KR20190052385A - 고유수용성 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

고유수용성 측정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

고유수용성 측정 장치 및 그 방법이 개시된다. 고유수용성 측정 장치는 사용자의 하박에 장착되는 하박 프레임; 상기 사용자의 상박에 장착되는 상박 프레임; 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임을 연결하며, 상기 사용자의 하박의 움직임에 따라 상기 하박 프레임을 상기 상박 프레임 방향으로 회전시키는 구조가 포함된 관절부; 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 센서; 및 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도를 이용하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

고유수용성 측정 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING PROPRIOCEPTION}
본 발명은 고유수용성 감각을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
고유수용성 감각은 신경근 조절, 균형 조절, 관절의 안정성을 확보하고 유지하는데 중요한 피드백(Feedback)요소이다. 고유수용성 감각은 뇌출혈과 같은 관련 질환의 진행 초기에 손상 받을 가능성이 매우 크다. 따라서, 고유수용성 감각을 객관적으로 측정하는 것은 고유수용성 감각이 손실되는 것을 초기에 발견하거나 연령증가에 따른 손실을 객관적으로 평가하기 위해서 필요하다.
또한, 고유수용성 감각은 관절의 기능적 불안정이나 재손상을 감소시키기 위하여 필요하므로, 재활훈련 및 관련 교육에 있어서도 고유수용성 감각의 측정이 필요한 실정이다.
종래의 고유수용성 감각의 측정 방법은 사용자의 관절 위치감각의 재구현, 또는 힘 감각의 재구현 등을 치료사의 눈대중이나 삼차원 동작 분석을 통해 측정하고 있다.
치료사가 눈대중으로 측정하는 것은 객관적인 수치로 측정할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 삼차원 동작 분석의 경우 마커의 부착에 따른 오차 및 측정 전 마커의 위치에 부착하는 불편함뿐만 아니라, 삼차원 분석기를 사용하기 위한 공간적 제약, 고가의 장치를 활용해야 하는 문제로 사용성에 문제가 있다.
따라서, 고유수용성감각을 객관적이고 양적화 할 수 있는 신뢰성이 높고, 기존의 크기가 크고, 착용이 불편한 고가의 장치보다 착용이 간단하고 효율적인 측정 장치가 요청되고 있다.
본 발명은 사용자의 팔꿈치 관절을 이용하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 네거티브 토크 모드를 이용하여 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 가함으로써, 부하에 따른 공유 수용성 감각을 측정하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 포지티브 토크 모드를 이용하여 사용자가 팔꿈치 관절에 힘을 가하는 방향으로 토크를 생성함으로써, 사용자의 하박이 회전하는 것을 보조하여 고유 수용성 감각이 정상임에도 근력이 모자라서 장애로 판단되는 것을 방지하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 장치는 사용자의 하박에 장착되는 하박 프레임; 상기 사용자의 상박에 장착되는 상박 프레임; 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임을 연결하며, 상기 사용자의 하박의 움직임에 따라 상기 하박 프레임을 상기 상박 프레임 방향으로 회전시키는 구조가 포함된 관절부; 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 센서; 및 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도를 이용하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 장치는 상기 하박 프레임이 회전하도록 상기 관절부에 토크를 생성하는 모터를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 고유수용성 측정 모드에 따라 상기 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향, 또는 펴는 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 장치의 센서는, 상기 고유수용성 측정 모드가 네거티브 토크 모드인 경우, 상기 사용자가 상기 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부를 측정하고, 상기 프로세서는, 상기 사용자가 힘을 가하는 방향의 반대 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하여 상기 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 장치의 센서는, 상기 고유수용성 측정 모드가 포지티브 토크 모드인 경우, 상기 사용자가 상기 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부를 측정하고, 상기 프로세서는, 상기 사용자가 힘을 가하는 방향과 동일한 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하여 상기 사용자가 팔을 굽히거나 펴는 동작을 보조할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 장치의 프로세서는, 상기 고유수용성 측정 모드가 속도 제어 모드인 경우, 사용자로부터 정지 명령이 입력될 때까지 상기 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 장치의 프로세서는, 상기 사용자의 오른팔에 장착된 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도 및 상기 사용자의 왼팔에 장착된 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도를 비교하고, 비교 결과에 따라 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 방법은 사용자의 오른팔의 하박에 장착된 하박 프레임과 상기 오른팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 단계; 사용자의 왼팔의 하박에 장착된 하박 프레임과 상기 