KR20180109099A

KR20180109099A - 하지 복합 운동기기

Info

Publication number: KR20180109099A
Application number: KR1020170038187A
Authority: KR
Inventors: 이용구; 우현수; 정지욱; 이강호
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-10-08
Also published as: KR102003720B1

Abstract

하지 복합 운동기기는 프레임부, 베드부, 하부 링크유닛 및 상부 링크유닛을 포함한다. 상기 프레임부는 바닥에 지지된다. 상기 베드부는 사용자가 기대거나 눕고, 상기 프레임부에 연결되어 상기 프레임부의 움직임에 따라 자세가 변화된다. 상기 하부 링크유닛은 사용자의 발목의 각도 및 사용자의 무릎의 각도를 변화시킨다. 상기 상부 링크유닛은 사용자의 허벅지를 고정한다.

Description

하지 복합 운동기기{MULTI-EXERCISING APPARATUS FOR A LOWER BODY}

본 발명은 하지 복합 운동기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 발목, 종아리 및 허벅지 등의 하지의 움직임을 제어하여 보행 등의 모션을 유도함으로써 사용자의 하지 재활치료 또는 운동보조에 사용할 수 있는 하지 복합 운동기기에 관한 것이다.

최근 재활을 필요로 하는 인구의 증가에 따라, 다양한 형태의 재활 보조기구 또는 운동기구가 개발되고 있다.

보다 구체적으로, 대한민국 공개특허 제10-2014-0143249호에서는 인체의 하지에 대한 재활 운동을 위한 복합장치로서, 사용자의 하지를 고정한 상태에서 하지가 회전 가능하도록 유도하여 재활을 수행하는 구조를 개시하고 있습니다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0658981호에서는 중력보상이 이루어지는 하지재활운동기구로서, 베드의 하측에서 사용자의 하지가 회전 가능하도록 이송시키는 구조를 구비하여 재활을 수행하는 구조를 개시하고 있습니다.

나아가, 대한민국 공개특허 제10-2014-0031593호에서는 체중을 이용한 복합 운동기구로서 사용자가 누운 베드의 하부를 회전 가능하도록 유도하여 사용자의 하지에 대한 재활 또는 운동을 유도하는 기술을 개시하고 있습니다.

이상과 같이, 사용자의 하지를 회전시킴으로써 재활치료하거나 운동을 보조하기 위한 기술은 다수 개시되고는 있습니다.

그러나, 현재까지 개발된 기술들은 하나의 회전축을 중심으로 프레임을 회전시킴으로써 사용자의 하지 전체 또는 하지의 일부분이 하나의 기준 축을 중심으로 일체로 회전하는 기술만 개발되고 있으므로, 상대적으로 단순한 재활 또는 운동 보조의 역할만 수행할 수 있는 한계가 있다.

그리하여, 종래 기술을 통해서는 실제 하지의 복합적인 움직임을 구현할 수 없어, 재활의 효과 또는 운동 보조의 효과가 미약한 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2014-0143249호 대한민국 등록특허 제10-0658981호 대한민국 공개특허 제10-2014-0031593호 대한민국 등록특허 제10-1629723호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 사용자의 하지의 복합 운동을 구현할 수 있어 하지에 대한 재활치료 및 운동보조의 역할을 향상시킬 수 있는 하지 복합 운동기기에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 하지 복합 운동기기는 프레임부, 베드부, 하부 링크유닛 및 상부 링크유닛을 포함한다. 상기 프레임부는 바닥에 지지된다. 상기 베드부는 사용자가 기대거나 눕고, 상기 프레임부에 연결되어 상기 프레임부의 움직임에 따라 자세가 변화된다. 상기 하부 링크유닛은 사용자의 발목의 각도 및 사용자의 무릎의 각도를 변화시킨다. 상기 상부 링크유닛은 사용자의 허벅지를 고정한다.

