KR20190029181A - 재활훈련용 보행유도장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환자의 인지기능훈련과 보행훈련을 동시에 할 수 있고 흥미요소를 도입하여 동기부여를 강화한 재활훈련용 보행유도장치에 관한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사용자를 사이에 두고 한 쌍의 세로지지대를 포함하는 측면지지부 및 상기 한 쌍의 세로지지대를 연결하는 상방지지부를 포함하는 프레임부; 사용자의 몸통에 착용되는 사용자지지구; 상기 사용자지지구에 연결되는 로프; 상기 프레임부에 구비되어 상기 로프의 텐션을 유지하여 주는 체중유지부; 상기 프레임부의 하부에 구비되는 바퀴부; 상기 체중유지부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 재활훈련용 보행유도장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 복잡한 로봇장비를 착용하지 않고 환자 스스로 원하는 장소로 보행할 수 있도록 함으로써 재활훈련의 효과를 극대화할 수 있다.

Description

재활훈련용 보행유도장치{Gait guiding apparatus for rehabilitation training}

본 발명은 재활훈련용 보행유도장치에 관한 것이며, 구체적으로 환자의 인지기능훈련과 보행훈련을 동시에 할 수 있고 흥미요소를 도입하여 동기부여를 강화한 재활훈련용 보행유도장치에 관한 것이다.

뇌졸중, 척추손상 등으로 인해 재활훈련이 필요한 사람이 늘어나고 있으나, 이러한 재활훈련을 도와줄 인력, 장비 등은 턱없이 부족한 현실이다. 특히 재활훈련을 위해서는 스스로 걷도록 도와주는 장치가 필요한데, 대부분 런닝머신과 같은 제자리에서 움직이는 장치로 되어 있어 환자들은 말그대로 힘든 훈련으로 인식하고 있다.

도 1에 나타낸 등록특허 제10-1694848호에 의하면, 로봇 몸체를 환자가 착용하고 환자의 보행을 지지하는 보행기를 포함하도록 함으로써, 로봇 몸체와 보행기가 결합되어 환자가 자연스럽게 움직이며 보행하도록 지원하는 재활 로봇이 개시되어 있다.

상기한 발명은 환자의 다리에 로봇을 착용하게 함으로써 로봇의 움직임을 통해 환자가 스스로 보행하게 할 수 있는 장점이 있다.

하지만, 상기한 발명은 환자가 로봇 다리에 대한 거부감이 드는 경우가 많으며, 실제 로봇 다리를 착용하는 과정이 매우 불편하고 시간도 많이 걸린다. 또한, 로봇 다리의 작동과정에서 자연스럽지 못한 느낌을 받을 수 있으며, 스스로 움직이는 것이 아니다보니 재활훈련의 효과도 미미해지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것이며, 환자 스스로 보행을 할 수 있도록 유도하여 재활훈련의 효과를 극대화하고, 동기부여를 해줌으로써 흥미롭게 재활훈련에 임할 수 있도록 하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사용자를 사이에 두고 한 쌍의 세로지지대를 포함하는 측면지지부 및 상기 한 쌍의 세로지지대를 연결하는 상방지지부를 포함하는 프레임부; 사용자의 몸통에 착용되는 사용자지지구; 상기 사용자지지구에 연결되는 로프; 상기 프레임부에 구비되어 상기 로프의 텐션을 유지하여 주는 체중유지부; 상기 프레임부의 하부에 구비되는 바퀴부; 상기 체중유지부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 재활훈련용 보행유도장치를 제공한다.

상기 로프는 도르레에 의해 방향이 전환되며, 상기 도르레는 가드레일에 의해 전후로 이동되는 것이 바람직하다.

상기 프레임에는 사용자의 전방으로 보행위치를 표시하여 주는 영상처리부가 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 영상처리부는 발자국이미지를 사용자의 전방으로 표시하여 주는 레이저 프로젝터 및 상기 발자국이미지를 촬영하는 카메라를 포함하며, 상기 제어부는 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 보행의 정확성을 판단하는 것이 바람직하다.