왼팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 단계; 상기 오른팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도와 상기 왼팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 비교하는 단계; 및 비교 결과에 따라 사용자의 고유 수용성 감각을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 방법은 고유수용성 측정 모드에 따라 상기 사용자의 왼팔의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향, 또는 펴는 방향으로 토크를 생성하도록 모터를 제어하는 단계를 더 포함하고, 상기 왼팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 단계는, 모터의 제어에 따라 굽히거나, 펴진 사용자의 왼팔의 하박에 장착된 하박 프레임과 상기 왼팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 방법의 모터를 제어하는 단계는, 상기 고유수용성 측정 모드가 네거티브 토크 모드인 경우, 상기 사용자가 상기 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부를 측정하는 단계; 및 상기 사용자가 힘을 가하는 방향의 반대 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하여 상기 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 방법의 모터를 제어하는 단계는, 상기 고유수용성 측정 모드가 포지티브 토크 모드인 경우, 상기 사용자가 상기 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부를 측정하는 단계; 및 상기 사용자가 힘을 가하는 방향과 동일한 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하여 상기 사용자가 팔을 굽히거나 펴는 동작을 보조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유수용성 측정 방법의 모터를 제어하는 단계는, 상기 고유수용성 측정 모드가 속도 제어 모드인 경우, 사용자로부터 정지 명령이 입력될 때까지 상기 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 사용자의 팔꿈치 관절을 이용하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 네거티브 토크 모드를 이용하여 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 가함으로써, 부하에 따른 공유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의하면, 포지티브 토크 모드를 이용하여 사용자가 팔꿈치 관절에 힘을 가하는 방향으로 토크를 생성함으로써, 사용자의 하박이 회전하는 것을 보조하여 고유 수용성 감각이 정상임에도 근력이 모자라서 장애로 판단되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고유 수용성 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 고유 수용성 측정 장치의 일례이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부착형 고유 수용성 측정 장치의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부착형 고유 수용성 측정 장치의 다른 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부착형 고유 수용성 측정 장치의 사용 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고유 수용성 측정 모드들의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부착형 고유 수용성 측정 장치의 사용 일례이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무토크 모드의 동작 과정의 일례이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 포지티브 모드의 동작 과정의 일례이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 네거티브 모드의 동작 과정의 일례이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 고유 수용성 측정 장치의 모터 제어 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 고유 수용성 측정 방법은 고유 수용성 측정 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고유 수용성 측정 장치를 나타내는 도면이다.
고유 수용성 측정 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 하박 프레임(110), 상박 프레임(120), 관절부(130), 센서(140), 모터(150), 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다.
하박 프레임(110)은 사용자의 하박에 장착되는 프레임일 수 있다. 이때, 하박 프레임(110)은 하박 프레임(110)을 사용자의 하박에 고정하기 위한 고정 장치, 또는 사용자가 손으로 잡아서 하박 프레임(110)의 위치를 고정시킬 수 있는 손잡이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상박 프레임(120)은 사용자의 상박에 장착되는 프레임일 수 있다. 이때, 상박 프레임(120)은 상박 프레임(120)을 사용자의 상박에 고정하기 위한 고정 장치, 또는 책상과 같은 사용자가 상박을 올려놓을 수 있는 장치에 상박 프레임(120)을 결합하기 위한 결합 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
관절부(130)는 하박 프레임(110)과 상박 프레임(120)을 연결할 수 있다. 그리고, 관절부(130)는 사용자의 하박의 움직임에 따라 하박 프레임(110)을 상박 프레임(120) 방향으로 회전시키는 구조를 포함할 수 있다.
센서(140)는 하박 프레임(110)과 상박 프레임(120) 간의 각도를 측정할 수 있다. 또한, 센서(140)는 고유수용성 측정 모드가 네거티브 토크 모드, 또는 포지티브 모드인 경우, 사용자가 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부 및 사용자가 힘을 가하는 방향을 측정할 수 있다.
