KR20200079874A

KR20200079874A - 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치

Info

Publication number: KR20200079874A
Application number: KR1020180169528A
Authority: KR
Inventors: 조지승
Original assignee: (재)대구기계부품연구원
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-07-06

Abstract

본 발명의 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에 관한 것으로서 하나의 장치로 상완부와 수지부를 통합하여 훈련할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 원기둥 형상으로 고정장착되는 몸체와; 상기 몸체의 상부 중심에 교차되어 회전가능하게 힌지결합되는 제1링크 및 제2링크와; 상기 제1링크 및 상기 제2링크의 일측 끝단에 결합되어, 상기 몸체의 외주연에 접하여 회전하는 마찰롤러와; 상기 마찰롤러의 회전을 감지하는 센서부와; 일측 끝단이 상기 제1링크의 타측 끝단에 회전가능하게 힌지결합되는 제3링크와; 일측 끝단이 상기 제2링크의 타측 끝단에 회전가능하게 결합되고, 타측 끝단이 상기 제3링크의 중간에 회전가능하게 힌지결합되는 제4링크와; 상기 제3링크의 타측 끝단에 회전가능하게 힌지결합되는 조작부; 를 포함하되, 상기 조작부의 이동에 의해 상호 연동되게 힌지결합된 상기 제3링크와 상기 제4링크가 연동되면서, 상기 몸체의 중심에 교차되어 힌지결합된 상기 제1링크와 상기 제2링크의 일측 끝단이 상기 몸체의 원주방향으로 이동하면서 상기 마찰롤러가 상기 몸체의 외주연에 접하여 회전하게 되고, 상기 센서부는 각각의 마찰롤러의 회전을 감지하여 상기 조작부의 이동량 및 이동방향을 측정하는 것을 특징으로 한다.

Description

상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치{REHABILITATION DEVICE COMBINING UPPER-ARM, WRIST AND FINGER TRAINING}

본 발명은 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상완부와 손목 및 손가락의 재활운동을 하나의 장치에서 수행할 수 있도록 하고, 시각-지각 운동협응 방식 및 사용자의 힘 반영 제어를 기반으로 하여 재활훈련을 효율적으로 수행할 수 있도록 한 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에 관한 것이다.

인구의 노령화는 앞으로 전 세계가 직면하게 될 중요한 사회적 이슈 중의 하나로 대두되고 있다.

한국의 경우, 65세 이상 인구 비율이 10%를 넘어 이미 고령화 사회에 진입하였고, 2026년에는 20%가 넘는 초고령 사회에 진입할 것으로 예상되고 있다.

이렇게 고령화가 빠르게 진행됨에 따라, 여러 질병 또는 근력 퇴화를 대비하기 위한 재활의료기기의 필요성이 증가하고 있다.

특히 중추신경계 질환의 대표 질환인 뇌졸중으로 인한 환자들이 지속적으로 늘어나는 추세이어서, 이를 치료하기 위한 기기들이 개발되고 있다.

상기한 뇌졸중(Stroke)은 갑작스럽게 발생한 국소적인 뇌기능의 이상이 24시간 이상 지속되면서 뇌혈관에 이상이 발생하는 질병으로, 뇌기능 이상은 국소적인 신경학적 증상으로 나타나지만, 의식장애, 사지마비 등과 같은 전반적인 신경학적 증상을 보이는 경우도 있다.

사람에 따라 정도의 차이는 있지만, 뇌졸중 환자의 85% 정도가 기능적 장애를 갖게 되는 것으로 파악되고 있다. 이러한 장애에는, 의사소통 장애, 보행 장애, 일상생활 동작 장애, 인지기능 저하, 정서적 문제, 가족구성원으로서의 기능 상실 등의 다양한 형태가 포함된다.

상기한 장애는, 환자의 일상생활 동작을 제한함으로써 사회로의 복귀를 어렵게 하고, 노동 생산성을 저하시킬 뿐만 아니라 의료비의 막대한 지출을 초래하여 국가 경제에도 부담을 준다.

이러한 뇌졸중 환자는, 지속적이면서도 반복적인 재활훈련을 수행함으로써 손상된 기능을 어느 정도 향상시킬 수가 있다.

그런데 재활치료사에 의해 이루어지는 재활훈련은, 환자 대비 치료사의 부족, 경제적 부담의 가중, 환자의 치료시간 부족 등의 문제점이 지적되고 있다.

상기한 재활치료사에 의한 재활훈련의 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 환자가 직접 재활훈련을 할 수 있도록 한 각종 재활훈련장치가 개발되어 있다.

