신축시키는 효과가 있다. 스텝은 이동시키는 구동 메커니즘에 의해 구동되어, 사용자는 단순히 자신의 발을 스텝 위에 안착시키기만 함으로써 노력하거나 자발적으로 움직이지 않고 수동적으로 운동을 즐길 수 있다. JP 10-55131 A에는 보행 체험 장치에 대해 개시되어 있는 데, 보행 훈련 또는 가상-현실 체험을 위해 설계되어 있으며, 수평 구동 유닛에 의해 구동되는 한 쌍의 좌우 보행판(foot plate)을 구비한다.JP 2003-290386 A discloses a training apparatus including a pair of steps for supporting the user's left and right feet, and providing a skating simulation exercise to the user by overlapping the reciprocating motion of the left and right steps. The device has the effect of stretching muscles by moving the user's weight back, forth, left and right, and using nerve reflexes to balance the user. The step is driven by a moving drive mechanism so that the user can enjoy the exercise manually without effort or voluntary movement by simply placing his foot on the step. JP 10-55131 A discloses a walking experience device, which is designed for walking training or virtual-reality experience, and has a pair of left and right foot plates driven by a horizontal drive unit.
JP 2003-290386 A 또는 JP 10-55131 A는 하지를 훈련할 때 무릎 통증으로 고통받는 사용자에 의해 폭넓게 사용된다. 내반슬(bow-legs) 및 외반슬(knock-knees)과 같은 사용자 하지의 골격이 장기간 동안 비틀려 있게 되면, 즉 하중 축(고관절(hip joint) 및 발목관절(ankle joint)을 통과하는 축)이 무릎 중심으로부터 오랫동안 벗어나 있으면, 무릎 관절염이 생길 수 있다. 그러므로 무릎 통증을 예방하기 위해 하지의 골격 기형을 교정하는 것이 중요하다. 그렇지만, JP 2003-290386 A 또는 JP 10-55131 A에 개시된 장치는 이러한 하지의 골격 기형을 교정하는 것에 대해 고려되어 있지 않다.JP 2003-290386 A or JP 10-55131 A is widely used by users who suffer from knee pain when training lower limbs. If the skeleton of the user's lower extremities, such as bow-legs and knock-knees, is twisted for a long time, that is, the load axis (the axis through the hip and ankle joints) If you are away from the center for a long time, you may develop knee arthritis. Therefore, it is important to correct skeletal malformations of the lower extremities to prevent knee pain. However, the devices disclosed in JP 2003-290386 A or JP 10-55131 A are not considered for correcting skeletal malformations of these lower extremities.
전술한 바와 같은 결점을 감안하여, 본 발명의 목적은 하지의 골격 기형을 교정할 수 있는 운동 보조 장치를 제공하는 것이다.In view of the above drawbacks, it is an object of the present invention to provide an exercise assisting device capable of correcting skeletal malformations in the lower extremities.
본 발명에 따른 운동 보조 장치는 사용자의 신체를 지지하도록 구성된 지지 유닛 및 구동 디바이스를 포함한다. 지지 유닛은, 사용자의 좌우 발을 각각 지지하도록 구성된 베어링 부재(bearing member)를 가지는 한 쌍의 발 지지대(foot support)를 포함한다. 구동 유닛은 사용자의 하지(lower limb)에 가해지는 하중을 변화시키기 위해 사용자의 신체를 움직이도록 상기 지지 유닛을 구동하도록 구성되어 있다. 운동 보조 장치는 틸팅 디바이스(titing device)를 더 포함한다. 틸팅 디바이스는 사용자의 발의 외측 부분(outer part)에 대응하는 상기 베어링 부재의 외측부(outer portion)에 가해지는 하중과 사용자의 발의 내측 부분(inner part)에 대응하는 상기 베어링 부재의 내측부(inner portion)에 가해지는 하중 사이의 차이를 감소시키기 위해, 상기 베어링 부재의 적어도 일부를 경사지게 하도록 구성되어 있다.The exercise assisting device according to the present invention includes a support unit and a driving device configured to support a user's body. The support unit includes a pair of foot supports having bearing members each configured to support the user's left and right feet. The drive unit is configured to drive the support unit to move the user's body to change the load on the user's lower limb. The exercise assisting apparatus further includes a tilting device. The tilting device includes a load applied to the outer portion of the bearing member corresponding to the outer part of the user's foot and an inner portion of the bearing member corresponding to the inner part of the user's foot. It is configured to incline at least part of the bearing member in order to reduce the difference between the loads exerted on it.
본 발명에 따르면, 베어링 부재의 외측부에 가해지는 하중과 베어링 부재의 내측부에 가해지는 하중 사이의 차이를 감소시키도록 상기 베어링 부재의 적어도 일부를 경사지게 하도록 구성되어 있다. 그러므로 베어링 부재의 외측부에 가해지는 하중이 베어링 부재의 내측부에 가해지는 하중을 초과하는 경우(즉, 사용자가 내반슬인 경우), 하지의 내측 부분에 가해지는 하중은 사용자 발의 그 폭 방향이 수평면에 평행하게 되어 있는 상황에서보다도 훨씬 증가한다. 따라서 하지의 근육의 내측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. 한편, 베어링 부재의 내측부에 가해지는 하중이 베어링 부재의 외측부에 가해지는 하중을 초과하는 경우(즉, 사용자가 외반슬인 경우), 하지의 외측 부분에 가해지는 하중은 사용자 발의 그 폭 방향이 수평면에 평행하게 되어 있는 상황에서보다도 훨씬 증가한다. 따라서 하지의 근육의 외측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. 사용자의 다리가 외반슬 또는 내반슬이어도, 하지의 근육의 외측 부분과 내측 부분 사이의 균형(능력 불균형)을 개선할 수 있다. 결과적으로, 하지의 변형된 골격을 교정할 수 있다(즉, 하지의 골격 얼라인먼트를 회복할 수 있다). 또한, 사용자는 하지에 가해지는 하중의 균형을 유지하면서(즉, 하지의 외부 부분과 내부 부분에 가해지는 하중을 동등하게 하면서) 운동할 수 있으며, 이에 의해 무릎 관절에 가해지는 하중을 줄일 수 있다. 따라서, 사용자는 무릎 통증을 완화하면서 편안한 수동적 운동(훈련)을 즐길 수 있으며, 이것은 보행 동안 무릎 통증으로 고통받는 사용자라도 수동적 운동을 할 수 있다는 것을 의미한다.According to the invention, it is configured to incline at least a part of the bearing member to reduce the difference between the load applied to the outer side of the bearing member and the load applied to the inner side of the bearing member. Therefore, if the load on the outer part of the bearing member exceeds the load on the inner part of the bearing member (i.e. the user is the inner nail), the load on the inner part of the lower leg should be parallel to the horizontal plane of the user's foot. It is much higher than it is in the situation. Therefore, the inner part of the muscles of the lower limbs can be trained intensively. On the other hand, when the load applied to the inner part of the bearing member exceeds the load applied to the outer part of the bearing member (that is, when the user is a valgus), the load applied to the outer part of the lower part of the user's foot is in the horizontal plane. Much more than in a parallel situation. Therefore, the outer part of the muscles of the lower limbs can be trained intensively. Even if the user's leg is the valgus or valgus, it is possible to improve the balance (capacity imbalance) between the outer and inner parts of the lower extremity muscles. As a result, the modified skeleton of the lower limb can be corrected (i.e. restoring the skeletal alignment of the lower limb). In addition, the user can exercise while balancing the load on the lower leg (ie, equalizing the load on the outer and inner parts of the lower leg), thereby reducing the load on the knee joint. . Thus, the user can enjoy a comfortable passive exercise (training) while relieving knee pain, which means that even a user suffering from knee pain during walking can perform passive exercise.
바람직한 실시예에서, 틸팅 디바이스는, 상기 발 지지대에 제공되며, 상기 베어링 부재에 가해지는 하중을 검출하는 하중 검출 유닛, 및 상기 베어링 부재의 적어도 일부를 사용자의 발의 내측으로 또는 외측으로 경사지게 하도록 구성된 틸팅 메커니즘 유닛을 포함한다. 틸팅 디바이스는 상기 하중 검출 유닛에 의해 검출된 하중에 기초하여 상기 틸팅 메커니즘 유닛을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함한다.In a preferred embodiment, the tilting device is provided with the foot support, the load detecting unit detecting a load applied to the bearing member, and a tilting configured to tilt at least a portion of the bearing member inward or outward of the user's foot. Mechanism unit. The tilting device further comprises a control unit configured to control the tilting mechanism unit based on the load detected by the load detection unit.
본 실시예에 따르면, 베어링 부재의 적어도 일부가 하중 검출 유닛에 의해 검출된 하중에 기초하여 사용자의 발에 대해 내측으로 또는 외측으로 경사져 있다. 그러므로 베어링 부재의 경사를 사용자에 적절한 경사로 조정할 수 있다.According to this embodiment, at least a part of the bearing member is inclined inward or outward with respect to the foot of the user based on the load detected by the load detection unit. Therefore, the inclination of the bearing member can be adjusted to the inclination appropriate for the user.
더 바람직한 실시예에서, 하중 검출 유닛은 베어링 부재의 내측 부분 및 외측 부분에 각각 제공된 두 개의 하중 센서를 포함한다. 제어 유닛은 상기 두 개의 하중 센서에 의해 각각 검출된 하중 사이의 차이가 감소하도록 틸팅 메커니즘 유닛을 제어하도록 구성되어 있다.In a more preferred embodiment, the load detection unit comprises two load sensors respectively provided on the inner part and the outer part of the bearing member. The control unit is configured to control the tilting mechanism unit such that the difference between the loads respectively detected by the two load sensors is reduced.
본 실시예에 따르면, 베어링 부재의 외측 부분에 가해지는 하중과 베어링 부재의 내측 부분에 가해지는 하중이 검출되기 때문에, 사용자의 하지(low limb)의 기형(deformation)을 추정할 수 있다. 그러므로 베어링 부재의 경사를 사용자에 적절한 경사가 되도록 조정할 수 있다.According to this embodiment, since the load applied to the outer part of the bearing member and the load applied to the inner part of the bearing member are detected, the deformation of the lower limb of the user can be estimated. Therefore, the inclination of the bearing member can be adjusted to be inclined to the user.
더 바람직한 실시예에서, 하중 검출 유닛은 베어링 부재의 내측 부분 또는 외측 부분 중 하나에 제공된 하중 센서를 포함한다. 제어 유닛은 이 하중 센서에 의해 검출된 하중과 미리 정해진 임계치를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 베어링 부재의 외측 부분에 가해지는 하중과 베어링 부재의 내측 부분에 가해지는 하중 사이의 차이를 결정하도록 구성되어 있다.In a more preferred embodiment, the load detection unit comprises a load sensor provided on either the inner part or the outer part of the bearing member. The control unit compares the load detected by this load sensor with a predetermined threshold and based on the comparison result to determine the difference between the load applied to the outer part of the bearing member and the load applied to the inner part of the bearing member. Consists of.
