KR20180071778A - 보행 훈련 장치 - Google Patents

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KR20180071778A
KR20180071778A KR1020160174790A KR20160174790A KR20180071778A KR 20180071778 A KR20180071778 A KR 20180071778A KR 1020160174790 A KR1020160174790 A KR 1020160174790A KR 20160174790 A KR20160174790 A KR 20160174790A KR 20180071778 A KR20180071778 A KR 20180071778A
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윤대근
박석훈
한정우
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큐렉소 주식회사
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Abstract

본 발명은 보행 훈련자가 탑승하기 위한 본체, 상기 본체에 회전 가능하게 결합되고 보행 훈련자의 발을 지지하기 위한 보행부, 상기 보행부와 이격된 위치에 위치하도록 상기 본체에 결합되고 상기 보행부가 지지하는 하중이 분산되도록 보행 훈련자의 골반을 지지하는 안장기구를 포함하는 상체지지부, 및 상기 상체지지부에 지지되어 보행 훈련을 수행하는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상 획득, 및 골반, 무릎, 발목의 각도를 측정하기 위한 촬영부를 포함하는 보행 훈련 장치에 관한 것이다.

Description

보행 훈련 장치{Apparatus for Training Walk}
본 발명은 보행 훈련을 수행하기 위한 보행 훈련 장치에 관한 것이다.
일반적으로 사람에게 있어 보행은 일상생활에서 가장 기초적이면서 필수적인 동작이다. 그러므로, 질병이나 사고로 인해 신경 기능의 손상을 입거나 근육의 불균형 발달로 인해 정상적으로 걷지 못하는 환자들에게 보행 훈련을 실시하는 것은, 그 환자가 일상생활로 복귀할 수 있도록 하는 첫번째 관문이 된다.
이러한 보행 훈련 장치에는 외골격(Exoskeleton)형 보행 훈련 장치가 있다. 외골격형 보행 훈련 장치는 보행 훈련자의 체중이 하지에 집중되는 것을 분산시키기 위해 보행훈련자의 상체 및 하체에 착용되어 소정의 구동력을 제공함으로써, 보행훈련자가 받는 부담을 감소시킬 수 있다. 이러한 외골격형 보행 훈련 장치는 엉덩이와 무릎, 발목 관절의 각도를 측정하는 각도센서를 통해 보행 훈련자의 관절 각도에 따라 구동력을 다르게 제공하여 보행 훈련자가 정상적인 보행을 하도록 한다. 그러나, 외골격형 보행 훈련 장치는 보행 훈련자가 구동부, 각도센서가 설치된 외골격 장비를 착용해야 하므로, 착용하거나 벗는데 오랜 시간이 걸리는 문제가 있다.
종래 기술에 따른 보행 훈련 장치는 외골격형 보행 훈련 장치의 문제점을 보완하기 위해 보행 훈련자가 외골격 장비를 착용하지 않고, 앉아서 보행 훈련을 수행하도록 착석형으로 개발되었다. 종래 기술에 따른 보행 훈련 장치는 안장과 발판으로 구성되고, 보행 훈련자의 체중을 안장과 발판으로 분산하여 지지하는 구조이다. 보행 훈련자는 안장과 발판에 지지되어 발판을 회전시킴으로써, 보행 훈련을 수행한다. 그러나, 종래 기술에 따른 보행 훈련 장치는 각도센서가 없으므로, 보행 훈련자의 골반, 무릎, 발목 등의 각도를 측정하기 어려운 문제가 있다. 이에 따라, 착석 및 탈석이 용이할 뿐만 아니라, 보행 훈련자의 골반, 무릎, 발목 등의 각도를 측정하여 보행 훈련자의 훈련 상태를 실시간으로 측정할 수 있는 보행 훈련 장치의 개발이 절실히 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 착석 및 탈석이 용이할 뿐만 아니라 보행 훈련자의 골반, 무릎, 발목 등의 각도를 측정할 수 있는 보행 훈련 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보행 훈련 장치는 보행 훈련자가 탑승하기 위한 본체; 상기 본체에 회전 가능하게 결합되고, 보행 훈련자의 발을 지지하기 위한 보행부; 상기 보행부와 이격된 위치에 위치하도록 상기 본체에 결합되고, 상기 보행부가 지지하는 하중이 분산되도록 보행 훈련자의 골반을 지지하는 안장기구를 포함하는 상체지지부; 및 상기 상체지지부에 지지되어 보행 훈련을 수행하는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상 