일 실시예에서, 상기 프레임부와 상기 베드부 사이의 공간부에 배치되어 사용자의 동작에 부합하는 중량이 상기 하부 링크유닛에 인가되도록 제어하는 중량제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 하부 링크유닛은, 상기 중량제어부에 회전 가능하도록 고정되는 회전유닛, 상기 회전유닛으로부터 연장되는 링크유닛, 상기 링크유닛에 연결되어 사용자의 발바닥의 자세를 변화시키는 발 지지유닛, 및 상기 발 지지유닛의 끝단에 고정되며 사용자의 발목을 고정하는 하부 롤러유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 링크유닛은, 상기 회전유닛 및 상기 발 지지유닛의 하단에 연결되는 제1 링크, 및 상기 회전유닛 및 상기 발 지지유닛의 상단에 연결되는 제2 링크를 포함하며, 상기 제1 및 제2 링크들의 상대 위치 변화에 따라 사용자의 무릎의 각도가 변화할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 발 지지유닛은, 상기 제1 및 제2 링크들이 각각 하단 및 상단에 연결되는 제1 지지부, 및 상기 제1 지지부의 일 끝단에 연결되며 사용자의 발바닥이 위치하는 제2 지지부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 지지부들의 상대 위치 변화에 따라 사용자의 발목의 각도가 변화할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 하부 롤러유닛은, 상기 제1 지지부의 다른 끝단에 연결되며 사용자의 발목을 전단부 및 후단부에서 각각 지지하는 제1 및 제2 하부 롤러들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 상부 링크유닛은, 상기 중량제어부의 상부로부터 연장되는 상부 연장부, 및 상기 상부 연장부에 고정되며, 사용자의 허벅지를 전단부 및 후단부에서 각각 지지하는 제1 및 제2 상부 롤러들을 포함하는 상부 롤러유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 상부 링크유닛은 상기 중량제어부에 고정되어, 상기 상부 연장부는 일정한 방향으로 연장될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 프레임부와 상기 베드부 사이의 공간에 배치되어 사용자의 근력에 부합하는 저항이 상기 하부 링크유닛에 인가되도록 제어하는 저항제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 베드부는, 사용자가 기대거나 눕는 베드, 상기 베드의 상측으로 위치하여 사용자에게 재활 또는 운동 정보를 제공하는 모니터부, 및 외부와 상기 사용자의 재활 또는 운동 정보를 송수신하는 통신부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 프레임부는, 바닥에 위치하는 베이스 프레임, 상기 베이스 프레임으로부터 상부방향으로 연장되며, 연장 길이의 변화가 가능한 한 쌍의 제1 및 제2 연장프레임들, 상기 제1 및 제2 연장프레임들과 소정의 각을 이루며 상부방향으로 연장되는 제3 및 제4 연장프레임들, 및 상기 제3 연장프레임으로부터 상기 베드부에 평행하게 연장되며, 상기 베드부와의 사이에서 공간부를 형성하는 수직 연장프레임을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 베이스 프레임과 상기 제1 및 제2 연장프레임들의 연장 방향을 조절하는 제1 회전부, 상기 제1 및 제2 연장프레임들과 상기 제3 및 제4 연장프레임들의 연장 방향을 조절하는 제2 회전부, 및 상기 제3 및 제4 연장프레임들과 상기 베드부의 연장 방향을 조절하는 제3 회전부를 포함하는 회전유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 하부 링크유닛을 통해 사용자의 발바닥의 자세는 물론 사용자의 발목의 위치를 변화시킴으로써 종래 단순한 움직임을 통한 재활이나 운동보조의 기능을 보완하여, 복합적인 하지의 운동을 모두 구현할 수 있어, 복합 재활 또는 복합 운동보조의 기능을 충실히 수행할 수 있다.

특히, 회전유닛을 통해 링크유닛이 회전함에 따라 발목의 위치가 변화하게 되고, 이에 따라 사용자의 무릎 관절이 회전하도록 유도할 수 있다. 또한 상기 링크유닛의 제1 및 제2 링크들의 상대적인 움직임에 따라 발 지지유닛이 회전하고, 이에 따라 사용자의 발목 관절이 회전하도록 유도할 수 있다.

즉, 사용자의 무릎 관절과 사용자의 발목 관절이 각각 독립적으로 회전되도록 유도되며, 이러한 복합 운동에 따라, 사용자가 걷거나 뛰는 행위 등을 정확하게 모사할 수 있어, 재활 효과 또는 운동 보조의 효과를 향상시킬 수 있다.

