KR20160061557A - 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법 - Google Patents

투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20160061557A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 보행 재활 치료 장치는 영상 투사면 상에서 보행 재활 운동을 실시하는 환자의 위치와 자세를 검출하는 모션 센서부, 검출된 환자의 자세를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 환자 보행 재활 운동 상태 판정부, 적어도 하나의 가상 오브젝트가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터와 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하고, 상호 작용의 처리 결과에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하는 가상 보행 재활 운동 공간 제어부 및 재활 진행 영상을 영상 투사면에 투사하는 영상 투사기를 포함할 수 있다.

Description

투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ASSISTING AMBULATORY REHABILITATION USING PROJECTED IMAGE}
본 발명은 재활 치료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 보행 재활 치료에 관한 것이다.
사고나 질병으로 인한 사지 마비 환자들은 재활 치료를 통해 운동 기능을 어느 정도 회복할 수 있다. 대부분의 재활 운동은 마비를 일으킨 질환이나 환자의 상태에 따라 맞춤형 운동으로 처방되므로 의사나 재활 치료사의 지도 하에 정확히 반복적으로 수행되어야 한다. 하지만, 마비 환자에게 재활 운동은 마비된 부분을 고통스럽게 움직여야 하는 과업이고, 상당한 체력, 지구력, 집중력과 정신력을 요구한다. 또한, 매번 의사나 재활 치료사가 옆에서 보조하며 지도할 수는 없기 때문에, 대체로 환자가 스스로 재활 운동을 해야 하는데, 환자가 고통이 줄어드는 잘못된 동작을 하더라도 스스로 잘못된 동작임을 알기 어렵고 바로잡기는 더욱 어렵다.
이에 따라, 환자의 재활 운동 동작을 체크할 수 있으며 재활 운동의 진행을 관리함으로써 재활 운동을 보조할 수 있는 기법들이 다수 제안되었다.
선행기술 1(한국 특허공개공보 10-2014-0112121호)은 환자의 영상을 촬영하고 가상 공간 영상에 환자 영상을 결합하여 마치 게임을 하듯이 재활 치료 운동을 할 수 있다는 점이 특징이다.
선행기술 1은 환자의 가상 캐릭터가 결합된 영상이 환자 정면에 놓인 디스플레이 상에 표시되는 방식으로서, 환자가 보조 캐릭터의 움직임을 따라하거나 지시된 동작을 하면, 환자 자신의 움직임이 가상 캐릭터의 움직임에 반영되고, 디스플레이에 표시된 가상 캐릭터의 움직임을 환자가 보고 자신의 동작을 간접적으로 인식하는 방식이다.
선행기술 1은 가상 공간 내에 환자 영상을 위치시키므로 다양한 가상 공간에서 이루어지는 운동 프로그램들을 다양하게 제공할 수 있다. 하지만, 선행기술 1은 환자가 마치 거울 속의 자신을 보면서 운동하는 듯하므로 환자로 하여금 제3자가 보는 듯한 자신의 마비된 모습에 자괴감을 느끼게 할 수 있고, 또는 자신이 자신의 몸을 떨어져서 3인칭으로 바라보고 운동하는 듯한 환경을 제공하므로 환자로 하여금 시각적으로 혼란을 일으키게 할 수 있다.
선행기술 2(한국 특허공개공보 10-2008-0005798호)는 카메라로 촬영한 환자 영상에 가상 물체 영상을 결합하여 환자가 화면을 보면서 가상 물체를 들어올리거나 집거나 하는 동작을 할 수 있도록 보조하는 재활 치료 기법이다.
선행기술 2는 환자와 주변 환경의 실제 영상을 기반으로 가상 물체를 결합하므로 운동 프로그램이 다양하기 어렵고, 선행기술 1과 마찬가지로 환자가 거울 속의 자신을 3인칭으로 바라보고 재활 운동하는 듯한 인상을 주므로 환자 자신의 마비 상태를 더 자각하게 만드는 문제가 있다.
나아가, 선행기술 1과 2는 보행 재활 치료에는 적합하지 않다. 보행 재활 운동 중에는 환자는 흔히 자신의 발 또는 다리나, 발로 딛을 바닥을 보게 되는데, 재활 운동 프로그램이 표시되는 디스플레이 화면도 봐야 하므로, 환자가 자신의 발, 다리, 바닥과 디스플레이 화면을 번갈아 보다가 재활 운동에 집중하기 어렵고, 혼란을 일으키거나, 낙상할 위험이 있다.
또한 선행기술 1과 2는 보행 재활 치료 시에 환자의 보행 재활 운동에 따른 족압이나 보행 단계와 같은 보행 재활 운동에 특유한 정보가 피드백되지 않는 문제가 있다.
