KR20140141976A - 다리길이 조정 메커니즘을 갖는 보행 재활 로봇 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다리길이 조정 메카니즘을 갖는 보행 재활 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는, 다양한 재활자의 신체 특성에 따라 보행 재활 로봇의 길이를 적합하게 조정할 수 있는 수단을 갖는 보행 재활 로봇에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다리길이 조정 메카니즘을 갖는 보행 재활 로봇은, 재활자의 골반과 무릎 사이 부분에 연결되는 제1 보조 링크 부재; 상기 제1 보조 링크 부재의 하단에 결합하는 조인트; 상기 조인트의 하단에 결합되며, 상기 재활자의 무릎과 발목 사이 부분에 연결되는 제2 보조 링크 부재; 모터의 구동에 따라 상기 제1 보조 링크 부재의 위치를 조정하는 제1 길이 조정부; 및 모터의 구동에 따라 상기 제2 보조 링크 부재의 위치를 조정하는 제2 길이 조정부를 포함한다.
Description
본 발명은 다리길이 조정 메커니즘을 갖는 보행 재활 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는, 다양한 재활자의 신체 특성에 따라 보행 재활 로봇의 길이를 적합하게 조정할 수 있는 수단을 갖는 보행 재활 로봇에 관한 것이다.
보행 재활 로봇은 하반신 마비환자나 근력이 약한 노인 및 근력이 저하된 환자가 다리에 큰 무리를 가하지 않고 보행 훈련을 할 수 있도록 보조하는 장치이다. 이러한 보행 재활 로봇은 환자가 직접 착용한 상태에서 보행 훈련 또는 생활하도록 하는 형태와, 트래드밀에 설치되어 환자가 보행 훈련을 반복적으로 수행할 수 있도록 하는 형태가 있다.
등록특허 10-1219795호는 근력 지원용 착용형 로봇에 관한 것으로, 착용자의 허리의 형상, 대퇴부 및 정강이의 길이에 대응하여, 허리 착용부의 형상, 대퇴부 부재 및 정강이 부재의 길이를 조절할 수 있도록 피니언 기어와 랙 기어를 사용하는 구성을 개시한다. 또한, 공개특허 10-2013-0001409호는 착용로봇의 가변링크, 가변링크를 구비한 착용로봇 및 착용로봇의 제어방법에 관한 것으로, 피니언 기어와 랙 기어를 이용하거나, 절첩형 가위형가변링크부를 사용하여 길이를 조절하는 구성을 개시한다.
종래의 보행 재활 로봇의 경우, 랙기어와 피니언 기어를 사용하거나, 접철형 가변링크를 사용하는 구성에 한정되어 있으므로, 보다 안정적이며 정밀하게 길이 제어를 수행함으로써, 환자의 신체 사이즈에 상응하여 착용감을 개선시킬 수 있는 장치의 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은 재활 훈련 실시에 앞서 다양한 재활자의 신체 특성에 맞도록 그 길이를 조정할 수 있는 보행 재활 로봇을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다리길이 조정 메커니즘을 갖는 보행 재활 로봇은, 재활자의 골반과 무릎 사이 부분에 연결되는 제1 보조 링크 부재; 상기 제1 보조 링크 부재의 하단에 결합하는 조인트; 상기 조인트의 하단에 결합되며, 상기 재활자의 무릎과 발목 사이 부분에 연결되는 제2 보조 링크 부재; 모터의 구동에 따라 상기 제1 보조 링크 부재의 위치를 조정하는 제1 길이 조정부; 및 모터의 구동에 따라 상기 제2 보조 링크 부재의 위치를 조정하는 제2 길이 조정부를 포함한다.