이 경우, 하부 롤러유닛은 발목의 회전시 발목을 지지하고, 상부 롤러유닛은 무릎의 회전시 허벅지를 지지하고, 상부 링크유닛은 사용자의 허벅지를 고정하므로, 사용자의 걷거나 뛰는 행위의 모사를 보다 정확하게 구현할 수 있다.

나아가, 중량 제어부 및 저항 제어부는 상기 하부 링크유닛을 동작함에 있어서, 사용자의 동작에 맞도록 중량을 발생하거나 사용자의 근력에 맞도록 저항을 발생함으로써, 사용자의 재활 효과 또는 운동 보조의 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 프레임부는 복수의 연장 프레임들이 서로 연결되며, 회전유닛을 통해 상대적으로 회전 가능하도록 결합되므로, 상기 프레임부 및 베드부의 위치를 조절함으로써 사용자가 기립한 상태, 누운 상태 또는 기댄 상태 등 다양한 상태에서 하지 복합 운동을 통한 재활 또는 운동보조를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 하지 복합 운동기기를 도시한 모식도이다.
도 2a는 도 1의 하지 복합 운동기기에서, 사용자가 기립한 자세에서 하부 링크유닛의 동작을 도시한 모식도이다.
도 2b는 도 2a의 하부 링크유닛의 동작을 통해 구현되는 동작을 도시한 모식도이다.
도 3a는 도 1의 하지 복합 운동기기에서, 사용자가 누운 자세에서 하부 링크유닛의 동작을 도시한 모식도이다.
도 3b 및 도 3c는 도 3a의 하부 링크유닛의 동작을 통해 구현되는 동작을 도시한 모식도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 하지 복합 운동기기를 도시한 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 하지 복합 운동기기(10)는 프레임부(100), 회전유닛(200), 베드부(300), 공간부(400), 중량제어부(500), 저항제어부(510), 하부 링크유닛(600) 및 상부 링크유닛(700)을 포함한다.

상기 프레임부(100)는 바닥에 위치하여 바닥과 접촉되는 베이스 프레임(110), 제1 및 제2 연장프레임들(120, 130), 제3 및 제4 연장 프레임들(140, 150) 및 수직 연장 프레임(160)을 포함한다.

한편, 상기 회전유닛(200)은 제1 내지 제3 회전부들(210, 220, 230)을 포함한다.

또한, 상기 베드부(300)는 베드(310), 모니터부(320) 및 통신부(330)를 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 제1 연장프레임(120)은 상기 베이스 프레임(110)과 상기 제1 회전부(210)를 통해 회전 가능하도록 상기 베이스 프레임(110)의 상부 방향으로 연결되는 제1 하부 프레임(121), 및 상기 제1 하부 프레임(121)으로부터 확장 가능하도록 상기 제1 하부 프레임(121)과 동일한 방향으로 연장되는 제1 상부 프레임(122)을 포함한다.

이 경우, 상기 제1 상부 프레임(122)은 상기 제1 하부 프레임(121)으로부터 돌출되어 연장되며, 상기 돌출되는 길이는 다양하게 변화할 수 있다.

마찬가지로, 상기 제2 연장프레임(130)은 상기 제1 연장프레임(120)과 평행하게 연장되며, 상기 베이스 프레임(110)과 상기 제1 회전부(210)를 통해 회전 가능하도록 상기 베이스 프레임(110)의 상부 방향으로 연결되는 제2 하부 프레임(131), 및 상기 제2 하부 프레임(131)으로부터 확장 가능하도록 상기 제2 하부 프레임(131)과 동일한 방향으로 연장되는 제2 상부 프레임(132)을 포함한다.

이 경우, 상기 제2 상부 프레임(132)은 상기 제2 하부 프레임(131)으로부터 돌출되어 연장되며, 상기 돌출되는 길이는 다양하게 변화할 수 있다.

상기 제3 연장프레임(140)은 일 끝단은 상기 제1 상부 프레임(122)과 상기 제2 회전부(220)를 통해 회전 가능하도록 연결되며, 다른 끝단은 상기 베드(310)에 상기 제3 회전부(230)를 통해 회전 가능하도록 연결된다.