획득, 및 골반, 무릎, 발목의 각도를 측정하기 위한 촬영부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보행 훈련 장치에 있어서, 상기 촬영부는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상을 촬영하기 위한 영상촬영기구, 및 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발까지의 이격된 거리를 각각 측정하기 위한 거리측정기구를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보행 훈련 장치에 있어서, 상기 거리측정기구는 기설정된 기준시간간격에 따라 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발까지의 이격된 거리를 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 보행 훈련 장치는 상기 거리측정기구가 측정한 골반, 대퇴부, 종아리, 발에 대한 각각의 이격거리값으로 골반, 무릎, 발목의 각도를 산출하기 위한 연산부, 및 상기 연산부가 산출한 산출각도값을 기설정된 기준관절각도값과 비교하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보행 훈련 장치는 상기 촬영부를 지지하기 위한 지지부를 포함할 수 있다. 상기 지지부는 상기 본체에 회전 가능하게 결합되는 어퍼프레임, 및 상기 어퍼프레임에 회전 가능하게 결합되는 암프레임를 포함할 수 있다. 상기 촬영부는 상기 암프레임에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 보행 훈련 장치에 있어서, 상기 촬영부는 N개(N은 1보다 큰 정수)가 서로 이격되게 상기 본체에 결합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 보행 훈련자가 용이하게 착석 및 탈석할 수 있도록 구현됨으로써, 보행 훈련을 수행하기까지 걸리는 시간을 단축시켜 보행 훈련자의 보행 훈련 시간을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 보행 훈련자의 골반, 무릎, 발목 등의 각도를 측정할 수 있도록 구현됨으로써, 보행 훈련자의 훈련 상태를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라 보행 훈련자의 관절 각도 데이터를 수집하여 재활의 정도를 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 보행 훈련 장치의 개략적인 사시도
도 2는 본 발명에 따른 보행 훈련 장치에서 촬영부, 연산부, 및 제어부를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 3은 본 발명에 따른 보행 훈련 장치에서 어퍼프레임을 설명하기 위한 개략적인 측면도
도 4 및 5는 본 발명에 따른 보행 훈련 장치에서 암프레임을 설명하기 위한 개략적인 측면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 훈련 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 보행 훈련 장치에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 보행 훈련 장치의 개략적인 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 보행 훈련 장치에서 촬영부, 연산부, 및 제어부를 설명하기 위한 개략적인 블록도, 도 3은 본 발명에 따른 보행 훈련 장치에서 어퍼프레임을 설명하기 위한 개략적인 측면도, 도 4 및 5는 본 발명에 따른 보행 훈련 장치에서 암프레임을 설명하기 위한 개략적인 측면도, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보행 훈련 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 보행 훈련을 수행하는 보행훈련자의 골반, 무릎, 발목 등의 각도를 측정하기 위한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 보행 훈련자가 보행 훈련 간에 계속적으로 변화하는 골반, 대퇴부, 종아리, 발까지의 이격된 이격거리를 실시간으로 각각 측정함으로써, 보행훈련자의 골반, 무릎, 발목 등의 각도를 측정할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 크게 본체(2), 보행부(3), 상체지지부(4), 및 촬영부(5)를 포함한다.