본 실시예에 따르면, 하중 검출 유닛의 하중 센서의 수는 1개로 줄일 수 있다. 그러므로 제조 비용을 감소할 수 있다.According to this embodiment, the number of load sensors of the load detection unit can be reduced to one. Therefore, manufacturing cost can be reduced.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 운동 보조 장치의 주요부를 설명하는 블록도이다.
도 1b는 상기 운동 보조 장치의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 상기 운동 보조 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 상기 운동 보조 장치의 동작설명도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 운동 보조 장치의 동작설명도이다.
도 5는 다른 구성의 상기 운동 보조 장치의 주요부를 나타내는 동작설명도이다.
도 6은 다른 구성의 상기 운동 보조 장치의 주요부를 나타내는 동작설명도이다.
도 7a는 다른 구성의 상기 운동 보조 장치를 나타내는 측면도이다.
도 7b는 다른 구성의 상기 운동 보조 장치를 나타내는 상면도이다.Fig. 1A is a block diagram illustrating the main parts of the exercise assisting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
1B is a sectional view showing a main part of the exercise assisting device.
2 is a plan view of the exercise assisting device.
3 is an operation explanatory diagram of the exercise assisting device.
4 is a diagram illustrating the operation of the exercise assisting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
5 is an operation explanatory diagram showing a main part of the exercise assisting device having another configuration.
6 is an operation explanatory diagram showing a main part of the exercise assisting device having another configuration.
Fig. 7A is a side view showing the exercise assisting device of another configuration.
7B is a top view of the exercise assisting device of another configuration.
(제1 (First 실시예Example ))
제1 실시예에 따른 운동 보조 장치는 바닥(floor) 위에 놓고 사용한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 운동 보조 장치는 사용자 M(도 3을 참조)의 몸을 지지하도록 구성된 지지 유닛(1), 구동 장치(2) 및 하우징(3)을 포함한다. 지지 유닛(1)은 사용자 M의 오른 발 및 왼 발을 각각 지지하도록 구성된 한 쌍의 발 지지대(4)를 포함한다. 구동 장치(2)는 사용자 M의 하지에 가해지는 하중을 변화시키기 위해 사용자 M의 발이 한 쌍의 발 지지대(4) 위에 있을 때 한 쌍의 지지대(4)에 의해 사용자 M의 몸이 움직이도록 구성되어 있다. 지지 유닛(1) 및 구동 장치(2)는 하우징)3) 내에 수납되어 있다.The exercise assisting device according to the first embodiment is used on a floor. As shown in FIGS. 1 and 2, the exercise assisting device includes a support unit 1, a
하우징(3)은 바닥 위에 설치되는 캐리어(carrier)로서 사용되며 직육면체(rectangular parallelepiped shape)로 되어 있는 베이스 플레이트(base plate)(30)를 포함한다. 한 쌍의 발 지지대(4) 및 구동 장치(2)는 이 베이스 플레이트(30) 위에 설치되어 있다. 본 실시예에서 베이스 플레이트(30)는 직육면체로 되어 있지만 외주 형상에 제한은 없다. 이하에서는 설명을 간단히 하기 위해, 베이스 플레이트(30)가 바닥에 설치될 때 바닥에 평행한 상부 표면을 가지도록 설명된다. 따라서, 도 1b에서의 상하는 운동 보조 장치를 사용할 때의 상하로 된다.The
베이스 플레이트(30) 위에는 상부 플레이트(upper plate)(31)가 설치되며, 이 상부 플레이트(31)와 베이스 플레이트(30)가 결합하여 하우징(3)을 구성한다. 도 2에서의 화살표 X는 하우징(3)의 전방을 나타낸다. 도 2에는 상부 플레이트(31)가 도시되어 있지 않다.An
상부 플레이트(31)의 두께 방향으로 두 개의 개구(31a)가 설치되어 한 쌍의 발 지지대(4)를 각각 노출시킨다. 두 개의 개구(31a)는 각각 직사각형으로 형성되어 있다. 두 개의 개구(31a)는 그 길이 방향을 따르는 중심선들이 하우징(3)의 전후방향(back-and-forth direction)에 대해 교차하여 연장함으로써, 이 중심선들 간의 거리가 두 개의 개구(31a)의 후단부에서보다 전단부에서 더 길다.Two
한 쌍의 발 지지대(4) 각각에는 사용자 M의 발이 놓이는 발걸이부(footrest)인 베어링 부재(40)가 있다. 한 쌍의 발 지지대(4)를 필요에 따라 구별하기 위해, 사용자 M의 왼발을 지지하는 발 지지대(4)를 왼발 지지대(4A)로 표시하고, 사용자 M의 오른발을 지지하는 발 지지대(4)를 오른발 지지대(4B)로 표시한다. 발 지지대(4)는 동일한 방식으로 설계되어 있다. 그러므로 도 1b를 참조하여 왼발 지지대(4A)에 대해 설명하고, 오른발 지지대(4B)에 대한 설명은 생략한다.Each pair of foot supports 4 has a bearing
왼발 지지대(4A)에는 사용자 M의 왼발을 안착시키는 베어링 부재(40)가 있다. 베어링 부재(40)는 사용자 M의 전체 발을 지지할 수 있는 치수를 가지도록 장방형 플레이트로 형성된다. 베어링 부재(40)에는 베어링 표면(도 1b에서 상부 표면)이 있으며, 이 베어링 표면은 사용자 M이 자신의 발을 안착시키고 큰 마찰 계수를 가질 수 있는 재료 또는 형상으로 이루어져 있다.The
베어링 부재(40)에는 하중 검출 유닛(5)이 설치되어 있다. 하중 검출 유닛(5)은 베어링 부재(40)에 가해지는 하중을 검출하도록 구성되어 있으며 두 개의 하중 센서(50)를 구비한다. 하나의 하중 센서(50)(필요에 따라 도면 부호 50A로도 표시됨)는 사용자의 발의 외측 부분에 대응하는 베어링 부재(40)의 외측부(도 1B에서 좌측부)에 제공된다. 다른 하중 센서(50)(필요에 따라 도면 부호 50B로도 표시됨)는 사용자의 발의 내측 부분에 대응하는 베어링 부재(40)의 내측부(도 1B에서 우측부)에 제공된다. 즉, 하중 검출 유닛(5)은 외측부(40a)에 가해지는 하중을 검출하도록 구성된 하중 센서(50A) 및 내측부(40b)에 가해지는 하중을 검출하도록 구성된 하중 센서(50B)를 포함한다. 반도체로 제조된 센서를 하중 센서(50)로서 채택한다는 것에 유의하라. 또한, 스트레인 게이지(strain gauge)를 이용하는 하중 셀을 하중 센서(50)로서 채택할 수도 있다.The
베어링 부재(40) 아래(베이스 플레이트(30)와 베어링 부재(40) 사이)에는 기저부(basement)(41)가 배치되는 데 베어링 부재(40)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 기저부(41)에는 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 대향하는 대향 면(도 1B에서 상부면)이 있고, 이 대향 면에는 측벽부(side wall portion)(42)가 구비되어 있다. 이 측벽부(42)의 선단부(apex)에는 틸팅 차축(tilting axle)(43)이 구비되어 있으며, 이 틸팅 차축은 베어링 부재(40)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 베어링 부재(40)의 내측부(40b)의 하면(배면)에는 틸팅 차축(43)의 차축공(axle hole)(44a)을 가지는 틸팅 베어링(tilting bearing)(44)이 설치되어 있다. 틸팅 차축(43)은 그 중심 축이 사용자 M의 다리의 전후방향을 따라 연장하도록 형성되어 있다. 틸팅 차축(43)을 중심으로 베어링 부재(40)를 회전시키면 사용자 M의 발과 관련해서 베어링 부재를 외측으로(도 1b에서 좌측) 또는 내측으로(도 1b에서 우측) 경사지게 할 수 있다. 사용자 M이 자신의 발을 안착시키는 베어링 부재(40)가 베어링 표면은 이 베어링 부재가 경사짐에 따라 경사질 수 있다.A
그런데 발 지지대(4)에는 경사 조정 유닛(45)이 설치되어 있다. 경사 조정 유닛(45)은 베어링 부재(40)의 경사를 조정하도록 구성되어 있다. 경사 조정 유닛(45)은 베어링 부재(40)의 외측부(40a)의 하부 면에 설치되어 있는 랙(45a) 및 기저부(41)에 설치된 기어(45b)를 포함한다. 기어(45b)는 랙(45a)과 맞물려 있다. 경사 조정 유닛(45)은 조정 모터(45c)를 더 포함하고, 이 조정 모터(45c)는 기어(45b)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 스테핑 모터(펄스 모터)이다. 기저대(41)에는 랙(45a)을 위한 관통공이 두께 방향으로 관통한다.By the way, the
경사 조정 유닛(45)은 기어(45b)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하도록 조정 모터(45c)를 구동한다. 랙(45a)은 기어(45b)가 회전할 때 또는 반대의 방향으로 회전할 때 이 기어(45b)에 대해 상하로 이동한다. 랙(45a)의 이동으로 베어링 부재(40)와 기저대(41) 간의 거리가 변하고, 기저대(41)는 대향 단부(베어링 부재(40)의 외측부(40a))에서 발 지지대(4)의 폭 방향으로 변한다. 그러므로 베어링 부재(40)의 경사가 변한다. 그리고 기저대(41), 측벽부(42), 틸팅 차축(43), 틸팅 베어링, 및 경사 조정 유닛(45)은 도 2에 도시되어 있지 않다.The
전술한 바와 같이, 왼발 지지대(4A)는 베어링 부재(40)에 가해지는 하중(즉, 사용자 M의 왼발에 의해 가해지는 하중)을 검출하도록 구성된 하중 검출 유닛(5) 및 베어링 부재(40)를 발(왼발)과 관련해서 내측으로 또는 외측으로 경사지도록 구성된 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 포함한다. 마찬가지로, 오른발 지지대(4B)는 베어링 부재(40)에 가해지는 하중(즉, 사용자 M의 오른발에 의해 가해지는 하중)을 검출하도록 구성된 하중 검출 유닛(5) 및 베어링 부재(40)를 발(오른발)과 관련해서 내측으로 또는 외측으로 경사지도록 구성된 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 포함한다. 이하의 설명에서는, 왼발 지지대(4A)의 하중 검출 유닛(5) 및 틸팅 메커니즘 유닛(6)과 오른발 지지대(4B)의 하중 검출 유닛(5) 및 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 각각 구별하기 위해, 필요에 따라, 왼발 지지대(4A)의 하중 검출 유닛(5) 및 틸팅 메커니즘 유닛(6)의 각각의 도면 부호에 첨자 "A"를 붙이고, 오른발 지지대(4B)의 하중 검출 유닛(5) 및 틸팅 메커니즘 유닛(6)의 각각의 도면 부호에 첨자 "B"를 붙인다.As described above, the