마찬가지로, 상기 제4 연장프레임(150)은 일 끝단은 상기 제2 상부 프레임(132)과 상기 제2 회전부(220)를 통해 회전 가능하도록 연결되며, 다른 끝단은 상기 베드(310)에 상기 제3 회전부(230)를 통해 회전 가능하도록 연결된다.

상기 수직 연장프레임(160)은 상기 제3 연장프레임(140)의 중앙에, 상기 제3 연장프레임(140)의 연장방향에 수직인 방향으로 연장된다. 그리하여, 상기 수직 연장 프레임(160)과 상기 베드(310) 사이에는 상기 공간부(400)가 형성되고, 상기 공간부(400)에는 상기 중량제어부(500) 및 상기 저항제어부(510)가 배치된다.

이상과 같이, 상기 베이스 프레임(110)과 상기 제1 및 제2 연장프레임들(120, 130)은 회전 가능하도록 연결되고, 상기 제1 및 제2 연장프레임들(120, 130)과 상기 제3 및 제4 연장프레임들(140, 150)도 회전 가능하도록 연결되며, 상기 제3 및 제4 연장프레임들(140, 150)과 상기 베드(310)가 회전 가능하도록 연결되므로, 바닥에 지지된 상기 베이스 프레임(110)에 대하여 상기 베드(310)의 위치를 다양하게 위치시킬 수 있다.

그리하여, 사용자는 상기 베드(310) 상에 다양한 자세로 눕거나, 기대거나 또는 기립한 상태로 위치할 수 있으며, 이에 따라 사용자에게 필요로 하는 최적의 자세에서 재활이나 운동 보조를 수행할 수 있다.

또한, 상기 베이스 프레임(110)으로부터 상기 베드(310) 사이의 연장이 한 쌍의 연장프레임들을 통해 연결되므로, 상기 베드(310) 상에 눕거나 기대는 사용자의 몸무게를 충분히 지탱할 수 있는 지지력을 유지할 수 있다.

상기 모니터부(320)는 상기 베드(310)의 상측으로 사용자의 시야에 위치하여 사용자에게 재활 또는 운동 정보를 제공한다. 또한, 다양한 제어버튼을 포함하여 사용자 또는 관리자가 상기 하지 복합 운동기기(10)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있도록 한다.

상기 통신부(330)는 상기 사용자의 재활 또는 운동 정보를 외부로 송신하거나, 외부로부터 사용자에게 적합한 재활 또는 운동 정보를 수신 받을 수 있다. 이 경우, 상기 통신부(330)를 통해 수신되는 재활 또는 운동 정보는, 의사나 전문가에 의해 처방된 재활 또는 운동 정보일 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 공간부(400)는 상기 베드(310)와 상기 수직 연장프레임(160)의 사이에 형성되며, 상기 공간부(400)에 상기 중량제어부(500) 및 상기 저항제어부(510)가 위치한다.

그리하여, 상기 하지 복합 운동기기(10)의 구조를 최적화하도록 설계할 수 있다.

이 경우, 상기 중량제어부(500)는 사용자의 동작에 부합하는 중량이 상기 하부 링크유닛(600)에 인가되도록 상기 하부 링크유닛(600)의 동작을 제어하며, 상기 저항제어부(510)는 사용자의 근력에 부합하는 저항이 상기 하부 링크유닛(600)에 인가되도록 상기 하부 링크유닛(600)의 저항을 제어한다.

즉, 자세한 내용은 후술하겠으나, 상기 하부 링크유닛(600)은 다양한 동작을 통해 사용자의 하지를 복합적으로 움직이도록 유도하는데, 이 경우 사용자의 상태에 따라 하지의 움직임을 통한 재활 또는 운동 보조의 효과를 도모하기 위해서는 상기 하부 링크유닛(600)을 통해 인가되는 중량이나 저항이 변화되어야 한다.