모터(150)는 프로세서(1600)의 제어에 따라 하박 프레임(110)이 회전하도록 관절부(130)에 토크를 생성할 수 있다.
프로세서(160)는 센서(140)가 측정한 하박 프레임(110)과 상박 프레임(120) 간의 각도를 이용하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 고유수용성 측정 모드에 따라 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향, 또는 펴는 방향으로 토크를 생성하도록 모터(150)를 제어할 수 있다.
고유 수용성 측정 모드는 도 6에 도시된 바와 같이 한팔 모드, 무토크 모드, 포지티브 모드, 네거티브 모드, 속도 제어 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 고유 수용성 측정 모드 각각에 따른 프로세서(160)의 동작은 이하 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
또한, 프로세서(160)는 사용자의 오른팔에 장착된 하박 프레임(110)과 상박 프레임(120) 간의 각도 및 사용자의 왼팔에 장착된 하박 프레임(110)과 상박 프레임(120) 간의 각도를 비교할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 비교 결과에 따라 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
예를 들어, 비교 결과의 차이가 기 설정된 오차 범위 이하인 경우, 프로세서(160)는 사용자의 고유수용성 감각이 정상이라고 판단할 수 있다. 반면, 비교 결과의 차이가 기 설정된 오차 범위를 초과하는 경우, 프로세서(160)는 사용자의 고유수용성 감각이 비정상이라고 판단할 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 비교 결과의 차이가 클수록 사용자의 고유수용성 감각의 장애도가 높은 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고유 수용성 측정 장치(100)는 사용자의 팔꿈치 관절을 이용하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다. 또한, 고유 수용성 측정 장치(100)는 네거티브 토크 모드를 이용하여 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 가함으로써, 부하에 따른 공유 수용성 감각을 측정할 수 있다. 그리고, 고유 수용성 측정 장치(100)는 포지티브 토크 모드를 이용하여 사용자가 팔꿈치 관절에 힘을 가하는 방향으로 토크를 생성함으로써, 사용자의 하박이 회전하는 것을 보조하여 고유 수용성 감각이 정상임에도 근력이 모자라서 장애로 판단되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 고유 수용성 측정 장치의 일례이다.
본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 고유 수용성 측정 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 사용자의 상박 및 하박에 장착되어 사용자의 팔꿈치 관절의 각도를 측정할 수 있다.
이때, 휴대용 고유 수용성 측정 장치는 사용자의 상박을 고정하기 위한 장치가 없으므로, 상박의 움직임에 따라 팔꿈치 각도들을 비교하기 어려운 상황이 발생할 수 있다. 따라서, 휴대용 고유 수용성 측정 장치는 침대나, 마루와 같이 사용자의 팔을 내렸을 때, 상박의 위치가 고정되는 장소에 사용자가 누운 상태에서 동작할 수 있다.
그리고, 휴대용 고유 수용성 측정 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 하박 프레임(110)을 사용자의 하박에 고정하기 위한 고정 장치(210) 및 상박 프레임(120)을 사용자의 상박에 고정하기 위한 고정 장치(220)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부착형 고유 수용성 측정 장치의 일례이다.
부착형 고유 수용성 측정 장치는 사용자의 상박의 위치를 고정하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 책상과 같이 사용자의 팔을 올려 놓을 수 있는 장소, 또는 장치에 부착되는 고유 수용성 측정 장치일 수 있다.
이때, 부착형 고유 수용성 측정 장치는 사용자가 상박을 올려놓을 수 있는 장치에 상박 프레임(120)을 결합하기 위한 결합 장치(310) 및 하박 프레임(110)을 사용자의 하박에 고정하기 위한 고정 장치(320)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부착형 고유 수용성 측정 장치의 다른 일례이다.
도 4는 도 2, 도 3과 같이 사용자의 하박을 끼워서 고정하는 고정 장치가 아니라 손잡이를 이용하여 사용자의 하박을 고정하는 고유 수용성 측정 장치이다.
