KR20200142384A - Robot of assisting to exercise one's lower body, the production method of it, and the controlling method of it - Google Patents

Robot of assisting to exercise one's lower body, the production method of it, and the controlling method of it Download PDF

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KR20200142384A
KR20200142384A KR1020190069579A KR20190069579A KR20200142384A KR 20200142384 A KR20200142384 A KR 20200142384A KR 1020190069579 A KR1020190069579 A KR 1020190069579A KR 20190069579 A KR20190069579 A KR 20190069579A KR 20200142384 A KR20200142384 A KR 20200142384A
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서강대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a robot for assisting exercise of a patient′s lower body including rehabilitation exercises, and a manufacturing method and a control method thereof. According to the present invention, the robot comprises: a main frame (1); a footplate module (2) supported by the main frame (1), disposed on the floor, and automatically moving forward or backward to enable walking in place; a safety bar (3) installed on the main frame (1); and a control unit (4) installed in the main frame (1). In the footplate module (2), portions corresponding to the right and left feet are separated and varied in opposite directions, and thus a robot for assisting in exercising a patient′s lower body, which includes an automatic recognition function capable of instantaneously and correctly checking the motion intention of a patient requiring rehabilitation to help rehabilitation exercises even if there are no nursing assistants or assistants nearby, is provided.

Description

하지 운동 로봇과 이의 제조방법 및 제어방법{Robot of assisting to exercise one's lower body, the production method of it, and the controlling method of it}Robot of assisting to exercise one's lower body, the production method of it, and the controlling method of it}

본 발명은 재활 운동을 포함한 하체 운동을 보조 해 주는 로봇과 이의 제조방법 및 이의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot that assists lower body movements including rehabilitation movements, a manufacturing method thereof, and a control method thereof.

일반적으로, 보행 재활 로봇은 하지 마비나 근력 저하 등의 원인으로 거동이 불편해진 환자의 재활 치료에 사용되는 로봇이다.In general, a gait rehabilitation robot is a robot used for rehabilitation treatment of a patient whose movement is uncomfortable due to a cause of paralysis of the lower extremity or a decrease in muscle strength.

고령화로 인해 뇌졸중으로 인한 중추 신경계 질환의 대표 질환의 환자들이 급속히 늘어나고 있다. 이러한 환자에게서 빈번히 발생하는 하지의 운동 능력 저하로 인해 환자가 서기, 걷기, 이동 등 일상생활의 여러 동작을 수행하는 것이 어려울 수 있다. 따라서 거동이 불편해진 환자의 재활 치료를 위한 보행 재활 기술의 개발이 지속적으로 이루어지는 추세이다.Due to aging, the number of patients with a typical central nervous system disease caused by stroke is increasing rapidly. It may be difficult for the patient to perform various movements of daily life, such as standing, walking, and moving, due to a decrease in the motor ability of the lower limbs that frequently occurs in such patients. Therefore, the development of gait rehabilitation techniques for rehabilitation treatment of patients with discomfort is a trend.

특히 이처럼 재활 치료를 위한 경우에는 간호보조사가 주위에 없더라도 미약한 힘으로 걸음 동작을 수행할 수 있도록 간호보조사의 역할을 해 주는 도구나 기계가 필요할 수 있다.In particular, in the case of such rehabilitation treatment, a tool or machine that serves as a nursing assistant may be needed so that the walking operation can be performed with a weak force even if the nursing assistant is not nearby.

그런데 종래의 하지 운동 기구들은 재활 환자들의 보행 의도를 간호보조사처럼 파악 해 주지 못하므로 보조 기구라 하더라도 걸음의 전 동작을 재활 환자 스스로 수행할 때 드는 노고로 인해 특히 초기 재활 치료는 기구로는 수행하기 힘든 경우가 대부분이다.However, conventional lower extremity exercise devices cannot grasp the gait intentions of rehabilitation patients like a nursing assistant, so even if it is an auxiliary device, it is especially necessary to perform early rehabilitation treatment with a device due to the hard work it takes to perform the entire movement of the rehabilitation patients themselves. Most of them are difficult.

따라서 간호보조사나 도우미가 주위에 없더라도 재활 환자의 동작 의도를 순간순간 정확하게 파악해 내어 재활 운동을 도와줄 수 있는 자동 인식 기능이 마련된 하지 운동 로봇의 개발이 필요한 상황이다.Therefore, even if there are no nursing assistants or assistants nearby, it is necessary to develop a lower limb exercise robot equipped with an automatic recognition function that can help rehabilitation exercises by accurately grasping the motion intentions of rehabilitation patients.

등록특허공보 제10-1934268호(공고일자: 2019. 01. 02)Registered Patent Publication No. 10-1934268 (Notification date: 2019. 01. 02)

이에 본 발명은 간호보조사나 도우미가 주위에 없더라도 재활 환자의 동작 의도를 순간마다 정확하게 파악해 내어 재활 운동을 도와줄 수 있는 자동 인식 기능이 마련된 하지 운동 로봇을 제공하고자 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a lower limb exercise robot equipped with an automatic recognition function capable of assisting the rehabilitation exercise by accurately grasping the motion intention of a rehabilitation patient every moment even if there is no nursing assistant or assistant nearby.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하지 운동 로봇은 일정한 형태를 가지는 메인 프레임(1)과, 상기 메인 프레임(1)으로 지지되며 바닥에 배치되어 자동으로 전진 또는 후진됨으로써 제자리에서 보행이 가능하게 구동되는 발판 모듈(2)과, 상기 메인 프레임(1)에 설치되는 안전 바(3) 및, 상기 메인 프레임(1)에 설치되는 제어부(4);로 구성되되, 발판 모듈(2)은 오른발과 왼발에 대응되는 부위가 서로 분리되어 가변되며, 상기 오른발과 왼발에 대응되는 부위는 서로 반대 방향으로 가변된다.The lower limb movement robot according to the present invention for achieving this purpose is a main frame 1 having a certain shape, and supported by the main frame 1 and disposed on the floor to automatically move forward or backward to allow walking in place. It consists of a footrest module 2 that is driven, a safety bar 3 installed on the main frame 1, and a control unit 4 installed on the main frame 1, wherein the footrest module 2 is the right foot The parts corresponding to the left foot and the left foot are separated from each other, and the parts corresponding to the right foot and the left foot are changed in opposite directions.

여기서 상기 발판 모듈(2)은 발바닥에 접촉되는 부위인 발판이 바람직하게는 발바닥의 전방 부위에 접촉되는 전방 발판(211)과 뒤꿈치에 접촉되는 뒤꿈치 발판(212)으로 분리되어, 발이 접촉되면서 압력을 받을 경우 전방 발판(211)과 뒤꿈치 발판(212)은 서로 독립적으로 압력을 받는다.Here, the footrest module 2 is separated into a front footrest 211 in contact with the front portion of the foot and a heel foot 212 in contact with the heel, so that the footrest that is in contact with the sole of the foot is separated into When received, the front footrest 211 and the heel footrest 212 receive pressure independently of each other.

이 경우 상기 발판 모듈(2)에는 발바닥이 접촉될 경우 신체의 하중을 인식하여 발판 모듈(2)을 전방 또는 후방으로 구동시키기 위한 신호를 발생시키는 체중 인식 센서(26)가 부착되되, 바람직하게는 상기 체중 인식 센서(26)는 뒤꿈치 발판(212)에 설치된다.In this case, a weight recognition sensor 26 is attached to the footrest module 2 to generate a signal for driving the footrest module 2 forward or backward by recognizing the load on the body when the foot is in contact, preferably The weight recognition sensor 26 is installed on the heel foot plate 212.