한국 특허공개공보 10-2014-0112121 (2014.09.23 공개) 한국 특허공개공보 10-2008-0005798 (2008.01.15 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가상 운동 공간 상에서 위화감없이 하지 마비 환자가 보행 운동과 같은 재활 운동을 할 수 있도록 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하지 마비 환자가 보행 재활 프로그램이 표시되는 디스플레이와 보행 재활이 필요한 자신의 하지를 번갈아 보지 않고 안정적인 시선과 자세를 가지고 보행 재활 운동을 수행할 수 있도록 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 현실 운동 공간과 가상 운동 공간을 통합하여 하지 마비 환자가 가상 운동 공간에서 제공되는 가이드에 따라 현실적인 보행 재활 운동을 할 수 있도록 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 족압이나 보행 단계와 같은 피드백 정보를 보행 재활 운동 중에 하지 마비 환자에게 제공할 수 있도록 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 보행 재활 치료 보조 시스템은,
영상 투사면 상에서 보행 재활 운동을 실시하는 환자의 위치와 자세를 검출하는 모션 센서부;
검출된 환자의 위치 및 자세를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 환자 보행 재활 운동 상태 판정부;
적어도 하나의 가상 오브젝트가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터와 상기 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하고, 상호 작용의 처리 결과에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하는 가상 보행 재활 운동 공간 제어부; 및
상기 재활 진행 영상을 상기 영상 투사면에 투사하는 영상 투사기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부는
상기 환자의 가상 캐릭터가 상기 영상 투사면 상에서 검출된 환자의 위치에 표시되도록 상기 재활 진행 영상을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 영상 투사면은 환자가 보행 재활 운동을 수행하면서 이동하는 현실 보행 재활 운동 공간의 바닥면에 상응하여, 상기 재활 진행 영상이 상기 현실 보행 재활 운동 공간의 바닥면에 투사될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부는
재활 프로그램의 목표를 달성하기 위해, 환자의 보행 재활 운동 상태, 상기 현실 보행 재활 운동 공간에서 환자의 위치 및 자세, 그리고 상기 재활 프로그램의 구성에 기초하여, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 가상 캐릭터가 상기 가상 오브젝트에 소정의 상호 작용을 일으킬 수 있도록, 상기 가상 오브젝트의 속성들을 동적으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 보행 재활 치료 보조 시스템은,
환자가 착용한 외골격 로봇이 환자의 보행 재활 운동에 관련하여 수집한 적어도 족압을 포함하는 외골격 로봇 데이터를 상기 외골격 로봇으로부터 수신하고, 상기 수신된 외골격 로봇 데이터를 상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부 또는 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부 중 적어도 어느 하나에 전송하는 외골격 로봇 데이터 수신부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부는
상기 환자의 위치 및 자세와 상기 외골격 로봇 데이터를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하도록 동작할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부는
적어도 하나의 가상 오브젝트가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터와 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하고, 상기 외골격 로봇 데이터에 상응하는 영상 피드백을 생성하며, 상호 작용의 처리 결과와 영상 피드백에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하도록 동작할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 영상 피드백은 환자가 보행 재활 운동을 하는 도중에 수집되는 상기 외골격 로봇 데이터에 기초하며, 환자의 현재 보행 상태 및 그에 따른 가이드 정보에 관하여 생성되어, 환자의 가상 캐릭터 주변에 표시되기 위한 시각적 표현에 관한 정보일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 보행 재활 치료 보조 시스템은,
액추에이터를 내장하여, 보행 단계에 따라 환자의 무릎, 상각과 하각에 부족한 근력을 보충하여 보행 재활 운동을 보조하고, 족압 센서를 내장하여 보행 단계에 따라 족압을 측정하는 외골격 로봇을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 보행 재활 치료 보조 방법은,
모션 센서부, 환자 보행 재활 운동 상태 판정부, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부 및 영상 투사기를 포함하는 보행 재활 치료 보조 시스템을 이용한 보행 재활 치료 보조 방법으로서,
상기 모션 센서부가, 영상 투사면 상에서 보행 재활 운동을 실시하는 환자의 위치와 자세를 검출하는 단계;
상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부가, 검출된 환자의 위치 및 자세를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 단계;
상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부가, 적어도 하나의 가상 오브젝트가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터와 상기 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하는 단계;
상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부가, 상호 작용의 처리 결과에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하는 단계; 및
상기 영상 투사기가, 상기 재활 진행 영상을 상기 영상 투사면에 투사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 재활 진행 영상을 생성하는 단계는,
상기 환자의 가상 캐릭터가 상기 영상 투사면 상에서 검출된 환자의 위치에 표시되도록 상기 재활 진행 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 영상 투사면은 환자가 보행 재활 운동을 수행하면서 이동하는 현실 보행 재활 운동 공간의 바닥면에 상응하여, 상기 재활 진행 영상이 상기 현실 보행 재활 운동 공간의 바닥면에 투사될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 가상 캐릭터와 상기 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하는 단계는,
재활 프로그램의 목표를 달성하기 위해, 환자의 보행 재활 운동 상태, 상기 현실 보행 재활 운동 공간에서 환자의 위치 및 자세, 그리고 상기 재활 프로그램의 구성에 기초하여, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 가상 캐릭터가 상기 가상 오브젝트에 소정의 상호 작용을 일으킬 수 있도록, 상기 가상 오브젝트의 속성들을 동적으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 보행 재활 치료 보조 시스템은 외골격 로봇 데이터 수신부를 더 포함하고,
상기 보행 재활 치료 보조 방법은,
상기 외골격 로봇 데이터 수신부가, 환자가 착용한 외골격 로봇이 환자의 보행 재활 운동에 관련하여 수집한 적어도 족압을 포함하는 외골격 로봇 데이터를 상기 외골격 로봇으로부터 수신하여, 상기 수신된 외골격 로봇 데이터를 상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부 또는 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부 중 적어도 어느 하나에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 단계는,
상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부가, 상기 환자의 위치 및 자세와 상기 외골격 로봇 데이터를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 보행 재활 치료 보조 방법은
상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부가, 상기 외골격 로봇 데이터에 상응하는 영상 피드백을 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 재활 진행 영상을 생성하는 단계는,
상기 상호 작용의 처리 결과와 영상 피드백에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 영상 피드백은 환자가 보행 재활 운동을 하는 도중에 수집되는 상기 외골격 로봇 데이터에 기초하며, 환자의 현재 보행 상태 및 그에 따른 가이드 정보에 관하여 생성되어, 환자의 가상 캐릭터 주변에 표시되기 위한 시각적 표현에 관한 정보일 수 있다.