또한, 기저대(41)의 하면에는 한 쌍의 베어링(46)이 일체로 설치되어 있다. 이 한 쌍의 베어링(46)은 베어링 부재(40)의 폭 방향으로 서로 간격을 두고 있다. 기저대(41)에는 위쪽으로 개방된 U자형 단면의 베어링 플레이트(47)가 회전 가능하게 결합되어 있다. 베어링 플레이트(47) 및 한 쌍의 베어링(46)의 다리(4a)를 관통하는 차축(48)을 베어링 부재(47)의 회전 결합을 위해 사용한다. 이 방법에서, 차축(46)은 베어링 부재(40)의 폭 방향을 따라 위치한다. 베어링 부재(40)의 길이 방향의 양단부가 베어링 플레이트(47)와 관련해서 상하로 이동하도록 베어링 부재(40)가 차축(48)을 중심으로 회전할 수 있다. 그리고 도 1b에는 베어링(46), 베어링 플레이트(47), 및 차축(48)이 도시되어 있지 않다.Moreover, a pair of bearing 46 is integrally provided in the lower surface of the
그런데 베어링 플레이트(47)는 발걸이부 커버(footrest cover)(도시되지 않음)의 상면에 부착되어 있다. 이 발걸이부 커버는 베이스 플레이트(30)에 슬라이딩 식으로 부착된다. 이 발걸이부 커버의 하부에 아래쪽으로 개방된 U자형 단면의 트럭(truck)(70)이 고정되어 있다.By the way, the bearing
트럭(70)의 외측 면(exterior face)에는 두 개의 바퀴가 구비되어 있다. 베이스 플레이트(30)에는 왼발 지지대 및 오른발 지지대(4A 및 4B) 각각을 위한 두 개의 고정 레일(72)이 형성되어 있다. 트럭(70)은 이 두 개의 고정 레일(72) 위에 설치되어 있고 레일(72)의 상면에 있는 레일 홈(72a)에서 바퀴(71)가 구르게 되어 있다. 레일(72)의 상면에는 탈륜 방지판(derailment prevention plate)(도시되지 않음)이 설치되어 바퀴(71)가 레일 홈(72a)을 구르다가 이탈하는 것을 방지한다.The exterior face of the
그런데 레일(72)은 하우징(3) 내의 개구(31a)의 길이 방향과는 다른 방향으로 연장한다. 전술한 바와 같이, 개구(31a)는 개별적인 길이 방향 중심선이 전단부에서의 거리가 후단부에서의 거리보다 더 긴 간격을 두고 서로 교차하고 있다. 또한, 레일(72)은 개별적인 길이 방향이 마찬가지로 서로 교차한다.By the way, the
그렇지만, 레일(72)은 개구(31a)보다 더 큰 각도로 하우징(3)의 전후 방향에 대해 경사져 있다. 예를 들어, 개구(31a)의 길이는 하우징(3)의 전후 방향에 대해 15°의 각도로 경사져 있고, 레일(72)의 길이는 45°의 각도로 경사져 있다. 요약하면, 사용자의 발이 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)에 놓여 있고 각각의 발의 중심선이 개구(31a)의 각각의 길이와 정렬되어 있는 상태에서 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 레일(72)을 따라 이동하는 동안 이 레일(72)은 무릎 관절에 작용하는 전단 응력이 증가하는 것을 방지하는 방향으로 향하도록 되어 있다. 또한, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B) 각각의 길이 방향이 전후 방향(화살표 X로 표시된 방향)에 대해 예를 들어 9°의 각도로 경사지도록, 각각의 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 위치한다. 그러므로 사용자는 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B) 위에 서 있는 동안 발이 비틀리지 않으면서 자연스런 자세를 취할 수 있다. 본 발명은 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)의 위치가 전후 방향 및 좌우 방향으로 이동하는 개별적인 이동 경로를 따라 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 이동하는 바람직한 양식을 설명하고 있으나, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 전후 방향 또는 좌우 방향의 어느 한 방향으로 이동하도록 레일(27)의 방향을 결정할 수도 있다.However, the
전술한 구성에 따르면, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)는 레일(27)의 길이를 따라 각각 왕복 운동을 할 수 있다. 레일(27)의 길이가 각각 개구(31a)의 길이 방향의 중심선과 교차하기 때문에, 베어링 부재(40)는 개구(31a)의 길이 방향과 교차하는 방향을 따라 개구(31a) 내에서 이동할 수 있다. 요약하면, 트럭(70), 바퀴(71) 및 레일(72)은 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B) 각각의 이동 경로를 규제하는 가이드(7)를 구성한다. 그리고 도 1b에는 가이드(7)가 간략하게 도시되어 있다.According to the above-described configuration, the
한 쌍의 발 지지대(4)를 각각 이동시키기 위해 구동 장치(2)가 제공된다. 구동 장치(2)는. 한 쌍의 발 지지대(4)를 이동시키기 위해 회전 구동력을 발생시키는 구동원으로서, 회전 모터인 구동 모터(2)를 포함한다. 구동 장치(2)는 라우터(21) 및 왕복 구동기(22)를 더 포함한다. 라우터(21)는 모터(20)의 회전 구동력을 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)에 전달하도록 구성되어 있다. 왕복 구동기(22)는 이 구동력을 사용하여 트럭(70)을 레일(72)을 따라 각각 왕복 운동을 시키도록 구성되어 있다. 본 발명은 구동력을 라우터(21)에서 분리하고 이 분리된 구동력을 왕복 구동기(22)에 전달하도록 구성되어 있으나, 마찬가지로 왕복 구동기(22)에서 왕복 구동력을 발생시키고 동일하게 라우터(21)에서 분할하는 것도 가능하다.A
라우터(21)는 웜(제1 기어)(21a) 및 한 쌍의 웜 휠(제2 기어)(21b)을 포함한다. 웜(21a)은 구동 모터(20)의 출력 샤프트(20a)에 연결되어 있다. 웜 휠(21b) 각각은 웜(21a)과 맞물려 있다. 웜(21a) 및 웜 휠(21b)은 베이스 플레이트(30)에 고정되어 있는 기어박스(도시되지 않음) 내에 유지되어 있다. 한 쌍의 베어링(도시되지 않음)이 기어 박스 내에 설치되어 있다. 이 한 쌍의 베어링은 웜(21a)의 길이 방향의 양단부를 지지하도록 구성되어 있다.The
기어 박스 내에 수납된 회전 샤프트(21c)가 웜 휠(21b)을 통해 연장한다. 회전 샤프트(21c)는 웜 휠(21b)이 구동되어 회전하면 그에 따라 회전하도록 웜 휠(21b)에 결합되어 있다. 회전 샤프트(21c)의 상부 단부에는 비원형의 단면(도시된 예에서는 장방형)을 가진 결합부(21d)가 형성되어 있다.The
왕복 구동기(22)는 크랭크 플레이트(22a), 크랭크 샤프트(22b), 및 크랭크 로드(22c)를 포함한다. 크랭크 플레이트(22a)의 한 단부에는 회전 샤프트(21c)의 결합부(21d)가 결합되어 있다. 크랭크 로드(22c)는 크랭크 샤프트(22b)에 의해 크랭크 플레이트(22a)에 결합되어 있다. 크랭크 샤프트(22b)의 한 단부에는 크랭크 플레이트(22a)가 고정되어 있고, 다른 단부는 크랭크 로드(22c)의 한 단부에 수반된 베어링(22d)에 수납되어 있다. 즉, 크랭크 로드(22c)의 한 단부에는 크랭크 플레이트(22b)에 회전 가능하게 결합되어 있고, 크랭크 로드(22c)의 다른 단부에는 차축(22e)에 의해 트럭(70)이 회전 가능하게 결합되어 있다.The reciprocating
전술한 바로부터 분명한 바와 같이, 크랭크 로드(22c)는 웜 휠(21b)의 회전 운동을 트럭(70)의 왕복 운동으로 변환시키는 운동 변환기로서 기능한다. 크랭크 로드(22c)는 각각의 웜 휠(21b)에 설치된다. 트럭(70)은 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)에 각각 설치되어 있다. 그러므로 크랭크 로드(22c)는 웜 휠(21b)의 회전 운동을 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)의 왕복 운동으로 변환시키는 개별의 왕복 변환기로서 기능한다.As is apparent from the foregoing, the
전술한 바와 같이, 트럭(70)의 이동 경로는 바퀴(71) 및 레일(72)에 의해 규제된다. 그러므로 트럭(70)은 원 휠(21b)이 회전함에 따라 레인(72)의 길이를 따라 왕복 운동한다. 즉, 모터(20)의 회전이 웜(21a) 및 웜 휠(21b)에 의해 크랭크 플레이트(22b)에 전달되어, 크랭크 플레이트(22b)에 결합된 크랭크 로드(22c)에 의해 트럭(70)이 레일(72)을 따라 직선 왕복 운동한다. 이에 의해, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 구동되어 레일(72)의 길이를 따라 각각 왕복 운동한다.As described above, the movement path of the
본 실시예에서, 웜(21a) 및 웜 휠(21b)은, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)를 각각 구동시키는 구동력을 두 개의 채널로 각각 라우팅하는 역할을 함으로써, 구동 유닛(2)은 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)를 서로 관련시켜 구동한다. 웜 휠(21b)은 180°로 간격을 두고 있는 다른 부분에서 웜(21a)과 맞물려 있어서, 왼발 지지대(4A)가 그 이동 가능한 범위의 후단으로 올 때 오른발 지지대(4B)는 그 이동 가능한 범위의 전단으로 온다. 왼발 지지대(4A)가 그 가동 범위의 후단으로 올 때 그 가동 범위의 우단으로 오고, 오른발 지지대(4B)가 그 가동 범위의 전단으로 올 때 그 가동 범위의 우단으로 오기 때문에, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)는 좌우 방향을 따라 동일한 방향으로 이동하게 된다.In this embodiment, the
전술한 바로부터 명백한 바와 같이, 웜 휠(21b)이 웜(21a)과 맞물리는 위치를 가변함으로써 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B) 사이의 이동에 있어서 원하는 위상 차를 제공할 수 있다. 사용자가 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)에 발을 안착시키고 서 있는 자세로 장치를 사용하면, 사용자가 전후 방향으로 중심 이동하는 것을 최소로 하는 데는 180°의 위상 차가 효과적이며, 균형을 잡는 능력이 부족한 사용자라도 사용할 수 있다. 대안으로, 위상 차를 부여하지 않는 경우에는, 장치는 사용자가 전후 방향으로 중심 이동하는 것을 필요로 하며, 이에 의해 다리 근육을 위한 운동뿐만 아니라 사용자의 균형 기능을 유지하기 위한 요배부 근육의 운동에도 유용하다. As is apparent from the foregoing, by varying the position at which the
그런데 각각의 발 지지대(4)는 차축(48)을 중심으로 회전할 수 있다. 그러므로 베어링 부재(40)의 후단의 높이 위치뿐만 아니라 전단의 높이 위치도 가변시킬 수 있다. 따라서, 베어링 부재(40) 위에 놓여 있는 발의 발끝과 뒤꿈치의 높이 위치를 가변시켜, 발목 관절의 저굴(plantarflexion) 및 배굴(dorsiflexion)이 가능하게 된다. 본 발명은 차축(48)을 중심으로 베어링 부재(40)를 회전 운동(swinging movement)을 레일(72)을 따르는 베어링 부재(40)의 왕복 운동으로 연결하기 위해 이하의 구조를 채택하고 있다. 즉, 베이스 플레이트(30)는 베어링 부재(40)의 이동 경로를 따르는 일부에서 경사면(inclination)을 가진 가이드 면(guide face)(도시되지 않음)을 구비한다. 이러한 연결 구성에서, 기저대(41)의 하부에는 가이드 면과 맞물리게 되는 추종 돌출부(follower projection)(도시되지 않음)가 설치된다. 이 추종 돌출부의 상부에는 롤러가 구비되어 있고, 이 롤러는 가이드 면과 접촉하여 롤링하게 된다. 이 추종 돌출부가 롤러를 구비하지만, 이 추종 돌출부의 선단부를 마찰 계수가 작은 재료 및/또는 형상으로 형성하는 것이 좋다.However, each