보다 구체적으로 상기 발판 모듈(2)은 전방 발판(211)과, 뒤꿈치 발판(212)과, 전방 발판(211) 및 뒤꿈치 발판(212)을 지지하는 발판 프레임(213)과, 발판 프레임(213)을 전방 또는 후방으로 이동시키는 모터(22)와, 모터(22)의 회전운동을 발판 프레임(213)의 전 후진 동작으로 전달시키는 동력전달부재(23)와, 발판 프레임(213)의 이동을 안내하는 가이드레일(24)과, 발판 프레임(213)에 설치되어 가이드레일(24)을 따라 회전되는 구름 바퀴(25) 및, 뒤꿈치 발판(212)의 하부에 설치되는 체중 인식 센서(26)로 이루어진다.More specifically, the footrest module 2 includes a front footrest 211, a heel footrest 212, a footrest frame 213 supporting the front footrest 211 and the heel footrest 212, and the footrest frame 213 The motor 22 to move the forward or rearward, the power transmission member 23 for transmitting the rotational motion of the motor 22 to the forward and backward motion of the scaffold frame 213, and guide the movement of the scaffold frame 213 It consists of a guide rail (24) that is installed, a rolling wheel (25) installed on the footrest frame (213) and rotated along the guide rail (24), and a weight recognition sensor (26) installed under the heel footrest (212). .

이때 상기 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)을 연결시키는 연결 부재(214)는 바람직하게는 탄성적인 재질로 이루어져, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 연결 부재(214)가 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달할 수 있다.At this time, the connection member 214 connecting the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 is preferably made of an elastic material, and when the heel foot plate 212 receives a body load, the connection member 214 is deformed and the heel The footrest 212 may descend to transmit the weight applied to the weight recognition sensor 26.

또는 상기 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)은 바람직하게는 텐션 스프링으로 연결되어, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 텐션 스프링이 탄성 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달할 수 있다.Alternatively, the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 are preferably connected by a tension spring, so that when the heel foot plate 212 receives a body load, the tension spring is elastically deformed and the heel foot plate 212 descends, thereby recognizing the weight. It is possible to convey that the weight is applied to (26).

이때 상기 체중 인식 센서(26)는 광센서이고, 바람직하게는 상기 뒤꿈치 발판(212)이 가변되면서 광센서의 빛을 차단시킴으로써 뒤꿈치 발판(212)에 하중이 인가되게 구성될 수 있다.In this case, the weight recognition sensor 26 is an optical sensor, and preferably, a load is applied to the heel foot plate 212 by blocking light from the light sensor while the heel foot plate 212 is variable.

이 경우 상기 광센서는 몸체로부터 평행하게 연장되는 두 개의 프로브(263)로 이루어지고, 두 개의 프로브(263) 중 어느 하나로부터 나머지 하나로 빛이 조사됨으로써, 두 개의 프로브(263) 사이에 빛을 막는 물체가 개입할 경우 차단신호를 발생시키고, 바람직하게는 상기 뒤꿈치 발판(212)의 저면에는 광센서가 내포되는 홈이 형성되고, 광센서는 상기 홈에 설치되되, 상기 광센서는 홈에 일정한 경사를 이루게 설치되고, 광센서를 홈에 연결시키는 부재는 탄성 부재(262)로 연결되며, 상기 홈에는 두 개의 프로브(263) 사이의 부위에 대응되는 지점에 차단 판(2151)이 형성됨으로써, 뒤꿈치 발판(212)의 상부에 체중이 인가되면 뒤꿈치 발판(212)이 하강되고, 광센서는 바닥에 닿은 상태에서 뒤꿈치 발판(212)의 하강으로 인해 탄성 부재(262)가 변형되면서 광센서와 뒤꿈치 발판(212)의 저면이 가까워지면서 차단 판(2151)이 두 개의 프로브(263) 사이로 진입되어 차단신호가 발생되면서 체중 인가가 광센서로 인해 인식된다.In this case, the optical sensor consists of two probes 263 extending in parallel from the body, and by irradiating light from one of the two probes 263 to the other, blocking light between the two probes 263 When an object intervenes, a blocking signal is generated. Preferably, a groove in which an optical sensor is contained is formed on the bottom of the heel foot plate 212, and an optical sensor is installed in the groove, and the optical sensor is inclined at a certain angle to the groove. A member that connects the optical sensor to the groove is connected by an elastic member 262, and a blocking plate 2151 is formed at a point corresponding to a portion between the two probes 263 in the groove. When body weight is applied to the upper part of the footrest 212, the heel footrest 212 is lowered, and the elastic member 262 is deformed due to the lowering of the heel footrest 212 while the optical sensor touches the floor. As the bottom of 212 approaches, the blocking plate 2151 enters between the two probes 263 and a blocking signal is generated, so that weight application is recognized by the optical sensor.

그리고 상기 제어부(4)는 어느 한쪽의 뒤꿈치 발판(212)은 전방에 위치하고 나머지 뒤꿈치 발판(212)은 후방에 위치할 때, 바람직하게는 전방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되고 후방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되지 않을 경우에만, 자동으로 전방에 위치한 발판 모듈(2)은 1회 후진함과 동시에 후방에 위치한 발판 모듈(2)은 자동으로 1회 전진하도록 제어하게 설정된다.And the control unit 4, when one of the heel foot plate 212 is located in the front and the other heel foot plate 212 is located in the rear, preferably a load is applied to the heel foot plate 212 located in the front, and Only when no load is applied to the located heel footrest 212, the footrest module 2 located in the front automatically moves back once and the footrest module 2 located at the rear is set to automatically advance once. do.

한편, 본 발명에 따른 하지 운동 로봇의 제조방법은 일정한 형태를 가지는 메인 프레임(1)을 제작하는 단계와, 상기 메인 프레임(1)으로 지지되면서 전방 또는 후방으로 가변되도록 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계와, 상기 메인 프레임(1)의 양 측에 안전 바(3)를 설치하는 단계 및, 메인 프레임(1)에 발판 모듈(2)을 제어시키는 제어부(4)를 설치하는 단계로 구성되되, 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계에서는 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)을 독립적으로 설치하며, 제어부(4)를 설치하는 단계는 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)이 서로 다른 방향으로 가변되게 제어부(4)를 설정하는 단계를 포함한다.On the other hand, the manufacturing method of the lower extremity movement robot according to the present invention includes the steps of manufacturing a main frame 1 having a certain shape, and the footrest module 2 to be changed forward or backward while being supported by the main frame 1 In the steps of installing, installing safety bars 3 on both sides of the main frame 1, and installing a control unit 4 controlling the scaffolding module 2 on the main frame 1 It is composed, but in the step of installing the footrest module 2 on the floor, the footrest module 2 corresponding to the right foot and the left foot is independently installed, and the step of installing the control unit 4 corresponds to the right foot and the left foot. It includes the step of setting the control unit 4 so that the scaffolding module 2 is variable in different directions.

여기서 상기 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계는 바람직하게는 발바닥에 접촉되는 부위인 발판이 발바닥의 전방 부위에 접촉되는 전방 발판(211)과 뒤꿈치에 접촉되는 뒤꿈치 발판(212)으로 분리되게 설치하는 단계를 포함한다.Here, the step of installing the footrest module 2 on the floor is preferably such that the footrest, which is a part in contact with the sole, is separated into a front footrest 211 in contact with the front part of the sole and a heel footrest 212 in contact with the heel. Including the step of installing.

그리고 상기 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계는 바람직하게는 발바닥이 접촉될 경우 신체의 하중을 인식하여 발판 모듈(2)을 전방 또는 후방으로 구동시키기 위한 신호를 발생시키는 체중 인식 센서(26)를 설치하는 단계를 포함하되, 체중 인식 센서(26)는 상기 뒤꿈치 발판(212)에 설치한다.In addition, the step of installing the footrest module 2 on the floor is preferably a weight recognition sensor 26 for generating a signal for driving the footrest module 2 forward or backward by recognizing the load on the body when the foot is in contact. ), but the weight recognition sensor 26 is installed on the heel foot plate 212.

