KR20210048935A - Gait assist robot for rehabilitation training with lift device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다리가 불편한 환자의 재활운동을 보조하는 보행 보조로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하네스를 이용해 환자의 몸을 지탱함으로써 재활운동 중 환자가 넘어지지 않도록 함은 물론, 아예 일어설 수 없는 중증 환자의 재활 훈련에도 사용할 수 있는 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a walking aid robot that assists the rehabilitation exercise of a patient with discomfort in the legs, and more specifically, a harness is used to support the patient's body so that the patient does not fall during the rehabilitation exercise. It relates to a walking aid robot for rehabilitation training equipped with a lift device that can be used for rehabilitation training of severely ill patients.
인구의 고령화에 따라, 치매나 놔졸중 또는 파킨슨병과 같은 여러 가지 노인성 질환 환자의 숫자도 함께 증가하고 있다. 이러한 노인성 질환으로 거동이 불편한 노인들에게는 약물치료 이외에 물리적 재활치료를 통하여 근력을 회복 내지 유지하는 것이 중요하다. 또한 굳이 노인성 질환이 아니더라도, 사고에 의해 하반신이 불편한 사람이나 뇌성마비 환자 등의 경우에도 손상 부위의 기능적 회복이나 근육 강화를 위해 재활훈련은 필수적이다.With the aging of the population, the number of patients with various senile diseases such as dementia, stroke or Parkinson's disease is also increasing. It is important to recover or maintain muscle strength through physical rehabilitation treatment in addition to drug treatment for the elderly who are uncomfortable with such senile diseases. In addition, even if it is not a senile disease, rehabilitation training is essential for functional recovery or muscle strengthening of the damaged area even in the case of a person whose lower body is uncomfortable due to an accident or a patient with cerebral palsy.
재활훈련에서 중요한 것은 과학적이고 체계적인 노력이 장기적으로 진행되어야 하는 것이다. 그런데, 재활훈련을 장기적으로 수행하기 위해서는 물리치료사의 많은 육체적 노력과 숙련도 등이 요구된다. 하지만, 현실적으로, 한 사람의 불리치료사가 여러 명의 재활 훈련을 시켜야 하는 상황에서, 지속적이고 효과적인 재활 훈련을 하는 것은 어렵다.The important thing in rehabilitation training is that scientific and systematic efforts must be carried out in the long term. However, in order to perform rehabilitation training for a long time, a lot of physical effort and skill level of a physical therapist are required. However, in reality, it is difficult to conduct continuous and effective rehabilitation training in a situation where a single bully therapist has to do rehabilitation training for several people.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 다양한 재활훈련용 기계 전자 장치 들이 개발 및 사용되고 있다. 예를 들면, 보행 훈련을 보조해 주는 보행 보조 장치들이나, 어깨 등 상체의 거동을 보조하고 근력을 회복시킬 수 있는 상지 재활 기기들도 개발되고 있다. In order to solve this problem, various mechanical and electronic devices for rehabilitation training have been developed and used. For example, walking aids that assist in gait training and upper limb rehabilitation devices that support upper body behavior such as shoulders and restore muscle strength are also being developed.
보행 보조로봇은, 일시적으로 보행 능력을 상실한 사람의 보행 능력을 회복시키는 재활 운동을 보조하거나, 영구적으로 보행 능력을 일부 상실한 사람이 혼자서 보행하는 것을 보조한다.The walking assistance robot assists a rehabilitation exercise to restore the walking ability of a person who temporarily loses walking ability, or assists a person who has permanently lost some walking ability to walk alone.