이 경우, 가이드 면과 접촉해서 롤링하도록 배치된 추종 돌출부는 각각의 발 지지대(4)가 구동 모터(20)에 의해 구동되어 왕복 운동하는 동안 가이드 면의 경사면을 상하로 이동하고, 이에 의해 기저대(41)는 차축(48)을 중심으로 회전 운동하여, 베어링 부재(40) 및 기저대(41)의 경사 각도를 베이스 플레이트(30)에 대해 가변시키며, 이에 따라 발목 관절의 저굴 및 배굴이 가능하게 된다.In this case, the tracking protrusion arranged to contact and roll the guide surface moves the inclined surface of the guide surface up and down while each
본 발명의 운동 보조 장치에서, 제어 유닛(8)은 틸팅 메커니즘 유닛(6)의 제어(틸팅 메커니즘 유닛(6)의 조정 모터(45c)의 동작 제어)뿐만 아니라 구동 장치(2)의 제어(구동 장치(2)의 구동 모터(20)의 동작 제어)도 수행하도록 구성되어 있다.In the exercise assistance device of the present invention, the
제어 유닛(8)은 예를 들어 마이크로 컴퓨터이다. 제어 유닛(8)은 도시되지 않은 전원으로부터 구동 모터(20) 또는 조정 모터(45c)에 공급되는 전력을 제어하며, 이에 의해 구동 모터(20)의 동작 개시, 정지 및 회전 수의 조정을 수행한다. 또한, 제어 유닛(8)은 하우징(3)에 설치된 스위치(도시되지 않음)가 턴 온 되면 구동 모터(20)의 동작을 개시하고, 스위치가 턴 오프 되면 구동 모터(20)의 동작을 정지시키도록 구성되어 있다.The
제어 유닛(8)은 또한 전원으로부터 틸팅 메커니즘 유닛(6)의 조정 모터(45c)로 펄스 파워를 공급하여 베어링 부재(40)의 경사를 조정하도록 구성되어 있다.The
제어 유닛(8)은 각각의 하중 검출 유닛(5)의 검출 결과를 참조하여 베어링 부재(40)의 경사를 조정한다. 제어 유닛(8)은 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 제어하는 데, 즉, 하중 검출 유닛(5)의 두 개의 하중 센서(50A 및 50B)에 의해 각각 검출된 하중 간의 차이를 감소시키기 위해 베어링 부재(40)를 경사지게 한다. 특히, 본 발명에서는, 제어 유닛(8)은 두 개의 하중 센서(50A 및 50B)에 의해 각각 검출된 하중 간의 차이가 거의 0가 되도록(즉, 하중 센서(50A)에 의해 검출된 하중이 하중 센서(50B)에 의해 검출된 하중과 동일하게 되도록) 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 제어한다.The
그러므로 본 발명의 운동 보조 장치에서는, 두 개의 하중 센서(50)를 포함하는 하중 검출 유닛(5), 틸팅 메커니즘 유닛(6), 및 제어 유닛(8)은 베어링 부재(40)를 경사지게 하도록 구성된 틸팅 장치 A를 구성하여, 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중 및 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이를 감소시킨다.Therefore, in the exercise assisting apparatus of the present invention, the
다음, 본 실시예의 운동 보조 장치의 동작에 대해 설명한다. 초기 상태에서는, 스위치가 턴 오프 되어 있고 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 미리 정해진 초기 위치에 각각 위치하고 있는 것으로 한다. 이 초기 위치에서는, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 전후 방향을 따라 동일한 위치에 위치하고 있다. 즉, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 초기 위치에 있을 때는 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)는 좌우 방향을 따르는 일직선상에 놓여 있다. 따라서, 사용자가 이러한 초기 위치의 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B) 위에 서게 되면, 사용자의 무게 중심으로부터 수직으로 내려가는 직선이 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B) 사이의 중심을 통과하게 된다.Next, the operation of the exercise assisting apparatus of the present embodiment will be described. In the initial state, it is assumed that the switch is turned off and the
전술한 바와 같이, 베어링 부재(40)의 경사는 하중 센서(50A)에 의해 검출된 하중이 하중 센서(50B)에 의해 검출된 하중과 동일하게 되도록 조정된다. 그러므로 초기 위치에서는, 사용자 M의 발이 발 지지대(4) 위에 있지 않으면 베어링 부재(40)의 베어링 표면이 수평 면에 거의 평행하게 유지된다.As described above, the inclination of the bearing
사용자 M의 발이 발 지지대(4) 위에 놓이면, 다음과 같은 동작이 수행된다.When the foot of the user M is placed on the
예를 들어, 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중을 초과하면(즉, 사용자 M의 다리가 도 3b에 도시된 바와 같이 내반슬(bow legs)이면), 베어링 부재(40)는 틸팅 장치 A에 의해 내측부(40b)에 대해 외측부(40a)가 상승하도록 경사진다(즉, 베어링 부재가 내측으로 경사진다)(도 3b 참조). 또한, 전술한 바와 같이, 두 개의 하중 센서(50A 및 50B)에 의해 각각 검출된 하중 간의 차이가 제로로 될 때까지 베어링 부재(40)는 계속해서 경사지게 된다. 베어링 부재(40)의 외측부(40a)가 내측부(40b)보다 높은 위치로 상승하는 동안에는, 하지(lower limb)의 내측 부분(inner part)에 가해지는 하중이, 사용자 다리의 폭 방향이 수평 면과 평행하게 유지되는 상태(즉, 베어링 부재(40)의 베어링 표면이 수평 면에 놓여 있는 상태)에서보다 더 많이 증가한다. 따라서, 하지의 근육의 내측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. 하중 간의 차이를 엄밀한 의미로 0으로 유지할 필요가 없다. 하중 간의 차이를 대략 0으로 유지해도 된다. For example, if the load applied to the
한편, 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중을 초과하면(즉, 사용자 M의 다리가 외반슬(knock knees)이면), 베어링 부재(40)는 틸팅 장치 A에 의해 외측부(40a)에 대해 내측부(40b)가 상승하도록 경사진다(즉, 베어링 부재가 외측으로 경사진다). 또한, 전술한 바와 같이, 두 개의 하중 센서(50A 및 50B)에 의해 각각 검출된 하중 간의 차이가 제로로 될 때까지 베어링 부재(40)는 계속해서 경사지게 된다. 베어링 부재(40)의 내측부(40b)가 외측부(40a)보다 높은 위치로 상승하는 동안에는, 하지(lower limb)의 내측 부분(inner part)에 가해지는 하중이, 발 폭 방향(foot breadth direction)이 수평 면과 평행하게 유지되는 상태(즉, 베어링 부재(40)의 베어링 표면이 수평 면에 평행하게 유지되는 상태)에 비해 증가한다. 따라서, 하지의 근육의 내측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. 하중 간의 차이를 엄밀한 의미로 0으로 유지할 필요가 없다. 하중 간의 차이를 대략 0으로 유지해도 된다.On the other hand, if the load applied to the
베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 동등할 때(즉, 사용자 M의 다리가 내반슬도 아니고 외반슬(knock knees)도 아닐 때), 틸팅 장치 A는 베어링 부재(40)를 경사지게 하지 않는다.When the load applied to the
운동 보조 장치를 초기 위치로부터 동작시키려면, 스위치를 턴 온 하면 된다. 스위치가 턴 온 되면, 제어 유닛(8)은 구동 모터(20)에 전력을 공급하여 구동 모터(20)를 동작시킨다. 구동 모터(20)가 동작하는 동안에는, 구동 모터(20)는 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)를 구동시켜 전후 방향으로 이동시키는 동시에, 이에 동반하여 전후 방향으로도 이동시킬 수 있다. 발의 길이 방향과는 다른 방향으로 이동하기 위해 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)는 레일(72)을 따라 각각 직선 왕복 운동한다. 예를 들어, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)는 예를 들어, 20mm의 이동 거리에 걸쳐, 하우징(3)의 전후 방향에 대해 45°의 각도로 경사진 방향으로 이동한다.To turn on the exercise aid from its initial position, simply turn it on. When the switch is turned on, the
또한, 베어링 부재(40) 및 기저대(41)는 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 레일(72)을 따라 각각 왕복 운동할 때 차축(48)을 중심으로 회전하도록 구동된다. 베어링 부재(40)가 이동하는 동안에는, 추종 돌출부가 가이드 면의 경사면을 상하로 오르내려, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 그 전단 위치에 이를 때는 발목 관절의 배굴을 유발하게 되고, 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)가 그 후단 위치에 이를 때는 저굴을 유발하게 된다. 차축(48)은 발 바닥의 길이 내에서 뒤꿈치 근처에 위치하게 된다. 배굴 및 저굴 각각은 베이스 플레이트(30)의 상부 표면에 의해 정해진 기준 면에 대해 약 10°의 경사각으로 실현된다. 배굴 및 저굴은 전술한 바와는 반대의 관계로 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B) 각각의 후단 위치 및 전단 위치에서 각각 이루어질 수 있다. 또한, 기준 각에 대한 경사각은 전술한 각도와는 다르게 선택될 수 있다. 이러한 변형 동작은 적절한 형상의 가이드 면에 의해 용이하게 실현될 수 있다.In addition, the bearing
본 실시예의 운동 보조 장치는 전술한 바와 같이 왼발 지지대(4A) 및 오른발 지지대(4B)를 이동시키는 것에 의해 사용자 M이 타동 운동을 하게 한다.The exercise assisting apparatus of the present embodiment causes the user M to perform passive exercise by moving the
전술한 바와 같이, 본 실시예의 운동 보조 장치에 따르면, 베어링 부재(40)는 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이를 감소시키도록 경사진다. 그러므로 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중을 초과하면(즉, 사용자 M의 다리가 도 3b에 도시된 바와 같이 내반슬(bow legs)이면), 하지(lower limb)의 내측 부분(inner part)에 가해지는 하중이, 사용자 다리의 그 폭 방향이 수평 면과 평행하게 유지되는 상태에서보다 더 많이 증가한다. 따라서, 하지의 근육의 내측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. 한편, 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중을 초과하면(즉, 사용자 M의 다리가 외반슬(knock knees)이면), 하지(lower limb)의 외측 부분(outer part)에 가해지는 하중이, 사용자 발의 그 발 폭 방향(foot width direction)이 수평 면과 평행하게 유지되는 상태에서보다 더 많이 증가한다. 따라서, 하지의 근육의 내측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. 그러므로 사용자의 다리가 내반슬 또는 외반슬이어도, 하지의 근육의 외부 부분 및 내부 부분 간의 균형(능력 불균형)을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 하지의 기형적 골격을 치료할 수 있다(즉, 하지의 골격의 얼라인먼트를 회복할 수 있다). 또한, 사용자는 무릎 통증이 완화된 상태에서 편안한 타동 운동(훈련)을 즐길 수 있으며, 이것은 걷는 중에 무릎 통증을 느끼는 사용자라 하더라도 타동 운동을 할 수 있다는 것을 의미한다.As described above, according to the motion assist device of the present embodiment, the bearing