상기 재활훈련장치에는, 손목과 손가락을 포함하는 손(이하 '수지부'라 한다)을 훈련하는 장치, 전완(Fore-arm)과 상완(Upper-arm)의 운동기능을 회복하는 장치, 외골격(Exoskeleton)형 보조기기, 재활 로봇 등이 있다.

상기 재활훈련장치는, 환자가 재활치료사 없이 오랫동안 운동을 반복할 수 있다는 장점이 있어, 장애치료, 부상회복 등을 위해 재활치료센터 등에서 그 사용이 확대되는 추세에 있다. 또한 노약자를 위한 근력보조 장치로서도 주목을 받고 있다.

한편 재활로봇에 대한 연구는 1990년대 초반 미국을 중심으로 시작되었는데, 이는 재활보조 로봇과 재활치료 로봇으로 구분할 수 있다.

상기 재활보조 로봇은, 환자의 이동성, 물체 조작성, 인지능력 등을 도와 일상생활을 할 수 있도록 하는 로봇시스템을 통칭하며, 무장애(Barrier-free) 휠체어, 로봇팔 장착 휠체어 등이 있다.

상기 재활치료 로봇은, 정량화된 입출력 측정을 바탕으로 현재의 임상척도로는 측정할 수 없는 부분까지 측정하여 재활치료를 극대화시키는 로봇을 말한다.

선진국의 경우 로봇을 환자의 재활치료에 이용하기 위해 지속적인 노력을 기울이고 있으며, 특히 상지부 재활치료로봇은, 노령화로 인한 근력감퇴 문제와 뇌손상에 따른 재활이 필요한 환자의 증가로 인해 그 필요성이 증가하고 있다.

이에 비해 국내의 재활로봇 개발은 주로 보행보조 중심의 하지 재활보조 로봇 분야에 집중되어 있고, 상지 재활치료 로봇의 개발은 상대적으로 미미한 실정에 있다.

한편 상지 편마비 환자들이 효과적으로 재활훈련을 하기 위해서는 재활기기의 경량화 및 착용성을 만족시켜야 하는데, 종래의 기기들은 이러한 조건을 만족시키지 못하고 있다.

현재 임상에서 사용되고 있는 운동치료기는, 장애인 보조 기능 로봇이거나 상완부의 움직임을 중점으로 하는 치료기기가 대부분이고, 실질적으로 상지 기능에 중요한 역할을 하는 손목과 손가락의 치료기능을 할 수 있는 로봇의 개발은 활발히 이루어지고 있지 않다.

또한 재활로봇은 관절의 위치 및 속도의 움직임과 부상 방지를 위해 힘에 의한 움직임이 중요한 비중을 차지하는데, 종래의 재활기기들은 힘제어 기능이 결여되어 사용자가 위험에 처할 수 있다는 문제점이 지적되고 있다.

사용자의 힘 제어기능과 환자와 기기의 상태를 모니터링 할 수 있는 시-지각 협응 방식이 반영된 제품도 개발되어 있으나, 이 경우에는 제품가격이 아주 고가라는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-0723433호 공개특허공보 제10-2003-0089019호 등록특허공보 제10-2005-0119773호

