KR20150123029A

KR20150123029A - 마사지 기능이 구비된 상지 재활로봇

Info

Publication number: KR20150123029A
Application number: KR1020140049344A
Authority: KR
Inventors: 정의성
Original assignee: 주식회사 셈앤텍
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-11-03

Abstract

본 발명은 상지 재활로봇에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상지 재활로봇은, 사용자 상지를 지지하는 상지 지지부, 사용자 상지의 움직임을 감지하는 감지부, 감지부에서 감지된 움직임에 대응하는 구동 신호를 출력하는 제어부, 제어부의 구동 신호에 대응하는 움직임 동작을 실행하는 움직임 구동부, 및 제어부의 제어에 따라, 상지 지지부에 마사지 효과를 제공하는 마사지 구동부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상지 재활로봇을 사용하는 사용자에게 마사지 효과를 제공하여 재활 치료 효과를 향상시킬 수 있다.

Description

마사지 기능이 구비된 상지 재활로봇{Upper limb rehabilitation robot having massage function}

본 발명은 상지 재활로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상지를 지지하는 부위에 마사지 효과를 제공할 수 있는 마사지 기능이 구비된 상지 재활로봇에 관한 것이다.

고령화와 서구화된 식단, 운동부족, 교통사고 등으로 뇌졸중이나 척수 손상과 같은 신체장애를 수반하는 질병의 발생이 증가하고 있는 추세이다. 실제로 뇌졸중은 우리나라 사망원인 중에서 두 번째로 많은 원인을 차지할 뿐 아니라, 사망에 이르지는 않더라도 대부분의 환자에게 신체적 장애를 수반하게 된다.

이와 같은 신체적 장애가 발생한 환자를 초기 단계에서부터 환자의 장애 정도에 따라 훈련 강도와 시간을 조절하면서 재활 치료를 하여 손상된 운동기능을 회복하는 것이 의료시스템의 목적이다.

그러나, 뇌졸중에서 흔히 나타나는 마비증상으로 인하여 스스로 훈련참여가 어렵고 훈련하더라도 회복시기가 오래 걸리는 경향이 있다. 또한, 치료사의 입장에서도 현재 환자의 상태를 정확히 판단하기 어렵고 정량화된 훈련을 하기 어려운 면이 많다. 현대 과학기술의 발전으로 현장의 어려움을 극복할 수 있도록 첨단기술을 인체에 적용할 수 있는 방법이 활발히 연구되어 왔으며 뇌졸중 환자가 빠른 시일 내에 주요 신체기능을 회복하도록 도와주며 독립적인 생활을 가능하게 하는 상지 재활로봇이 탄생하였다.

상지 재활로봇은 움직이는 상지의 위치, 속도, 힘을 실시간으로 파악하고 환자의 상태를 분석하여 환자의 부족한 부분에 필요한 만큼 로봇이 도움을 제공하도록 설계되어 있다. 로봇과 환자 간의 상호작용이 계속하여 이루어지면서 환자의 능력이 실시간으로 평가되어 피드백(feedback)되고, 현재 상태에서 필요한 맞춤 훈련이 실행되도록 인도하기 때문에 환자의 회복속도가 다른 치료방법에 비해 빠르게 나타나고 있다.

그리고, 상지 재활로봇은 환자에게 종종 나타나는 강직이 발생하더라도 운동의 부하를 자동으로 멈추게 하여 안전하게 훈련할 수 있는 특징이 있다. 또한, 환자가 훈련 시 지루하지 않도록 다양한 훈련종류와 훈련게임이 있어 훈련 참여도가 좋다고 알려져 있다.

환자의 뇌의 신경가소성을 극대화시킬 수 있는 기술이 적용된 상지 재활로봇 은 뇌졸중뿐만 아니라 척수손상으로 고통받고 있는 환자에게 회복할 수 있다는 희망을 주고 있으며, 앞으로 병원의 치료현장에서 좋은 치료법으로 각광받을 것으로 예상되고 있다.