구체적으로 상기 발판 모듈(2)은 전방 발판(211)과, 뒤꿈치 발판(212)과, 전방 발판(211) 및 뒤꿈치 발판(212)을 지지하는 발판 프레임(213)과, 발판 프레임(213)을 전방 또는 후방으로 이동시키는 모터(22)와, 모터(22)의 회전운동을 발판 프레임(213)의 전 후진 동작으로 전달시키는 동력전달부재(23)와, 발판 프레임(213)의 이동을 안내하는 가이드레일(24)과, 발판 프레임(213)에 설치되어 가이드레일(24)을 따라 회전되는 구름 바퀴(25) 및, 뒤꿈치 발판(212)의 하부에 설치되는 체중 인식 센서(26)로 이루어진다.Specifically, the footrest module 2 includes a front footrest 211, a heel footrest 212, a footrest frame 213 supporting the front footrest 211 and the heel footrest 212, and the footrest frame 213. A motor 22 that moves forward or backward, a power transmission member 23 that transmits the rotational motion of the motor 22 to the forward and backward motion of the scaffold frame 213, and guides the movement of the scaffold frame 213 It consists of a guide rail 24, a rolling wheel 25 installed on the footrest frame 213 and rotated along the guide rail 24, and a weight recognition sensor 26 installed under the heel footrest 212.

여기서 상기 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)을 연결시키는 연결 부재(214)는 바람직하게는 탄성적인 재질로 제작하여, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 연결 부재(214)가 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달하거나, 또는 상기 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)을 바람직하게는 텐션 스프링으로 연결하여, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 텐션 스프링이 탄성 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달한다.Here, the connecting member 214 connecting the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 is preferably made of an elastic material, so that when the heel foot plate 212 receives a body load, the connection member 214 is deformed. The heel foot plate 212 descends and transmits the weight applied to the weight recognition sensor 26, or the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 are preferably connected with a tension spring, and the heel foot plate 212 ) Receives a body load, the tension spring is elastically deformed, and the heel foot plate 212 descends to transmit the weight applied to the weight recognition sensor 26.

이때 상기 체중 인식 센서(26)는 광센서이고, 상기 뒤꿈치 발판(212)이 가변되면서 광센서의 빛을 차단시킴으로써 뒤꿈치 발판(212)에 하중이 인가되되, 상기 광센서는 몸체로부터 평행하게 연장되는 두 개의 프로브(263)로 이루어지고, 두 개의 프로브(263) 중 어느 하나로부터 나머지 하나로 빛이 조사됨으로써, 두 개의 프로브(263) 사이에 빛을 막는 물체가 개입할 경우 차단신호를 발생시키고, 상기 뒤꿈치 발판(212)의 저면에는 광센서가 내포되는 홈이 형성되고, 광센서는 상기 홈에 설치되되, 상기 광센서는 홈에 일정한 경사를 이루게 설치되고, 광센서를 홈에 연결시키는 부재는 탄성 부재(262)로 연결되며, 상기 홈에는 두 개의 프로브(263) 사이의 부위에 대응되는 지점에 차단 판(2151)이 형성됨으로써, 뒤꿈치 발판(212)의 상부에 체중이 인가되면 뒤꿈치 발판(212)이 하강되고, 광센서는 바닥에 닿은 상태에서 뒤꿈치 발판(212)의 하강으로 인해 탄성 부재(262)가 변형되면서 광센서와 뒤꿈치 발판(212)의 저면이 가까워지면서 차단 판(2151)이 두 개의 프로브(263) 사이로 진입되어 차단신호가 발생되면서 체중 인가가 광센서로 인해 인식된다.At this time, the weight recognition sensor 26 is an optical sensor, and a load is applied to the heel foot plate 212 by blocking the light of the optical sensor while the heel foot plate 212 is variable, and the optical sensor extends parallel from the body. It is composed of two probes 263, and the light is irradiated from one of the two probes 263 to the other, thereby generating a blocking signal when an object blocking light intervenes between the two probes 263, A groove in which an optical sensor is contained is formed on the bottom of the heel foot plate 212, the optical sensor is installed in the groove, the optical sensor is installed to form a certain inclination in the groove, and the member connecting the optical sensor to the groove is elastic. It is connected by a member 262, and a blocking plate 2151 is formed in the groove at a point corresponding to a portion between the two probes 263, so that when weight is applied to the upper part of the heel foot plate 212, the heel foot plate 212 ) Is lowered, and the light sensor is deformed due to the lowering of the heel foot plate 212 while the light sensor is in contact with the floor, so that the light sensor and the bottom surface of the heel foot plate 212 become close, so that the blocking plate 2151 is two As it enters between the probes 263 and generates a blocking signal, weight application is recognized by the optical sensor.

이 경우 상기 제어부(4)를 설정하는 단계는 바람직하게는 어느 한쪽의 뒤꿈치 발판(212)은 전방에 위치하고 나머지 뒤꿈치 발판(212)은 후방에 위치할 때, 전방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되고 후방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되지 않을 경우에만, 자동으로 전방에 위치한 발판 모듈(2)은 1회 후진함과 동시에 후방에 위치한 발판 모듈(2)은 자동으로 1회 전진하도록 제어하게 설정하는 단계를 더 포함한다.In this case, the step of setting the control unit 4 is preferably, when one of the heel foot plates 212 is positioned in the front and the other heel foot plates 212 are positioned in the rear, the load on the heel foot plate 212 positioned in the front When is applied and no load is applied to the heel footrest 212 located at the rear, the footrest module 2 located in the front automatically moves back once and the footrest module 2 located at the rear automatically moves once. Further comprising the step of setting the control to advance.

한편, 상기와 같은 방법으로 제조된 하지 운동 로봇을 제어하는 방법은, 상기 발판 모듈(2)에서 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)을 독립적으로 가변되도록 제어하되, 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)이 서로 반대 방향으로 가변되게 제어한다.On the other hand, the method of controlling the lower limb movement robot manufactured by the above method is to independently control the footrest module 2 corresponding to the right foot and the left foot in the footrest module 2 so that the right foot and the left foot The footrest module 2 corresponding to the foot is controlled to be variable in opposite directions.

이때 상기 발판 모듈(2)이 서로 반대 방향으로 가변되게 제어함에 있어, 바람직하게는 전방 발판(211)과 뒤꿈치 발판(212) 중 뒤꿈치 발판(212)에 인가되는 하중을 인식하여 발판 모듈(2)이 가변되도록 제어한다.At this time, in controlling the footrest module 2 to be variable in opposite directions, preferably, the footrest module 2 by recognizing the load applied to the heel footrest 212 among the front footrest 211 and the heel footrest 212 It is controlled to be variable.

또한 상기 발판 모듈(2)이 서로 반대 방향으로 가변되게 제어함에 있어, 바람직하게는 오른발에 대응되는 발판 모듈(2)과 왼발에 대응되는 발판 모듈(2) 중 어느 하나가 전진 위치에 있고 나머지 하나가 후진 위치에 있을 경우, 전진 위치에 있는 발판 모듈(2)의 뒤꿈치 발판(212)에만 하중이 인가될 때, 전진 위치의 발판 모듈(2)은 후진 위치로 이동하고 후진 위치의 발판 모듈(2)은 전진 위치로 이동하도록 설정함으로써, 보행 의사가 탐지될 때에만 발판 모듈(2)이 가변되게 제어한다.In addition, in controlling the footrest module 2 to be variable in opposite directions, preferably, one of the footrest module 2 corresponding to the right foot and the footrest module 2 corresponding to the left foot is in the forward position, and the other When is in the reverse position, when a load is applied only to the heel footrest 212 of the footrest module 2 in the forward position, the footrest module 2 in the forward position moves to the reverse position and the footrest module 2 in the backward position ) Is set to move to the forward position, thereby controlling the footrest module 2 to be variable only when a walking intention is detected.

본 발명에 따른 하지 운동 로봇은 간호보조사나 도우미가 주위에 없더라도 재활 환자의 동작 의도를 순간순간 정확하게 파악 해 내어 재활 운동을 도와줄 수 있으므로 특히 하체 힘이 미약한 초기의 재활 환자들도 간호보조사의 도움 없이 스스로 하지 재활 운동이 가능한 효과가 있다.The lower extremity movement robot according to the present invention can help rehabilitation exercises by accurately grasping the motion intention of the rehabilitation patient from moment to moment even if there is no nursing assistant or assistant nearby, so even early rehabilitation patients with weak lower body strength are also used as nursing assistants. There is an effect that you can do rehabilitation exercises on your own without help.