본 발명의 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법에 따르면, 가상 운동 공간 상에서 위화감없이 하지 마비 환자가 보행 운동과 같은 보행 재활 운동을 할 수 있다.
본 발명의 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법에 따르면, 하지 마비 환자가 보행 재활 프로그램이 표시되는 디스플레이와 보행 재활이 필요한 자신의 하지를 번갈아 보지 않고 안정적인 시선과 자세를 가지고 보행 재활 운동을 수행할 수 있다.
본 발명의 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법에 따르면, 현실 운동 공간과 가상 운동 공간을 통합하여 하지 마비 환자가 가상 운동 공간에서 제공되는 가이드에 따라 현실적인 보행 재활 운동을 할 수 있다.
본 발명의 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법에 따르면, 족압이나 보행 단계와 같은 피드백 정보가 보행 재활 운동 중에 환자의 보행 재활 운동을 방해하지 않고 자연스럽게 하지 마비 환자에게 시각적으로 제공될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템을 예시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템을 예시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 방법을 예시한 순서도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하는 것을 원칙으로 하고, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템을 예시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 보행 재활 치료 보조 시스템(10)은 모션 센서부(11), 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12), 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13) 및 영상 투사기(14)를 포함할 수 있고, 실시예에 따라 외골격 로봇(15) 및 외골격 로봇 데이터 수신부(16)을 더 포함할 수 있다.
모션 센서부(11)는 영상 투사면(21) 상에서 보행 재활 운동을 실시하는 환자의 위치와 자세를 검출할 수 있다.
모션 센서부(11)는 예를 들어 스테레오스코픽(stereoscopic) 카메라 시스템, 환자의 신체에 부착한 복수의 마커들의 위치를 이미지 기반으로 검출하는 모션 캡처 시스템, 또는 구조광(Structured Light) 기반의 3차원 형상 검출 시스템, ToF(Time of Flight) 기반의 3차원 형상 검출 시스템, 간섭계 기반의 3차원 형상 검출 시스템, PMD(Photonic Mixer Device) 방식의 3차원 형상 검출 시스템, 초음파 어레이 기반의 3차원 형상 검출 시스템 등의 다양한 기술들에 기반하여 구현될 수 있다. 각각의 기술들은 가격, 복잡도, 정밀도, 오차, 측정 범위, 검출 속도 등에서 장단점이 있으므로, 적용할 재활 프로그램에 따라 적절한 기술이 선택될 수 있다.
모션 센서부(11)는 영상 투사면(21)에 대해 3차원 형상 검출 데이터를 획득하고, 3차원 형상 검출 데이터를 분석하여 환자의 신체 외형 데이터를 추출하며, 추출된 신체 외형 데이터에서 3차원 형상 특징을 분석하여 환자의 각 신체 부위들을 식별하며, 식별된 신체 부위들의 결합 상태로부터 환자의 위치와 자세를 검출할 수 있다.
추가적으로, 모션 센서부(11)는 환자가 보행 재활 운동을 위해 착용한 외골격 로봇(15)에 대해서도, 3차원 형상 특징을 분석하여 외골격 로봇 하지 모듈(151) 및 외골격 로봇 발 모듈(152)을 식별하고, 환자의 신체 부위들과 함께 분석하여 환자의 위치와 자세를 검출할 수 있다.
환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)는 모션 센서부(11)에서 검출된 환자의 위치 및 자세를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정할 수 있다.
예를 들어 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)는 보행 재활 운동 시에 발의 위치, 팔다리, 머리, 몸통의 시간 상의 움직임을 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정할 수 있다.
예를 들어 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)는 보행 재활 운동 시에 발의 위치, 팔다리, 머리, 몸통의 시간 상의 움직임을 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정할 수 있다.
실시예에 따라, 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)는, 모션 센서부(11)에서 검출된 환자의 위치 및 자세 뿐 아니라, 외골격 로봇 데이터 수신부(16)에서 전달되는 외골격 로봇 데이터도 함께 분석하여, 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정할 수 있다. 이 경우에, 외골격 로봇 데이터는 예를 들어 외골격 로봇 하지 모듈(151)에서 검출되는 무릎의 각도, 근육의 움직임 또는 근력이나, 외골격 로봇 발 모듈(152)에서 검출되는 보행 단계, 족압의 분포, 족압의 크기 등을 포함할 수 있다.
이에 따라, 예를 들어 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)는 보행 재활 운동 시에 발의 위치, 팔다리, 머리, 몸통의 시간 상의 움직임과, 외골격 로봇 하지 모듈(151)에서 검출되는 무릎의 각도, 근육의 움직임 또는 근력이나, 외골격 로봇 발 모듈(152)에서 검출되는 보행 단계, 족압의 분포, 족압의 크기에 기초하여 환자의 보행 재활 운동 상태를 좀더 정밀하게 판정할 수 있다.