상기 영상처리부는 짐벌유닛에 의해 상기 프레임에 회동가능하게 결합되어 상기 프레임의 움직임에 대해 대응되는 각도로 회전하여 상기 보행위치를 고정위치에 표시하여 줄 수 있다.

본 발명에 의하면, 복잡한 로봇장비를 착용하지 않고 환자 스스로 원하는 장소로 보행할 수 있도록 함으로써 재활훈련의 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 인지기능 훈련과 보행 훈련을 동시에 수행할 수 있어 종합적인 재활훈련을 할 수 있으며, 환자의 훈련성고를 객관적인 데이터를 통해 확인할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 재활 로봇의 구성을 나타내는 사시도;
도 2는 본 발명에 의한 재활훈련용 보행유도장치를 나타내는 정면도;
도 3은 본 발명에 의한 재활훈련용 보행유도장치의 측면도;
도 4는 본 발명에 의한 재활훈련과정을 나타내는 예시도;
도 5는 본 발명에 의한 재활훈련용 보행유도장치에서 짐벌유닛의 예를 나타내는 예시도.

본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 재활훈련용 보행유도장치는 측면지지부(110), 상방지지부(130), 사용자지지구(300), 로프(210), 체중유지부(400), 바퀴부(600)를 포함하여 구성된다.

상기 측면지지부(110) 및 상방지지부(130)는 본 발명에 의한 재활훈련용 보행유도장치의 프레임을 구성하는데, 상기 측면지지부(110)는 사용자의 측면에서 세로로 길게 구비되는 한 쌍의 세로지지대를 포함한다. 상기 세로지지대는 사람키보다 약간 높게 구비되는 것이 바람직한데, 일체형으로 구비될 수도 있고 길이를 늘리거나 줄일 수 있도록 두 개의 부재가 연결된 형태로 구비될 수도 있다.

상기 상방지지부(130)는 수평으로 한 쌍의 세로지지대를 연결하며, 각종 부품이 실장된다. 상기 상방지지부(130)에는 사용자의 어깨 넓이 정도의 폭으로 한 쌍의 가드레일(230)이 구비된다.

상기 가드레일(230)은 전방으로 돌출된 형태로 구비되며, 내측도르레(212)를 전방 및 후방으로 움직일 수 있도록 해주는 역할을 한다. 즉, 내측도르레(212)는 도르레브라켓(232)의 하부에 결합되어 있으며, 상기 도르레브라켓(232)은 가드레일(230)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 이러한 가드레일(230)에 의하여 사용자의 움직임에 따라 내측도르레(212)가 전방 또는 후방으로 이동하므로 제어부에서는 사용자가 움직이려는 방향을 감지해 낼 수 있다.

한편, 사용자는 사용자지지구(300)를 착용한 후 본 발명에 의한 재활훈련용 보행유도장치를 이용할 수 있다. 상기 사용자지지구(300)는 가슴, 허리, 골반 등에 착용할 수 있다. 상기 사용자지지구(300)는 착용시 사용자가 안정감을 느끼기 위하여 부드럽고 질긴 천으로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 사용자지지구(300)에는 사용자의 움직임을 감지할 수 있는 센서가 부착될 수도 있다.

상기 사용자지지구(300)는 로프(210)에 연결된다. 또한, 상기 로프(210)는 복수 개의 도르레를 통해 체중유지부(400)에 연결된다.

구체적으로, 상기 로프(210)는 한 쌍으로 구비되고, 가드레일(230)에 결합되는 내측도르레(212)를 거쳐 측면지지부(110)에 결합되는 외측도르레(214)에 의해 방향이 전환되어 세로지지대를 따라 연장된 후 체중지지부(400)에 연결된다. 상기 한 쌍의 내측도르레(212)의 폭은 사용자의 어깨 넓이보다 약간 큰 것이 바람직하다.