이때, 부착형 고유 수용성 측정 장치는 사용자가 상박을 올려놓을 수 있는 장치에 상박 프레임(120)을 결합하기 위한 결합 장치(410) 및 사용자가 손으로 잡아서 하박 프레임(110)의 위치를 고정시킬 수 있는 손잡이(420)를 포함할 수 있다.
또한, 결합 장치(410)는 사용자의 상박의 두께에 따라 상박 프레임(120)를 상하로 이동하여 관절부(130)이 사용자의 팔꿈치 관절에 대응하도록 조절할 수 있는 높이 조절부(411)와 사용자의 상박의 길이에 따라 상박 프레임(120)의 길이를 증가, 또는 감소하여 관절부(130)이 사용자의 팔꿈치 관절에 대응하도록 조절할 수 있는 길이 조절부(401)를 포함할 수 있다.
그리고, 하박 프레임(110)은 사용자의 하박의 길이에 따라 손잡이(420)의 위치를 조절하는 위치 조절부(421)를 포함할 수 있다.
또한, 높이 조절부(411)과 길이 조절부(401)는 도 3에 도시된 부착형 고유 수용성 측정 장치에도 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부착형 고유 수용성 측정 장치의 사용 일례이다.
부착형 고유 수용성 측정 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 사용자가 팔을 올려놓을 수 있는 책상과 같은 장소, 또는 장치에 부착되며, 사용자가 상박을 상박 프레임(120)의 위치에 올린 상태로 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고유 수용성 측정 모드들의 일례이다.
고유 수용성 측정 모드는 한팔 모드(610), 무토크 모드(620), 포지티브 모드(630), 네거티브 모드(640), 및 속도 제어 모드(650) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
고유수용성 측정 모드가 한팔 모드(610)인 경우, 사용자는 오른팔, 또는 왼팔을 2번 굽힐 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 사용자가 처음으로 오른팔, 또는 왼팔을 굽힌 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 다음으로, 프로세서(160)는 사용자가 두 번째로 오른팔, 또는 왼팔을 굽힌 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 마지막으로 프로세서(160)는 사용자가 처음으로 오른팔, 또는 왼팔을 굽힌 각도와 사용자가 두 번째로 오른팔, 또는 왼팔을 굽힌 각도를 비교하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
고유수용성 측정 모드가 무토크 모드(620)인 경우, 사용자는 오른팔을 굽힌 후, 왼팔을 오른팔과 동일한 각도로 굽힐 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 다음으로, 프로세서(160)는 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 마지막으로 프로세서(160)는 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도와 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 비교하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
고유수용성 측정 모드가 포지티브 모드(630)인 경우, 사용자는 오른팔을 굽힌 후, 왼팔을 오른팔과 동일한 각도로 굽힐 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 다음으로, 프로세서(160)는 사용자가 사용자의 왼팔 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부 및 사용자가 힘을 가하는 방향을 센서(150)로 측정할 수 있다. 그 다음으로, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 가하는 방향과 동일한 방향으로 토크를 생성하도록 모터(150)를 제어하여 사용자가 팔을 굽히거나 펴는 동작을 보조할 수 있다. 사용자가 사용자의 왼팔에 힘을 가하지 않는 경우, 프로세서(160)는 모터(150)의 동작을 종료하고, 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 마지막으로 프로세서(160)는 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도와 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 비교하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
고유수용성 측정 모드가 네거티브 모드(640)인 경우, 사용자는 오른팔을 굽힌 후, 왼팔을 오른팔과 동일한 각도로 굽힐 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 다음으로, 프로세서(160)는 사용자가 사용자의 왼팔 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부 및 사용자가 힘을 가하는 방향을 센서(150)로 측정할 수 있다. 그 다음으로, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 가하는 방향의 반대 방향으로 토크를 생성하도록 모터(150)를 제어하여 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 제공할 수 있다. 사용자가 사용자의 왼팔에 힘을 가하지 않는 경우, 프로세서(160)는 모터(150)의 동작을 종료하고, 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 마지막으로 프로세서(160)는 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도와 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 비교하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
또한, 고유수용성 측정 모드가 네거티브 모드(630), 또는 포지티브 모드(640)인 경우, 센서(150)로 사용자의 왼팔 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부 및 사용자가 힘을 가하는 방향을 측정하지 않고, 수동으로 모터(140)를 제어할 수도 있다. 이때, 사용자는 버튼, 음성 인식과 같은 외부 입력 수단을 이용하여 모터(140)가 토크를 생성할 방향을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 버튼 1은 팔꿈치 관절을 굽히는 방향으로 모터(140)가 토크를 생성하도록 하는 입력 수단이고, 버튼2는 팔꿈치 관절을 펴는 방향으로 모터(140)가 토크를 생성하도록 하는 입력 수단일 수 있다. 고유수용성 측정 모드가 네거티브 모드(630), 또는 포지티브 모드(640)인지에 따라 사용자는 버튼 1과 버튼 2 중에 하나를 선택하여 모터(140)를 제어함으로써, 사용자가 팔을 굽히거나 펴는 동작에 부하를 주거나, 사용자가 팔을 굽히거나 펴는 동작을 보조할 수 있다.