이와 같이 환자의 보행을 보조하는 장치로서, 국내 등록특허공보 제10-1221046호(지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템)도 있다. 그런데, 상기 종래의 재활훈련 시스템은, 장치를 사용자의 몸에 정확히 맞추기가 힘들어 착용이 어렵고, 심한 경우 찰과상이나 피부 괴사 등을 초래할 수 있다.As such a device for assisting the patient's walking, there is also Korean Patent Publication No. 10-1221046 (an intelligent exoskeleton robot-based daily life assistance and rehabilitation training system). However, in the conventional rehabilitation training system, it is difficult to accurately fit the device to the user's body, so it is difficult to wear, and in severe cases, it may cause abrasion or skin necrosis.
아울러 국내 등록특허공보 제10-1979938호(보행 보조 로봇)에는, 환자의 다리에 착용되어 걷기 운동 모션을 제공하는 한 쌍의 하지외골격과, 하지외골격을 제어함과 동시에 주행능력을 갖는 본체가 개시되어 있다. 그런데, 상기 보행 보조 로봇은, 환자가 하지외골격 위에 서 있어야 하는 것이므로, 환자의 체중이 그대로 다리에 실려 관절이 약한 환자의 경우 오히려 관절 손상을 입을 수 있다. 특히 중증환자, 가령 침대에 누워 있을 수밖에 없는 중증환자의 경우에는, 다리에 아예 힘이 없으므로 보행 보조 로봇의 도움을 받는 것 자체가 거의 불가능하였다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-1979938 (Walking Assist Robot) discloses a pair of exoskeletons that are worn on the patient's legs to provide a walking motion, and a body that controls the exoskeleton and has driving capability Has been. However, since the walking aid robot requires the patient to stand on the exoskeleton of the lower extremity, the patient's weight is carried on the leg as it is, so that a patient with a weak joint may rather suffer joint damage. In particular, in the case of severely ill patients, such as severely ill patients who have no choice but to lie in bed, it was almost impossible to receive the assistance of a walking aid robot because the legs were completely weak.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 환자를 들어 올릴 수 있는 리프트장치를 가져, 혼자 힘으로 서 있을 수 없는 중증환자도 리프트장치에 의지하여 얼마든지 재활 치료를 할 수 있고, 치료 중 균형을 잃더라도 앞으로 넘어질 염려가 없어 안전하게 사용할 수 있는 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been created to solve the above problems, and has a lift device capable of lifting the patient, so that even severely ill patients who cannot stand on their own can rely on the lift device to perform rehabilitation treatment as much as possible, and balance during treatment. The purpose of this is to provide a walking aid robot for rehabilitation training equipped with a lift device that can be safely used because there is no fear of falling in the future even if it loses.
상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇은, 컨트롤러를 내장하며 주행 가능한 본체와; 상기 본체에 장착되는 것으로서 환자의 양쪽 다리와 결합한 상태로 걷기 운동 모션을 출력하는 운동모션출력부와; 상기 본체에 지지되고 환자에게 인양력을 제공하여 환자가 운동모션출력부에 서 있을 수 있게 하는 리프트장치를 갖는다.A walking aid robot for rehabilitation training having a lift device of the present invention as a means of solving the problems for achieving the above object includes a main body having a built-in controller and capable of running; An exercise motion output unit mounted on the main body and outputting a walking motion motion in a state in which both legs of the patient are engaged; It is supported by the main body and has a lift device that provides a lifting force to the patient so that the patient can stand on the motor motion output unit.
또한, 상기 리프트장치는; 상기 본체에 고정되며 상부로 연장된 지지빔과, 길이방향으로 직선 연장되며 그 상부에 가이드레일을 가지고, 링크핀을 통해 상기 지지빔에 회전 가능하도록 링크된 붐과, 상기 가이드레일에 결합하여 가이드레일의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능한 리프팅아암과, 상기 리프팅아암의 선단부에 연결되며 환자의 체중을 리프팅아암에 전가하는 행거와, 상기 붐에 장착된 상태로 리프팅아암을 슬라이딩 운동시키는 제1구동부와, 상기 붐을 링크핀 기준으로 회전시켜 상기 행거가 승강운동 하게 하는 제2구동부를 포함한다.In addition, the lift device; A support beam fixed to the main body and extending upward, a boom that is linearly extended in a longitudinal direction and has a guide rail on the top thereof, and a boom that is rotatably linked to the support beam through a link pin, and coupled to the guide rail to guide A lifting arm slidable along the longitudinal direction of the rail, a hanger connected to the distal end of the lifting arm and transferring the patient's weight to the lifting arm, and a first driving part for sliding the lifting arm while mounted on the boom. And a second driving part which rotates the boom based on a link pin so that the hanger moves up and down.