상기 체중유지부(400)는 제어부의 구동에 따라 상기 로프의 텐션을 유지시켜 줌으로써 사용자가 선 자세를 유지할 수 있도록 해주는 역할을 한다. 즉, 사용자가 다리에 힘이 풀려 주저앉는 경우 상기 체중유지부에서는 로프를 잡아당겨 사용자가 선 자세를 유지할 수 있도록 하여 주고, 걷는 자세에서는 상황에 따라 살작 로프를 들어 올려 주어 사용자가 쉽게 걸을 수 있도록 하여 준다.

사용자가 앞으로 전진하려 하는 경우 상체가 앞으로 기울면서 로프의 장력에 의해 내측도르레(212)가 가드레일을 따라 앞으로 전진하게 된다. 그러면, 내측도르레센서(미도시)에 의해 내측도르레가 앞으로 전진한 것이 감지되고, 제어부에서는 바퀴부(600)를 구동시켜 앞으로 전진시킨다.

상기 바퀴부(600)는 하부프레임에 구비될 수 있으며, 전방부, 후방부, 중앙부에 각각 구비될 수 있다. 상기 바퀴부(600)는 모터에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

한편, 사용자가 옆방향으로 이동하고자 몸을 돌리는 경우 체중유지부(400)에서 감지되는 양쪽 로프의 장력(당기는 힘)이 달라지게 된다. 즉, 몸을 오른쪽으로 돌리는 경우 오른쪽 로프의 장력에 비해 왼쪽 로프의 장력이 커지게 된다. 제어부에서는 내측도르레의 움직임 및 양쪽 로프의 장력 차이를 계산하여 왼쪽 바퀴부와 오른쪽 바퀴부의 구동을 다르게 하여 준다.

예를 들어, 내측도르레가 앞으로 이동하면서 왼쪽 로프의 장력이 오른쪽 로프의 장력보다 커지는 경우 제어부에서는 왼쪽 바퀴부의 구동속도를 오른쪽 바퀴의 구동속도보다 빠르게 제어한다. 또한, 내측도르레가 뒤로 이동하면서 오른쪽 로프의 장력이 왼쪽 로프의 장력보다 커지는 경우 제어부에서는 오른쪽 바퀴부를 후진으로 하면서 오른쪽 바퀴부의 구동속도를 왼쪽 바퀴부의 구동속도보다 빠르게 제어한다.

상기 프레임의 상부에는 사용자의 전방으로 보행위치를 표시하여 주는 영상처리부(500)가 구비된다. 상기 영상처리부(500)는 전방으로 발자국이미지를 표시하여 주는 레이저프로젝터 및 상기 발자국이미지를 촬영하는 카메라를 포함한다.

즉, 도 4를 참조하면, 상기 영상처리부(500)의 레이저프로젝터에서는 사용자의 전방으로 발자국이미지를 표시하여 주며, 사용자는 상기 발자국이미지를 보면서 다음 발을 딛을 위치를 확인하게 된다. 뇌졸중 등의 환자들은 보통 마비증세와 더불어 인지능력이 떨어지게 되는데, 본 발명에 의하면 보행위치를 표시하여 줌으로써 올바른 보행을 유도함과 동시에 목표의식을 느끼게 해주어 인지훈련과 재활훈련이 동시에 이루어지게 된다.

사용자는 레이저프로젝터에서 방사되는 발자국이미지를 따라 다리를 딛게 되며, 상기 카메라에서는 사용자가 발자국이미지를 올바로 밟는지 촬영하게 된다. 그리고, 제어부의 비전분석부에서는 상기 카메라로 촬영된 영상을 분석하여 보행의 정확성을 판단하게 된다.