보행 훈련자는 편마비가 발생한 환자 뿐만 아니라, 뇌나 신경 손상으로 인해 보행이 자유롭지 못한 환자처럼 자신의 체중을 전부 지지할 수 없는 사람을 의미할 수 있다. 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 보행 훈련자가 앉아서 보행 훈련을 수행할 수 있도록 구현됨으로써, 보행 훈련자의 체중을 일부 부담하여 보행 훈련자가 보행 훈련 시 받는 부담을 줄일 수 있다.
이하에서는 상기 본체(2), 상기 보행부(3), 상기 상체지지부(4), 및 상기 촬영부(5)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 상기 본체(2)는 보행 훈련자가 탑승하기 위한 것이다. 상기 본체(2)는 바닥에 설치될 수 있다. 상기 본체(2)는 바닥에 지지되어 탑승한 보행 훈련자를 지지할 수 있다. 상기 본체(2)는 전체적으로 사각판형으로 형성되고, 보행 훈련자가 바닥으로부터 소정 거리 이격된 위치에 위치하도록 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 보행 훈련자는 바닥으로부터 이격된 위치에서 보행 훈련을 수행할 수 있다. 상기 본체(2)에는 보행부(3), 상체지지부(4), 및 촬영부(5)가 결합될 수 있다. 또한, 상기 본체(2)에는 보행 훈련자가 손으로 잡고 상기 보행부(3)에 올라서도록 하기 위한 손잡이부가 결합될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 본체(2)에는 휠체어가 올라올 수 있도록 경사지게 형성되는 경사판이 탈부착 가능하게 결합될 수 있다. 상기 경사판은 상기 상체지지부(4)가 결합되는 본체(2)의 일측과 반대되는 타측에 결합될 수 있다. 상기 촬영부(5)는 N(N은 1보다 큰 정수)개가 결합될 경우, 서로 이격된 위치에 위치하도록 상기 본체(2)에 결합될 수 있다.
상기 보행부(3)는 보행 훈련자의 발을 지지하기 위한 것이다. 상기 보행부(3)는 보행 훈련자가 탑승함으로써, 보행 훈련자의 발을 지지할 수 있다. 상기 보행부(3)는 보행 훈련자의 왼쪽 발과 오른쪽 발을 각각 지지할 수 있도록 좌우 한 쌍으로 설치된다. 상기 보행부(3)는 편마비가 있는 보행 훈련자나 노약자 등 쇠약한 보행 훈련자가 용이하게 탑승할 수 있도록 낮은 위치에 설치된다. 상기 보행부(3)는 전체적으로 사각판형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 보행 훈련자가 발을 지지하여 안정적으로 보행 훈련을 수행할 수 있으면 타원형 등 다른 형태로 형성될 수도 있다. 상기 보행부(3)는 상기 본체(2)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 보행부(3)는 회전함으로써 상기 보행 훈련자가 보행에 필요한 근육들을 반복적으로 수축, 이완시켜 보행에 필요한 근육을 강화시킬 수 있다. 또한, 상기 보행부(3)는 회전함으로써 보행 훈련자가 보행에 필요한 신체균형을 유지하려는 반사작용 등 뇌, 신경과 관련된 부분도 훈련되도록 할 수 있다. 상기 보행부(3)는 좌우가 상반된 위치에 위치하도록 회전할 수 있다. 상기 보행부(3)는 좌우가 동시에 상체지지부(4)를 향하는 전진방향 또는 경사판을 향하는 후진방향에 위치하도록 회전할 수도 있다. 상기 보행부(3)는 옆으로 눕힌 물방울 형태의 보행 궤적을 갖도록 회전할 수 있다. 예컨대, 상기 보행부(3)는 3자유도를 갖도록 구현됨으로써, 물방울 형태의 보행 궤적으로 회전할 수 있다. 이 경우, 상기 보행 궤적은 계단을 오르는 오르막모드, 계단을 내리는 내리막모드, 평지를 걷는 평지모드, 오르막, 내리막, 평지를 혼합하는 혼합모드 등 다양한 모드에 따라 달라질 수 있다. 상기 보행부(3)는 3개이상의 회전축을 갖도록 구현됨으로써, 3자유도 이상의 다양한 보행 궤적을 갖도록 회전할 수도 있다. 이에 따라, 보행 훈련자는 양발이 각각 움직이거나 동시에 움직이는 등 다양한 상황에 맞는 근육을 강화시킬 수 있다. 상기 보행부(3)는 모터, 실린더, 및 벨트로 구성되는 보행구동부(미도시)에 의해 회전될 수 있다.