아울러, 상기 행거의 무게중심부에는 베어링이 구비되고, 상기 베어링과 리프팅아암의 사이에는, 리프팅아암에 대해 베어링을 분리 가능하게 링크시키는 연결블록이 장착된다.In addition, a bearing is provided at the center of gravity of the hanger, and a connection block is mounted between the bearing and the lifting arm to detachably link the bearing to the lifting arm.
또한, 상기 행거는 길이방향으로 연장된 바의 형태를 취하고, 그 양단부에는 환자용 하네스의 인양벨트를 고정하는 벨트고정부가 마련된다.In addition, the hanger takes the form of a bar extending in the longitudinal direction, and a belt fixing portion for fixing the lifting belt of the patient harness is provided at both ends thereof.
또한, 상기 벨트고정부는; 상기 인양벨트의 폭보다 상대적으로 길게 연장되며 내부공간을 갖는 받침하우징과, 상기 받침하우징의 일단부에 구비되는 릴리징버튼과, 상기 받침하우징에 끼워진 상태로 대기하며, 상기 릴리징버튼을 눌렀을 때 상향 회전하고, 받침하우징의 상부로 벨트가 통과한 상태에서 하향 회전하여 벨트와 함께 받침하우징의 내부에 끼워져, 벨트가 받침하우징에 고정되게 하는 회전죠오를 포함한다.In addition, the belt fixing portion; A support housing extending relatively longer than the width of the lifting belt and having an internal space, a releasing button provided at one end of the support housing, and waiting in a state inserted into the support housing, and rotating upward when the releasing button is pressed And, it includes a rotating jaw that rotates downward while the belt has passed to the top of the support housing and is fitted into the inside of the support housing together with the belt, so that the belt is fixed to the support housing.
또한, 상기 행거와 리프팅아암의 사이에는, 리프팅아암에 가해지는 환자의 체중을 감지하는 하중감지부가 더 설치되고, 상기 본체에는, 상기 하중감지부가 감지한 내용을 디스플레이하는 하중디스플레이부가 구비된다.In addition, between the hanger and the lifting arm, a load sensing unit for sensing the weight of the patient applied to the lifting arm is further installed, and the main body is provided with a load display unit for displaying the content detected by the load sensing unit.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇은, 환자를 들어 올릴 수 있는 리프트장치를 가져, 혼자 힘으로 서 있을 수 없는 중증환자도 리프트장치에 의지하여 얼마든지 재활 치료를 할 수 있다.The walking aid robot for rehabilitation training with the lift device of the present invention made as described above has a lift device capable of lifting a patient, so that even severe patients who cannot stand alone can rely on the lift device for rehabilitation treatment. I can do it.
또한, 환자가 하네스를 착용한 상태로 리프트장치에 매달리므로, 재활훈련 중 균형을 잃더라도 앞으로 넘어질 염려가 없어 안전하게 사용할 수 있다.In addition, since the patient hangs on the lift device while wearing the harness, it can be safely used because there is no fear of falling forward even if the patient loses balance during rehabilitation training.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇의 전제 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 하중감지부 및 행거를 별도로 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조로봇의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조로봇의 동작을 정리하여 도시한 블록도이다.
도 8은 도 1에 도시한 제어부에 의한 환자 체중 부담 경감방식을 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view showing the entire structure of a walking aid robot for rehabilitation training having a lift device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a load sensing unit and a hanger shown in FIG. 1 separately.