예를 들어, 상기 비전분석부에서는 발자국이미지 면적의 80% 이상이 사용자의 발로 채워지면 올바른 보행으로 판단하며, 제어부에서는 스피커(미도시)를 통해 알람을 줌으로써 올바른 보행을 했음을 알려줄 수 있다. 이와는 반대로, 상기 비전분석부에서는 발자국이미지 면적의 50% 미만이 사용자의 발로 채워지면 보행실패로 판단하며, 제어부에서는 스피커를 통해 경고알람 또는 "발의 위치를 이동시켜 주세요"와 같은 안내방송을 하여줌으로써 보행이 원활하게 이루어질 수 있도록 유도하여 준다.

이와 함께, 상기 제어부에서는 타이머를 가동시켜 한 발을 딛고 난 후, 몇초 만에 다음 발을 딛는지를 측정한다. 이러한 데이터는 저장부에 저장되거나, 중앙서버로 전송되어 저장될 수 있다.

또한, 상기 제어부에서는 보행성공 개수를 카운트하여 레이저프로젝터를 통해 실시간으로 점수를 표시하여 줄 수 있다. 이렇게 하여 사용자는 목표의식이 생기게 되고 흥미를 유발할 수 있다.

한편, 상기 영상처리부(500)는 도 5와 같은 짐벌유닛을 이용하여 프레임에 결합될 수 있다. 상기 짐벌유닛은 IMU센서를 포함할 수 있으며, 이를 통해 현재의 위치를 추정하여 사용자가 어느 방향으로 얼만큼 이동하였는지를 판단할 수 있다.

상기 짐벌유닛에 의하여 레이저프로젝터는 사용자가 앞으로 전진하여도 일정 위치에 보행위치를 표시하여 줄 수 있다. 즉, 상기 영상처리부는 짐벌유닛에 의해 프레임에 회동가능하게 결합되고, 프레임의 움직임을 감지하여 이에 대응되는 각도로 회전하여 프레임이 움직여도 보행위치를 바닥의 고정위치에 표시하여 주게 된다. 이후, 사용자가 보행위치를 밟으면 다음 보행위치를 연속적으로 표시하여 줄 수 있다.

본 발명에 의한 재활훈련용 보행유도장치를 이용한 훈련과정은 모두 중앙서버로 전송되어 관리된다. 따라서, 중앙서버의 훈련프로그램에 따라 영상처리부에서 표시되는 내용은 달라진다. 즉, 사용자의 이전 점수 및 보행시간에 따라 보폭이나 방향전환 등의 난이도가 달라질 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 측면지지부 130 : 상방지지부
210 : 로프 212 : 내측도르레
214 : 외측도르레 230 : 가드레일
300 : 사용자지지구 400 : 체중유지부
500 : 영상처리부 600 : 바퀴부

Claims (5)

1. 사용자를 사이에 두고 한 쌍의 세로지지대를 포함하는 측면지지부 및 상기 한 쌍의 세로지지대를 연결하는 상방지지부를 포함하는 프레임부;
   사용자의 몸통에 착용되는 사용자지지구;
   상기 사용자지지구에 연결되는 로프;
   상기 프레임부에 구비되어 상기 로프의 텐션을 유지하여 주는 체중유지부;
   상기 프레임부의 하부에 구비되는 바퀴부;
   상기 체중유지부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 재활훈련용 보행유도장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 로프는 도르레에 의해 방향이 전환되며, 상기 도르레는 가드레일에 의해 전후로 이동되는 것을 특징으로 하는 재활훈련용 보행유도장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임에는 사용자의 전방으로 보행위치를 표시하여 주는 영상처리부가 구비되는 것을 특징으로 하는 재활훈련용 보행유도장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 영상처리부는 발자국이미지를 사용자의 전방으로 표시하여 주는 레이저 프로젝터 및 상기 발자국이미지를 촬영하는 카메라를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 보행의 정확성을 판단하는 것을 특징으로 하는 재활훈련용 보행유도장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 영상처리부는 짐벌유닛에 의해 상기 프레임에 회동가능하게 결합되어 상기 프레임의 움직임에 대해 대응되는 각도로 회전하여 상기 보행위치를 고정위치에 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 재활훈련용 보행유도장치.

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