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 장치로 상완부의 재활운동뿐만 아니라 손목과 손가락의 재활운동을 동시에 수행할 수 있는 재활훈련장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 가격이 저렴하고, 사용자의 힘 제어 기능을 구비하여 훈련중에 사용자에게 부담을 주지 않도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 시-지각 유도 형태의 운동방식을 채택하여 환자가 모니터 상의 다양한 시각적 정보에 따라 재활훈련을 실시하여, 눈-손의 협응, 공간위치 등의 시-지각 능력을 발달시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 효율적인 운동형태를 구현하여 올바른 운동의 재학습을 유도하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 환자의 능동적 참여를 최대한 유도하여 치료효과를 향상시키는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용하기에 안전하고 환자가 쉽게 사용할 수 있도록 하여 환자가 가정에서도 재활치료를 할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치는, 원기둥 형상으로 고정장착되는 몸체와; 상기 몸체의 상부 중심에 교차되어 회전가능하게 힌지결합되는 제1링크 및 제2링크와; 상기 제1링크 및 상기 제2링크의 일측 끝단에 결합되어 상기 몸체의 외주연에 접하여 회전하는 각각의 마찰롤러와; 각각의 상기 마찰롤러의 회전을 감지하는 센서부와; 일측 끝단이 상기 제1링크의 타측 끝단에 회전가능하게 힌지결합되는 제3링크와; 일측 끝단이 상기 제2링크의 타측 끝단에 회전가능하게 결합되고, 타측 끝단이 상기 제3링크의 중간에 회전가능하게 힌지결합되는 제4링크와; 상기 제3링크의 타측 끝단에 회전가능하게 힌지결합되는 조작부;를 포함하되, 상기 조작부의 이동에 의해 상호 연동되게 힌지결합된 상기 제3링크와 상기 제4링크가 연동되면서, 상기 몸체의 중심에 교차되어 힌지결합된 상기 제1링크와 상기 제2링크의 일측 끝단이 상기 몸체의 원주방향으로 이동하면서 각각의 마찰롤러가 상기 몸체의 외주연에 접하여 회전하게 되고, 상기 센서부는 각각의 마찰롤러의 회전을 감지하여 상기 조작부의 이동량 및 이동방향을 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부에 측정된 상기 조작부의 이동량과 이동방향을 시각적으로 표시하는 모니터링부;를 더 포함하되, 상기 모니터링부에 트래킹로드 또는 타겟팅 운동 프로그램이 표시되어 사용자가 이를 따라 상기 조작부를 이동시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모니터링부에서 트래킹로드 이탈시, 상기 조작부의 이동에 저항을 주도록 상기 마찰롤러를 역방향으로 회전시키거나 회전을 정지시키는 제어모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마찰롤러의 외주연에는 나사산이 형성되고, 상기 나사산을 따라 각각의 상기 마찰롤러의 외주연에 1회전이상 권취되면서 상기 몸체의 외주연에 구성되는 와이어;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조작부는, 상기 제3링크에 회전가능하게 결합된 회전중심선상의 상부로 돌출형성된 손잡이부와; 상기 손잡이부와 함께 상기 제3링크의 타측 끝단에서 회전하는 받침부와; 상기 손잡이부의 하부에는 바닥면에 접하여 회전하는 지지볼;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에 의하면, 하나의 재활훈련장치로 상완부와 손목 및 손가락의 재활훈련을 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 환자와의 교감을 위한 힘 반영 기반 제어 알고리즘과 시-지각 협응 방식의 재활 운동을 적용함으로써, 사용자의 상태에 따라 훈련 모드를 달리할 수 있는 효과가 있다.

즉 단순히 로봇에 의한 수동적인 동작 치료 수준을 벗어나, 사용자의 의지에 따라 능동적으로 재활치료를 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전통적인 운동치료에서는 불가능하였던 감각과 운동의 재형성을 가능하게 하여, 환자의 상지 및 손 기능을 동시에 회복시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 훈련장치 기구부를 링크 방식으로 제조하기 때문에 제작비가 저렴하게 되어 재활훈련장치를 널리 보급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 훈련장치 기구부에 와이어 구동방식을 적용함으로써, 기존의 기어 및 감속기 구동방식에 비해 백래쉬(Backlash)를 감소시킬 수 있고 역구동성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 모니터링부에서 트래킹로드 이탈 시, 센서부가 이를 감지하여 마찰롤러를 역회전시키거나 회전을 정지시켜 사용자가 저항을 느끼게 함으로써, 환자가 부담을 느끼지 않고 재활치료를 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 손잡이부와 받침부에 의해 사용자가 편안하게 잡을 수 있고, 부드럽게 손잡부를 이동시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 재활훈련시 사용자의 팔에 간섭이 발생하지 않도록 하고 움직임의 영역을 확장시킬 수 있으므로, 훈련의 효과를 증대시킬 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치의 구조를 나타낸 일측 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치의 구조를 나타낸 타측 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치의 구조를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치의 구조를 나타낸 저면 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에서 몸체와 마찰롤러의 구조를 나타낸 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치의 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치를 모니터링부에 연결하여 사용하는 모습을 보인 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에서 조작부의 작동 모습을 보인 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에서 모니터링부에 표시되는 다양한 트래킹로드를 나타낸 예시도.
도 10은 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에서 모니터링부에 표시되는 다른 형태의 프로그램을 나타낸 예시도.
도 11은 본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치에서 링크의 운동영역을 나타낸 그래프.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 크게 구분하여 힘 반영 햅틱 시스템 기구부(A)와 모니터링부(B)로 구성된다.