도 1은 본 발명에 따른 하지 운동 로봇의 사시도,
도 2는 도 1에서 발판 모듈의 사시도,
도 3은 도 2에서 전방 및 후방 발판의 확대 사시도,
도 4는 도 3의 저면 사시도,
도 5는 도 4에서 체중 인식 센서 부위의 확대 저면 사시도
도 6은 도 1에서 제어부의 터치 패널에 나타난 제어 화면 및 사용상태의 사진,
도 7은 본 발명에 따른 하지 운동 로봇의 제어 방법을 나타낸 블록도,
도 8은 도 7에 따른 하지 운동 과정을 인체로 표현한 개념도,1 is a perspective view of a lower extremity movement robot according to the present invention,
Figure 2 is a perspective view of the footrest module in Figure 1,
3 is an enlarged perspective view of the front and rear scaffolds in FIG. 2,
Figure 4 is a bottom perspective view of Figure 3,
5 is an enlarged bottom perspective view of a weight recognition sensor part in FIG. 4
6 is a photograph of a control screen and a use state shown on the touch panel of the controller in FIG. 1;
7 is a block diagram showing a control method of a lower limb movement robot according to the present invention;
8 is a conceptual diagram representing the lower limb movement process according to FIG. 7 as a human body;

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are exemplified only for the purpose of describing the embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described in the present specification, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 하지 운동 로봇은 도 1에 도시된 바와 같이 일정한 형태를 가지는 메인 프레임(1)과, 메인 프레임(1)으로 지지되며 바닥에 배치되어 자동으로 전진 또는 후진됨으로써 제자리에서 보행이 가능하게 구동되는 발판 모듈(2)과, 메인 프레임(1)에 설치되는 안전 바(3) 및, 메인 프레임(1)에 설치되는 제어부(4)로 구성된다.The lower extremity movement robot according to the present invention is supported by a main frame 1 having a certain shape and a main frame 1, as shown in FIG. 1, and is disposed on the floor to automatically advance or retreat to enable walking in place. It consists of a driven scaffolding module 2, a safety bar 3 installed on the main frame 1, and a control unit 4 installed on the main frame 1.

여기서 특히 발판 모듈(2)은 오른발과 왼발에 대응되는 부위가 서로 분리되어 가변되며, 오른발과 왼발에 대응되는 부위는 서로 반대 방향으로 가변되는 것을 특징으로 한다.In particular, in the footrest module 2, portions corresponding to the right foot and the left foot are separated from each other and are variable, and portions corresponding to the right foot and the left foot are variable in opposite directions.

하지 재활운동을 하고자 할 때에는 건강한 사람과는 달리 한 발짝씩 떼어내면서 걷는 과정 자체가 힘들다. 그런데 통상의 트레드밀은 건강한 사람을 기준으로 하므로 바닥 전체가 컨베이어처럼 회전되는 형태로 작동된다. 이럴 경우 건강한 사람은 한쪽 발을 전진시킬 때 바닥에서 떼어내어 공중을 가르며 전진시키지만, 재활이 필요할 정도로 하지가 약한 사람의 경우에는 발을 공중에 드는 동작 자체가 힘들 수 있다. 이러한 문제 해결을 위해 본 발명에서는 전진시키는 발도 앞꿈치로 어느 정도 체중이 지지될 수 있도록 양 발이 진행되는 방향에 따라 발판 모듈(2)이 진행될 필요가 있다.When you want to do the lower extremity rehabilitation exercise, unlike a healthy person, the process of walking while taking one step apart is difficult. However, since a typical treadmill is based on a healthy person, the entire floor is rotated like a conveyor. In this case, when a healthy person moves one foot forward, remove it from the floor and move forward through the air, but in the case of a person whose lower limbs are weak enough to require rehabilitation, it may be difficult to lift the foot in the air. In order to solve this problem, in the present invention, the footrest module 2 needs to be proceeded according to the direction in which both feet proceed so that the forward foot can also support the weight to some extent with the forefoot.

따라서 본 발명에서는 발판 모듈(2)이 양 발 마다 별도로 제작되고, 양 발의 진행 방향이 반대인 점에 대응될 수 있게 서로 다른 방향으로 진행되며, 어느 한 발의 진행 방향은 보행 과정에서 전진만 되는게 아니라 전진과 후진이 반복되는 점에 착안하여 통상의 트레드밀처럼 회전되는 것이 아니라 슬라이딩 동작으로 전진 및 후진 될 수 있게 구성된다.Therefore, in the present invention, the scaffolding module 2 is separately manufactured for each foot, and proceeds in different directions to correspond to the point where the moving directions of both feet are opposite, and the moving direction of either foot is not only moving forward in the walking process. Focusing on the repetition of forward and backward, it is configured to be able to move forward and backward by sliding motion rather than rotating like a conventional treadmill.

또한 발판 모듈(2)은 도 2에 도시된 바와 같이 발바닥에 접촉되는 부위인 발판이 발바닥의 전방 부위에 접촉되는 전방 발판(211)과 뒤꿈치에 접촉되는 뒤꿈치 발판(212)으로 분리되어, 발이 접촉되면서 압력을 받을 경우 전방 발판(211)과 뒤꿈치 발판(212)은 서로 독립적으로 압력을 받는다.In addition, the footrest module 2 is separated into a front footrest 211 in contact with the front portion of the foot and a heel footrest 212 in contact with the heel, where the footrest, which is a portion in contact with the sole of the foot, as shown in FIG. While being under pressure, the front footrest 211 and the heel footrest 212 receive pressure independently of each other.

특히 발판 모듈(2)에는 발바닥이 접촉될 경우 신체의 하중을 인식하여 발판 모듈(2)을 전방 또는 후방으로 구동시키기 위한 신호를 발생시키는 체중 인식 센서(26)가 부착되되, 체중 인식 센서(26)는 뒤꿈치 발판(212)에 설치된다.In particular, a weight recognition sensor 26 is attached to the footrest module 2 to generate a signal for driving the footrest module 2 forward or backward by recognizing the load on the body when the foot is in contact, the weight recognition sensor 26 ) Is installed on the heel foot plate 212.

발판이 슬라이딩 동작으로 전진 또는 후진되는 작동은 특히 하지 재활 운동이 필요한 경우처럼 하체가 허약할 때에는 보행자가 한 걸음씩 내딛는 과정 자체가 상당히 힘들므로, 보행 의사가 있을 경우에만 발판이 작동되어야 보행자의 하지 재활에도 도움이 되고, 하지 재활 운동자의 안전 또한 도모될 수 있다.When the lower body is weak, such as when the lower body is weak, such as when the lower body rehabilitation exercise is necessary, the step of the footrest is quite difficult, so the footrest must be operated only when there is a willingness to walk. It is also helpful in rehabilitation, and it can also promote the safety of lower limb rehabilitation exercisers.

그런데 이와 같이 보행 의사가 자동으로 파악되기 위해서는 보행을 하고자 하는 순간에 정확하게 발판 모듈(2)의 슬라이딩 동작이 작동되어야만 보행자의 안전이 최대한으로 보장될 수 있다.However, in order for the willing to walk to be automatically identified as described above, the safety of the pedestrian can be guaranteed to the utmost only when the sliding motion of the scaffolding module 2 is accurately operated at the moment to walk.

사람이 보행을 하고자 할 때에는 체중은 후진되는 발에 실리고 나머지 발은 바닥에서 떨어져 공중을 가르며 앞으로 전진 하게 된다. 따라서 재활 운동자의 경우에도 체중은 후진되는 발에 실리게 마련이다. When a person wants to walk, the weight is placed on the backward foot, and the rest of the foot falls off the floor and moves forward through the air. Therefore, even in the case of a rehabilitation exerciser, the weight will be placed on the backward foot.