상기 제1 길이 조정부는, 제1 가이드 봉; 상기 제1 가이드 봉의 하단에 고정 결합되는 제1 고정 블록; 상기 제1 가이드 봉을 따라 직선이동 가능하며, 상기 제1 보조 링크 부재와 결합된 제1 이동 블록; 상기 제1 이동 블록에 설치되며, 회전 동력을 발생시키는 제1 모터; 및 상기 제1 모터의 동력을 전달받아 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 제1 볼스크류를 포함하며, 상기 제1 볼스크류는 상기 제1 모터의 구동에 따라 상기 제1 고정 블록을 관통하여 직선이동이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 길이 조정부는, 상기 조인트로부터 하방으로 연장하는 제2 가이드 봉; 상기 제2 가이드 봉의 하단에 고정 결합되는 제2 고정 블록; 상기 제2 가이드 봉을 따라 직선이동 가능하며, 상기 제2 보조 링크 부재와 결합된 제2 이동 블록; 상기 제2 이동 블록에 설치되며, 회전 동력을 발생시키는 제2 모터; 및 상기 제2 모터의 동력을 전달받아 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 제2 볼스크류를 포함하며, 상기 제2 볼스크류는 상기 제2 모터의 구동에 따라 상기 제2 고정 블록을 관통하여 직선이동이 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 다리길이 조정 메커니즘을 갖는 보행 재활 로봇은 재활 훈련 실시에 앞서 재활자의 신체 특성에 맞도록 그 길이를 조정할 수 있는 수단을 구비하여 재활 훈련의 준비에 소요되는 시간을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 다리길이 조정 메커니즘을 갖는 보행 재활 로봇은 재활자의 신체 길이에 부합하여 보행 재활 로봇의 길이를 조정함으로써, 재활자의 신체에 무리한 힘을 가하지 않고 자연스러운 보행 패턴을 훈련할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다리길이 조정 메카니즘을 갖는 보행 재활 로봇의 전체적인 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 한쪽의 보행 보조 링크 부재를 후방에서 본 사시도이다.
도 4는 도 3의 A 부분에 대한 확대도이다.
도 5는 제1 길이 조정부의 구성을 명확히 나타내도록 도 4에서 일부 링크를 생략한 도면이다.
도 6은 도 2의 한쪽의 보행 보조 링크 부재를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 B 부분에 대한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 한쪽의 보행 보조 링크 부재를 후방에서 본 사시도이다.
도 4는 도 3의 A 부분에 대한 확대도이다.
도 5는 제1 길이 조정부의 구성을 명확히 나타내도록 도 4에서 일부 링크를 생략한 도면이다.
도 6은 도 2의 한쪽의 보행 보조 링크 부재를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 B 부분에 대한 확대도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보행 재활 로봇에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 길이조정 메카니즘을 갖는 보행 재활 로봇의 전체적인 개략도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 보행 재활 로봇(10)은 고정 프레임(20), 연결 링크(30), 골반 지지 장치(100), 보행 보조 링크 부재(200) 및 소정 속도로 이동이 가능한 바닥면(112)을 포함한다.
고정 프레임(20)은 전체 시스템을 지지하며, 그 내부에 제어용 PC, 전력공급기, 모터 제어기, 중력보상기 등을 구비할 수 있고, 연결링크(30)를 통하여 골반 지지 장치(100) 및 보행보조 링크 부재(200)와 연결된다. 상기 연결링크(30)는 4절 링크 구조로 구현될 수 있으며, 하중 지지 능력은 없이 골반 지지 장치(100) 및 보행보조 링크 부재(200)의 상하 움직임 궤적을 안내한다.
골반 지지 장치(100)는 재활자의 골반을 지지하는 동시에 보행과 연동하여 자연스러운 골반 움직임을 생성함으로써, 효과적인 보행 훈련을 할 수 있도록 보조하는 수단이다.
보행 보조 링크 부재(200)는 재활자의 다리와 연결되는 부분이다. 재활자는 보행 보조 링크 부재(200)와 다리를 연결한 후에 보행 보조 링크 부재(200)의 움직임에 따라 다리 운동을 수행함으로써 다리 근력 강화 등의 재활 훈련을 수행할 수 있다.