그런데, 일반적인 상지 재활로봇은 환자의 움직임을 촉진하는 기능이나 이와 관련된 화면을 제공하는 기능만을 제공하고 있으며, 상지 재활로봇의 이용과 별도로 물리 치료가 진행되어야 한다.

따라서, 상지 재활로봇을 이용하는 과정에서 마사지 효과가 제공되도록 함으로써, 재활 치료 효과를 향상시키는 방안을 고려해 볼 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상지를 지지하는 부위에 마사지 효과를 제공할 수 있는 상지 재활로봇을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상지 재활로봇은, 사용자 상지를 지지하는 상지 지지부, 상기 사용자 상지의 움직임을 감지하는 감지부, 상기 감지부에서 감지된 움직임에 대응하는 구동 신호를 출력하는 제어부, 상기 구동 신호에 대응하는 움직임 동작을 실행하는 움직임 구동부, 및 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 상지 지지부에 마사지 효과를 제공하는 마사지 구동부를 포함한다.

상기 상지 지지부는, 사용자의 상완을 지지하는 상완 지지부, 사용자의 손과 손목을 지지하는 손 지지부, 사용자의 허리와 등을 지지하는 허리 지지부, 및 상기 지지부들을 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 마사지 구동부는, 적외선, 음이온, 온열, 진동, 및 기혈 자극 중 적어도 하나의 마사지 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 사용자의 상지를 지지하는 부위에 적외선, 음이온, 온열, 진동, 기혈 자극 등과 같은 마사지 효과를 제공할 수 있다. 또한, 마사지 효과가 제공되는 부위, 시간, 강도, 종류 등을 사용자가 임의로 설정할 수도 있다. 이와 같은 마사지 효과는 근육 이완을 가져오며, 근육 염좌와 통증을 감소시키므로, 상지 재활로봇을 이용한 재활 치료 결과를 향상시키는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 재활로봇을 사용자가 착용하고 있는 상태를 나타낸 도면, 그리고
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상지 재활로봇의 구성 블럭도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상지 재활로봇을 사용자가 착용하고 있는 상태를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상지 재활로봇(100)은 인체의 상지를 지지하는 상지 지지부를 포함하며, 상지 지지부는 상완 지지부(101), 손 지지부(103), 허리 지지부(105), 및 이들 지지부를 연결하는 연결부 등을 포함할 수 있다.

상완 지지부(101)는 인체의 상완을 지지하는데, 상완은 팔꿈치에서 어깨 사이의 부분을 의미한다. 손 지지부(103)는 손에 장갑과 같이 장착되어 손과 손목 등을 지지해 준다. 그리고, 허리 지지부(105)는 허리와 등을 지지한다. .

사용자는 상완 지지부(101), 손 지지부(103), 허리 지지부(105) 등을 통해 상지를 지지 및 고정할 수 있다.

인체의 견갑대(shoulder girdle)의 움직임은 Elevation(Depression), Protraction(Retraction), Internal(External) Rotation, Longitudinal Translation의 4 종류가 있으며, 이 중에서 Elevation(Depression), Protraction(Retration)의 움직임이 지배적이다.

상지 재활로봇(100)은 이러한 움직임 동작을 구현할 수 있으며, 상지 재활로봇(100)을 착용한 사용자의 움직임을 파악하면서 증가된 피드백으로 사용자가 스스로 정한 움직임을 촉진할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 상지 재활로봇(100)은, 상완 지지부(101), 손 지지부(130), 허리 지지부(105), 및 이들 지지부를 연결하는 연결부 등을 포함하는 상지 지지부에서 사용자가 선택한 부위에 적외선, 음이온, 온열, 진동, 및 기혈 자극등과 같은 마사지 효과를 제공할 수 있다.

이와 같은 마사지 효과는 근육 이완을 가져오며, 근육 염좌와 통증을 감소시키므로, 상지 재활로봇(100)을 이용한 재활 치료 결과를 향상시킨다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상지 재활로봇의 블럭 구성도(block diagram)이다.