이때 체중이 실리는 부위는 발의 전방 부위가 아니라, 신체의 수직 하방에 위치하는 뒤꿈치에 자연스럽게 실린다. 따라서 특히 체중이 실리는 후진되는 발은 후진되기 전에는 전방에서 지면에 접촉되므로, 보행 의사가 파악되기 위한 체중 감지 지점은 후진하게 될 발이 일단 착지하는 위치인 전방 지점이며, 그 중에서도 뒤꿈치이다. 왜냐하면 무심코 발을 전방에서 발판 모듈(2)에 접촉시키더라도 뒤꿈치에 체중이 실리지 않으면 아직 보행의사가 없는 단계이기 때문이다.At this time, the part on which the weight is carried is naturally loaded on the heel located vertically below the body, not the front part of the foot. Therefore, in particular, since the retracted foot on which the weight is carried is in contact with the ground from the front before reversing, the weight detection point for the gait doctor to grasp is the anterior point at which the foot to be retracted once lands, especially the heel. This is because even if the foot is inadvertently brought into contact with the footrest module (2) from the front, if the weight is not put on the heel, there is no intention to walk yet.

따라서 본 발명에서는 발판 패드가 전방 발판(211)과 후방 발판으로 나누어지고, 후방 발판에 체중 인식 센서(26)가 설치되어, 오른발과 왼 발의 발판 패드 중 전방에 위치한 발판 패드, 그 중에서도 전방에 위치한 발판 패드의 뒤꿈치 발판(212)에 체중이 감지될 경우에만 보행의사가 감지되게 구성됨으로써, 정확한 보행 의사 감지가 가능하다. 이와 같이 구성될 때에만 보행 의사가 잘못 판단되어 재활 운동자의 의사와 무관하게 발판 패드가 작동됨으로 인한 사고가 미연에 방지되는 효과가 있다.Therefore, in the present invention, the footrest pad is divided into a front footrest 211 and a rear footrest, and a weight recognition sensor 26 is installed on the rear footrest, so that the footrest pad located in the front of the footrest pads of the right and left feet, among them, Since the walking doctor is configured to be detected only when the weight is detected on the heel footrest 212 of the footrest pad, it is possible to accurately detect the walking intention. Only in this configuration, the walking doctor is incorrectly judged, so that an accident due to the operation of the footrest pad regardless of the will of the rehabilitation activist is prevented in advance.

보다 구체적으로 발판 모듈(2)은 도 3에 도시된 바와 같이 전방 발판(211)과, 뒤꿈치 발판(212)과, 전방 발판(211) 및 뒤꿈치 발판(212)을 지지하는 발판 프레임(213)과, 발판 프레임(213)을 전방 또는 후방으로 이동시키는 모터(22)와, 모터(22)의 회전운동을 발판 프레임(213)의 전 후진 동작으로 전달시키는 동력전달부재(23)와, 발판 프레임(213)의 이동을 안내하는 가이드레일(24)과, 발판 프레임(213)에 설치되어 가이드레일(24)을 따라 회전되는 구름 바퀴(25) 및, 뒤꿈치 발판(212)의 하부에 설치되는 체중 인식 센서(26)로 이루어진다.More specifically, the footrest module 2 includes a footrest frame 213 supporting the front footrest 211, the heel footrest 212, the front footrest 211 and the heel footrest 212, as shown in FIG. , A motor 22 for moving the scaffold frame 213 forward or backward, a power transmission member 23 for transmitting the rotational motion of the motor 22 to the forward and backward motion of the scaffold frame 213, and a scaffold frame ( A guide rail 24 guiding the movement of 213), a rolling wheel 25 installed on the footrest frame 213 and rotated along the guide rail 24, and weight recognition installed under the heel footrest 212 It consists of a sensor 26.

이때 모터(22)의 회전운동을 발판 프레임(213)의 전 후진 동작으로 전달시키는 동력전달부재(23)는 도 2에서는 풀리 또는 이와 유사한 부재인 것으로 도시되어 있지만 반드시 이에 한정되진 않으며, 랙과 피니언 형태의 동력 전달이 이루어질 수도 있다.At this time, the power transmission member 23 for transmitting the rotational motion of the motor 22 to the forward and backward motion of the scaffolding frame 213 is shown as a pulley or a similar member in FIG. 2, but is not necessarily limited thereto, and the rack and pinion A form of power transmission can also be made.

따라서 구름 바퀴(25)가 가이드레일(24)을 따라 전진 또는 후진됨으로써 발판 패드가 전진과 후진 동작을 할 때 정지 마찰력과 운동 마찰력이 최소화 되어 부드러운 슬라이드 동작이 가능하다.Accordingly, when the rolling wheel 25 moves forward or backward along the guide rail 24, the static friction force and the kinetic friction force are minimized when the scaffold pad moves forward and backward, thereby enabling a smooth slide operation.

이 경우 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)을 연결시키는 연결 부재(214)는 도 4에 도시된 바와 같이 탄성적인 재질로 이루어져, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 연결 부재(214)가 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달하도록 구성될 수 있다. 즉 도 4에서 뒤꿈치 발판(212)의 양 측에 길게 형성된 평행하는 두 부재가 모두 탄성 재질로 이루어짐으로써 상부에서 체중이 가해질 때 발판 모듈(2)이 비로소 하강하면서 체중 감지 센서에 신호를 보내도록 구성될 수 있다.In this case, the connection member 214 connecting the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 is made of an elastic material as shown in FIG. 4, and when the heel foot plate 212 receives a body load, the connection member 214 While being deformed, the heel foot plate 212 may be configured to descend to transmit the weight applied to the weight recognition sensor 26. That is, in FIG. 4, both sides of the heel foot plate 212 are formed of elastic material, so that the foot plate module 2 first descends and sends a signal to the weight detection sensor when weight is applied from the upper side. Can be.

또는 도시되진 않았지만 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)은 텐션 스프링으로 연결될 수 있다. 이 경우 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 텐션 스프링이 탄성 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달하게 된다. 이때 텐션 스프링은 도 4에서 뒤꿈치 발판(212)의 양 측에 평행하게 길게 형성된 두 개의 연결 부재(214)의 단부가 발판 프레임(213)에 텐션 스프링으로 힌지 연결 되는 식으로 구성될 수 있다.Alternatively, although not shown, the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 may be connected by a tension spring. In this case, when the heel foot plate 212 receives a body load, the tension spring is elastically deformed, and the heel foot plate 212 descends to transmit the weight applied to the weight recognition sensor 26. In this case, the tension spring may be configured in such a manner that the ends of the two connecting members 214 formed long parallel to both sides of the heel foot plate 212 in FIG. 4 are hingedly connected to the foot plate frame 213 with a tension spring.

그리고 체중 인식 센서(26)는 체중이 인식될 수 있는 신호를 발생 시킬 수만 있으면 그 종류에는 제한이 없다. 따라서 압전 센서 형태로 구성되거나 기타 물리적인 압력 변화로 신호를 발생시키는 구성이라면 모두 여기에 해당될 수 있다.In addition, the weight recognition sensor 26 is not limited in its type as long as it can generate a signal by which the weight can be recognized. Therefore, any configuration that is configured in the form of a piezoelectric sensor or generates a signal by a change in physical pressure may be included here.

다만 도 5에서는 체중 인식 센서(26)가 광센서로 구성되는 실시예가 도시되어 있지만 반드시 도 5에 한정되진 않는다.However, in FIG. 5, an embodiment in which the weight recognition sensor 26 is configured as an optical sensor is illustrated, but is not limited to FIG. 5.

도 5와 같이 체중 인식 센서(26)가 광센서일 경우, 뒤꿈치 발판(212)이 가변되면서 광센서의 빛을 차단시킴으로써 뒤꿈치 발판(212)에 하중이 인가되는 것이 체중 인식 센서(26)로 인식된다.As shown in FIG. 5, when the weight recognition sensor 26 is an optical sensor, the weight recognition sensor 26 recognizes that the heel foot plate 212 is changed and the load is applied to the heel foot plate 212 by blocking light from the light sensor. do.

보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 광센서는 몸체로부터 평행하게 연장되는 두 개의 프로브(263)로 이루어지고, 두 개의 프로브(263) 중 어느 하나로부터 나머지 하나로 빛이 조사됨으로써, 두 개의 프로브(263) 사이에 빛을 막는 물체가 개입할 경우 차단신호를 발생시킨다.More specifically, as shown in FIG. 5, the optical sensor consists of two probes 263 extending parallel from the body, and by irradiating light from one of the two probes 263 to the other, the two probes When an object blocking light intervenes between (263), a blocking signal is generated.