고유수용성 측정 모드가 속도 제어 모드(650)인 경우, 사용자의 고유수용성 감각을 측정하는 측정자가 사용자의 오른팔을 굽히면, 프로세서(160)가 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 사용자로부터 정지 명령이 입력될 때까지 사용자의 왼팔의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향으로 토크를 생성하도록 모터(150)를 제어함으로써, 팔꿈치 관절을 굽히기 위한 힘을 가하지 않고 있는 사용자의 왼팔의 팔꿈치 관절을 자동으로 굽힐 수 있다. 사용자로부터 정지 명령이 입력되는 경우, 프로세서(160)는 모터(150)를 정지시키고, 프로세서(160)는 모터(150)의 동작을 종료하고, 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 센서(150)로 측정하여 저장할 수 있다. 마지막으로 프로세서(160)는 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도와 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 비교하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무토크 모드의 동작 과정의 일례이다.
고유수용성 측정 모드가 무토크 모드인 경우, 먼저 사용자는 오른팔을 굽힐 수 있다. 이때, 사용자의 왼팔은 도 7의 710에 도시된 바와 같이 굽힌 상태이거나, 720에 도시된 바와 같이 편 상태일 수 있다.
그리고, 사용자는 도 7의 730에 도시된 바와 같이 왼팔을 오른팔과 동일한 각도로 굽힐 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 사용자의 오른팔의 팔꿈치 각도와 사용자의 왼팔의 팔꿈치 각도를 비교하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 포지티브 모드의 동작 과정의 일례이다.
고유수용성 측정 모드가 포지티브 모드인 경우, 먼저 사용자는 오른팔을 굽힐 수 있다. 이때, 사용자의 왼팔은 도 8의 810에 도시된 바와 같이 굽힌 상태이거나, 820에 도시된 바와 같이 편 상태일 수 있다.
사용자의 왼팔이 도 8의 810에 도시된 바와 같이 굽힌 상태인 경우, 사용자는 왼팔을 오른팔과 동일한 각도(800)가 되도록 왼팔을 펴는 방향(811)으로 힘을 가할 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 센서(150)를 이용하여 사용자가 방향(811)으로 힘을 가하는 것을 측정할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 가하는 방향(811)과 동일한 방향의 토크(812)를 생성하도록 모터(150)를 제어함으로써, 사용자가 도 8의 830에 도시된 바와 같은 각도로 팔을 펴도록 보조할 수 있다.
사용자의 왼팔이 도 8의 820에 도시된 바와 같이 편 상태인 경우, 사용자는 왼팔을 오른팔과 동일한 각도(800)가 되도록 왼팔을 굽히는 방향(821)으로 힘을 가할 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 센서(150)를 이용하여 사용자가 방향(821)으로 힘을 가하는 것을 측정할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 가하는 방향(821)과 동일한 방향의 토크(822)를 생성하도록 모터(150)를 제어함으로써, 사용자가 도 8의 830에 도시된 바와 같은 각도로 팔을 굽히도록 보조할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 네거티브 모드의 동작 과정의 일례이다.
고유수용성 측정 모드가 네거티브 모드인 경우, 먼저 사용자는 오른팔을 굽힐 수 있다. 이때, 사용자의 왼팔은 도 9의 910에 도시된 바와 같이 굽힌 상태이거나, 920에 도시된 바와 같이 편 상태일 수 있다.