또한, 베어링 부재(40)의 외측 부분(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측 부분(40b)에 가해지는 하중을 검출하기 때문에, 사용자의 하지의 기형을 정밀하게 추정할 수 있다. 제어 유닛은 두 개의 센서(50A 및 50B)에 의해 각각 검출된 하중 간의 차이를 감소시키도록 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 제어하며, 이에 의해 틸팅 메커니즘 유닛(6)이 내측으로 또는 외측으로 경사지도록 구성되어 있다. 그러므로 베어링 부재(40)의 경사를 사용자 M에 적절한 경사가 되도록 조정할 수 있다.In addition, since the load applied to the
그리고 틸팅 메커니즘 유닛(6)의 구성은 전술한 예에 제한되지 않는다. 예를 들어, 한 세트의 회전 모터 및 피드 나사(feed screw), 한 세트의 회전 모터 및 벨트, 한 세트의 회전 모터 및 팬터그래프 메커니즘(pantograph mechanism), 솔레노이드 코일을 이용한 선형 이동 메커니즘, 및 에어 백을 이용한 선형 이동 메커니즘을 틸팅 메커니즘 유닛(6)의 구성으로서 채택할 수 있다.And the configuration of the
위의 실시예에서, 라우터(21)는 웜(21a) 및 웜 휠(21b)을 구비하여 구동 모터(20)의 출력 샤프트(20a)로부터 웜 휠(21b)의 회전 샤프트(21c)로의 전력 전달을 구현하면서 감속을 행하는 구성으로 되어 있다. 그렇지만, 벨트를 이용하여 구동 모터(20)의 출력 샤프트(20a)로부터 이 출력 샤프트(20a)에 수직인 회전 샤프트(21c)로 전력을 전달할 수 있다. 본 예에서, 웜 휠(21b) 대신에, 웜(21a)을 생략하고 벨트를 수납하는 데 풀리를 이용할 수 있다.In the above embodiment, the
위의 실시예에서는, 구동 모터(20)의 출력 샤프트(20a)가 베이스 플레이트(30)의 상면을 따라 연장한다. 그렇지만, 출력 샤프트(20a)가 베이스 플레이트(300의 상면에 수직으로 연장해야 할 때는, 웜(21a) 및 웜 휠(21b)의 조합 대신, 스퍼 기어(spur gearing)를 채택하여 회전력의 전달 및 라우팅을 달성한다. 본 예에서는, 스퍼 기어 대신 풀리 및 벨트를 사용하여 풀리 간에 회전력을 전달한다.In the above embodiment, the
크랭크 플레이트(22a) 및 크랭크 로드(22c)를 사용하는 대신, 구동 왕복기(22)는 구동 모터(20)에 의해 회전하도록 구동되는 홈 캠(grooved cam) 및 캠의 홈에 맞물려 있는 캠 팔로워(cam follower)로 구성될 수 있다. 본 예에서, 홈 캠은 웜 휠(21b) 대신에 사용될 수 있으며, 홈 캠의 회전축은 구동 모터(20)의 출력 샤프트(20a)와 평행하도록 배치되어, 출력 샤프트(20a)로부터 피니언(pinion)을 통해 홈 캠으로 전력을 전달한다.Instead of using the
또한, 구동 모터(20)의 출력 샤프트(20a)로부터 홈 캠으로 전력을 전달하기 위해 하나의 홈 캠만을 사용할 때는, 두 개의 캠 팔로워를 캠의 캠 홈과 각각 맞물리게 하여, 홈 캠 및 캠 팔로워가 협동해서 라우터(21) 및 구동 왕복기(22)로서 기능하게 한다.In addition, when only one home cam is used to transfer power from the
도해된 실시예에서는, 베이스 플레이트(30)에 가이드 면이 형성되어 있고 기저대(41)에 추종 돌출부가 형성되어 있지만, 기저대(41)에 가이드 면을 설치하고 베이스 플레이트(30)에 추종 돌출부를 설치하는 구성으로도 동일한 동작이 달성될 수 있다.In the illustrated embodiment, the guide surface is formed on the
본 실시예의 운동 보조 장치는 하중 검출 유닛(5)을 구비하기 때문에, 운동 보조 장치는 베어링 부재(40)의 경사를 자동을 설정한다. 그렇지만, 하중 검출 유닛(5)을 반드시 설치할 필요는 없다. 즉, 운동 보조 장치는 사용자가 자신의 발 상태(예를 들어, 내반슬 또는 외반슬)에 따라 베어링 부재(40)의 경사를 수동으로 조정할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 예에서, 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 조작하기 위한 조작 유닛(도시되지 않음)을 하우징(3) 내에 설치하여도 된다.Since the exercise assisting apparatus of the present embodiment includes the
본 발명의 운동 보조 장치가 바닥 위치 설치하여 사용하는 데 적합하도록 구성되어 있지만, 운동 보조 장치의 일부를 바닥에 매립하여 사용할 수도 있다. 운동 보조 장치를 정 위치에 고정하는 구성으로 할 것인지 위치 이동이 가능한 구성으로 할 것인지를 선택할 수 있다. 이러한 관점을 후술되는 제2 실시예의 운동 보조 장치에 적용할 수 있다.Although the exercise assisting device of the present invention is configured to be suitable for use in a floor position installation, a part of the exercise assisting device may be embedded in the floor. It is possible to select whether or not the exercise assisting device is fixed to a fixed position or a configuration capable of moving the position. This aspect can be applied to the exercise assisting apparatus of the second embodiment described later.
(제2 (Second 실시예Example ))
본 실시예의 운동 보조 장치는 제1 실시예의 운동 보조 장치와는 틸팅 장치 A의 구성에서 차이가 난다. 본 실시예의 운동 보조 장치의 다른 구성요소는 제1 실시예의 운동 보조 장치의 구성요소와 동일하다. 그러므로 다른 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.The exercise assisting device of the present embodiment differs in the configuration of the tilting device A from the exercise assisting device of the first embodiment. The other components of the exercise assisting apparatus of this embodiment are the same as those of the exercise assisting apparatus of the first embodiment. Therefore, the same reference numerals are attached to other components, and description thereof is omitted.
본 실시예의 틸팅 장치 A에서, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 하중 검출 유닛(5)은 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중을 검출하도록 구성된 하중 센서(50)를 포함한다. 요약하면, 제1 실시예의 하중 검출 유닛(5)과는 달리, 본 실시예의 하중 검출 유닛(5)은 하나의 하중 센서(50)만을 포함한다.In the tilting device A of the present embodiment, as shown in Figs. 4A to 4C, the
본 발명의 제어 유닛(8)은 하나의 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중에 기초하여 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 제어하도록 구성되어 있다. 제어 유닛(8)은 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중과 미리 정해진 임계치를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 사이의 차이를 결정하도록 구성되어 있다. 임계치는 사용자 M이 베어링 부재(40)의 내측부(40b)와 외측부(40a)에 동일한 하중을 가하는 상태에서, 예를 들어 내측부(40b)에 가해지는 하중이다. 본 예에서, 외측부(40a)에 가해지는 하중과 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이는 미리 정해진 임계치와 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중 간의 차이에 의해 결정된다. 그리고 미리 정해진 임계치는 사용자 M의 체중으로부터 추정될 수 있다. 사용자 M은 운동 보조 장치를 사용할 것에 대비해서 자신의 체중을 운동 보조 장치에 미리 입력해 놓아도 된다. 또한, 미리 정해진 임계치는 각각의 발 지지대(4)의 하중 검출 유닛(5)의 하중 센서에 의해 검출된 하중으로부터 추정될 수 있다.The
제어 유닛(8)은 미리 정해진 임계치뿐만 아니라 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중과 비교될 값으로서 판정값을 가진다 판정값은 사용자 M이 발 지지대(4) 위에 발을 안착시켰는지 아닌지를 판정하는 데 사용되는 값이다. 제어 유닛(8)은, 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중이 판정값보다 작을 때는 사용자 M이 발 지지대(4) 위에 발을 안착시키지 않은 것으로 판정하도록 구성되어 있다. 이 경우, 제어 유닛(8)은 각각의 발 지지대(4)의 베어링 부재(40)의 베어링 표면이 수평 면에 평행하게 유지되도록 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 제어한다.The
본 실시예의 제어 유닛(8)은 전원으로부터 틸팅 메커니즘 유닛(6)의 조정 모터(45c)에 펄스 파워를 공급하여 베어링 부재(40)의 경사를 조정하고, 이에 의해 외측부(40a)에 가해지는 하중 및 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이를 감소시킨다. 전술한 바와 같이, 사용자 M이 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b)에 동일한 하중을 가하는 상태에서 임계치가 내부측(40b)에 가해지는 하중인 경우, 제어 유닛(8)은 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중은 임계치와 동일하게 되도록 베어링 부재(40)를 경사지게 한다.The
본 실시예의 운동 보조 장치에서, 하중 검출 유닛(40), 틸팅 메커니즘 유닛(6), 및 제어 유닛(8)은 틸팅 장치 A를 구성한다.In the exercise assisting apparatus of the present embodiment, the
다음, 본 실시예의 운동 보조 장치의 동작에 대해 설명한다.Next, the operation of the exercise assisting apparatus of the present embodiment will be described.