상기 상체지지부(4)는 상기 보행부(3)가 지지하는 하중이 분산되도록 하기 위한 것이다. 상기 상체지지부(4)는 상기 보행부(3)와 이격된 위치에 위치하도록 상기 본체(2)에 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 상체지지부(4)는 X축 방향(도 1에 도시됨)을 기준으로 상기 본체(2)에서 앞쪽에 위치하도록 상기 본체(2)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 상체지지부(4)는 상기 보행부(3)의 회전에 간섭되지 않을 수 있다. 상기 상체지지부(4)는 Z축 방향(도 1에 도시됨)으로 긴 막대형태로 형성될 수 있다. 상기 상체지지부(4)는 보행 훈련자의 가슴을 지지하기 위한 가슴지지기구, 상기 가슴지지기구에 결합되어 상기 보행 훈련자의 상체를 고정시키기 위한 벨트기구, 및 보행 훈련자가 손으로 잡을 수 있는 손잡이기구를 포함할 수 있다. 또한, 상기 상체지지부(4)는 보행 훈련자의 골반을 지지하는 안장기구(41)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 상체지지부(4)는 보행 훈련자의 체중을 일부 지지함으로써, 상기 보행부(3)가 지지하는 하중을 분산시킬 수 있다.
상기 안장기구(41)는 상기 보행부(3)에 탑승한 보행 훈련자가 앉을 수 있도록 골반을 지지하기 위한 것이다. 상기 안장기구(41)는 상기 상체지지부(4)에서 X축 방향을 기준으로 경사판 쪽을 향해 돌출되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 보행 훈련자는 안장기구(41)에 앉아서 양발을 구를 수 있다. 이 경우, 상기 보행부(3)는 상기 안장기구(41)의 아래쪽에 위치될 수 있다. 상기 안장기구(41)는 자전거의 안장형태로 형성될 수 있으나, 보행 훈련자의 골반을 지지할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수도 있다. 상기 안장기구(41)는 보행 훈련자의 보행 능력이 향상되어 보행 훈련자가 서서 보행 훈련을 수행할 경우, 상기 보행 훈련자를 지지하지 않을 수도 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 보행 훈련자가 상기 안장기구(41)에 앉는 것으로 보행 훈련을 수행할 수 있고 상기 안장기구(41)로부터 일어나는 것으로 보행 훈련을 중지할 수 있으므로, 상기 안장기구(41)에 용이하게 착석하거나 탈석함으로써 보행 훈련을 용이하게 수행하거나 중지할 수 있다.