사용자의 왼팔이 도 9의 910에 도시된 바와 같이 굽힌 상태인 경우, 사용자는 왼팔을 오른팔과 동일한 각도(900)가 되도록 왼팔을 펴는 방향(911)으로 힘을 가할 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 센서(150)를 이용하여 사용자가 방향(911)으로 힘을 가하는 것을 측정할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 가하는 방향(911)과 반대 방향의 토크(912)를 생성하도록 모터(150)를 제어함으로써, 사용자가 도 9의 930에 도시된 바와 같은 각도로 팔을 펴는 과정에 부하를 제공할 수 있다.
사용자의 왼팔이 도 9의 920에 도시된 바와 같이 편 상태인 경우, 사용자는 왼팔을 오른팔과 동일한 각도(900)가 되도록 왼팔을 굽히는 방향(921)으로 힘을 가할 수 있다. 이때, 프로세서(160)는 센서(150)를 이용하여 사용자가 방향(921)으로 힘을 가하는 것을 측정할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 가하는 방향(921)과 반대 방향의 토크(922)를 생성하도록 모터(150)를 제어함으로써, 사용자가 도 9의 930에 도시된 바와 같은 각도로 팔을 굽히는 과정에 부하를 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 고유 수용성 측정 장치의 모터 제어 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(1010)에서 프로세서(160)는 사용자로부터 입력받은 고유 수용성 측정 모드를 확인할 수 있다.
단계(1020)에서 프로세서(160)는 고유 수용성 측정 모드가 무토크 모드인지 여부를 확인하고, 고유 수용성 측정 모드가 무토크 모드인 경우, 모터 제어를 종료할 수 있다.
단계(1030)에서 프로세서(160)는 고유 수용성 측정 모드가 네거티브 모드인지 여부를 확인할 수 있다. 고유 수용성 측정 모드가 네거티브 모드인 경우, 프로세서(160)는 단계(1035)를 수행할 수 있다.
단계(1035)에서 프로세서(160)는 사용자가 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부 및 사용자가 힘을 가하는 방향을 센서(150)로 측정할 수 있다. 그 다음으로, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 가하는 방향의 반대 방향으로 토크를 생성하도록 모터(150)를 제어하여 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 제공할 수 있다.
단계(1040)에서 프로세서(160)는 고유 수용성 측정 모드가 포지티브 모드인지 여부를 확인할 수 있다. 고유 수용성 측정 모드가 포지티브 모드인 경우, 프로세서(160)는 단계(1045)를 수행할 수 있다.
단계(1045)에서 프로세서(160)는 사용자가 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부 및 사용자가 힘을 가하는 방향을 센서(150)로 측정할 수 있다. 그 다음으로, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 가하는 방향과 동일한 방향으로 토크를 생성하도록 모터(150)를 제어하여 사용자가 팔을 굽히거나 펴는 동작을 보조할 수 있다.
단계(1047)에서 프로세서(160)는 사용자가 힘을 계속 가하고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 사용자가 힘을 계속 가하는 경우, 프로세서(160)는 사용자가 힘을 상박, 또는 하박에 힘을 가하지 않을 때까지 단계(1045)를 반복하여 수행할 수 있다.
단계(1050)에서 프로세서(160)는 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향으로 토크를 생성하도록 모터(150)를 제어함으로써, 팔꿈치 관절을 굽히기 위한 힘을 가하지 않고 있는 사용자의 팔꿈치 관절을 자동으로 굽힐 수 있다.
단계(1055)에서 프로세서(160)는 사용자로부터 정지 명령이 입력되었는지 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 사용자로부터 정지 명령이 입력되지 않은 경우, 정지 명령이 입력될 때까지 단계(1045)를 반복하여 수행할 수 있다.