그리하여, 본 실시예에서는, 상기 중량제어부(500)가 상기 하부 링크유닛(600)에 인가되는 중량을 변화시켜 사용자의 상태(예를 들어, 몸무게)에 부합하는 최적의 중량이 인가되도록 제어하며, 상기 저항제어부(510)는 상기 하부 링크유닛(600)에 인가되는 저항을 변화시켜 사용자의 상태(예를 들어, 근육량)에 부합하는 최적의 저항이 인가되도록 제어한다.

이에 따라, 사용자는 본인의 몸무게나, 체격, 체형 또는 근육량에 부합하는 최적의 재활 또는 운동 보조의 효과를 얻을 수 있다.

상기 하부 링크유닛(600)은 회전유닛(610), 링크유닛(620), 발 지지유닛(630) 및 하부 롤러유닛(640)을 포함한다.

상기 회전유닛(610)은 상기 중량제어부(500)의 하부 끝단에 고정되며, 소정의 회전축을 중심으로 회전한다.

상기 회전유닛(610)에는 상기 링크유닛(620)의 일단이 고정되며, 상기 링크유닛(620)의 타단은 상기 발 지지유닛(630)에 고정된다.

보다 구체적으로, 상기 링크유닛(620)은 상기 회전유닛(610)의 하단 및 상기 발 지지유닛(630)의 하단에 양 끝단이 연결되는 제1 링크(621), 및 상기 회전유닛(610)의 상단 및 상기 발 지지유닛(630)의 상단에 양 끝단이 연결되는 제2 링크(622)를 포함한다.

이 경우, 상기 발 지지유닛(630)은 제1 지지부(631) 및 제2 지지부(632)를 포함하며, 상기 제1 지지부(631)는 발의 후측에 위치하여 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)이 각각 연결되며, 상기 제2 지지부(632)는 상기 제1 지지부(631)의 전단에 연결된다.

한편, 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622) 각각은 연장방향으로 길이가 가변될 수 있다. 즉 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)의 길이는 축소되거나 확장되며, 이에 따라 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)에 연결되는 상기 발 지지유닛(630)의 위치도 가변될 수 있다.

상기 제1 지지부(631)는 도시된 바와 같이, 'ㄷ'자 형상으로 사용자의 발의 후측으로부터 하측으로 연장되며, 상기 제2 지지부(632)는 상기 'ㄷ'자 형상의 제1 지지부(631)의 끝단으로부터 사용자의 발바닥과 접촉하며 사용자의 발바닥을 지지한다.

이 경우, 도면에 상세히 도시하지는 않았으나, 상기 제2 지지부(632)는 상기 제1 지지부(631)에 대하여 회전 가능하도록 상기 제1 지지부(631)에 연결된다.

이상과 같은 결합 및 연결 관계를 바탕으로, 상기 링크유닛(620)의 위치에 따라 사용자의 무릎의 각도가 변화하게 되고, 상기 발 지지유닛(630)의 위치에 따라 사용자의 발목의 각도가 변화하게 된다.

보다 구체적인 사용자의 무릎 또는 발목의 움직임에 대하여는 도 2a 내지 도 3c를 참조하여 후술한다.

한편, 상기 하부 링크유닛(600)은 상기 하부 롤러유닛(640)을 더 포함하며, 상기 하부 롤러유닛(640)은 제1 및 제2 하부롤러들(641, 642)을 포함한다.

상기 제1 하부롤러(641)는 상기 제1 지지부(631)의 끝단에 고정되어 사용자의 발목을 후단부에서 지지하며, 상기 제2 하부롤러(642)는 비록 도시하지는 않았으나 상기 제1 하부롤러(641)와 연결되어 사용자의 발목을 전단부에서 지지한다.

그리하여, 사용자의 발목이 회전하거나 움직이는 경우, 상기 제1 및 제2 하부롤러들(641, 642)에 의해 지지되므로 사용자의 발목을 소정의 방향으로 유도할 수 있으며 불필요한 방향으로 발목이 움직이는 것을 차단하여 재활 및 운동 보조의 효과를 향상시킬 수 있다.

다만, 상기 제1 및 제2 하부롤러들(641, 642)은 각각 롤러의 형태로 사용자의 발목의 움직임을 방해하지 않고 자연스럽게 유도하는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 상부 링크유닛(700)은 상기 중량제어부(500)의 상부에 고정되며, 사용자의 허벅지가 위치한 방향으로 연장된다.