상기 촬영부(5)는 보행 훈련을 수행하는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상 획득, 및 보행 훈련자의 골반, 무릎, 발목의 각도를 측정하기 위한 것이다. 상기 촬영부(5)는 상기 보행부(3)에 탑승한 보행 훈련자를 촬영하도록 설치된다. 예컨대, 상기 촬영부(5)는 촬영영역이 보행 훈련자를 향하도록 설치됨으로써, 보행 훈련자를 촬영할 수 있다. 예컨대, 도 1을 참고하면 상기 촬영부(5)는 Z축을 기준으로 상측에서 하측을 향하는 방향으로 상기 보행 훈련자를 촬영할 수 있다. 예컨대, 도 6을 참고하면 상기 촬영부(5)는 Z축을 기준으로 하측에서 상측을 향하는 방향으로 상기 보행 훈련자를 촬영할 수도 있다. 상기 촬영부(5)는 후술할 지지부(8)에 의해 상기 본체(8)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 촬영부(5)는 상기 보행부(3)에 탑승하여 보행 훈련을 수행하는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상을 획득할 수 있다. 상기 촬영부(5)는 다양한 각도에서 보행 훈련자를 촬영하기 위해 상기 본체(2)에 N(N은 1보다 큰 정수)개가 설치될 수 있다. 예컨대, 상기 촬영부(5)는 2개이상 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 촬영부(5)들은 상기 본체(2)에 서로 이격되게 설치되고 보행 훈련자를 향해 설치될 수 있다. 예컨대, 도 1을 참고하면, 상기 촬영부(5)가 3개 설치될 경우 3개의 촬영부(5)는 보행 훈련자를 중심으로 동일한 거리로 이격되게 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 3개의 촬영부(5)는 보행 훈련자를 중심으로 120도 간격으로 서로 이격되게 상기 본체(2)에 설치될 수 있다. 도 6을 참고하면, 상기 촬영부(5)가 4개 설치될 경우 4개의 촬영부(5)는 보행 훈련자를 중심으로 동일한 거리로 이격되게 설치되고, 보행 훈련자를 중심으로 90도 간격으로 서로 이격되게 상기 본체(2)에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 촬영부(5)들은 모두 보행 훈련자의 보행 훈련 영상 획득, 및 각도측정을 위해 보행 훈련자를 향해 설치될 수 있다. 상기 촬영부(5)는 알지비디(RGB-D) 카메라일 수 있다. 상기 촬영부(5)는 영상촬영기구(51), 및 거리측정기구(52)를 포함할 수 있다.
상기 영상촬영기구(51)는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상을 촬영하기 위한 것이다. 상기 영상촬영기구(51)는 상기 지지부(8)에 의해 고정되게 설치됨으로써, 고정된 촬영영역에서 보행 훈련자가 보행 훈련하는 영상을 촬영할 수 있다. 상기 영상촬영기구(51)는 상기 지지부(8)에 회전 가능하게 설치됨으로써, 보행 훈련자의 신장, 체격, 체중에 따라 촬영영역을 변경할 수 있다. 이 경우, 상기 영상촬영기구(51)는 작업자에 의해 회전되거나 모터 등 구동장치에 의해 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 영상촬영기구(51)는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상을 촬영할 수 있다. 상기 영상촬영기구(51)가 회전하면, 상기 거리측정기구(52)도 함께 회전할 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 영상촬영기구(51)는 촬영한 영상을 표시하는 디스플레이장치(미도시)에 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 영상촬영기구(51)는 촬영한 보행 훈련 영상을 상기 디스플레이장치로 전송할 수 있다. 상기 보행 훈련자는 상기 디스플레이장치를 통해 표시되는 자신의 보행 훈련 영상을 보면서 보행 자세 등을 실시간으로 수정할 수 있다. 또한, 보행 훈련자는 복수개의 영상촬영기구(51)로부터 전송되는 다양한 영상을 볼 수 있다. 예컨대, 보행 훈련자는 보행 훈련하는 자신의 정면영상, 측면영상, 후면영상, 대각영상 중 적어도 하나의 영상을 상기 디스플레이장치를 통해 볼 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 보행 훈련자가 다양한 각도에서 실시간으로 보행 훈련 자세를 볼 수 있도록 함으로써, 보행 자세를 바른 보행 자세로 수정하도록 하여 보행 훈련자의 보행 능력 회복 기간을 단축시킬 수 있다. 상기 영상촬영기구(51)는 영상을 저장할 수 있는 저장장치(미도시)에 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 연결됨으로써, 상기 저장장치에 보행 훈련 영상을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 저장장치는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상을 저장할 수 있다.