이때 뒤꿈치 발판(212)의 저면에는 광센서가 내포되는 홈이 형성되고, 광센서는 상기 홈에 설치되되, 광센서는 홈에 일정한 경사를 이루게 설치되고, 광센서를 홈에 연결시키는 부재는 탄성 부재(262)로 연결되며, 상기 홈에는 두 개의 프로브(263) 사이의 부위에 대응되는 지점에 차단 판(2151)이 형성됨으로써, 뒤꿈치 발판(212)의 상부에 체중이 인가되면 뒤꿈치 발판(212)이 하강되고, 광센서는 바닥에 닿은 상태에서 뒤꿈치 발판(212)의 하강으로 인해 광센서와 뒤꿈치 발판(212)의 저면이 가까워지면서 차단 판(2151)이 두 개의 프로브(263) 사이로 진입되어 차단신호가 발생되면 체중 인가가 광센서로 인해 인식된다.At this time, a groove in which the optical sensor is contained is formed on the bottom of the heel foot plate 212, the optical sensor is installed in the groove, the optical sensor is installed to have a certain inclination in the groove, and the member connecting the optical sensor to the groove is elastic. It is connected by a member 262, and a blocking plate 2151 is formed in the groove at a point corresponding to a portion between the two probes 263, so that when weight is applied to the upper part of the heel foot plate 212, the heel foot plate 212 ) Is lowered, and the light sensor is in contact with the floor due to the lowering of the heel foot plate 212, so that the light sensor and the bottom surface of the heel foot plate 212 become close, and the blocking plate 2151 enters between the two probes 263 When the blocking signal is generated, weight application is recognized by the optical sensor.

즉 도 5에서 광센서에 두 개의 뿔처럼 돌출된 프로브(263)는 뒤꿈치 발판(212)에 하중이 인가되기 전에는 바닥을 향하도록 경사지게 설치된다. 이때 광센서를 뒤꿈치 발판(212) 저면에 결합시키는 부재는 탄성 부재(262)로서, 뒤꿈치 발판(212)과 광센서를 서로 가까워지는 방향으로 힘을 가하면 광센서가 뒤꿈치 발판(212)의 저면에 접촉될 수 있다.That is, the probe 263 protruding like two horns from the optical sensor in FIG. 5 is installed inclined toward the floor before a load is applied to the heel foot plate 212. At this time, the member for coupling the optical sensor to the bottom surface of the heel foot plate 212 is an elastic member 262, and when a force is applied to the heel foot plate 212 and the optical sensor in a direction closer to each other, the optical sensor is applied to the bottom surface of the heel foot plate 212. Can be contacted.

따라서 뒤꿈치 발판(212)에 체중이 인가되면 프로브(263)가 바닥에 닿은 상태에서 계속 상부의 뒤꿈치 발판(212)이 프로브(263)에 가까워지면서, 두 개의 프로브(263) 사이에 형성되는 광 신호 투과 슬릿(216)에 차단 판(2151)이 삽입됨으로 인해 두 개의 프로브(263) 사이를 가로지르던 빛 신호가 차단된다. 이로써 뒤꿈치 발판(212)에 체중이 인가된 것이 체중 인식 센서(26)에 인지되는 것이다.Therefore, when body weight is applied to the heel foot plate 212, the upper heel foot plate 212 continues to be close to the probe 263 while the probe 263 is in contact with the floor, thereby forming an optical signal between the two probes 263 Since the blocking plate 2151 is inserted into the transmission slit 216, the light signal passing between the two probes 263 is blocked. Accordingly, that the weight is applied to the heel foot plate 212 is recognized by the weight recognition sensor 26.

이 경우 뒤꿈치 발판(212)의 저면에는 도 5에 도시된 바와 같이 접촉 플레이트(215)가 더 설치되고, 뒤꿈치 발판(212)의 저면과 접촉 플레이트(215)의 상면 간에 간격이 형성되며, 뒤꿈치 발판(212)에 체중이 인가되어 하강되면 접촉 플레이트(215)가 일정 지점에서 뒤꿈치 발판(212)과 합체되어 함께 하강되게 구성될 수 있다. 이때의 차단 판(2151)은 접촉 플레이트(215)의 저면에 설치된다. 이로써 체중보다 작은 압력으로 인해 섣불리 체중 인식 센서(26)가 체중이 인가된 것으로 잘못 인식하는 현상이 보다 확실하게 방지될 수 있다.In this case, a contact plate 215 is further installed on the bottom surface of the heel foot plate 212 as shown in FIG. 5, and a gap is formed between the bottom surface of the heel foot plate 212 and the upper surface of the contact plate 215, and the heel foot plate When the weight is applied to the 212 and descends, the contact plate 215 may be combined with the heel foot plate 212 at a certain point to descend together. The blocking plate 2151 at this time is installed on the bottom surface of the contact plate 215. Accordingly, a phenomenon in which the weight recognition sensor 26 incorrectly recognizes that the weight has been applied due to a pressure smaller than the weight can be prevented more reliably.

그리고 제어부(4)는 어느 한쪽의 뒤꿈치 발판(212)은 전방에 위치하고 나머지 뒤꿈치 발판(212)은 후방에 위치할 때, 전방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되고 후방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되지 않을 경우에만, 자동으로 전방에 위치한 발판 모듈(2)은 1회 후진함과 동시에 후방에 위치한 발판 모듈(2)은 자동으로 1회 전진하도록 설정된다.And the control unit 4, when one of the heel foot plate 212 is located in the front and the other heel foot plate 212 is located in the rear, a load is applied to the heel foot plate 212 located in the front, and the heel foot plate ( Only when no load is applied to 212), the scaffolding module 2 located in the front automatically moves back once and the scaffolding module 2 located in the rear is automatically set to advance once.

이로써, 앞서 설명된 바와 같이 하지 재활운동자의 보행 의사가 실제로 감지될 경우에만 정확하게 동작됨으로써, 재활 치료자는 간호사나 보조사의 도움이 전혀 없어도 안전하게 재활 치료를 스스로 할 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, as described above, the rehabilitation therapist is able to safely perform the rehabilitation treatment by himself without the aid of a nurse or assistant by operating correctly only when the walking doctor of the lower limb rehabilitation motor is actually detected.

한편, 본 발명에 따른 하지 운동 로봇의 제조방법은 일정한 형태를 가지는 메인 프레임(1)을 제작하는 단계와, 메인 프레임(1)으로 지지되면서 전방 또는 후방으로 가변되도록 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계와, 메인 프레임(1)의 양 측에 안전 바(3)를 설치하는 단계 및, 메인 프레임(1)에 발판 모듈(2)을 제어시키는 제어부(4)를 설치하는 단계로 구성되되, 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계에서는 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)을 독립적으로 설치하며, 제어부(4)를 설치하는 단계는 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)이 서로 다른 방향으로 가변되게 제어부(4)를 설정하는 단계를 포함한다.On the other hand, in the manufacturing method of the lower limb movement robot according to the present invention, the step of manufacturing a main frame 1 having a certain shape, and the footrest module 2 on the floor so as to be variable forward or backward while being supported by the main frame 1 It consists of installing, installing safety bars 3 on both sides of the main frame 1, and installing a control unit 4 controlling the scaffolding module 2 on the main frame 1 , In the step of installing the footrest module 2 on the floor, the footrest module 2 corresponding to the right foot and the left foot is independently installed, and the step of installing the control unit 4 is the footrest corresponding to the right foot and the left foot. It includes the step of setting the control unit 4 so that the module 2 is variable in different directions.

이때 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계는 발바닥에 접촉되는 부위인 발판이 발바닥의 전방 부위에 접촉되는 전방 발판(211)과 뒤꿈치에 접촉되는 뒤꿈치 발판(212)으로 분리되게 설치하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the step of installing the footrest module 2 on the floor includes installing the footboard to be separated into a front footrest 211 in contact with the front portion of the foot and a heel footrest 212 in contact with the heel. Can include.