상기 힘 반영 햅틱(Haptic) 시스템 기구부(A)는 환자가 손으로 잡고 이동시키는 부분이고, 환자는 모니터링부(B)를 보면서 상기 햅틱 시스템 기구부(A)를 이동시킨다. 상기 모니터링부(B)는 햅틱 시스템 구현을 위한 그래픽 유저 인터페이스(GUI) 프로그램을 포함하고 있다.

상기 햅틱 시스템 기구부(A)는, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체(10), 제1링크(20), 제2링크(30), 마찰롤러(40), 센서부(50), 제3링크(60), 제4링크(70), 조작부(80), 제어모터(55) 및 와이어(90)를 포함하여 구성된다.

상기 몸체(10)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 높이가 낮은 원기둥 형상으로 구성된다.

상기 몸체(10)의 중심에는, 후술하는 제1링크(20)와 제2링크(30)가 교차되어 회전가능하게 장착되고, 외주연에는 마찰롤러(40)가 접하며 와이어(90)가 권취된다.

상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)의 상부 중심에 교차되어 회전가능하게 힌지결합된다.

이러한 상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)의 일측 끝단에는 상기 몸체(10)의 외주연에 접하는 회전하는 마찰롤러(40)가 장착되고, 각각의 타측 끝단에는 제3링크(60)의 일측 끝단과 제4링크(70)의 일측 끝단이 회전가능하게 결합된다.

이러한 상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)는, 조작부(80)의 이동에 의해 상기 몸체(10)의 중심에서 교차된 상태에서 이동하면서, 상기 마찰롤러(40)가 상기 몸체(10)의 외주연을 따라 이동하면서 회전하게 한다.

상기 마찰롤러(40)는, 도 1 내지 도 5에 도시된 같이, 상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)의 일측 끝단에 각각 결합되어 상기 몸체(10)의 외주연에 접하면서 회전한다.

즉, 각각의 상기 마찰롤러(40)는, 상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)의 몸체(10)의 중심을 기준으로 일측 끝단이 상기 몸체(10)의 외주연을 따라 이동시, 이동하면서 회전하게 된다.

이러한 상기 마찰롤러(40)의 외주연에는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 나사산(41)이 형성되어 있다.

상기 센서부(50)는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)의 일측 끝단 상부에 결합되어 상기 마찰롤러(40)의 회전을 감지한다.

즉, 상기 센서부(50)는, 조작부(80)의 이동에 따라 상기 몸체(10) 중심에서 회전하는 상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)의 일측 끝단이 상기 몸체(10)의 원주방향으로 이동하는 이동량과 이동속도 및 이동방향을 감지한다.

상기 제3링크(60)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일측 끝단이 상기 제1링크(20)의 타측 끝단에 회전가능하게 결합된다.

그리고 상기 제3링크(60)의 타측 끝단에는 조작부(80)가 결합되며, 중간에는 상기 제4링크(70)의 타측끝단이 결합된다.

상기 제4링크(70)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일측 끝단이 상기 제2링크(30)이 타측 끝단에 회전가능하게 결합되고, 타측 끝단이 상기 제3링크(60)의 중간에 회전가능하게 결합된다.

이러한 상기 제4링크(70)는, 상기 제3링크(60)와 함께 상기 조작부(80)의 이동을 상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)로 전달한다.

상기 조작부(80)는, 재활치료를 하는 사용자가 팔 또는 손으로 이동시키는 부분으로, 상기 제3링크(60)의 타측 끝단에 회전가능하게 힌지결합된다.

재활치료를 하는 사용자가 상기 조작부(80)를 이동시키면, 상호 연동되게 힌지결합된 제3링크(60)와 상기 제4링크(70)가 연동되면서, 상기 몸체(10)의 중심에 교차되어 힌지결합된 상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)의 일측 끝단을 상기 몸체(10)의 원주방향으로 이동시키게 된다.

그리고 이러한 이동에 의해 상기 마찰롤러(40)가 상기 몸체(10)의 외주연에 접하여 회전하고, 이러한 상기 마찰롤러(40)의 회전을 상기 센서부(50)가 감지하여, 상기 조작부(80)의 이동량, 이동방향 및 이동속도를 측정하게 된다.

이와 같이 상기 제1링크(20), 제2링크(30), 제3링크(60) 및 제4링크(70)가 상호 힌지결합되어 회전하면서, 도 8에 도시된 바와 같이, 수직 또는 수평방향 또는 원방향 및 8자 방향으로 자유롭게 이동을 할 수 있고, 이를 상기 마찰롤러(40)에 의해 측정할 수 있다.