3 to 6 are views for explaining the operation of the walking aid robot according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating the operation of the walking aid robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a method of reducing a patient's weight burden by the control unit illustrated in FIG. 1.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 보행 보조로봇은, 리프트장치를 이용해 환자를 들어 올려 지지함으로써, 환자가 재활훈련 중 넘어지는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는다. 환자가 넘어질 염려가 전혀 없으므로 심리적 안정감을 가질 수 있어 그만큼 훈련 효과가 좋다.The walking assistance robot of the present invention has a structure capable of preventing the patient from falling during rehabilitation training by lifting and supporting the patient using a lift device. Since there is no fear of the patient falling down, you can have a sense of psychological stability, so the training effect is good.
이러한 본 발명의 보행 보조로봇은, 컨트롤러를 내장하며 주행 가능한 본체와; 상기 본체에 장착되는 것으로서 환자의 양쪽 다리와 결합한 상태로 걷기 운동 모션을 출력하는 운동모션출력부와; 상기 본체에 지지되고 환자에게 인양력을 제공하여 환자가 운동모션출력부에 서 있을 수 있게 하는 리프트장치를 갖는다.The walking assistance robot of the present invention includes a main body having a built-in controller and capable of running; An exercise motion output unit mounted on the main body and outputting a walking motion motion in a state in which both legs of the patient are engaged; It is supported by the main body and has a lift device that provides a lifting force to the patient so that the patient can stand on the motor motion output unit.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇의 전제 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 하중감지부 및 행거를 별도로 도시한 사시도이다. 또한, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조로봇의 작동을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 보조로봇의 동작을 정리하여 도시한 블록도이다.FIG. 1 is a perspective view showing the entire structure of a walking aid robot for rehabilitation with a lift device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a load sensing unit and a hanger shown in FIG. 1 separately. . In addition, FIGS. 3 to 6 are views for explaining the operation of the walking auxiliary robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a block showing the operation of the walking auxiliary robot according to an embodiment of the present invention. It is a degree.