다음으로, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)는 적어도 하나의 가상 오브젝트(32)가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터(31)와 가상 오브젝트(32)의 상호 작용을 처리하고, 상호 작용의 처리 결과에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 시각화하여, 예를 들어 2차원적인 재활 진행 영상을 생성할 수 있다. 여기서, 가상 보행 재활 운동 공간은 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)가 소프트웨어적으로 처리하는 가상의 공간이고, 재활 진행 영상(30)은 가상 보행 재활 운동 공간을 시각화하여 현실 세계에 투사하기 위해 생성한 2차원 영상일 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)는 적어도 하나의 가상 오브젝트(32)가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터(31)와 가상 오브젝트(32)의 상호 작용을 처리하고, 외골격 로봇 데이터 수신부(16)에서 수신된 외골격 로봇 데이터에 상응하는 영상 피드백을 생성하며, 상호 작용의 처리 결과와 영상 피드백에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성할 수 있다.
이때, 영상 피드백은 환자가 보행 재활 운동을 하는 도중에 외골격 로봇(15)이 획득한 데이터에 기초하여 생성되어 환자의 가상 캐릭터(31) 주변에 표시되기 위한 시각적 표현에 관한 정보이다.
이러한 영상 피드백은 환자나 재활 치료사가 환자의 현재 보행 상태 및 그에 따른 가이드 정보를 직관적으로 이해할 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어 영상 피드백은, 도 1에 예시되어 있듯이, 가상 캐릭터(31) 옆에 환자가 발에 가한 족압에 따라 색상이 점진적으로 변하는 물결 모양으로 표현될 수 있다. 예를 들어 외골격 로봇 하지 모듈(151)에서 검출된 데이터에 따라 무릎에 이상이 예상되거나 실제로 이상이 감지되면, 소정의 시각적 경고로 표현될 수 있다.
실시예에 따라, 영상 피드백은 환자의 보행 재활 운동에 관하여 수집된 각종 수치적 데이터의 시각적 표현을 포함할 수 있다. 예를 들어, 영상 피드백은 검출된 보행 속도와 보행 거리를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 영상 피드백은 재활 프로그램의 진행을 원활하게 할 수 있는 가이드 정보의 시각적 표현을 포함할 수 있다. 예를 들어, 영상 피드백은 가상 캐릭터(31) 옆에 오늘의 목표나 현재 달성된 결과와 같이 표시될 수 있다.
환자의 가상 캐릭터(31)는, 환자가 보행 재활 운동을 통해 예를 들어, 보행 운동을 통해 이동하면, 그러한 보행 재활 운동에 따라 이동 또는 변형될 수 있다. 재활 프로그램은 예를 들어 그렇게 가상 캐릭터(31)가 이동하여 가상 오브젝트(32)에 충돌하면 소정의 보상이 제공되도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 환자는 재활 진행 영상(30)을 보면서 가상 캐릭터(31)가 가상 오브젝트(32)와 소정의 상호 작용을 하도록 가상 캐릭터(31)를 이동 또는 변형시키도록 보행 재활 운동을 할 수 있다.
실시예에 따라, 가상 캐릭터(31)는 실제 환자의 외형에 기초하지 않을 수 있고, 나아가 인간형 캐릭터가 아닐 수도 있으며, 예를 들어 발자국 모양과 같은 심볼일 수도 있다.
다른 실시예에서는, 가상 캐릭터(31)는 실제로는 재활 진행 영상(30) 내에 시각화시키지 않고, 단지 가상 보행 재활 운동 공간에서 가상 오브젝트(31)와 상호 작용을 처리할 때에 내부적으로 고려될 수도 있다.
영상 투사기(14)는 재활 진행 영상(30)을 영상 투사면(21)에 투사할 수 있다.
실시예에 따라, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)는 환자의 가상 캐릭터(31)가 영상 투사면(21) 상에서 검출된 환자의 위치에 표시되도록 재활 진행 영상(30)을 생성할 수 있다.
이때, 영상 투사면(21)은 환자가 보행 재활 운동을 수행하면서 이동하는 현실 보행 재활 운동 공간(20)의 바닥면에 상응하며, 재활 진행 영상(30)은 현실 보행 재활 운동 공간(20)의 바닥면에 투사될 수 있다.
이에 따라, 환자는 가상 보행 재활 운동 공간과 자연스럽게 중첩되는 현실 보행 재활 운동 공간(20) 내에서 실제로 움직이면서 보행 재활 운동을 수행한다. 선행기술들에서 환자는 실제 재활 공간과 이격된 디스플레이에서 표시되는 자신의 가상 캐릭터 또는 자신의 3인칭 모습을 보면서 보행 재활 운동을 하므로 시각적으로 혼란을 겪거나 심리적으로 위축될 수 있다.
하지만, 본 발명의 보행 재활 치료 보조 시스템(10)을 이용하면 가상 보행 재활 운동 공간이 투사된 재활 진행 영상(30)과 현실 보행 재활 운동 공간(20)은 서로 중첩되므로, 환자는 하지 마비 환자가 보행 재활 프로그램 화면과 보행 재활 운동을 하는 자신의 하지를 동시에 볼 수 있어 보행 재활 운동 시에 시각적 혼란이 없고, 보행 재활 운동에 따른 결과를 자신에게 익숙한 1인칭의 시점으로 볼 수 있기 때문에 환자가 심리적으로 위축되는 것을 최소화할 수 있다.