상기 거리측정기구(52)는 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발까지의 이격된 이격거리를 각각 측정하기 위한 것이다. 상기 거리측정기구(52)는 상기 영상촬영기구(51)와 함께 상기 지지부(8)에 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 거리측정기구(52)는 상기 영상촬영기구(51)로부터 이격된 위치에 위치될 수 있다. 보행 훈련자가 상기 보행부(3)에 탑승하여 보행 훈련을 수행하면, 상기 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발은 계속하여 위치가 변할 수 있다. 상기 거리측정기구(52)는 기설정된 기준시간간격에 따라 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발까지의 이격된 이격거리를 측정할 수 있다. 상기 기준시간간격은 보행 훈련자가 보행 훈련하는 단위 시간을 의미하며, 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 기준시간간격은 1초일 수 있다. 상기 거리측정기구(52)는 1초마다 위치가 변하는 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발의 이격된 이격거리를 측정할 수 있다. 상기 1초 사이에는 5프레임, 10프레임, 30프레임의 정지영상이 포함될 수 있다. 상기 거리측정기구(52)의 성능이 좋을수록 1초당 프레임의 개수는 증가될 수 있다. 상기 거리측정기구(52)는 1초마다 측정한 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발 각각의 이격된 이격거리를 후술할 연산부(6)에 제공할 수 있다. 상기 거리측정기구(52)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 연산부(6)에 연결됨으로써, 측정한 이격거리값을 상기 연산부(6)에 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 연산부(6) 및 제어부(7)를 포함할 수 있다.
상기 연산부(6)는 보행 훈련자의 골반, 무릎, 발목의 각도를 산출하기 위한 것이다. 상기 연산부(6)는 상기 거리측정기구(52)로부터 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발에 대한 각각의 이격거리값을 실시간으로 제공받고, 작업자에 의해 미리 입력된 알고리즘을 통해 보행 훈련자의 골반, 무릎, 발목의 각도를 각각 산출할 수 있다. 상기 연산부(6)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 제어부(7)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 연산부(6)는 보행 훈련자의 골반, 무릎, 발목 각각에 대한 산출각도값을 상기 제어부(7)에 제공할 수 있다.
상기 제어부(7)는 상기 연산부(6)가 산출한 산출각도값을 기설정된 기준관절각도값과 비교하기 위한 것이다. 상기 기준관절각도값은 보행 훈련자와 신장, 체격, 몸무게 등이 유사한 정상인의 골반, 무릎, 발목의 각도를 측정한 값을 의미하며, 작업자에 의해 미리 측정되어 상기 제어부(7)에 저장될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(7)에 저장되는 기준관절각도값은 정상인의 신장, 체격, 몸무게 등 다양한 요소의 변화에 따른 다양한 관절각도값을 포함할 수 있다. 상기 제어부(7)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 상기 디스플레이장치에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(7)는 상기 연산부(6)로부터 산출각도값을 제공받아 기설정된 기준관절각도값과 비교하여, 오차값을 상기 디스플레이장치에 제공할 수 있다. 상기 디스플레이장치는 보행 훈련자가 실시간으로 상기 오차값을 볼 수 있도록 표시할 수 있다. 상기 오차값이 작을수록 보행 훈련자는 정상인의 보행과 가까워지는 것으로 판단될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 상기 보행부(3)의 회전 속도를 증가시키는 등 보행 훈련의 강도를 더 높일 수 있다. 상기 오차값이 클수록 보행 훈련자는 정상인의 보행과 멀어지는 것으로 판단될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 상기 보행부(3)의 회전 속도를 감소시키는 등 보행 훈련의 강도를 더 낮출 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 보행 훈련자가 보행 훈련 시 실시간으로 자신의 보행 훈련 성과를 알 수 있으므로, 보행 훈련에 대한 만족도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 무리하게 보행 훈련하는 것을 방지함으로써 낙상과 같은 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 연산부(6) 및 상기 제어부(7)는 상기 저장장치에 연결되게 설치됨으로써, 상기 저장장치에 보행 훈련자에 대한 보행 훈련 데이터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 저장장치는 보행 훈련자에 대한 보행 훈련 영상, 및 보행 훈련 데이터를 저장할 수 있다. 상기 저장장치에 저장된 보행 훈련 영상, 및 보행 훈련 데이터는 보행 훈련자에 대한 재활의 정도를 분석하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 지지부(8)를 포함할 수 있다.