소정 속도로 이동이 가능한 바닥면(112)은 보행 보조 링크 부재(200)와 훈련을 위한 일련의 속도로 연동되며, 다리 운동을 수행함으로써 다리 근력 강화 등의 재활 훈련을 수행 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 재활 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 보행 보조 링크 부재(200)는 제1 보조 링크 부재(210), 조인트(230), 제2 보조 링크 부재(250) 및 발 받침대(270)를 포함한다.
제1 보조 링크 부재(210)는 재활자의 골반과 무릎 사이 부분에 연결되며, 기계적 강성 유지 및 사용자의 다리 형상에 부합하도록 다수의 링크가 결합된 조립체이다. 제1 보조 링크 부재(210)의 내측 일단에는, 재활자의 골반과 무릎 사이의 부분을 지지하는 상부 접촉 부재(211)가 결합할 수 있다.
조인트(230)는 제1 보조 링크 부재(210)와 제2 보조 링크 부재(250)를 연결하며, 조인트(230)를 중심으로 제1 보조 링크 부재(210)와 제2 보조 링크 부재(250)는 소정 각도로 회동할 수 있다.
제2 보조 링크 부재(250)는 조인트(230)의 하단에 결합되며, 재활자의 무릎과 발목 사이 부분에 연결된다. 제2 보조 링크 부재(250)도 제1 보조 링크 부재(210)와 마찬가지로 기계적 강성 유지 및 사용자의 다리 형상에 부합하도록 다수의 링크가 결합된 조립체이다. 제2 보조 링크 부재(250)의 내측 일단에는, 재활자의 무릎과 발목 사이의 부분을 지지하는 하부 접촉 부재(251)가 결합할 수 있다.
상기 제1 보조 링크 부재(210)와 제2 보조 링크 부재(250)는 재활자의 신체 특성에 부합하도록 각각 제1 길이 조정부와 제2 길이 조정부에 의해 모터의 구동의 구동에 따라 그 위치가 변경될 수 있다.
상기 제1 길이 조정부와 제2 길이 조정부의 구성에 대해서는 이하에서 도면을 참조하여 상술한다.
도 3은 도 2의 한쪽의 보행 보조 링크 부재를 후방에서 본 사시도이며, 도 4는 도 3의 A 부분에 대한 확대도이고, 도 5는 제1 길이 조정부의 구성을 명확히 나타내도록 도 4에서 일부 링크를 생략한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 길이 조정부는 제1 가이드 봉(212), 제1 고정 블록(214), 제1 이동 블록(216), 제1 모터(218) 및 제1 볼스크류(220)를 포함한다.
제1 가이드 봉(212)은 도 2의 지지 바(120)의 하단 부분의 링크들에 고정 결합한다. 제1 고정 블록(214)은 제1 가이드 봉(212)의 하단에 결합하며, 제1 고정 블록(212)에 대해 위치가 고정된다.
제1 이동 블록(216)은 제1 가이드 봉(212)을 따라 직선이동 가능하며, 제1 보조 링크 부재(210)와 결합된다. 또한, 제1 보조 링크 부재(210)의 내측 일단에는 상부 접촉 부재(211)가 결합되어 있으며, 제1 보조 링크 부재(210)의 하단에는 조인트(230)가 결합되어 있으므로, 제1 이동 블록(216)이 직선이동하면, 보조 링크 부재(210), 상부 접촉 부재(211) 및 조인트(230)도 같이 상하로 직선이동할 수 있다.
제1 모터(218)는 제1 이동 블록(216)에 설치되며, 회전 동력을 발생시킨다. 제1 볼스크류(220)는 제1 모터(218)의 동력을 전달받아 회전 운동을 직선 운동으로 변환한다. 여기서, 제1 볼스크류(220)는 제1 모터(218)의 구동에 따라 제1 고정 블록(214)을 관통하여 직선이동이 가능하다. 따라서, 제1 모터(218)의 구동에 따라 제1 고정 블록(214)에 대한 제1 볼스크류(220)의 위치가 변경되면서, 제1 모터(218), 제1 이동 블록(216), 제1 보조 링크 부재(210), 상부 접촉 부재(211) 및 조인트(230)가 일체로 도 5에 도시한 바와 같이 양방향으로 직선이동할 수 있다.