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 보행 보조로봇(10)은, 본체(20), 운동모션출력부(40), 리프트장치(60)의 기본 구성을 갖는다.As shown, the
본체(20)는, 베이스프레임(21), 바디프레임(23), 제어부(25), 하중디스플레이부(27)를 갖는다.The
베이스프레임(21)은, 보행 보조로봇(10)을 수평으로 받쳐 지지하는 것으로서, 두 개씩의 구동휠(22b) 및 보조휠(22c)과, 구동휠(22b)에 회전력을 인가하는 모터(22a)를 갖는다.The
바디프레임(23)은 육면체 형태의 케이스(23a)와 배터리(23b)를 갖는다. 케이스(23a)는 베이스프레임(21) 상에 고정되며 제어부(25)와 리프트장치(60)를 지지한다. 또한 배터리(23b)는, 모터(22a)와 제1,2리니어액츄에이터(64,67)에 전력을 공급한다. 배터리(23b)는 충전형 배터리로서, 마치 전기 자동차와 같이 보행 보조로봇이 먼거리 까지 이동 가능하게 한다. 먼거리라 함은 재활훈련을 위해 필요한 거리이다.The
제어부(25)는 고정박스(25a)와 컨트롤러(25b)를 구비한다. 컨트롤러(25b)는 보행 보조로봇(10)의 동작에 필요한 모든 제어신호를 출력한다. 고정박스(25a)는 육면체의 형태를 취하며 양측부에 수직의 승강가이드레일(25c)을 갖는다. 승강가이드레일(25c)은 위치유지부(41)를 승강운동 가능하게 지지한다.The
상기 고정박스(25a)의 상부에는 하중디스플레이부(27)와 입출력부(29)가 설치된다. 하중디스플레이부(27)는 행거(80)에 가해진 하중을 디스플레이 하는 표시창이다. 즉, 후술할 하네스(90)를 착용한 상태로 행거(80)에 지지되어 있는 환자의 체중을 나타내는 것이다. 관리자는 하중디스플레이부(27)를 통해 리프트장치(60)의 리프팅력을 적절히 조절하여 환자의 체중 부담을 완화한다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.A
입출력부(29)는, 보행 보조로봇(10)의 동작을 입력하거나, 훈련 중 환자의 운동량이나 운동시간, 맥박 등을 디스플레이 할 수 있는 터치스크린이다. 보행 보조로봇(10)을 여러 사람이 사용할 경우, 환자의 이름과 신장, 체중, 장애정도, 운동 방법 등을 입력 및 저장하고, 해당 환자가 다시 재활훈련 할 때, 저장되어 있는 내용을 띄워 보행 보조로봇(10)이 환자의 체형에 맞게 세팅되도록 한다. 상기 입출력부(29) 이외에도 별도의 파지(把持)형 콘트롤러를 더 구비할 수도 있다.The input/
상기 운동모션출력부(40)는, 위치유지부(41), 하지운동부(43)를 구비한다. 하지운동부(43)는, 환자의 좌우측 다리를 운동시키고, 위치유지부(41)는 하지운동부(43)를 고정시키는 역할을 한다.The motion
위치유지부(41)는, 각 승강가이드레일(25c)에 지지되며 승강 운동하는 수직슬라이더(41a), 수직슬라이더(41a)를 연결하는 수평가이드레일(41b) 수평가이드레일(41b)에 슬라이딩 가능하도록 설치되는 한 쌍의 수평슬라이더(41c), 각 수평슬라이더(41c)의 단부에 고정되는 커넥팅아암(41d)으로 이루어진다. 커넥팅아암(41d)은 수평방향 및 수직방향으로 위치조절이 가능하다.The
하지운동부(43)는 환자의 좌측다리와 우측다리와 결합한 상태로 걷기 운동 모션을 제공하는 역할을 하며, 좌우측 커넥팅아암(41d)에 지지된다.The lower