이에 따라 본 발명의 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템(10)을 이용하면, 하지 마비 환자는 안정적인 시선과 자세를 가지고 보행 재활 운동을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)는 소정의 재활 프로그램의 목표를 달성하기 위해, 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)에서 판정한 환자의 보행 재활 운동 상태, 현실 보행 재활 운동 공간(20)에서 환자의 위치 및 자세, 그리고 재활 프로그램의 소정의 구성에 기초하여, 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 가상 캐릭터(31)가 가상 오브젝트(32)에 소정의 상호 작용을 쉽게 일으킬 수 있도록, 가상 오브젝트(32)의 속성들을 동적으로 결정할 수 있다.
다시 말해, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)는, 만약 환자의 보행 재활 운동 상태가 목표를 달성하기 어려운 상태라면, 환자가 성취감을 느끼고 재활에 적극적으로 임할 수 있도록, 환자가 목표를 달성할 수 있는 수준으로 재활 프로그램의 난이도를 수시로 조정할 수 있다. 그러한 재활 프로그램의 난이도 조정은 예를 들어 가상 캐릭터(31)와 가상 오브젝트(32) 사이의 거리가 줄어들거나, 가상 오브젝트(32)의 크기가 커지거나, 충돌 판정을 좀더 쉽게 하는 등의 조치로 구현될 수 있다.
실시예에 따라 보행 재활 치료 보조 시스템(10)은 환자의 보행 재활 운동 시에 적극적으로 근력을 보조하고 또한 환자의 보행 상태를 좀더 정밀하게 분석하기 위한 착용형 장치인 외골격 로봇(15)을 더 포함할 수 있다.
이러한 외골격 로봇(15)은 도 1에서 외골격 로봇 하지 모듈(151)과 외골격 로봇 발 모듈(152)로 예시된다.
외골격 로봇(15)은 외골격 로봇 하지 모듈(151)에 액추에이터를 내장하여, 보행 단계에 따라 환자의 무릎, 상각과 하각에 부족한 근력을 보충하여 보행 재활 운동을 보조할 수 있다. 또한 외골격 로봇(15)는 외골격 로봇 발 모듈(152)에 족압 센서를 내장하여, 보행 단계에서 환자의 발걸음에 따라 발생하는 족압을 측정할 수 있다.
비록 도 1에서 외골격 로봇 하지 모듈(151)과 외골격 로봇 발 모듈(152)이 서로 분리된 것처럼 묘사되었으나, 본 발명의 보행 재활 치료 보조 시스템(10)에서 외골격 로봇(15)은 예시된 형태에 제한되지 않고 환자의 보행을 외부적으로 보조할 수 있는 착용형 장치를 모두 포괄할 수 있다.
외골격 로봇(15)이 환자의 보행 재활 운동에 관련하여 수집한 데이터를 외골격 로봇 데이터로 통칭하면, 이러한 외골격 로봇 데이터는 외골격 로봇(15)에서 유선 또는 무선 통신 수단을 통해 외골격 로봇 데이터 수신부(16)로 전송될 수 있다.
외골격 로봇 데이터 수신부(16)는 수신된 외골격 로봇 데이터를 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)와 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)에 각각 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템을 예시한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 환자가 보행 운동을 할 수 있는 현실 보행 재활 운동 공간을 이루는 바닥면에 영상 투사기(14)가 소정의 재활 진행 영상(30)을 투사한다. 재활 진행 영상(30) 내에는 가상 오브젝트들(32)이 포함되어 있다.
영상 투사기(14) 옆에는 모션 센서부(11)가 설치되어 있다.
한편, 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)와 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)는 개인용 컴퓨터에서 구동되는 소프트웨어 어플리케이션으로 구현되어 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 방법을 예시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 보행 재활 치료 보조 방법은 모션 센서부(11), 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12), 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13) 및 영상 투사기(14)를 포함하며, 실시예에 따라 추가적으로, 외골격 로봇(15) 및 외골격 로봇 데이터 수신부(16)를 더 포함할 수 있는 보행 재활 치료 보조 시스템(10)을 이용한 보행 재활 치료 보조 방법으로서, 단계(S31)에서, 모션 센서부(11)가, 영상 투사면(21) 상에서 보행 재활 운동을 실시하는 환자의 위치와 자세를 검출하는 단계로부터 시작한다.
선택적으로, 단계(S32)에서, 외골격 로봇 데이터 수신부가, 환자가 착용한 외골격 로봇(15)이 환자의 보행 재활 운동에 관련하여 수집한 적어도 족압을 포함하는 골격 로봇 데이터를 외골격 로봇(15)으로부터 수신하고, 수신된 외골격 로봇 데이터를 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12) 또는 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13) 중 적어도 어느 하나에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이어서, 단계(S33)에서, 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)가, 검출된 환자의 위치 및 자세를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정할 수 있다. 예를 들어 보행 재활 운동 시에 발의 위치, 팔다리, 머리, 몸통의 움직임을 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태가 판정될 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S33)에서, 환자 보행 재활 운동 상태 판정부(12)가, 환자의 위치 및 자세 또는 외골격 로봇 데이터를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정할 수 있다.