상기 지지부(8)는 상기 촬영부(3)를 지지하기 위한 것이다. 상기 지지부(8)는 일측이 상기 본체(2)에 결합되고, 타측이 상기 촬영부(3)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 지지부(8)는 상기 본체(2)에 지지되어 상기 촬영부(3)를 지지할 수 있다. 상기 지지부(8)는 어퍼프레임(81) 및 암프레임(82)을 포함할 수 있다.
상기 어퍼프레임(81)은 상기 본체(2)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 어퍼프레임(81)은 Z축과 평행한 방향으로 위치하도록 상기 본체(2)에 결합될 수 있다. 상기 어퍼프레임(81)은 Z축과 평행한 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 상기 촬영부(3)가 촬영하는 방향이 변경될 수 있다. 상기 어퍼프레임(81)은 제1지지부재(811) 및 제2지지부재(812)를 포함할 수 있다.
상기 제1지지부재(811)는 일측이 상기 본체(2)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 제1지지부재(811)의 타측에는 상기 제2지지부재(812)가 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 제2지지부재(812)는 상기 제1지지부재(811)에 삽입되게 결합될 수 있다. 상기 제1지지부재(811)는 내부가 비어 있는 사각기둥 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 제2지지부재(812)가 삽입 가능하게 결합될 수 있으면 원기둥 등 다른 형태로 형성될 수도 있다. 상기 제1지지부재(811)는 금속재질로 형성될 수 있으나, 경량화를 위해 플라스틱 재질로 형성될 수도 있다.
상기 제2지지부재(812)는 일측이 상기 제1지지부재(811)에 삽입되게 결합될 수 있다. 상기 제2지지부재(812)의 타측에는 상기 암프레임(82)이 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 제2지지부재(812)는 상기 제1지지부재(811)에 삽입되어 상기 제1지지부재(811)와 중첩되는 중첩길이가 증가되거나 짧아질 수 있다. 상기 제2지지부재(812)는 작업자에 의해 상기 제1지지부재(811)와 중첩되는 중첩길이가 변경될 수 있으나, 모터와 같은 구동장치를 통해 중첩길이가 변경될 수도 있다. 상기 중첩길이가 증가되면, 상기 어퍼프레임(81)의 길이가 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 보행 훈련자를 촬영하는 촬영부(5)의 높이가 낮아질 수 있다. 이 경우, 상기 촬영부(5)는 도 6에 도시된 것처럼 하측에서 상측을 향하는 방향으로 보행 훈련자를 촬영할 수 있다. 상기 중첩길이가 감소되면, 상기 어퍼프레임(81)의 길이가 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 보행 훈련자를 촬영하는 촬영부(5)의 높이가 높아질 수 있다. 이 경우, 상기 촬영부(5)는 도 1에 도시된 것처럼 상측에서 하측을 향하는 방향으로 보행 훈련자를 촬영할 수 있다. 상기 제2지지부재(812)는 금속재질로 형성될 수 있으나, 경량화를 위해 플라스틱 재질로 형성될 수도 있다.