상기 조작부(80)는, 손잡이부(81), 받침부(82) 및 지지볼(83)을 포함하여 구성된다.

상기 손잡이부(81)는, 재활치료를 하는 사용자가 손으로 잡을 수 있도록 상기 제3링크(60)에 회전가능하게 결합된 회전중심선상의 상부로 돌출형성된다.

그리고 상기 받침부(82)는, 상기 손잡이부(81)를 잡은 손 및 팔을 받쳐주도록 상기 손잡이부(81)와 함께 상기 제3링크(60)의 타측 끝단에서 회전가능하게 결합된다.

그리고 상기 지지볼(83)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 손잡이부(81)의 하부에서 상기 바닥면에 접하여 회전한다.

상기 조작부(80)의 손잡이부(81)와 받침부(82)에 의해 사용자가 편안하게 잡을 수 있다.

그리고 상기 지지볼(83)에 의해, 상기 제3링크(60)이 타측 끝단이 사용자의 팔의 하중에 의해 하부로 처지는 것을 방지하면서 부드럽게 손잡이부(81)의 이동이 가능하게 된다.

모니터링부(B)는, 센서부(50)에서 측정된 상기 조작부(80)의 이동량과 이동방향을 시각적으로 표현한다.

이러한 상기 모니터링부(B)에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 다양한 트래킹로드(Tracking Road)가 표시되며, 사용자는 이러한 트랙킹로드를 따라 상기 조작부(80)를 이동시키면서 재활치료를 할 수 있다.

이와 같이 상기 모니터링부(B)에 표시되는 트래킹로드에 의해 사용자는 보다 효율적으로 상완부 및 수지부의 재활훈련을 할 수 있다.

상기 제어모터(55)는, 상기 마찰롤러(40)를 역방향 즉, 몸체(10)의 외주연에 접하여 회전하는 방향의 반대방향으로 회전시키거나, 또는 회전을 정지시켜 상기 조작부(80)의 이동을 제어한다.

상기 제어모터(55)는, 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 2개의 서보모터로 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.

이러한 상기 제어모터(55)는, 상기 센서부(50)와 함께 구비되어 사용자가 상기 모니터링부(B)에 표시된 트래킹로드를 이탈할 때, 상기 센서부(50)가 감지하여 상기 제어모터(55)를 통해 상기 마찰롤러(40)를 역회전시키거나 회전을 정지시켜 사용자가 저항을 느끼게 한다.

즉 사용자에게 저항을 발생시켜 사용자가 트래킹로드를 이탈한 것을 알 수 있게 한다.

상기 모니터링부(B)에 표시되는 트래킹로드는, 도 9에 도시된 바와 같이, (a)좌우상하 운동, (b)원호 운동, (c)팔자 형상 운동, (d)미로 형상 운동을 할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한 도 10에 도시된 바와 같이, (a)과일따기(정지된 물체를 잡는 운동), (b)풍선잡기(수직이동 물체를 잡는 운동),(c)물고기 잡기(수평이동 물체를 잡는 운동), (d)공잡기(대각선이동 물체를 잡는 운동) 등의 타겟팅 운동을 할 수 있도록 구성될 수도 있다.

한편, 상기 와이어(90)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 각각의 상기 마찰롤러(40)에 형성된 나사산(41)에 1회전 이상 권취되어, 상기 몸체(10)의 외주연에 구성된다.

이러한 상기 와이어(90)는, 상기 마찰롤러(40)가 상기 몸체(10)의 외주연을 따라 이동시, 권취된 상태로 이동하면서 상기 마찰롤러(40)가 상기 몸체(10)의 외주연에서 미끄러지거나, 상기 제어모터(55)에서 상기 마찰롤러(40)에 전달하는 저항을 보다 효율적으로 전달한다.

한편 도 11은 상기 제3링크(60)의 길이를 700mm, 상기 제4링크(70)의 길이를 350mm로 제작한 경우에 링크의 이동 영역을 나타낸 것으로, 이 경우 사각형으로 표시된 500mm x 500mm의 영역이 링크의 운동영역이 된다.

그러나 이에 한정하는 것은 아니며 상기 링크의 길이는 적절히 가감될 수 있다.

본 발명에 의하면, 단순히 로봇에 의한 수동적인 동작 치료 수준을 벗어나 사용자가 능동적으로 재활치료를 수행할 수 있다.

즉 환자와의 교감을 위한 힘 반영 기반 제어 알고리즘과 시-지각 협응방식의 재활운동을 적용함으로써, 사용자의 상태에 따라 훈련 모드를 달리할 수 있다.