다음으로, 단계(S34)에서, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)가, 적어도 하나의 가상 오브젝트(32)가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서, 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터(31)와 가상 오브젝트(32)의 상호 작용을 처리할 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S34)의 가상 캐릭터와 상기 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하는 단계는, 재활 프로그램의 목표를 달성하기 위해, 환자의 재활 수준, 현실 보행 재활 운동 공간(20)에서 환자의 위치 및 자세, 그리고 재활 프로그램의 구성에 기초하여, 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 가상 캐릭터(31)가 가상 오브젝트(32)에 소정의 상호 작용을 일으킬 수 있도록, 가상 오브젝트(32)의 속성들을 동적으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 선택적으로 단계(S35)에서, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)가, 외골격 로봇 데이터 수신부(16)에서 수신된 외골격 로봇 데이터에 상응하는 영상 피드백을 생성할 수 있다.
이어서, 단계(S36)에서, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부(13)가, 상호 작용의 처리 결과에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상(30)을 생성할 수 있다.
이 경우에, 실시예에 따라, 단계(S36)는 상호 작용의 처리 결과와 영상 피드백에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 영상 피드백은 환자가 보행 재활 운동을 하는 도중에 외골격 로봇(15)이 획득한 데이터에 기초하여 생성되어 환자의 가상 캐릭터(31) 주변에 표시되기 위한 시각적 표현에 관한 정보이다.
실시예에 따라 단계(S36)의 재활 진행 영상을 생성하는 단계는, 환자의 가상 캐릭터(31)가 영상 투사면(20) 상에서 검출된 환자의 위치에 표시되도록 재활 진행 영상(30)을 생성할 수 있다.
단계(S37)에서, 영상 투사기(14)가, 재활 진행 영상(30)을 영상 투사면(21)에 투사할 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S37)에서, 영상 투사면(21)은 환자가 보행 재활 운동을 수행하면서 이동하는 현실 보행 재활 운동 공간(20)의 바닥면에 상응하며, 이에 따라 재활 진행 영상(30)이 현실 보행 재활 운동 공간(20)의 바닥면에 투사되도록 할 수 있다.
단계(S31) 내지 단계(S37)은 재활 프로그램이 진행되는 동안 반복된다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
10 보행 재활 치료 보조 시스템
11 모션 센서부
12 환자 보행 재활 운동 상태 판정부
13 가상 보행 재활 운동 공간 제어부
14 영상 투사기
15 외골격 로봇
151 외골격 로봇 하지 모듈
152 외골격 로봇 발 모듈
16 외골격 로봇 데이터 수신부

Claims (18)

  1. 영상 투사면 상에서 보행 보행 재활 운동을 실시하는 환자의 위치와 자세를 검출하는 모션 센서부;
    검출된 환자의 위치 및 자세를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 환자 보행 재활 운동 상태 판정부;
    적어도 하나의 가상 오브젝트가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터와 상기 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하고, 상호 작용의 처리 결과에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하는 가상 보행 재활 운동 공간 제어부; 및
    상기 재활 진행 영상을 상기 영상 투사면에 투사하는 영상 투사기를 포함하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부는
    상기 환자의 가상 캐릭터가 상기 영상 투사면 상에서 검출된 환자의 위치에 표시되도록 상기 재활 진행 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 영상 투사면은 환자가 보행 재활 운동을 수행하면서 이동하는 현실 보행 재활 운동 공간의 바닥면에 상응하여, 상기 재활 진행 영상이 상기 현실 보행 재활 운동 공간의 바닥면에 투사되는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부는
    재활 프로그램의 목표를 달성하기 위해, 환자의 보행 재활 운동 상태, 상기 현실 보행 재활 운동 공간에서 환자의 위치 및 자세, 그리고 상기 재활 프로그램의 구성에 기초하여, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 가상 캐릭터가 상기 가상 오브젝트에 소정의 상호 작용을 일으킬 수 있도록, 상기 가상 오브젝트의 속성들을 동적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    환자가 착용한 외골격 로봇이 환자의 보행 재활 운동에 관련하여 수집한 적어도 족압을 포함하는 외골격 로봇 데이터를 상기 외골격 로봇으로부터 수신하고, 상기 수신된 외골격 로봇 데이터를 상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부 또는 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부 중 적어도 어느 하나에 전송하는 외골격 로봇 데이터 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부는
    상기 환자의 위치 및 자세와 상기 외골격 로봇 데이터를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부는
    적어도 하나의 가상 오브젝트가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터와 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하고, 상기 외골격 로봇 데이터에 상응하는 영상 피드백을 생성하며, 상호 작용의 처리 결과와 영상 피드백에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 영상 피드백은 환자가 보행 재활 운동을 하는 도중에 수집되는 상기 외골격 로봇 데이터에 기초하며, 환자의 현재 보행 상태 및 그에 따른 가이드 정보에 관하여 생성되어, 환자의 가상 캐릭터 주변에 표시되기 위한 시각적 표현에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서, 액추에이터를 내장하여, 보행 단계에 따라 환자의 무릎, 상각과 하각에 부족한 근력을 보충하여 보행 재활 운동을 보조하고, 족압 센서를 내장하여 보행 단계에 따라 족압을 측정하는 외골격 로봇을 더 포함하는 보행 재활 치료 보조 시스템.