보다 구체적으로, 상기 상부 링크유닛(700)은 상기 중량제어부(500)의 상부로부터 연장되는 상부 연장부(710), 및 상기 상부 연장부(710)에 고정되며 사용자의 허벅지를 고정하는 상부 롤러유닛(720)을 포함한다.

이 경우, 상기 상부 연장부(710)는 해당 사용자의 재활 또는 운동 보조를 위해 사용자의 체격이나 체형 등에 맞춰 상기 중량제어부(500)로부터의 연장방향은 초기에 설정할 수 있으며, 이렇게 설정된 상기 상부 연장부(710)의 연장 방향은 해당 사용자에 대한 재활 또는 운동 보조가 종료될 때 까지는 고정된다.

또한, 상기 상부 연장부(710)는 도시하지는 않았으나, 사용자의 체격이나 체형 등에 맞춰 연장되는 길이를 변화시킬 수 있으며, 이렇게 변화된 연장 길이 역시, 해당 사용자에 대한 재활 또는 운동 보조가 종료될 때 까지는 일정하게 유지된다.

한편, 상기 상부 롤러유닛(720)은 제1 및 제2 상부롤러들(721, 722)을 포함한다.

상기 제1 상부롤러(721)는 상기 상부 연장부(710)의 끝단에 고정되어 사용자의 무릎 바로 위에 위치한 허벅지를 후단부에서 지지하며, 상기 제2 상부롤러(722)는 비록 도시하지는 않았으나 상기 제1 상부롤러(721)와 연결되어 사용자의 무릎 바로 위에 위치한 허벅지를 전단부에서 지지한다.

그리하여, 사용자의 무릎이 회전하거나 움직이는 경우, 상기 제1 및 제2 상부롤러들(721, 722)에 의해 지지되므로 사용자의 무릎을 소정의 방향으로 유도할 수 있으며 불필요한 방향으로 무릎이 움직이는 것을 차단하여 재활 및 운동 보조의 효과를 향상시킬 수 있다.

다만, 상기 제1 및 제2 상부롤러들(721, 722)은 각각 롤러의 형태로 사용자의 무릎의 움직임을 방해하지 않고 자연스럽게 유도하는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

도 2a는 도 1의 하지 복합 운동기기에서, 사용자가 기립한 자세에서 하부 링크유닛의 동작을 도시한 모식도이다. 도 2b는 도 2a의 하부 링크유닛의 동작을 통해 구현되는 동작을 도시한 모식도이다. 도 3a는 도 1의 하지 복합 운동기기에서, 사용자가 누운 자세에서 하부 링크유닛의 동작을 도시한 모식도이다. 도 3b 및 도 3c는 도 3a의 하부 링크유닛의 동작을 통해 구현되는 동작을 도시한 모식도이다.

이하에서는, 도 2a 내지 도 3c를 참조하여, 하지 복합 운동기기의 동작을 상세히 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 회전유닛(610)은 회전축을 중심으로 하단에는 상기 제1 링크(621)가 고정되고, 상단에는 제2 링크(621)가 고정된다.

그리하여, 상기 회전유닛(610)이 시계방향으로 회전하면 1차적으로 하단에 연결된 상기 제1 링크(621)는 상기 제1 지지부(631) 방향으로 확장되며, 상단에 연결된 상기 제2 링크(622)는 상기 제1 지지부(631)의 반대방향으로 축소되며 이동된다.

이에 따라, 상기 제1 지지부(631)는 하단이 상단에 대하여 외측으로(즉, 시계방향으로) 회전하게 되며, 상기 제1 지지부(631)가 하단이 상단에 대하여 외측으로 회전하면, 사용자의 발바닥을 지지하는 상기 제2 지지부(632)는 상측으로 이동하게 되어 사용자의 발바닥은 발목을 중심으로 발바닥의 전단부가 상부를 향하도록(즉, 시계방향으로) 회전하게 된다.

이와 달리, 상기 제1 지지부(631)가 반시계방향으로 회전하면 상기에서 설명한 회전방향과 반대방향으로, 사용자의 발바닥은 발목을 중심으로 발바닥의 전단부가 하부를 향하도록(즉, 반시계방향으로) 회전하게 된다.