이 경우 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계는 발바닥이 접촉될 경우 신체의 하중을 인식하여 발판 모듈(2)을 전방 또는 후방으로 구동시키기 위한 신호를 발생시키는 체중 인식 센서(26)를 설치하는 단계를 포함하되, 체중 인식 센서(26)는 뒤꿈치 발판(212)에 설치한다.In this case, the step of installing the footrest module 2 on the floor is to install a weight recognition sensor 26 that generates a signal to drive the footrest module 2 forward or backward by recognizing the load on the body when the foot is in contact. Including the step of, but the weight recognition sensor 26 is installed on the heel foot plate 212.

구체적으로 발판 모듈(2)은 전방 발판(211)과, 뒤꿈치 발판(212)과, 전방 발판(211) 및 뒤꿈치 발판(212)을 지지하는 발판 프레임(213)과, 발판 프레임(213)을 전방 또는 후방으로 이동시키는 모터(22)와, 모터(22)의 회전운동을 발판 프레임(213)의 전 후진 동작으로 전달시키는 동력전달부재(23)와, 발판 프레임(213)의 이동을 안내하는 가이드레일(24)과, 발판 프레임(213)에 설치되어 가이드레일(24)을 따라 회전되는 구름 바퀴(25) 및, 뒤꿈치 발판(212)의 하부에 설치되는 체중 인식 센서(26)로 이루어진다.Specifically, the footrest module 2 includes a front footrest 211, a heel footrest 212, a footrest frame 213 supporting the front footrest 211 and the heel footrest 212, and the footrest frame 213 in front Alternatively, a motor 22 that moves to the rear, a power transmission member 23 that transmits the rotational motion of the motor 22 to the forward and backward motion of the scaffolding frame 213, and a guide that guides the movement of the scaffolding frame 213 It consists of a rail 24, a rolling wheel 25 installed on the footrest frame 213 and rotated along the guide rail 24, and a weight recognition sensor 26 installed under the heel footrest 212.

여기서 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)을 연결시키는 연결 부재(214)는 탄성적인 재질로 제작하여, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 연결 부재(214)가 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달하거나, 또는 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)을 텐션 스프링으로 연결하여, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 텐션 스프링이 탄성 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달하도록 제작된다.Here, the connecting member 214 connecting the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 is made of an elastic material, and when the heel foot plate 212 is subjected to a body load, the connection member 214 is deformed and the heel foot plate 212 ) Descends and transmits the weight applied to the weight recognition sensor 26, or by connecting the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 with a tension spring, and when the heel foot plate 212 receives a body load, the tension spring While this elastic deformation, the heel foot plate 212 descends and is manufactured to transmit the weight applied to the weight recognition sensor 26.

이때 체중 인식 센서(26)가 광센서일 경우, 뒤꿈치 발판(212)이 가변되면서 광센서의 빛을 차단시킴으로써 뒤꿈치 발판(212)에 하중이 인가되되, 광센서는 몸체로부터 평행하게 연장되는 두 개의 프로브(263)로 이루어지고, 두 개의 프로브(263) 중 어느 하나로부터 나머지 하나로 빛이 조사됨으로써, 두 개의 프로브(263) 사이에 빛을 막는 물체가 개입할 경우 차단신호를 발생시키고, 뒤꿈치 발판(212)의 저면에는 광센서가 내포되는 홈이 형성되고, 광센서는 홈에 설치되되, 광센서는 홈에 일정한 경사를 이루게 설치되고, 광센서를 홈에 연결시키는 부재는 탄성 부재(262)로 연결되며, 홈에는 두 개의 프로브(263) 사이의 부위에 대응되는 지점에 차단 판(2151)이 형성됨으로써, 뒤꿈치 발판(212)의 상부에 체중이 인가되면 뒤꿈치 발판(212)이 하강되고, 광센서는 바닥에 닿은 상태에서 뒤꿈치 발판(212)의 하강으로 인해 광센서와 뒤꿈치 발판(212)의 저면이 가까워지면서 차단 판(2151)이 두 개의 프로브(263) 사이로 진입되어 차단신호가 발생되고 체중 인가가 광센서로 인해 인식되도록 제작한다.At this time, when the weight recognition sensor 26 is an optical sensor, a load is applied to the heel foot plate 212 by blocking the light of the light sensor while the heel foot plate 212 is variable, but the light sensor is two pieces extending parallel from the body. It is made of a probe 263, and light is irradiated from one of the two probes 263 to the other, thereby generating a blocking signal when an object blocking light intervenes between the two probes 263, and generates a blocking signal. A groove in which the optical sensor is contained is formed on the bottom of 212), the optical sensor is installed in the groove, the optical sensor is installed in a certain inclination in the groove, and the member connecting the optical sensor to the groove is an elastic member 262. It is connected, and a blocking plate 2151 is formed at a point corresponding to a portion between the two probes 263 in the groove, so that when a weight is applied to the upper part of the heel foot plate 212, the heel foot plate 212 is lowered, and the light When the sensor is in contact with the floor, the light sensor and the bottom surface of the heel foot plate 212 become close due to the lowering of the heel foot plate 212, and the blocking plate 2151 enters between the two probes 263, thereby generating a blocking signal. The application is made to be recognized by the optical sensor.

이때 제어부(4)를 설정하는 단계는 어느 한쪽의 뒤꿈치 발판(212)은 전방에 위치하고 나머지 뒤꿈치 발판(212)은 후방에 위치할 때, 전방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되고 후방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되지 않을 경우에만, 자동으로 전방에 위치한 발판 모듈(2)은 1회 후진함과 동시에 후방에 위치한 발판 모듈(2)은 자동으로 1회 전진하도록 제어하게 설정하는 단계를 더 포함하게 제작한다.At this time, the step of setting the control unit 4 is when one heel foot plate 212 is positioned in the front and the other heel foot plate 212 is positioned in the rear, a load is applied to the heel foot plate 212 located in the front and Only when no load is applied to the located heel footrest 212, the footrest module 2 located in the front automatically moves back once and the footrest module 2 located at the rear is set to automatically advance once. It is produced to further include the step of.

한편, 본 발명에 따른 하지 운동 로봇의 제어방법은 앞서 설명된 내용에 함께 설명되어 있으므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, since the control method of the lower limb movement robot according to the present invention has been described together with the above description, a more detailed description will be omitted.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those who have the knowledge of.

1 : 메인 프레임 2 : 발판 모듈
3 : 안전 바 4 : 제어부
22 : 모터 23 : 동력전달부재
24 : 가이드레일 25 : 구름 바퀴
26 : 체중 인식 센서 211 : 전방 발판
212 : 뒤꿈치 발판 213 : 발판 프레임
214 : 연결 부재 215 : 접촉 플레이트
261 : 광 신호 투과 슬릿 262 : 탄성 부재
263 : 프로브 2151 : 차단 판1: main frame 2: scaffolding module
3: safety bar 4: control unit
22: motor 23: power transmission member
24: guide rail 25: rolling wheel
26: weight recognition sensor 211: front footrest
212: heel footrest 213: footrest frame
214: connection member 215: contact plate
261: optical signal transmission slit 262: elastic member
263: probe 2151: blocking plate

Claims (11)