하지운동부(43)는, 환자의 고관절 부분에 대응 배치되는 제1관절블록(43a), 제1관절블록(43a)에 고정되며 하부로 연장된 제1회전아암(43c), 제1회전아암(43c)을 앞뒤로 회전시키는 제1모터(43b), 제1회전아암(43c)의 하단부에 설치되는 제2관절블록(43e), 제2관절블록(43e)에 고정되며 하부로 연장된 제2회전아암(43g), 제2회전아암(43g)을 앞뒤로 회전시키는 제2모터(43f), 제2회전아암(43g)의 하단부에 구비되는 발판(43k), 제1회전아암(43c)의 내측에 결합하는 대퇴부홀더(43d), 제2회전아암(43g)의 내측에 설치되는 하퇴부홀더(43h)를 구비한다.The lower
또한 제1관절블록(43a)의 상부에는 팔걸이(46)와 주행제어스틱(47)이 위치한다. 환자는 팔걸이(46)에 자신의 팔을 걸친 상태로 손가락으로 주행제어스틱(47)을 조작하여, 주행, 정지, 좌우회전 신호를 출력한다. 손을 사용할 수 없는 환자의 경우, 주행제어스틱(47)은, 함께 동반하고 있는 치료사가 조작한다.In addition, an
환자가 발판(43k)에 올라선 상태로, 대퇴부홀더(43d)를 대퇴부에, 하퇴부홀더(43h)를 하퇴부에 고정하고, 허리를 허리받침대(45)에 붙인 상태로, 스타트버튼(미도시)을 누르면, 제1모터(43b) 및 제2모터(43f)가, 컨트롤러(25b)의 제어 하에, 제1,2회전아암(43c,43g)을 일정속도로 회전시켜 걷기 운동 모션을 출력한다. 환자는 기계적인 힘을 받아 걷기 재활 훈련을 할 수 있다. With the patient standing on the footrest (43k), fixing the thigh holder (43d) to the thigh, the lower leg holder (43h) to the lower leg, and attaching the waist to the lumbar support (45), a start button (not shown). When is pressed, the
그런데 환자 중 스스로 서있을 수 없는 경우에는 리프트장치(60)를 사용한다. 리프트장치(60)는 환자에게 인양력을 제공하여 환자가 운동모션출력부(40)에 서 있을 수 있게 한다.However, if one of the patients cannot stand on their own, the
리프트장치(60)는, 지지빔(61), 붐(63), 리프팅아암(65), 행거(80), 제1,2구동부를 포함한다.The
지지빔(61)은 하부고정판(61a) 및 상부고정판(61b)을 통해 본체(20)에 고정된 것으로서, 수직으로 상향 연장되며 후방으로 만곡된 형태를 취한다. 또한 지지빔(61)의 상단부에는 붐홀더부(61c)가 구비된다. 붐홀더부(61c)는 붐(63)을 수용한 상태로 링크핀(61d)을 통해 붐(63)과 연결된다. 붐(63)은 붐홀더(61c)에 연결된 상태로, 링크핀(61d)을 회동축으로 삼아, 화살표 a방향 및 b방향으로 회전운동 가능하다.The
아울러, 상부고정판(61b)의 하부에는 받침브라켓(61e)이 고정된다. 받침브라켓(61e)은 제2리니어액츄에이터(67)의 하단부를 지지하는 지지대의 역할을 한다.In addition, a
붐(63)은, 길이방향으로 직선 연장된 막대형 부재로서 그 상부에 가이드레일(63a)을 갖는다. 가이드레일(63a)은 리프팅아암(65)의 슬라이더(65b)를 지지하며 리프팅아암(65)의 화살표 c방향 및 그 반대 방향 직선운동을 가이드한다.The
또한 붐(63)의 상부에는 제1리니어액츄에이터(64)가 설치된다. 제1리이어액츄에이터(64)는, 상기한 제1구동부로서, 리프팅아임(65)을 직선 운동시킨다. 제1리니어액츄에이터(64)는, 붐(63)의 후단부에 고정되는 모터(64a), 길이방향으로 연장된 연장튜브(64b), 연장튜브(64b)의 내부에 설치되는 축회전샤프트(미도시)를 갖는다. 또한 축회전샤프트의 단부에는 수나사부가 형성되어 있다. 수나사부는, 리프팅아암의 아암본체(65a) 내부에 형성되어 있는 암나사부(미도시)에 치합한다. 축회전샤프트가 회전함에 의해 리프팅아암(65)이 직선운동하게 됨은 물론이다. In addition, a first
경우에 따라 제1리니어액츄에이터(64)를 유압식으로 적용할 수도 있다. 유압실린더와 피스톤로드를 갖는 유압액츄에이터로 대신할 수 있는 것이다.In some cases, the first