본 발명은 사용자의 팔꿈치 관절을 이용하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은 네거티브 토크 모드를 이용하여 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 가함으로써, 부하에 따른 공유 수용성 감각을 측정할 수 있다. 그리고, 본 발명은 포지티브 토크 모드를 이용하여 사용자가 팔꿈치 관절에 힘을 가하는 방향으로 토크를 생성함으로써, 사용자의 하박이 회전하는 것을 보조하여 고유 수용성 감각이 정상임에도 근력이 모자라서 장애로 판단되는 것을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 하박 프레임
120: 상박 프레임
130: 관절부
140: 센서
150: 모터
160: 프로세서

Claims (11)

  1. 사용자의 하박에 장착되는 하박 프레임;
    상기 사용자의 상박에 장착되는 상박 프레임;
    상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임을 연결하며, 상기 사용자의 하박의 움직임에 따라 상기 하박 프레임을 상기 상박 프레임 방향으로 회전시키는 구조가 포함된 관절부;
    상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 센서; 및
    상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도를 이용하여 사용자의 고유 수용성 감각을 측정하는 프로세서
    를 포함하는 고유수용성 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하박 프레임이 회전하도록 상기 관절부에 토크를 생성하는 모터
    를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    고유수용성 측정 모드에 따라 상기 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향, 또는 펴는 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하는 고유수용성 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 고유수용성 측정 모드가 네거티브 토크 모드인 경우, 상기 사용자가 상기 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부를 측정하고,
    상기 프로세서는,
    상기 사용자가 힘을 가하는 방향의 반대 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하여 상기 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 제공하는 고유수용성 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 고유수용성 측정 모드가 포지티브 토크 모드인 경우, 상기 사용자가 상기 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부를 측정하고,
    상기 프로세서는,
    상기 사용자가 힘을 가하는 방향과 동일한 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하여 상기 사용자가 팔을 굽히거나 펴는 동작을 보조하는 고유수용성 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 고유수용성 측정 모드가 속도 제어 모드인 경우, 사용자로부터 정지 명령이 입력될 때까지 상기 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하는 고유수용성 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 사용자의 오른팔에 장착된 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도 및 상기 사용자의 왼팔에 장착된 상기 하박 프레임과 상기 상박 프레임 간의 각도를 비교하고, 비교 결과에 따라 사용자의 고유 수용성 감각을 측정하는 고유수용성 측정 장치.
  7. 사용자의 오른팔의 하박에 장착된 하박 프레임과 상기 오른팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 단계;
    사용자의 왼팔의 하박에 장착된 하박 프레임과 상기 왼팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 단계;
    상기 오른팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도와 상기 왼팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 비교하는 단계; 및
    비교 결과에 따라 사용자의 고유 수용성 감각을 측정하는 단계
    를 포함하는 고유수용성 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    고유수용성 측정 모드에 따라 상기 사용자의 왼팔의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향, 또는 펴는 방향으로 토크를 생성하도록 모터를 제어하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 왼팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 단계는,
    모터의 제어에 따라 굽히거나, 펴진 사용자의 왼팔의 하박에 장착된 하박 프레임과 상기 왼팔의 상박에 장착된 상박 프레임 간의 각도를 측정하는 고유수용성 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모터를 제어하는 단계는,
    상기 고유수용성 측정 모드가 네거티브 토크 모드인 경우, 상기 사용자가 상기 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부를 측정하는 단계; 및
    상기 사용자가 힘을 가하는 방향의 반대 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하여 상기 사용자의 팔꿈치 관절에 부하를 제공하는 단계
    를 포함하는 고유수용성 측정 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 모터를 제어하는 단계는,
    상기 고유수용성 측정 모드가 포지티브 토크 모드인 경우, 상기 사용자가 상기 팔꿈치 관절을 굽히거나 펴는 방향으로 힘을 가하고 있는지 여부를 측정하는 단계; 및
    상기 사용자가 힘을 가하는 방향과 동일한 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하여 상기 사용자가 팔을 굽히거나 펴는 동작을 보조하는 단계
    를 포함하는 고유수용성 측정 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 모터를 제어하는 단계는,
    상기 고유수용성 측정 모드가 속도 제어 모드인 경우, 사용자로부터 정지 명령이 입력될 때까지 상기 사용자의 팔꿈치 관절을 굽히는 방향으로 토크를 생성하도록 상기 모터를 제어하는 고유수용성 측정 방법.
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