상기 암프레임(82)은 상기 제2지지부재(812)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 암프레임(82)은 X축 방향으로 돌출되도록 상기 제2지지부재(812)에 결합될 수 있다. 상기 암프레임(82)은 일측이 상기 제2지지부재(812)에 결합되고, 타측에는 상기 촬영부(5)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 암프레임(82)은 Y축과 평행한 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 상기 촬영부(3)가 촬영하는 방향이 변경될 수 있다. 예컨대, 상기 촬영부(3)는 상기 암프레임(82)이 시계방향으로 회전하면 상측에서 하측을 향하는 방향으로 촬영영역이 변경될 수 있다. 예컨대, 상기 촬영부(3)는 상기 암프레임(82)이 반시계방향으로 회전하면 하측에서 상측을 향하는 방향으로 촬영영역이 변경될 수 있다. 상기 암프레임(82)에는 상기 촬영부(3)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 도 5를 참고하면, 상기 촬영부(3)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있다. 상기 촬영부(3)가 상기 암프레임(82)에 대해 시계방향으로 회전하면, 상기 촬영부(3)는 상기 지지부(8)를 기준으로 우측영역을 촬영할 수 있다. 상기 촬영부(3)가 상기 암프레임(82)에 대해 반시계방향으로 회전하면, 상기 촬영부(3)는 상기 지지부(8)를 기준으로 좌측영역을 촬영할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 상기 어퍼프레임(81), 상기 암프레임(82), 및 상기 촬영부(5) 중 적어도 하나의 방향을 조절함으로써, 다양한 신장, 체격을 갖는 보행 훈련자에 대한 보행 훈련 영상 및 골반, 무릎, 발목의 각도를 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 보행 훈련 장치(1)는 보행 훈련자가 바뀔 때마다 상기 보행 훈련자의 신장, 체격에 따라 상기 어퍼프레임(81) 및 상기 암프레임(82)을 새로 설치할 필요가 없으므로, 보행 훈련자의 보행 훈련 시간을 앞당길 수 있을 뿐만 아니라 다양한 길이를 갖는 상기 어퍼프레임(81) 및 상기 암프레임(82)을 구비할 필요가 없으므로 보행 훈련에 대한 설치비용도 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 보행 훈련 장치
2 : 본체 3 : 보행부
4 : 상체지지부 5 : 촬영부
6 : 연산부 7 : 제어부
8 : 지지부 41 : 안장기구
51 : 영상촬영기구 52 : 거리측정기구
81 : 어퍼프레임 82 : 암프레임
811 : 제1지지부재 812 : 제2지지부재

Claims (6)

  1. 보행 훈련자가 탑승하기 위한 본체;
    상기 본체에 회전 가능하게 결합되고, 보행 훈련자의 발을 지지하기 위한 보행부;
    상기 보행부와 이격된 위치에 위치하도록 상기 본체에 결합되고, 상기 보행부가 지지하는 하중이 분산되도록 보행 훈련자의 골반을 지지하는 안장기구를 포함하는 상체지지부; 및
    상기 상체지지부에 지지되어 보행 훈련을 수행하는 보행 훈련자의 보행 훈련 영상 획득, 및 골반, 무릎, 발목의 각도를 측정하기 위한 촬영부를 포함하는 보행 훈련 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촬영부는
    보행 훈련자의 보행 훈련 영상을 촬영하기 위한 영상촬영기구; 및
    보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발까지의 이격된 거리를 각각 측정하기 위한 거리측정기구를 포함하는 보행 훈련 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리측정기구는 기설정된 기준시간간격에 따라 보행 훈련자의 골반, 대퇴부, 종아리, 발까지의 이격된 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 보행 훈련 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 거리측정기구가 측정한 골반, 대퇴부, 종아리, 발에 대한 각각의 이격거리값으로 골반, 무릎, 발목의 각도를 산출하기 위한 연산부; 및
    상기 연산부가 산출한 산출각도값을 기설정된 기준관절각도값과 비교하기 위한 제어부를 포함하는 보행 훈련 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 촬영부를 지지하기 위한 지지부를 포함하고,
    상기 지지부는,
    상기 본체에 회전 가능하게 결합되는 어퍼프레임; 및
    상기 어퍼프레임에 회전 가능하게 결합되는 암프레임를 포함하며,
    상기 촬영부는 상기 암프레임에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 보행 훈련 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촬영부는 N개(N은 1보다 큰 정수)가 서로 이격되게 상기 본체에 결합되는 것을 특징으로 하는 보행 훈련 장치.
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