도 4를 참조하면, 본 상지 재활로봇(100)은, 감지부(110), 사용자 입력부(120), 구동부(130), 메모리(140), 출력부(150), 인터페이스부(140), 메모리(160), 통신부(170), 전원부(180), 및 제어부(190)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다.

감지부(110)는 모션감지센서, 생체신호 감지센서 등을 구비하여, 사용자 상지의 움직임이나 사용자 상태를 감지할 수 있다. 감지부(110)는 사용자의 상지가 움직이려고 하는 방향과 힘에 대응하는 감지신호를 출력할 수 있다.

사용자 입력부(120)는 상지 재활로봇(100)의 동작 제어를 위하여 입력하는 키 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 사용자의 푸시 조작이나 터치 조작 등에 의해 명령이나 정보를 입력받을 수 있도록 구성할 수 있다.

구동부(130)는 움직임 구동부(131) 및 마사지 구동부(133) 등을 포함할 수 있다. 움직임 구동부(131)는 제어부(190)의 제어에 의해, 상지 재활로봇(100)의 움직임 구동을 제어하여, 상지 재활로봇(100)의 움직이도록 한다.

마사지 구동부(133)는, 적외선, 음이온, 온열, 진동, 기혈 자극 등과 같은 마사지 효과를 상지 지지부에 제공할 수 있다.

메모리(140)는 제어부(190)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있으며, 입력되거나 출력되는 데이터들을 임시 저장하는 기능을 수행할 수도 있다.

출력부(150)는 오디오 신호나 비디오 신호, 그리고 알람(alarm) 신호의 출력 기능을 제공한다. 출력부(150)에는 디스플레이부(151), 음향 출력부(153), 알람부 (155) 등이 포함될 수 있다.

디스플레이부(151)는 상지 재활로봇(100)에서 처리되는 정보를 표시 출력한다. 만일, 디스플레이부(151)가 터치스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.

음향 출력부(153)는 상지 재활로봇(100)의 동작과 관련된 음향 신호를 출력할 수 있다. 그리고, 알람부(155)는 상지 재활로봇(100)에서 설정된 마사지 시간이나 운동 시간 등이 완료된 경우, 이를 알리기 위한 신호를 출력할 수 있다.

인터페이스부(160)는 상지 재활로봇(100)에 연결되는 모든 외부 기기와의 인터페이스 역활을 한다. 인터페이스부(160)를 통해 외부의 단말기와 연결하여, 상지 재활로봇(100)을 제어하거나 모니터링할 수 있다.

통신부(170)는 다른 단말기와 유무선 통신을 위한 통신 인터페이스를 제공한다. 통신부(170)를 통해 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 타블렛 컴퓨터(tablet computer), 이북(e-book) 단말기 등과 같은 단말기와 유선이나 무선으로 통신을 할 수 있다.

전원부(180)는 제어부(190)의 제어에 따라 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

그리고, 제어부(190)는 통상적으로 상기 각부의 동작을 제어하며, 상지 재활로봇(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예컨대, 제어부(190)는 사용자의 움직임을 감지하여, 감지된 움직임에 대응하는 움직임 동작이 실행되도록 움직임 구동부(131)를 제어한다. 이때, 움직임 동작이 기설정된 범위를 벗어나는 경우, 제어부(190)는 움직임 동작이 정지하도록 움직임 구동부(131)를 제어함으로써, 사용자에게 무리가 없는 범위내에서 상지 재활로봇(100)이 움직이도록 한다.

제어부(190)는, 통신부(170)를 통해 연결된 단말기로부터 전달되는 명령에 따라, 움직임 구동부(131) 및 마사지 구동부(133)를 제어할 수도 있다.

이와 같은 구성을 갖는 상지 재활로봇(100)은, 사용자가 상지 재활로봇(100)을 사용하는 중에 사용자가 원하는 부위에 마사지 효과를 제공할 수 있다.