예를 들어, 재활자의 골반과 무릎 사이의 길이가 긴 경우, 제1 모터(218)를 구동하여, 제1 모터(218), 제1 이동 블록(216), 보조 링크 부재(210), 상부 접촉 부재(211) 및 조인트(230)를 일체로 화살표의 하방으로 이동시키면 되고, 재활자의 골반과 무릎 사이의 길이가 짧은 경우, 반대로 화살표의 상방으로 이동시키면 된다.
도 6은 도 2의 한쪽의 보행 보조 링크 부재를 도시한 사시도이며, 도 7은 도 6의 B 부분에 대한 확대도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 길이 조정부는 제2 가이드 봉(252), 제2 고정 블록(254), 제2 이동 블록(256), 제2 모터(258) 및 제2 볼스크류(260)를 포함한다.
제2 가이드 봉(252)은 조인트(230)로부터 하방으로 연장하며, 그 하단에는 제2 고정 블록(254)이 결합하여 고정된다.
제2 이동 블록(256)은 제2 가이드 봉(252)을 따라 직선이동 가능하며, 제2 보조 링크 부재(250)와 결합된다. 또한, 제2 보조 링크 부재(250)는 발 받침대(270)와 결합하고 있으므로, 제2 이동 블록(256)이 직선이동하면 제2 보조 링크 부재(250)와 발 받침대(270)도 동시에 이동할 수 있다.
제2 모터(258)는 제2 이동 블록(256)에 설치되며, 회전 동력을 발생시킨다. 제2 볼스크류(260)는 제2 모터(258)의 동력을 전달받아 회전 운동을 직선 운동으로 변환하며, 제2 모터(258)의 구동에 따라 제2 고정 블록(254)을 관통하여 직선이동이 가능하다. 따라서, 제2 모터(258)의 구동에 따라 제2 고정 블록(254)에 대한 제2 볼스크류(260)의 위치가 변경되면서, 제2 모터(258), 제2 이동 블록(256), 제2 보조 링크 부재(250) 및 발 받침대(270)가 일체로 도 7에 도시한 바와 같이 양방향으로 직선이동할 수 있다.
예를 들어, 재활자의 무릎과 발목 사이의 길이가 긴 경우, 제2 모터(258)를 구동하여, 제2 모터(258), 제2 이동 블록(256), 제2 보조 링크 부재(250) 및 발 받침대(270)를 일체로 화살표의 하방으로 이동시키면 되고, 재활자의 무릎과 발목 사이의 길이가 짧은 경우, 반대로 화살표의 상방으로 이동시키면 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 보행 재활 로봇
20: 고정 프레임
30: 연결 링크
40: 손잡이
50: 지지 봉
60: 보행 보조 링크 부재
100: 골반 지지 장치
112: 소정 속도로 이동가능한 바닥면
200: 보행 보조 링크 부재
210: 제1 보조 링크 부재
211: 상부 접촉 부재
212: 제1 가이드 봉
214: 제1 고정 블록
216: 제1 이동 블록
218: 제1 모터
220: 제1 볼스크류
230: 조인트
250: 제2 보조 링크 부재
251: 하부 접촉 부재
252: 제2 가이드 봉
254: 제2 고정 블록
256: 제2 이동 블록
258: 제2 모터
260: 제2 볼스크류
270: 발 받침대
20: 고정 프레임
30: 연결 링크
40: 손잡이
50: 지지 봉
60: 보행 보조 링크 부재
100: 골반 지지 장치
112: 소정 속도로 이동가능한 바닥면
200: 보행 보조 링크 부재
210: 제1 보조 링크 부재
211: 상부 접촉 부재
212: 제1 가이드 봉
214: 제1 고정 블록
216: 제1 이동 블록
218: 제1 모터
220: 제1 볼스크류
230: 조인트
250: 제2 보조 링크 부재
251: 하부 접촉 부재
252: 제2 가이드 봉
254: 제2 고정 블록
256: 제2 이동 블록
258: 제2 모터
260: 제2 볼스크류
270: 발 받침대
Claims (3)
- 재활자의 골반과 무릎 사이 부분에 연결되는 제1 보조 링크 부재;
상기 제1 보조 링크 부재의 하단에 결합하는 조인트;
상기 조인트의 하단에 결합되며, 상기 재활자의 무릎과 발목 사이 부분에 연결되는 제2 보조 링크 부재;
모터의 구동에 따라 상기 제1 보조 링크 부재의 위치를 조정하는 제1 길이 조정부; 및