또한 환자의 상완부 뿐만 아니라 손의 말단부도 훈련시켜주기 때문에 뇌신경의 회복을 빠르게 할 수 있고, 적절한 감각자극과 관절운동을 통하여 기능 회복을 촉진함으로써 치료효과를 높일 수 있다.

또한 하나의 장치로 상완부, 손목 및 손가락의 재활훈련을 통합하여 실시할 수가 있다.

특히 훈련장치의 링크 기구부에 와이어 구동방식을 적용함으로써, 기존의 기어 및 감속기 구동방식에 비해 백래쉬(Backlash)를 감소시킬 수 있고, 역구동성을 향상시킬 수가 있다.

또한 2개의 서보모터와 병렬 링크구조에 의해, 동일한 무게로서 링크 기구부의 강성을 증대시킬 수가 있다.

또한 사용자의 팔에 간섭이 생기지 않으면서 X-Y 평면상에서 움직일 수 있는 영역을 최대한 확장시킴으로써, 재활훈련의 효과를 증대시킬 수가 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되지 아니한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 몸체 20: 제1링크
30: 제2링크 40: 마찰롤러
41: 나사산 50: 센서부
55: 제어모터 60: 제3링크
70: 제4링크 80: 조작부
81: 손잡이부 82: 받침부
83: 지지볼 90: 와이어
B: 모니터링부

Claims

원기둥 형상으로 고정장착되는 몸체(10)와;
상기 몸체(10)의 상부 중심에 교차되어 회전가능하게 힌지결합되는 제1링크(20) 및 제2링크(30)와;
상기 제1링크(20) 및 상기 제2링크(30)의 일측 끝단에 결합되어, 상기 몸체(10)의 외주연에 접하여 회전하는 각각의 마찰롤러(40)와;
각각의 마찰롤러(40)의 회전을 감지하는 센서부(50)와;
일측 끝단이 상기 제1링크(20)의 타측 끝단에 회전가능하게 힌지결합되는 제3링크(60)와;
일측 끝단이 상기 제2링크(30)의 타측 끝단에 회전가능하게 결합되고, 타측 끝단이 상기 제3링크(60)의 중간에 회전가능하게 힌지결합되는 제4링크(70)와;
상기 제3링크(60)의 타측 끝단에 회전가능하게 힌지결합되는 조작부(80);를 포함하되,
상기 조작부(80)의 이동에 의해 상호 연동되게 힌지결합된 상기 제3링크(60)와 상기 제4링크(70)가 연동되면서, 상기 몸체(10)의 중심에 교차되어 힌지결합된 상기 제1링크(20)와 상기 제2링크(30)의 일측 끝단이 상기 몸체(10)의 원주방향으로 이동하면서 상기 각각의 마찰롤러(40)가 상기 몸체(10)의 외주연에 접하여 회전하게 되고,
상기 센서부(50)는 각각의 마찰롤러(40)의 회전을 감지하여 상기 조작부(80)의 이동량 및 이동방향을 측정하는 것을 특징으로 하는 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부(50)에 측정된 상기 조작부(80)의 이동량과 이동방향을 시각적으로 표시하는 모니터링부(B);를 더 포함하되,
상기 모니터링부(B)에 트래킹로드 또는 타겟팅 운동 프로그램이 표시되어 사용자가 이를 따라 상기 조작부(80)를 이동시키도록 하는 것을 특징으로 하는 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치.
청구항 2에 있어서,
상기 모니터링부(B)에서 트래킹로드 이탈시, 상기 조작부(80)의 이동에 저항을 주도록 상기 마찰롤러(40)를 역방향으로 회전시키거나 회전을 정지시키는 제어모터(55);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치.
청구항 3에 있어서,
상기 마찰롤러(40)의 외주연에는 나사산(41)이 형성되고,
상기 나사산(41)을 따라 각각의 상기 마찰롤러(40)의 외주연에 1회전 이상 권취되면서 상기 몸체(10)의 외주연에 구성되는 와이어(90);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조작부(80)는,
상기 제3링크(60)에 회전가능하게 결합된 회전중심선상의 상부로 돌출형성된 손잡이부(81)와;
상기 손잡이부(81)와 함께 상기 제3링크(60)의 타측 끝단에서 회전하는 받침부(82)와;
상기 손잡이부(81)의 하부에는 바닥면에 접하여 회전하는 지지볼(83);을 포함하는 것을 특징으로 하는 상완부 및 수지부 통합 재활훈련장치.