초기 상태에서, 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중은 사용자 M이 발 지지대(4)에 발을 안착시키지 않으면 판정값 미만으로 된다. 제어 유닛(8)은 베어링 부재(40)의 베어링 표면이 수평 면과 평행하게 유지되도록 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 제어한다(도 4a 참조).In the initial state, the load detected by the
이하에서는 사용자 M이 발 지지대(4)에 발을 안착시켰을 때의 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation when the user M rests the foot on the
예를 들어, 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중을 초과하면, 베어링(40)은 외측부(40a)를 내측부(40b)보다 높은 위치로 상승시키도록 경사지게 된다(즉, 베어링 부재는 내측으로 경사진다). 전술한 바와 같이, 임계치와 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중 간의 차이가 제로로 될 때까지 베어링 부재(40)는 계속해서 경사지게 된다. 베어링 부재(40)의 외측부(40a)가 내측부(40b)보다 높은 위치로 상승하는 동안에는, 하지(lower limb)의 내측 부분(inner part)에 가해지는 하중이, 사용자 다리의 폭 방향이 수평 면과 평행하게 유지되는 상태(즉, 베어링 부재(40)의 베어링 표면이 수평 면에 놓여 있는 상태)에서보다 더 많이 증가한다. 따라서, 하지의 근육의 내측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. For example, when the load applied to the
한편, 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중을 초과하면, 베어링 부재(40)는 틸팅 장치 A에 의해 내측부(40b)가 외측부(40a)보다 높은 위치로 상승하도록 경사진다(즉, 베어링 부재가 외측으로 경사진다)(도 4c 참조). 또한, 전술한 바와 같이, 임계치와 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중 간의 차이가 제로로 될 때까지 베어링 부재(40)는 계속해서 경사지게 된다. 베어링 부재(40)의 내측부(40b)가 외측부(40a)보다 높은 위치로 상승하는 동안에는, 하지(lower limb)의 내측 부분(inner part)에 가해지는 하중이, 사용자 발의 폭 방향이 수평 면과 평행하게 유지되는 상태(즉, 베어링 부재(40)의 베어링 표면이 수평 면에 평행하게 유지되는 상태)에서보다 더 많이 증가한다. 따라서, 하지의 근육의 내측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다.On the other hand, if the load applied to the
베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 동등할 때, 틸팅 장치 A는 베어링 부재(40)를 경사지게 하지 않는다(도 4a 참조).When the load applied to the
사용자는 발 지지대(4) 위에 자신의 발을 각각 안착시킨 후 스위치를 턴 온 함으로써 전술한 타동 운동을 할 수 있다.The user can perform the above-described passive exercise by turning on the switch after seating each of his feet on the
본 실시예의 전술한 운동 보조 장치에 따르면, 제1 실시예의 운동 보조 장치에서와 같이, 베어링 부재(40)는 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이를 감소시키도록 경사진다. 그러므로 사용자의 다리가 내반슬일 때 하지의 근육의 내측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. 또한, 사용자의 다리가 외반슬일 때에도 하지의 근육의 외측 부분을 집중적으로 훈련할 수 있다. 그러므로 사용자의 다리가 내반슬이거나 외반슬이어도, 하지의 근육의 외측 부분 및 내측 부분 사이의 균형을 개선하거나 능력 불균형을 치료할 수 있다. 그 결과, 하지의 기형적 골격을 치료할 수 있다(즉, 하지의 골격의 얼라인먼트를 회복할 수 있다). 또한, 사용자는 무릎 통증이 완화된 상태에서 편안한 타동 운동(훈련)을 즐길 수 있으며, 이것은 걷는 중에 무릎 통증을 느끼는 사용자라 하더라도 타동 운동을 할 수 있다는 것을 의미한다.According to the above-described exercise assisting apparatus of this embodiment, as in the exercise assisting apparatus of the first embodiment, the bearing
또한, 베어링 부재(40)는 하중 검출 유닛(5)의 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중에 기초하여 사용자의 발에 대해 내측으로 또는 외측으로 경사진다. 그러므로 베어링 부재(40)의 경사를 사용자에게 적당한 각도로 되도록 조정할 수 있다. 명백하게, 본 실시예에 따르면, 하중 검출 유닛(5)이 하중 센서(50)의 수가 하나로 감소될 수 있기 때문에 제조 비용을 절감할 수 있다.In addition, the bearing
전술한 예에서는, 하중 센서(50)가 내측부(40b)에 가해지는 하중을 검출하도록 구성되어 있지만, 하중 센서(50)는 외측부(40a)에 가해지는 하중을 검출하도록 구성될 수도 있다. 본 예에서, 사용자 M이 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b)에 동일한 하중을 가하는 상태에서는, 미리 정해진 임계치는 외측부(40a)에 가해지는 하중일 수 있다. 전술한 예의 제어 유닛(8)은 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중이 임계치와 동일하게 되도록 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 제어하여 베어링 부재를 경사지게 하도록 구성되어 있지만, 다른 예의 제어 유닛(8)은 베어링 부재(40)의 경사 각도를 단계적으로 가변시키도록 구성되어 있다. 예를 들어, 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중이 제1 임계치보다 작을 때, 제어 유닛(8)은 수평 면에 대해 미리 정해진 각도로 베어링 부재(40)를 외측으로 경사지게 한다. 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중이 제2 임계치보다 크지 않을 때, 제어 유닛(8)은 수평 면에 대해 미리 정해진 각도로 베어링 부재(40)를 내측으로 경사지게 한다. 제어 유닛(8)은, 하중 센서(50)에 의해 검출된 하중이 제2 임계치를 초과하지만 제1 임계치보다는 미만일 때는, 베어링 부재(40)가 수평을 유지하게 한다.In the above-described example, although the
그런데 도 5a 내지 도 5c에는 본 발명의 다른 실시예의 운동 보조 장치가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 운동 보조 장치는 도 4에 도시된 운동 보조 장치 및 제1 실시예에서의 운동 보조 장치와는 발 지지대(4)의 구성에 있어서 차이가 난다. 도 5에 도시된 운동 보조 장치의 다른 구성요소는 도 4에 도시된 운동 보조 장치 및 제1 실시예에서의 운동 보조 장치의 구성요소와 동일하다. 그러므로 다른 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.5A to 5C, there is shown the exercise assisting apparatus of another embodiment of the present invention. The exercise assisting device shown in FIG. 5 differs in the configuration of the
도 5에 도시된 발 지지대(4)는 베어링 부재(40)와 기저대(41) 사이의 거리를 규정하도록 구성된 한 쌍의 에어 백(에어 셀)(60)을 구비한다. 한 쌍의 에어 백(60)은 형태가 동일하다. 하나의 에어 백(60)은 베어링 부재(40)의 외측부(40a)를 지지하도록 위치하고, 다른 에어 백(60)은 베어링 부재(40)의 내측부(40b)를 지지하도록 위치한다. 그러므로 베어링 부재(40)는 하나의 에어 백(60)이 다른 에어 백(60)에 대해 신축할 때 경사진다. 요약하면, 도 5에 도시된 운동 보조 장치는 한 쌍의 에어 백(60)으로 이루어진 틸팅 메커니즘 유닛(6)을 구비한다. 또한, 하우징(3)은 각각의 에어 백(60)에 공기를 공급하도록 구성된 에어 펌프(도시되지 않음)를 수납하도록 구성되어 있다. 또한, 기저대(41)의 폭 방향의 양단부에는 조절 부재(regulation member)(41b)가 설치되어 있다. 이 조절 부재(41b)는 베어링 부재(40)가 경사질 수 있는 범위를 규정하도록 구성되어 있다.The
에어 백(60)은 밸브 부재(도시되지 않음)를 구비한다. 밸브 부재는 에어 백(60)의 내부의 압력이 미리 정해진 값을 초과할 때까지 에어 백(60)의 배기 포트(exhaust port)(60a)를 닫도록 구성되어 있다. 미리 정해진 값은, 발 지지대(4)의 베어링 부재(40)의 베어링 표면이 수평 면에 대해 평행하게 유지될 정도의 충분한 공기를 에어 펌프가 에어 백(60)에 공급할 수 있도록 선택된다. 환언하면, 미리 정해진 값은, 베어링 표면이 수평 면에 대해 평행하게 유지되도록 베어링 부재(40)를 지지할 때에는, 에어 백(60)이 공기를 방출하지 않는 값이다.The
도 5에 도시된 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b) 각각에는 홀더(holder)(40c)가 설치되어 있다. 배출 밸브(49)를 위한 관통공(40d)은 두께 방향으로 홀더(40c)에 대향해서 베어링 부재(40)의 일부를 관통한다. 배출 밸브(49)는, 배출 포트(60)를 개폐하도록 구성된 밸브부(49a) 및 이 밸브부(49a)로부터 좌우로 연장하도록 밸브부(49a)에 일체로 형성된 하중 검출부(49b)를 포함하는 L자형으로 형성되어 있다. 밸브부(49a)는 관통공(40d)을 관통한다. 배출 밸브(49)는 사용 중에는 에어 백(60)의 배출 포트(60a)를 강제로 닫도록 구성되어 있다.