즉, 상기 회전유닛(610)의 회전에 따라, 1차적으로 상기 발 지지유닛(630)은 회전하게 되며, 이에 따라 사용자의 발바닥의 자세가 변화하면서 사용자의 발목은 회전하게 된다. 즉, 사용자의 발바닥과 사용자의 종아리의 상대적인 회전 운동이 유도된다.

이러한 움직임은 도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 사용자의 발바닥이 'B'위치 또는 'D' 위치로부터 'A'위치 또는 'C'위치로 서로 이동하는 것을 통해 확인될 수 있다.

또한, 이와 같이, 상기 회전유닛(610)의 회전에 따라 발바닥의 위치 변화를 통해 사용자의 발목이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하게 되므로, 도 2b에 도시된 바와 같이 사용자가 걷거나 뛰는 동작에서 각각의 세부 동작에서의 발목의 각도를 다양하게 구현할 수 있으며, 마찬가지로 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 사용자가 하지 재활 또는 운동을 수행하는 경우 각각의 세부 동작에서의 발목의 각도를 다양하게 구현할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 링크유닛(620)의 제1 및 제2 링크들(621, 622)은 길이가 연장 또는 축소될 수 있다.

즉, 도 2a의 'B'위치에서 'A' 위치로 이동되는 과정, 및 도 3a의 'D'위치에서 'C'위치로 이동되는 과정에서, 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)은 길이가 연장되고, 상기와 반대로 이동되는 과정에서 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)은 길이가 축소된다.

이와 같이, 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)이 길이가 연장되는 경우, 상기 발 지지유닛(630) 전체는 'B'위치에서 'A' 위치로, 또는 'D'위치에서 'C'위치로 이동되며, 이에 따라 사용자의 무릎은 굽혀진 상태로부터 펼쳐진 상태로 변화하게 된다.

이와 달리, 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)이 길이가 축소되는 경우, 상기 발 지지유닛(630) 전체는 'A'위치에서 'B' 위치로, 또는 'C'위치에서 'D'위치로 이동되며, 이에 따라 사용자의 무릎은 펼쳐진 상태로부터 굽혀진 상태로 변화하게 된다.

이상과 같이, 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)의 길이가 확대되거나 축소됨에 따라 사용자의 무릎의 각도가 변화하게 되며, 이에 따라 도 2b에 도시된 바와 같이 사용자가 걷거나 뛰는 동작에서 필요한 무릎 각도를 구현할 수 있으며, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 사용자가 하지 운동 또는 하지 재활을 수행하는 경우에 필요한 무릎 각도도 구현할 수 있다.

즉, 상기 회전유닛(610)이 회전되는 각도 및 방향, 및 상기 제1 및 제2 링크들(621, 622)의 길이 변화를 다양하게 조합함으로써, 도 2b에 도시된 바와 같은 사용자가 걷거나 뛰는 동작에서 필요한 발목 및 무릎의 각도를 다양하게 제어할 수 있으며, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같은 사용자의 재활 또는 운동 동작에서 필요한 발목 및 무릎의 각도를 다양하게 제어할 수 있다.

그리하여, 사용자의 하지에 대한 복합적인 자세를 제어할 수 있어, 복합 동작을 구현할 수 있으며, 이에 따른 하지 복합 재활 또는 하지 복합 운동보조를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 하부 링크유닛을 통해 사용자의 발바닥의 자세는 물론 사용자의 발목의 위치를 변화시킴으로써 종래 단순한 움직임을 통한 재활이나 운동보조의 기능을 보완하여, 복합적인 하지의 운동을 모두 구현할 수 있어, 복합 재활 또는 복합 운동보조의 기능을 충실히 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 하지 복합 운동기기는 사용자의 재활치료 또는 운동보조에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.