  10. 모션 센서부, 환자 보행 재활 운동 상태 판정부, 가상 보행 재활 운동 공간 제어부 및 영상 투사기를 포함하는 보행 재활 치료 보조 시스템을 이용한 보행 재활 치료 보조 방법으로서,
    상기 모션 센서부가, 영상 투사면 상에서 보행 재활 운동을 실시하는 환자의 위치와 자세를 검출하는 단계;
    상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부가, 검출된 환자의 위치 및 자세를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 단계;
    상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부가, 적어도 하나의 가상 오브젝트가 배치되는 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 검출된 환자의 위치 및 자세에 따른 환자의 가상 캐릭터와 상기 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하는 단계;
    상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부가, 상호 작용의 처리 결과에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 영상 투사기가, 상기 재활 진행 영상을 상기 영상 투사면에 투사하는 단계를 포함하는 보행 재활 치료 보조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 재활 진행 영상을 생성하는 단계는,
    상기 환자의 가상 캐릭터가 상기 영상 투사면 상에서 검출된 환자의 위치에 표시되도록 상기 재활 진행 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 영상 투사면은 환자가 보행 재활 운동을 수행하면서 이동하는 현실 보행 재활 운동 공간의 바닥면에 상응하여, 상기 재활 진행 영상이 상기 현실 보행 재활 운동 공간의 바닥면에 투사되는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 가상 캐릭터와 상기 가상 오브젝트의 상호 작용을 처리하는 단계는,
    재활 프로그램의 목표를 달성하기 위해, 환자의 보행 재활 운동 상태, 상기 현실 보행 재활 운동 공간에서 환자의 위치 및 자세, 그리고 상기 재활 프로그램의 구성에 기초하여, 상기 가상 보행 재활 운동 공간 내에서 상기 가상 캐릭터가 상기 가상 오브젝트에 소정의 상호 작용을 일으킬 수 있도록, 상기 가상 오브젝트의 속성들을 동적으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 방법.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 보행 재활 치료 보조 시스템은 외골격 로봇 데이터 수신부를 더 포함하고,
    상기 외골격 로봇 데이터 수신부가, 환자가 착용한 외골격 로봇이 환자의 보행 재활 운동에 관련하여 수집한 적어도 족압을 포함하는 외골격 로봇 데이터를 상기 외골격 로봇으로부터 수신하여, 상기 수신된 외골격 로봇 데이터를 상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부 또는 상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부 중 적어도 어느 하나에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 단계는,
    상기 환자 보행 재활 운동 상태 판정부가, 상기 환자의 위치 및 자세와 상기 외골격 로봇 데이터를 기초로 환자의 보행 재활 운동 상태를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 방법.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 보행 재활 치료 보조 방법은
    상기 가상 보행 재활 운동 공간 제어부가, 상기 외골격 로봇 데이터에 상응하는 영상 피드백을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 재활 진행 영상을 생성하는 단계는,
    상기 상호 작용의 처리 결과와 영상 피드백에 따라 갱신된 가상 보행 재활 운동 공간을 2차원적으로 시각화하여 재활 진행 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 영상 피드백은 환자가 보행 재활 운동을 하는 도중에 수집되는 상기 외골격 로봇 데이터에 기초하며, 환자의 현재 보행 상태 및 그에 따른 가이드 정보에 관하여 생성되어, 환자의 가상 캐릭터 주변에 표시되기 위한 시각적 표현에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 보행 재활 치료 보조 방법.
  18. 컴퓨터에서 청구항 10 내지 청구항 17 중 어느 한 청구항의 보행 재활 치료 보조 방법의 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터에서 독출될 수 있는 기록 매체에 기록된 컴퓨터용 프로그램.
KR1020140163750A 2014-11-21 2014-11-21 투사 영상을 이용한 보행 재활 치료 보조 시스템 및 방법 KR101694402B1 (ko)

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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106693280A (zh) * 2016-12-29 2017-05-24 深圳市臻络科技有限公司 基于虚拟现实的帕金森训练方法、系统和装置
WO2017217725A1 (ko) * 2016-06-13 2017-12-21 (주)블루클라우드 사용자 인식 컨텐츠 제공 시스템 및 그 동작방법
KR101837142B1 (ko) * 2016-12-15 2018-03-09 재단법인대구경북과학기술원 사용자와의 인터렉션을 이용한 트레드밀 콘텐츠 제공 장치 및 그 방법
CN108831206A (zh) * 2018-05-28 2018-11-16 苏州格目软件技术有限公司 一种基于深度学习的纵向对比式学步训练方法及其系统
KR20190012986A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 전북대학교산학협력단 동작 인식 기반 동적 하네스 재활 훈련 시스템
CN109966709A (zh) * 2019-04-23 2019-07-05 王盛 一种基于视本体反馈的步态训练设备
CN111544255A (zh) * 2020-04-24 2020-08-18 卢松 一种智能康复机器人