배출 밸브(49)의 하중 검출부(49b)와 베어링 부재(40) 사이에 탄성 부재(51)가 개재한다. 탄성 부재(51)는 규정값(prescribed value) 이상의 하중을 받게 되면 수축되도록 하기 위해 고무와 같은 탄성 재료로 만들어진다. 탄성 부재(51)에 가해지는 하중이 이 규정값보다 크지 않은 동안에는, 탄성 부재(51)는 배출 밸브(49)가 배출 포트(60a)를 개방하는 위치를 유지하도록 한다. 대조적으로, 탄성 부재(51)에 가해지는 하중이 규정값을 초과하는 경우에는, 탄성 부재(51)는 배출 밸브(49)가 배출 포트(60)를 폐쇄하는 위치로 이동할 수 있도록 수축된다. 사용자 M이 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b)에 동일한 하중을 가하는 상태에서는 규정값은 외측부(40a)(또는 내측부(490b))에 가해지는 하중보다 약간 작다. 그리고 탄성 부재(51)는 공지된 구성일 수 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.An
도 5a 내지 도 5c에 도시된 예에서, 에어 백(60), 배출 밸브(49), 및 탄성 부재(51)는 틸팅 장치 A를 구성한다. 이하의 설명에서는, 외측부(40a)에 있어서의 에어 백(60), 배출 밸브(49), 및 탄성 부재(51)를, 내측부(40b)에 있어서의 에어 백(60), 배출 밸브(49), 및 탄성 부재(51)와 각각 구별하기 위해, 필요에 따라, 외측부(40a)에 있어서의 에어 백(60), 배출 밸브(49), 및 탄성 부재(51) 각각의 도면 부호에 첨자 "A"를 부여하고, 내측부(40b)에 있어서의 에어 백(60), 배출 밸브(49), 및 탄성 부재(51)에는 첨자 "B"를 부여한다.In the example shown in Figs. 5A to 5C, the
다음, 도 5에 도시된 운동 보조 장치의 동작에 대해 설명한다. 초기 상태에서, 베어링 부재(40)가 베어링 표면이 수평 면에 대해 평행하게 유지되도록 에어 펌프는 각각의 에어 백(60)에 공기를 공급한다. 초기 상태에서, 사용자 M이 발 지지대(4)에 자신의 발을 안착시키기 전에 밸브 부재는 에어 백(60)의 배출 포트(60a)를 폐쇄한다. 그러므로 도 5a에 도시된 바와 같이, 베어링 표면이 수평 면에 대해 평행하게 유지되도록 한 쌍의 에어 백(60)이 베어링 부재(40)를 지지한다.Next, the operation of the exercise assisting apparatus shown in FIG. 5 will be described. In the initial state, the air pump supplies air to each
사용자 M이 자신의 발을 발 지지대(4)에 안착시키면, 이하의 동작이 수행된다. 예를 들어, 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 내측부(40a)에 가해지는 하중과 동일한 경우, 에어 백(60A 및 60B) 각각의 밸브 부재는 대응하는 배출 포트(60a)를 거의 동일한 시간에 개방한다. 에어 백(60)이 그 내부로부터 공기를 방출한 후, 탄성 부재(51A 및 51B)가 거의 동일한 시간에 수축하기 시작한다. 그러므로 배출 밸브(49A 및 49B)는 에어 백(60A 및 60B) 각각의 배출 포트(60a)를 거의 동일한 시간에 폐쇄한다. 그 결과, 베어링 부재(40)는 경사지게 되지 않으며, 베어링 표면은 수평 면에 대해 평행하게 유지된다.When the user M rests his foot on the
베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중을 초과하면, 각각의 에어 백(60A 및 60B)은 그 내부로부터 공기를 배출한다. 그렇지만, 탄성 부재(51B)가 수축하기 전에 탄성 부재(51A)가 수축한다. 즉, 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)의 폐쇄 전에 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)가 폐쇄된다. 그 결과, 에어 백(60A)은 베어링 부재(40)의 외측부(40a)가 기저대(41)로부터 일정한 거리만큼 간격을 유지하도록 작용한다(도 5b 참조). 이에 의해 내측부(40b)에 가해지는 하중이 증가하게 되고 이어서 탄성 부재(51B)가 수축을 시작하게 된다. 그러므로 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)가 폐쇄되고, 에어 백(60B)은 베어링 부재(40)의 내측부(40b)가 기저대(41)로부터 일정한 거리만큼 간격을 유지하도록 작용한다(도 5c 참조). 각각의 에어 백(60A 및 60B)의 배출 포트(60a)가 전술한 바와 같이 폐쇄되는 동안, 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)가 폐쇄하기 전에 폐쇄되었던 배출 포트(60a)를 가지는 에어 백(60A)은 에어 백(60B)보다 더 많은 양의 공기를 유지하며 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)는 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)가 폐쇄되는 것에 이어서 폐쇄된다. 그 결과, 기저대(41)와 베어링 부재(40) 간의 거리는 내측부(40b)에서보다 외측부(40a) 쪽에서 더 멀어지게 된다. 요약하면, 베어링 부재(40)는 사용자 M의 발과 관련해서 내측으로 경사진다.When the load applied to the
베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중을 초과하면, 각각의 에어 백(60A 및 60B)은 그 내부로부터 공기를 배출한다. 그렇지만, 탄성 부재(51A)가 수축하기 전에 탄성 부재(51B)가 수축한다. 즉, 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)의 폐쇄 전에 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)가 폐쇄된다. 그 결과, 에어 백(60B)은 베어링 부재(40)의 외측부(40a)가 기저대(41)로부터 일정한 거리만큼 간격을 유지하도록 작용한다. 이에 의해 외측부(40a)에 가해지는 하중이 증가하게 되고 이어서 탄성 부재(51A)가 수축을 시작하게 된다. 그러므로 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)가 폐쇄되고, 에어 백(60A)은 베어링 부재(40)의 외측부(40a)가 기저대(41)로부터 일정한 거리만큼 간격을 유지하도록 작용한다. 각각의 에어 백(60A 및 60B)의 배출 포트(60a)가 전술한 바와 같이 폐쇄되는 동안, 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)가 폐쇄하기 전에 폐쇄되었던 배출 포트(60a)를 가지는 에어 백(60B)은 에어 백(60A)보다 더 많은 양의 공기를 유지하며 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)는 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)가 폐쇄되는 것에 이어서 폐쇄된다. 그 결과, 기저대(41)와 베어링 부재(40) 간의 거리는 외측부(40Ab)에서보다 내측부(40b) 쪽에서 더 멀어지게 된다. 요약하면, 베어링 부재(40)는 사용자 M의 발과 관련해서 내측으로 경사진다.When the load applied to the
전술한 바로부터 명백한 바와 같이, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 운동 보조 장치는 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이를 감소시키기 위해 베어링 부재(40)를 경사지게 할 수 있다. 그러므로 하지의 근육의 외측 부분 및 내측 부분 사이의 균형(능력 불균형)을 개선할 수 있다. 그 결과, 하지의 기형적 골격을 치료할 수 있다(즉, 하지의 골격의 얼라인먼트를 회복할 수 있다). 또한, 사용자는 무릎 통증이 완화된 상태에서 편안한 타동 운동(훈련)을 즐길 수 있으며, 이것은 걷는 중에 무릎 통증을 느끼는 사용자라 하더라도 타동 운동을 할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 하중 검출 유닛(5) 등을 위한 전기 회로가 불필요하게 되므로 제조 비용을 절감할 수 있다.As is apparent from the foregoing, the exercise assisting device shown in FIGS. 5A to 5C is provided between the load applied to the
도 5a 내지 도 5c에 도시된 운동 보조 장치의 베어링 부재(40)는 하나의 보드이지만, 예를 들어, 베어링 부재(40)를 도 6a에 도시된 바와 같은 그 폭 방향으로 두 개로 분할할 수 있다. 도 6a에 도시된 운동 보조 장치는 도 5에 도시된 운동 보조 장치와 유사한 기본적인 구조를 가진다. 그러므로 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.The bearing
도 6a에 도시된 예에서, 베어링 부재(40)는 장방형 플레이트로 형성된 외측부(40a) 및 장방형 플레이트로 형성된 내측부(40b)로 분할되어 있다. 외측부(40b) 및 내측부(40a)는 틸팅 차축(43) 및 틸팅 베어링을 각각 사용하여 기저부(41)의 폭 방향의 중앙에 제공된 측벽부(42)에 회전 가능하게 결합되어 있다. 따라서, 도 6a에 도시된 예에서, 외측부(40a) 및 내측부(40b)는 서로 개별적으로 경사져 있다.In the example shown in FIG. 6A, the bearing
도 6a에 도시된 예에서, 에어 백(60), 배출 밸브(49), 및 탄성 부재(51)는 틸팅 장치 A를 구성한다.In the example shown in FIG. 6A, the
베어링 부재(40)의 분할에 관한 전술한 구성은 도 4에 도시된 예 및 제1 실시예에 적용 가능하다. 요약하면, 틸팅 장치 A는, 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이를 감소시키기 위해, 베어링 부재(40)의 적어도 일부가 경사지도록 구성될 수 있다. 베어링 부재(40)는 전술한 예에 제한되지 않으며, 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 거리를 가변시킬 수 있도록 구성될 수 있다.The above-described configuration regarding the division of the bearing
도 5 및 도 6에 도시된 예들은 베어링 부재(40)를 경사지게 위해 에어 백의 수축을 이용하고 있다. 또한, 다른 예로서는, 에어 펌프가 에어 백(60)에 공기를 공급하여 에어 백(60)을 팽창시키도록 제어하고, 이에 의해 베어링 부재(40)를 경사지게 하도록 구성될 수 있다.The examples shown in FIGS. 5 and 6 utilize the deflation of the air bag to tilt the bearing
도 6b에 도시된 예에서, 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b)의 후면 아래에 홀더(40c)가 각각 설치되고, 외측부(40a) 및 내측부(40b)와 동시에 틸팅 차축(43)에 회전 가능하게 각각 결합되어 있다. 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b)에는 배출 포트(60a)용 밸브로서 사용되는 돌기부(40e)가 각각 형성되어 있다. 각각의 외측부(40a) 및 내측부(40b)와 홀더(40c) 사이에는 탄성 부재(51)가 배치되어 있다(탄성 부재(51)는 도 6b에 도시되어 있지 않다). 탄성 부재(51)는 미리 정해진 하중보다 큰 하중이 가해지면 수축되어, 돌기부(40e)가 배출 포트(60a)를 폐쇄하도록 구성되어 있다. 미리 정해진 하중은 사용자 M이 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b)에 동일한 하중을 가하는 상태에서 외측부(40a)(또는 내측부(40b))에 가해지는 하중과 동일하다.In the example shown in FIG. 6B, the
또한, 도 6b에 도시된 예에서, 에어 백(60)은 홀더(40c)와 기저대(41) 사이에 배치되어 있다. 각각의 에어 백(60)에는 전술한 에어 펌프에 연결된 공기 공급 포트(60b)가 구비되어 있다. 에어 펌프는, 사용자 M이 베어링 부재(40)의 외측부(40b) 및 내측부(40a)에 하중을 동등하게 가하는 동안에는, 베어링 부재(40)의 외측부(40a) 및 내측부(40b) 각각의 베어링 표면이 수평 면에 대해 평행하게 유지되도록, 각각의 에어 백(60)에 공기를 공급하도록(압력을 가하도록) 구성되어 있다.In addition, in the example shown in FIG. 6B, the
다음, 도 6b에 도시된 운동 보조 장치의 동작에 대해 설명한다. 사용자 M이 자신의 발을 발 지지대(4) 위에 안착시킬 때와, 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중과 동등할 때(즉, 사용자가 내반슬도 아니고 외반슬도 아닐 때), 탄성 부재(51A 및 51B)는 수축하지 않는다. 그러므로 각각의 에어 백(60A 및 60B)의 배출 포트(60a)가 폐쇄되지 않는다. 이 경우, 에어 펌프에 의해 압력을 가하여 외측부(40a) 및 내측부(40b) 각각의 베어링 부재를 수평 면에 대해 평행하게 유지한다.Next, the operation of the exercise assisting apparatus shown in FIG. 6B will be described. When the user M rests his foot on the
베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중을 초과하면, 탄성 부재(51B)가 수축하기 전에 탄성 부재(51A)가 수축한다. 즉, 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)가 폐쇄되기 전에 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)가 폐쇄된다. 그러므로 에어 백(60A)은 에어 펌프로부터 공기가 공급됨에 따라 확장하고, 이에 의해 외측부(40a)가 경사지게 된다. 이에 의해, 내측부(40b)에 가해지는 하중(즉, 탄성 부재(51B)에 가해지는 하중)이 증가하게 되고, 이에 의해 탄성 부재(51B)는 수축하게 된다. 탄성 부재(51B)가 수축하게 되면, 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)가 폐쇄된다. 이에 의해 탄성 부재(51A)에 가해지는 하중이 감소하게 되고, 이에 의해 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)가 개방된다. 이 경우, 에어 백(60A0이 확장함에 따라 에어 백(60A)이 수축하게 된다. 그러므로 내측부(40b)는 상승하게 되고 이에 의해 내측부(40b)에 가해지는 하중이 감소하게 된다. 그 결과, 외측부(40a)에 가해지는 하중이 증가하여, 에어 백(60B)의 배출 포트(60a)를 개방할 뿐만 아니라 에어 백(60A)의 배출 포트(60a)를 폐쇄한다. 이와 같은 동작의 교체 반복은 외측부(40a)에 가해지는 하중이 내측부(40b)에 가해지는 하중과 동등하게 되도록 외측부(40a) 및 내측부(40b)를 각각 경사지게 하는 역할을 한다. 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중이 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중을 초과하는 경우에도, 운동 보조 장치는 전술한 바와 유사한 방식으로 동작한다.If the load applied to the
전술한 바로부터 명백한 바와 같이, 도 6b에 도시된 운동 보조 장치는 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이를 감소시키기 위해 베어링 부재(40)를 경사지게 할 수 있다. 그러므로 하지의 근육의 외측 부분 및 내측 부분 사이의 균형(능력 불균형)을 개선할 수 있다. 그 결과, 하지의 기형적 골격을 치료할 수 있다(즉, 하지의 골격의 얼라인먼트를 회복할 수 있다). 또한, 사용자는 무릎 통증이 완화된 상태에서 편안한 타동 운동(훈련)을 즐길 수 있으며, 이것은 걷는 중에 무릎 통증을 느끼는 사용자라 하더라도 타동 운동을 할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 하중 검출 유닛(5) 등을 위한 전기 회로가 불필요하게 되므로 제조 비용을 절감할 수 있다.As is apparent from the foregoing, the exercise assisting apparatus shown in FIG. 6B reduces the difference between the load applied to the
본 발명의 기술적 특징은 도 7a 및 도 7b에 도시된 운동 보조 장치에도 적용될 수 있다.The technical features of the present invention can also be applied to the exercise assisting apparatus shown in FIGS. 7A and 7B.