10 : 하지 복합 운동기기 20 : 사용자
100 : 프레임부 200 : 회전유닛
300 : 베드부 400 : 공간부
500 : 중량제어부 510 : 저항제어부
600 : 하부 링크유닛 700 : 상부 링크유닛

Claims

바닥에 지지되는 프레임부;
사용자가 기대거나 눕고, 상기 프레임부에 연결되어 상기 프레임부의 움직임에 따라 자세가 변화되는 베드부:
사용자의 발목의 각도를 변화시키거나, 사용자의 무릎의 각도를 변화시키는 하부 링크유닛; 및
사용자의 허벅지를 고정하는 상부 링크유닛을 포함하는 하지 복합 운동기기.
제1항에 있어서,
상기 프레임부와 상기 베드부 사이의 공간부에 배치되어 사용자의 동작에 부합하는 중량이 상기 하부 링크유닛에 인가되도록 제어하는 중량제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제2항에 있어서, 상기 하부 링크유닛은,
상기 중량제어부에 회전 가능하도록 고정되는 회전유닛;
상기 회전유닛으로부터 연장되는 링크유닛;
상기 링크유닛에 연결되어 사용자의 발바닥의 자세를 변화시키는 발 지지유닛; 및
상기 발 지지유닛의 끝단에 고정되며 사용자의 발목을 고정하는 하부 롤러유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제3항에 있어서, 상기 링크유닛은,
상기 회전유닛 및 상기 발 지지유닛의 하단에 연결되는 제1 링크; 및
상기 회전유닛 및 상기 발 지지유닛의 상단에 연결되는 제2 링크를 포함하며,
상기 제1 및 제2 링크들의 위치 변화에 따라 사용자의 무릎의 각도가 변화하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제4항에 있어서, 상기 발 지지유닛은,
상기 제1 및 제2 링크들이 각각 하단 및 상단에 연결되는 제1 지지부; 및
상기 제1 지지부의 일 끝단에 연결되며 사용자의 발바닥이 위치하는 제2 지지부를 포함하고,
상기 제1 및 제2 지지부들의 위치 변화에 따라 사용자의 발목의 각도가 변화하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제5항에 있어서, 상기 하부 롤러유닛은,
상기 제1 지지부의 다른 끝단에 연결되며 사용자의 발목을 전단부 및 후단부에서 각각 지지하는 제1 및 제2 하부 롤러들을 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제2항에 있어서, 상기 상부 링크유닛은,
상기 중량제어부의 상부로부터 연장되는 상부 연장부; 및
상기 상부 연장부에 고정되며, 사용자의 허벅지를 전단부 및 후단부에서 각각 지지하는 제1 및 제2 상부 롤러들을 포함하는 상부 롤러유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제7항에 있어서,
상기 상부 링크유닛은 상기 중량제어부에 고정되어, 상기 상부 연장부는 일정한 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제1항에 있어서,
상기 프레임부와 상기 베드부 사이의 공간에 배치되어 사용자의 근력에 부합하는 저항이 상기 하부 링크유닛에 인가되도록 제어하는 저항제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제1항에 있어서, 상기 베드부는,
사용자가 기대거나 눕는 베드;
상기 베드의 상측으로 위치하여 사용자에게 재활 또는 운동 정보를 제공하는 모니터부; 및
외부와 상기 사용자의 재활 또는 운동 정보를 송수신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제1항에 있어서, 상기 프레임부는,
바닥에 위치하는 베이스 프레임;
상기 베이스 프레임으로부터 상부방향으로 연장되며, 연장 길이의 변화가 가능한 한 쌍의 제1 및 제2 연장프레임들;
상기 제1 및 제2 연장프레임들과 소정의 각을 이루며 상부방향으로 연장되는 제3 및 제4 연장프레임들; 및
상기 제3 연장프레임으로부터 상기 베드부에 평행하게 연장되며, 상기 베드부와의 사이에서 공간부를 형성하는 수직 연장프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 복합 운동기기.
제11항에 있어서,
상기 베이스 프레임과 상기 제1 및 제2 연장프레임들의 연장 방향을 조절하는 제1 회전부;
상기 제1 및 제2 연장프레임들과 상기 제3 및 제4 연장프레임들의 연장 방향을 조절하는 제2 회전부; 및
상기 제3 및 제4 연장프레임들과 상기 베드부의 연장 방향을 조절하는 제3 회전부를 포함하는 회전유닛을 더 포함하는 하지 복합 운동기기.