일정한 형태를 가지는 메인 프레임(1)과;
상기 메인 프레임(1)으로 지지되며 바닥에 배치되어 자동으로 전진 또는 후진됨으로써 제자리에서 보행이 가능하게 구동되는 발판 모듈(2)과;
상기 메인 프레임(1)에 설치되는 안전 바(3); 및,
상기 메인 프레임(1)에 설치되는 제어부(4);로 구성되되,
상기 발판 모듈(2)은 오른발과 왼발에 대응되는 부위가 서로 분리되어 가변되며,
상기 오른발과 왼발에 대응되는 부위는 서로 반대 방향으로 가변되는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇.A main frame 1 having a certain shape;
A scaffolding module (2) supported by the main frame (1) and disposed on the floor to automatically move forward or backward to enable walking in place;
A safety bar 3 installed on the main frame 1; And,
Consisting of; a control unit 4 installed on the main frame 1,
In the footrest module 2, portions corresponding to the right foot and the left foot are separated from each other and are variable,
The lower limb exercise robot, characterized in that the portions corresponding to the right foot and the left foot are variable in opposite directions. 제1항에 있어서,
상기 발판 모듈(2)은 발바닥에 접촉되는 부위인 발판이 발바닥의 전방 부위에 접촉되는 전방 발판(211)과 뒤꿈치에 접촉되는 뒤꿈치 발판(212)으로 분리되어, 발이 접촉되면서 압력을 받을 경우 전방 발판(211)과 뒤꿈치 발판(212)은 서로 독립적으로 압력을 받는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇.The method of claim 1,
The footrest module 2 is divided into a front footrest 211 in contact with the front portion of the foot and a heel foot 212 in contact with the heel, and when the foot is in contact with the foot, the front footrest (211) and the heel foot plate 212 a lower extremity exercise robot, characterized in that they receive pressure independently of each other. 제2항에 있어서,
상기 발판 모듈(2)에는 발바닥이 접촉될 경우 신체의 하중을 인식하여 발판 모듈(2)을 전방 또는 후방으로 구동시키기 위한 신호를 발생시키는 체중 인식 센서(26)가 부착되되,
상기 체중 인식 센서(26)는 뒤꿈치 발판(212)에 설치되는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇.The method of claim 2,
A weight recognition sensor 26 is attached to the footrest module 2 to generate a signal for driving the footrest module 2 forward or backward by recognizing the load on the body when the foot is in contact,
The weight recognition sensor 26 is a lower extremity exercise robot, characterized in that installed on the heel foot plate (212). 제3항에 있어서,
상기 발판 모듈(2)은 전방 발판(211)과, 뒤꿈치 발판(212)과, 전방 발판(211) 및 뒤꿈치 발판(212)을 지지하는 발판 프레임(213)과, 발판 프레임(213)을 전방 또는 후방으로 이동시키는 모터(22)와, 모터(22)의 회전운동을 발판 프레임(213)의 전 후진 동작으로 전달시키는 동력전달부재(23)와, 발판 프레임(213)의 이동을 안내하는 가이드레일(24)과, 발판 프레임(213)에 설치되어 가이드레일(24)을 따라 회전되는 구름 바퀴(25) 및, 뒤꿈치 발판(212)의 하부에 설치되는 체중 인식 센서(26)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇.The method of claim 3,
The footrest module 2 includes a front footrest 211, a heel footrest 212, a footrest frame 213 supporting the front footrest 211 and the heel footrest 212, and the footrest frame 213 in front or A motor 22 that moves to the rear, a power transmission member 23 that transmits the rotational motion of the motor 22 to the forward and backward motion of the scaffolding frame 213, and a guide rail that guides the movement of the scaffolding frame 213 (24), and a rolling wheel 25 installed on the footrest frame 213 and rotated along the guide rail 24, and a weight recognition sensor 26 installed under the heel footrest 212. Not exercise robot. 제4항에 있어서,
상기 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)을 연결시키는 연결 부재(214)는 탄성적인 재질로 이루어져, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 연결 부재(214)가 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달하는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇.The method of claim 4,
The connecting member 214 connecting the heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 is made of an elastic material, and when the heel foot plate 212 receives a body load, the connection member 214 is deformed and the heel foot plate 212 The lower limb exercise robot, characterized in that it descends and transmits the weight applied to the weight recognition sensor (26). 제4항에 있어서,
상기 뒤꿈치 발판(212)과 발판 프레임(213)은 텐션 스프링으로 연결되어, 뒤꿈치 발판(212)이 신체 하중을 받으면 텐션 스프링이 탄성 변형되면서 뒤꿈치 발판(212)이 하강하여 체중 인식 센서(26)에 체중이 인가된 것을 전달하는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇.The method of claim 4,
The heel foot plate 212 and the foot plate frame 213 are connected by a tension spring, and when the heel foot plate 212 receives a body load, the tension spring is elastically deformed, and the heel foot plate 212 descends to the weight recognition sensor 26. Lower extremity exercise robot, characterized in that transmitting the weight is applied. 제4항에 있어서,
상기 제어부(4)는 어느 한쪽의 뒤꿈치 발판(212)은 전방에 위치하고 나머지 뒤꿈치 발판(212)은 후방에 위치할 때, 전방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되고 후방에 위치한 뒤꿈치 발판(212)에는 하중이 인가되지 않을 경우에만, 자동으로 전방에 위치한 발판 모듈(2)은 1회 후진함과 동시에 후방에 위치한 발판 모듈(2)은 자동으로 1회 전진하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇.The method of claim 4,
When the control unit 4 has one heel foot plate 212 positioned in the front and the other heel foot plate 212 positioned in the rear, a load is applied to the heel foot plate 212 positioned in the front, and the heel foot plate located at the rear ( 212) Only when no load is applied, the scaffolding module 2 located in the front automatically moves backward once and the scaffolding module 2 located in the rear is automatically set to advance once. Movement robot. 일정한 형태를 가지는 메인 프레임(1)을 제작하는 단계;
상기 메인 프레임(1)으로 지지되면서 전방 또는 후방으로 가변되도록 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계;
상기 메인 프레임(1)의 양 측에 안전 바(3)를 설치하는 단계; 및,
상기 메인 프레임(1)에 발판 모듈(2)을 제어시키는 제어부(4)를 설치하는 단계;로 구성되되,
상기 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계에서는 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)을 독립적으로 설치하며,
상기 제어부(4)를 설치하는 단계는 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)이 서로 다른 방향으로 가변되게 제어부(4)를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇의 제조방법.Manufacturing a main frame 1 having a certain shape;
Installing the scaffolding module 2 on the floor so as to be variable forward or backward while being supported by the main frame 1;
Installing safety bars (3) on both sides of the main frame (1); And,
Consisting of; installing a control unit 4 for controlling the scaffolding module 2 on the main frame 1,
In the step of installing the footrest module 2 on the floor, the footrest module 2 corresponding to the right foot and the left foot is independently installed,
The step of installing the control unit 4 comprises setting the control unit 4 so that the scaffolding module 2 corresponding to the right foot and the left foot is variable in different directions. Way. 제8항에 있어서,
상기 발판 모듈(2)을 바닥에 설치하는 단계는 발바닥에 접촉되는 부위인 발판이 발바닥의 전방 부위에 접촉되는 전방 발판(211)과 뒤꿈치에 접촉되는 뒤꿈치 발판(212)으로 분리되게 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇의 제조방법.The method of claim 8,
The step of installing the footrest module 2 on the floor includes installing the footboard to be separated into a front footrest 211 in contact with the front portion of the foot and a heel footrest 212 in contact with the heel. A method of manufacturing a lower extremity movement robot, comprising: a. 제8항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법으로 제조되는 하지 운동 로봇을 제어하는 방법으로서,
상기 발판 모듈(2)에서 오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)을 독립적으로 가변되도록 제어하되,
오른 발과 왼 발에 대응되는 발판 모듈(2)이 서로 반대 방향으로 가변되게 제어하는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇의 제어방법.As a method of controlling a lower limb exercise robot manufactured by the method according to any one of claims 8 to 9,
In the footrest module 2, the footrest module 2 corresponding to the right foot and the left foot is controlled to be independently variable,
A method of controlling a lower limb exercise robot, characterized in that the footrest module 2 corresponding to the right foot and the left foot is controlled to be variable in opposite directions. 제10항에 있어서,
상기 발판 모듈(2)이 서로 반대 방향으로 가변되게 제어함에 있어,
전방 발판(211)과 뒤꿈치 발판(212) 중 뒤꿈치 발판(212)에 인가되는 하중을 인식하여 발판 모듈(2)이 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하지 운동 로봇의 제어방법.The method of claim 10,
In controlling the scaffolding module 2 to be variable in opposite directions,
A control method of a lower limb exercise robot, characterized in that the front footrest 211 and the heel footrest 212 recognize a load applied to the heel footrest 212 and control the footrest module 2 to be variable.
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