도 7에 도시된 운동 보조 장치는 바닥과 같은 소정의 위치에 설치되는 캐리어(30)를 포함한다. 이 캐리어(30)에 지지대(32) 및 핸들 포스트(33)가 설치되어 있다. 지지대(32)의 상단부에는 사용자 M의 둔부를 지지하도록 구성된 좌석(9)이 구비되어 있다. 핸들 포스트(33)에는 사용 중에 필요에 따라 사용자 M이 손으로 잡도록 되어 있는 핸들(33a)이 있다. 캐리어(30)에 부착되어 있는 한 쌍의 발 지지대(4)가 지지대(32)와 핸들 포스트(33) 사이에 설치되어 있다. 이러한 발 지지대(4)는 제1 실시예의 발 지지대(4) 또는 도 4 내지 도 6의 각각의 발 지지대(4)의 구성과 동일하다. 도 7에 도시된 운동 보조 장치에서는, 한 쌍의 발 지지대(4)와 좌석(9)에 의해 지지 유닛(1)을 구성한다.The exercise assisting device shown in FIG. 7 includes a
지지대(32)에는 좌석(9)을 왕복 운동시키도록 구성된 구동 장치(2)가 구비되어 있다. 구동 장치(2)는 구동원(도시되지 않은)을 사용하여 지지 유닛(1)의 일부인 좌석(9)을 왕복 운동시키도록 구성되어 있으며, 이에 의해 사용자의 발이 발 지지대(4)에 각각 안착되고 사용자의 둔부가 좌석(9)에 안착된 상태에서 사용자 M의 둔부가 변위하게 된다. 요약하면, 구동 장치(2)는 사용자 M의 다리에 작용하는 중량을 가변하도록 구성되어 있다. 구동 장치(2)는 사용자 M의 둔부를 변위시키고, 이에 의해 좌석(9)과 발 지지대(4) 사이에서 사용자의 체중을 지지하는 비율이 가변하게 된다. 결론적으로, 구동 장치(2)는 둔부에 작용하는 사용자의 중량을 가변시키고, 이에 의해 사용자의 각각의 발에 작용하는 중량을 가변시킨다.The
무릎의 각도가 미리 정해진 각도를 유지하는 상태에서는, 좌석(9)에 의해 사용자의 체중을 지지하는 비율이 감소할수록 사용자 M의 대퇴부에 가해지는 하중이 증가한다. 이것은 스쿼트 운동(squat exercise)을 하는 동안 사용자의 무릎이 구부려지는 것과 유사하다. 즉, 좌석(9)의 요동으로 사용자 M은 자발적 운동이 아닌 타동 운동을 하게 된다. 이 타동 운동에 따르면, 대퇴부가 긴장 및 이완(tonus and laxity)을 반복하게 된다. 그러므로 사용자 M은 주로 대퇴부를 위한 운동을 할 수 있다.In the state where the angle of the knee maintains the predetermined angle, the load on the thigh of the user M increases as the ratio of the weight of the user's weight supported by the
전술한 바로부터 명백한 바와 같이, 도 7에 도시된 운동 보조 장치는 베어링 부재(40)의 외측부(40a)에 가해지는 하중과 베어링 부재(40)의 내측부(40b)에 가해지는 하중 간의 차이를 감소시키기 위해 베어링 부재(40)를 경사지게 할 수 있다. 그러므로 사용자가 내반슬 또는 외반슬이어도 하지의 근육의 외측 부분 및 내측 부분 사이의 균형(능력 불균형)을 개선할 수 있다. 그 결과, 하지의 기형적 골격을 치료할 수 있다(즉, 하지의 골격의 얼라인먼트를 회복할 수 있다). 또한, 사용자는 무릎 통증이 완화된 상태에서 편안한 타동 운동(훈련)을 즐길 수 있으며, 이것은 걷는 중에 무릎 통증을 느끼는 사용자라 하더라도 타동 운동을 할 수 있다는 것을 의미한다.
As is apparent from the foregoing, the exercise assisting device shown in FIG. 7 reduces the difference between the load applied to the
Claims (4)
사용자의 신체를 지지하도록 구성되어 있고, 사용자의 좌우 발을 지지하는 베어링 부재(bearing member)를 가지는 한 쌍의 발 지지대(foot support)를 포함하는 지지 유닛;
사용자의 하지(lower limb)에 가해지는 하중을 가변시키기 위해 사용자의 신체를 움직이도록 상기 지지 유닛을 구동하도록 구성된 구동 유닛; 및
사용자의 발의 외측 부분(outer part)에 대응하는 상기 베어링 부재의 외측부(outer portion)에 가해지는 하중과 사용자의 발의 내측 부분(inner part)에 대응하는 상기 베어링 부재의 내측부(inner portion)에 가해지는 하중 사이의 차이를 감소시키기 위해, 상기 베어링 부재의 적어도 일부를 경사지게 하도록 구성된 틸팅 디바이스(tilting device)
를 포함하는 운동 보조 장치.In the exercise assist device,
A support unit configured to support a user's body, the support unit including a pair of foot supports having a bearing member for supporting the user's left and right feet;
A drive unit configured to drive the support unit to move the user's body to vary the load applied to the user's lower limb; And
A load applied to the outer portion of the bearing member corresponding to the outer part of the user's foot and an inner portion of the bearing member corresponding to the inner part of the user's foot Tilting device configured to tilt at least a portion of the bearing member to reduce the difference between the loads
Exercise assistance device comprising a.
상기 틸팅 디바이스는,
상기 발 지지대에 설치되며, 상기 베어링 부재에 가해지는 하중을 검출하는 하중 검출 유닛;
상기 베어링 부재의 적어도 일부를 사용자의 발의 내측으로 또는 외측으로 경사지게 하도록 구성된 틸팅 메커니즘 유닛; 및
상기 하중 검출 유닛에 의해 검출된 하중에 기초하여 상기 틸팅 메커니즘 유닛을 제어하도록 구성된 제어 유닛
을 포함하는, 운동 보조 장치.The method of claim 1,
The tilting device,
A load detection unit installed on the foot support and detecting a load applied to the bearing member;
A tilting mechanism unit configured to tilt at least a portion of the bearing member inward or outward of the user's foot; And
A control unit configured to control the tilting mechanism unit based on the load detected by the load detection unit
Including, exercise assisting device.
상기 하중 검출 유닛은 상기 베어링 부재의 상기 외측 부분과 상기 내측 부분에 각각 설치된 두 개의 하중 센서를 포함하며,
상기 제어 유닛은 상기 두 개의 하중 센서에 의해 각각 검출된 하중 간의 차이를 감소시키도록 상기 틸팅 메커니즘 유닛을 제어하는, 운동 보조 장치.The method of claim 2,
The load detection unit includes two load sensors respectively installed on the outer portion and the inner portion of the bearing member,
And the control unit controls the tilting mechanism unit to reduce the difference between the loads respectively detected by the two load sensors.
상기 하중 검출 유닛은 상기 베어링 부재의 상기 외측 부분 또는 상기 내측 부분 중 어느 한 부분에 설치된 하중 센서를 포함하며,
상기 제어 유닛은 상기 하중 센서에 의해 검출된 하중과 미리 결정된 임계치를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 베어링 부재의 상기 외측부에 가해지는 하중과 상기 베어링 부재의 상기 내측부에 가해지는 하중 간의 차이를 결정하는, 운동 보조 장치.
The method of claim 2,
The load detecting unit includes a load sensor provided on either the outer portion or the inner portion of the bearing member,
The control unit compares the load detected by the load sensor with a predetermined threshold and based on the comparison result, the difference between the load applied to the outer side of the bearing member and the load applied to the inner side of the bearing member. To determine, exercise aids.
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