상지 재활로봇(100)을 통해 제공되는 마사지 효과는, 적외선, 음이온, 온열, 진동, 기혈 자극 등이며, 사용자는 사용자 입력부(120)를 통해 마사지 효과가 제공되는 부위와, 강도, 제공 시간 등을 설정할 수 있다.

또한, 디스플레이부(151)에 마사지와 관련된 정보를 표시할 있다. 마사지와 관련된 정보에는, 마사지 효과가 제공되는 부위, 제공되는 시간, 마사지 강도, 마사지 종류 등이 포함된다.하고, 강약을 조절할 수 있다.

디스플레이부(151)를 터치스크린으로 구성하는 경우, 디스플레이부(151)에 표시되는 화면에는 제어 명령을 입력하기 위한 부분, 로봇 움직임 상태를 나타내는 부분, 사용자의 근육 강직도 등과 같이 사용자 상태 정보를 나타내는 부분 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부(151)에 표시되는 화면을 통해 현재 사용자의 상태를 알 수 있으면, 제어 명령을 입력하는 부분을 터치하거나 터치 앤 드래그하여 상지 재활로봇(100)의 움직임 동작을 제어할 수 있다. 이외에도 디스플레이부(151)에 사용자의 집중력과 인지력, 문제 해결 능력과 운동성의 측정 기준 등과 관련된 정보를 표시할 수 있으며, 현재 사용자의 상태와 목표 동작 등을 표시할 수도 있다.

또한, 상기한 실시예에서는 사용자의 상지를 지지하는 부위에 마사지 효과가 제공되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 국한되지 않으면, 마사지 기능을 제공할 수 있는 부위이면 어느 부위이던지 마사지 효과가 제공되도록 구성할 수 있다. .

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

110 : 감지부 120 : 사용자 입력부
130 : 구동부 140 : 메모리
150 : 출력부 160 : 인터페이스부
170 : 통신부 180 : 전원부
190 : 제어부

Claims

사용자 상지를 지지하는 상지 지지부;
상기 사용자 상지의 움직임을 감지하는 감지부;
상기 감지부에서 감지된 움직임에 대응하는 구동 신호를 출력하는 제어부;
상기 구동 신호에 대응하는 움직임 동작을 실행하는 움직임 구동부; 및
상기 제어부의 제어에 따라, 상기 상지 지지부에 마사지 효과를 제공하는 마사지 구동부를 포함하는 상지 재활로봇.
제1항에 있어서,
상기 상지 지지부는,
사용자의 상완을 지지하는 상완 지지부;
사용자의 손과 손목을 지지하는 손 지지부;
사용자의 허리와 등을 지지하는 허리 지지부; 및
상기 지지부들을 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활로봇.
제1항에 있어서,
상기 마사지 구동부는, 적외선, 음이온, 온열, 진동, 및 기혈 자극 중 적어도 하나의 마사지 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는 상지 재활로봇.
제1항에 있어서,
디스플레이부를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 디스플레이부에 상기 움직임 동작에 대응하는 정보, 상기 사용자의 상태에 관한 정보, 및 상기 마사지와 관련된 정보 중 적어도 하나를 표시하는 것을 특징으로 하는 상지 재활로봇.
제1항에 있어서,
상기 마사지 효과의 설정을 위한 사용자 명령이 입력되는 사용자 입력부를 더 포함하는 상지 재활로봇.
제5항에 있어서,
상기 마사지 효과의 설정을 위한 사용자 명령은, 마사지 종류, 마사지 효과가 제공되는 부위의 선택, 마사지 지속 시간, 마사지 강도 중 적어도 하나를 선택하는 위한 명령인 것을 특징으로 하는 상지 재활로봇.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 움직임 동작이 기설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 움직임 동작이 정지하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 상지 재활로봇.
제1항에 있어서,
외부 단말기와의 통신을 위한 통신 인터페이스를 제공하는 통신부를 더 포함하는 상지 재활로봇.
제8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 통신부를 통해 연결된 단말기로부터 전달되는 명령에 따라, 상기 움직임 구동부 및 상기 마사지 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 상지 재활로봇.