KR20210060804A (ko) 2019-11-19 2021-05-27 대한민국(국립재활원장) 가상현실 기반 지면 보행 훈련 시스템 및 방법
KR102259078B1 (ko) * 2019-11-22 2021-06-01 대한민국 가상현실과 경사 테이블을 이용한 하지 근육 활동을 유발하는 재활 훈련 시스템 및 그 재활 훈련 방법
CN114366563A (zh) * 2022-01-17 2022-04-19 山东科技大学 一种基于机器视觉的并联踝康复机器人系统
WO2022092782A1 (ko) * 2020-10-27 2022-05-05 (주)투핸즈인터랙티브 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법
WO2022139199A1 (ko) * 2020-12-22 2022-06-30 주식회사 네오펙트 동작평가장치 및 동작평가방법
KR102448916B1 (ko) * 2021-12-23 2022-09-30 한국광기술원 보행 연동식 능동형 재활 보조 장치 및 그 제어 방법
KR102450198B1 (ko) * 2021-12-23 2022-10-04 한국광기술원 놀이 기반의 고정식 능동형 재활 보조 장치 및 그 제어 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102123913B1 (ko) 2017-12-29 2020-06-18 주식회사 라이프시맨틱스 메트로놈 기반 모바일용 걷기운동 관리 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03136353A (ja) * 1989-10-23 1991-06-11 Sharp Corp 半導体素子の取り外し装置
KR20080005798A (ko) 2006-07-10 2008-01-15 (주)유리시스 모션트랙킹 기술과 증강현실 기법을 활용한 인지 및행동장애 재활 지원시스템
KR20090104261A (ko) * 2008-03-31 2009-10-06 주식회사 피앤에스미캐닉스 보행훈련용 로봇 및 그 운용방법
JP2009240775A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Forcelink Bv 歩行障害者に足移動の目標指標を表示する装置及び方法
KR20140112121A (ko) 2012-12-24 2014-09-23 디게이트 주식회사 네츄럴 인터렉션 기반의 건강 및 재활 게임 장치 및 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3136353B2 (ja) 1996-02-09 2001-02-19 株式会社ホロン 走査型電子顕微鏡の２次電子検出装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03136353A (ja) * 1989-10-23 1991-06-11 Sharp Corp 半導体素子の取り外し装置
KR20080005798A (ko) 2006-07-10 2008-01-15 (주)유리시스 모션트랙킹 기술과 증강현실 기법을 활용한 인지 및행동장애 재활 지원시스템
KR20090104261A (ko) * 2008-03-31 2009-10-06 주식회사 피앤에스미캐닉스 보행훈련용 로봇 및 그 운용방법
JP2009240775A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Forcelink Bv 歩行障害者に足移動の目標指標を表示する装置及び方法
KR100976180B1 (ko) * 2008-03-31 2010-08-17 주식회사 피앤에스미캐닉스 보행훈련용 로봇 및 그 운용방법
KR20140112121A (ko) 2012-12-24 2014-09-23 디게이트 주식회사 네츄럴 인터렉션 기반의 건강 및 재활 게임 장치 및 방법

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017217725A1 (ko) * 2016-06-13 2017-12-21 (주)블루클라우드 사용자 인식 컨텐츠 제공 시스템 및 그 동작방법
KR101837142B1 (ko) * 2016-12-15 2018-03-09 재단법인대구경북과학기술원 사용자와의 인터렉션을 이용한 트레드밀 콘텐츠 제공 장치 및 그 방법
CN106693280A (zh) * 2016-12-29 2017-05-24 深圳市臻络科技有限公司 基于虚拟现实的帕金森训练方法、系统和装置
KR20190012986A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 전북대학교산학협력단 동작 인식 기반 동적 하네스 재활 훈련 시스템
CN108831206A (zh) * 2018-05-28 2018-11-16 苏州格目软件技术有限公司 一种基于深度学习的纵向对比式学步训练方法及其系统
CN109966709A (zh) * 2019-04-23 2019-07-05 王盛 一种基于视本体反馈的步态训练设备
WO2021101138A3 (ko) * 2019-11-19 2021-07-15 대한민국(국립재활원장) 가상현실 기반 지면 보행 훈련 시스템 및 방법
KR20210060804A (ko) 2019-11-19 2021-05-27 대한민국(국립재활원장) 가상현실 기반 지면 보행 훈련 시스템 및 방법
KR102259078B1 (ko) * 2019-11-22 2021-06-01 대한민국 가상현실과 경사 테이블을 이용한 하지 근육 활동을 유발하는 재활 훈련 시스템 및 그 재활 훈련 방법
CN111544255A (zh) * 2020-04-24 2020-08-18 卢松 一种智能康复机器人
WO2022092782A1 (ko) * 2020-10-27 2022-05-05 (주)투핸즈인터랙티브 증강현실 인터랙티브 스포츠 장치를 이용한 개인별 운동량 측정 방법
WO2022139199A1 (ko) * 2020-12-22 2022-06-30 주식회사 네오펙트 동작평가장치 및 동작평가방법
KR102448916B1 (ko) * 2021-12-23 2022-09-30 한국광기술원 보행 연동식 능동형 재활 보조 장치 및 그 제어 방법
KR102450198B1 (ko) * 2021-12-23 2022-10-04 한국광기술원 놀이 기반의 고정식 능동형 재활 보조 장치 및 그 제어 방법
CN114366563A (zh) * 2022-01-17 2022-04-19 山东科技大学 一种基于机器视觉的并联踝康复机器人系统
CN114366563B (zh) * 2022-01-17 2023-12-22 山东科技大学 一种基于机器视觉的并联踝康复机器人系统

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KR101694402B1 (ko) 2017-01-24

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