모터의 구동에 따라 상기 제2 보조 링크 부재의 위치를 조정하는 제2 길이 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다리길이 조정 메카니즘을 갖는 보행 재활 로봇. - 제1항에 있어서, 상기 제1 길이 조정부는,
제1 가이드 봉;
상기 제1 가이드 봉의 하단에 고정 결합되는 제1 고정 블록;
상기 제1 가이드 봉을 따라 직선이동 가능하며, 상기 제1 보조 링크 부재와 결합된 제1 이동 블록;
상기 제1 이동 블록에 설치되며, 회전 동력을 발생시키는 제1 모터; 및
상기 제1 모터의 동력을 전달받아 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 제1 볼스크류를 포함하며, 상기 제1 볼스크류는 상기 제1 모터의 구동에 따라 상기 제1 고정 블록을 관통하여 직선이동이 가능한 것을 특징으로 하는 다리길이 조정 메카니즘을 갖는 보행 재활 로봇. - 제1항에 있어서, 상기 제2 길이 조정부는,
상기 조인트로부터 하방으로 연장하는 제2 가이드 봉;
상기 제2 가이드 봉의 하단에 고정 결합되는 제2 고정 블록;
상기 제2 가이드 봉을 따라 직선이동 가능하며, 상기 제2 보조 링크 부재와 결합된 제2 이동 블록;
상기 제2 이동 블록에 설치되며, 회전 동력을 발생시키는 제2 모터; 및
상기 제2 모터의 동력을 전달받아 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 제2 볼스크류를 포함하며, 상기 제2 볼스크류는 상기 제2 모터의 구동에 따라 상기 제2 고정 블록을 관통하여 직선이동이 가능한 것을 특징으로 하는 다리길이 조정 메카니즘을 갖는 보행 재활 로봇.
Priority Applications (1)
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KR1020130063422A KR101498578B1 (ko) | 2013-06-03 | 2013-06-03 | 다리길이 조정 메커니즘을 갖는 보행 재활 로봇 |
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KR101498578B1 KR101498578B1 (ko) | 2015-03-04 |
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Cited By (2)
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CN106038219A (zh) * | 2016-05-22 | 2016-10-26 | 安庆海纳信息技术有限公司 | 一种用于医疗神经科的手臂按摩机器人 |
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NZ586912A (en) * | 2007-12-26 | 2013-03-28 | Rex Bionics Ltd | Walking aid as exoskeleton from pelvic support down to foot supports to power assist walking for a user |
KR101109639B1 (ko) * | 2009-05-28 | 2012-01-31 | 한양대학교 산학협력단 | 보행로봇의 길이 가변형 다리 |
KR101324501B1 (ko) * | 2013-01-08 | 2013-11-01 | 주식회사 엔티리서치 | 근력증폭장치의 골격구조 |
-
2013
- 2013-06-03 KR KR1020130063422A patent/KR101498578B1/ko active IP Right Grant
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CN108652911A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-10-16 | 邢志平 | 一种下肢辅助康复机器人 |
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