상기 붐(63)의 선단부와 받침브라켓(61e)의 사이에는 제2리니어액츄에이터(67)가 설치된다. 제2리니어액츄에이터(67)는, 상기한 제2구동부로서, 받침브라켓(61e)에 지지되는 모터(67a), 연장튜브(67b), 작동로드(67c)를 갖는다. 작동로드(67c)는 연장튜브(67b)에 지지된 상태로 직선 운동하는 직선부재로서 상단부가 연결핀(63c)을 통해 링크브라켓(63b)에 연결된다. 작동로드(67c)가 화살표 d방향 및 그 반대 방향으로 이동함에 의해 붐(63)이 회전운동하게 됨은 당연하다. A second
한편, 상기 리프팅아암(65)은, 가이드레일(63a)에 지지된 상태로 길이방향 슬라이딩 이동 가능한 슬라이더(65b)와, 슬라이더(65b)에 고정되며 전방으로 연장된 아암본체(65a)를 구비한다. 아암본체(65a)는 전방으로 연장되며 하부로 만곡된 형상을 취하고 선단부에 하중감지부(70)를 갖는다. 하중감지부(70)는 로드셀이며 신호케이블을 통해 컨트롤러(25b) 및 하중디스플레이부(27)에 접속된다. 하중감지부(70)에 인가되는 환자의 체중 정보는 컨트롤러(25b)와 하중디스플레이부(27)로 전달되며, 특히 하중디스플레이부(27)를 통해 숫자로 확인할 수 있다.On the other hand, the lifting
상기 하중감지부(70)의 하부에는 연결블록(74)과 베어링(73)과 행거(80)가 연결된다. 연결블록(74)은 베어링(73)을 하중감지부(70)에 링크시키는 역할을 하는 것으로서 상부로 개방된 ㄷ자의 형태를 취한다.A
또한 연결블록(74)을 하중감지부(70)에 연결하기 위하여, 하중감지부(70)의 하측에 아이볼트(71)가 고정되어 있다. 아이볼트(71)는 연결블록(74)의 내측에 삽입된 상태로 연결핀(75)에 링크된다. 연결핀(75)은 연결블록(74)에 고정되며 아이볼트(71)에 끼워져 결합된 상태를 유지한다.In addition, in order to connect the
베어링(73)은 행거(80)의 수평바(81)와 연결블록(74)의 저면에 결합한 것으로서, 행거(80)를 화살표 d방향이나 그 반대 방향으로 회전 가능하게 지지한다.The
상기 행거(80)는, 길이방향으로 연장된 수평바(81)와, 수평바(81)의 양단부에 위치하는 벨트고정부(83)를 갖는다. 베어링(73)은 수평바(81)의 길이방향 중앙부에 위치한다. 상기 중앙부는 수평바의 무게중심이기도 하다. 수평바(81)는 환자의 체중이 실리는 부분이므로 체중에 의해 구부러지지 않는 단면 구조를 갖는다.The
벨트고정부(83)는 도 1에 도시한 바와 같이, 하네스(90)의 인양벨트(93)를 물어 고정하는 것으로서 도 2의 구조를 갖는다. 도 2에 도시한 바와 같이, 벨트고정부(83)는, 받침하우징(83a), 릴리징버튼(83c), 회전죠오(83d)를 갖는다.As shown in FIG. 1, the
벨트고정부(83)는 수평바(81)의 길이방향으로 연장되며 내부공간(83b)을 제공한다. 벨트고정부(83)의 길이는 인양벨트(93)의 폭보다 상대적으로 길어, 인양벨트(93)가 벨트고정부(83)를 가로질러 걸쳐질 수 있다.The
또한, 벨트고정부(83)의 일단부에는 릴리징버튼(83c)이 구비된다. 릴리징버튼(83c)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 회전죠오(83d)가 닫혀 있는 상태에서 회전죠오(83d)가 닫힌 상태를 유지하게 하고, 필요시 화살표 f방향으로 눌렸을 때 회전죠오(83d)가 상부로 개방되도록 한다. In addition, a releasing
회전죠오(83d)는 길이방향으로 연장된 막대형 부재로서, 받침하우징(83a)의 내부에서 핀(미도시) 연결되며 핀을 중심으로 상하 회전운동 한다. 받침하우징(83a)의 내부에는 회전죠오(83d)을 상향 탄력지지하는 스프링(미도시)이 내장된다. 아울러 회전죠오(83d)의 선단부에는 걸림돌기(83e)가 마련되어 있다. 걸림돌기(83e)는 회전죠오(83d)를 화살표 g방향으로 완전히 하강시킨 상태에서 릴리징버튼(83c)에 형성되어 있는 걸림턱(미도시)에 걸려 걸린 상태를 유지한다. 걸림돌기(83e)는, 릴리징버튼(83c)을 누름에 의해 걸림턱으로부터 벗어나 상부로 빠진다.The
회전죠오(83d)는 받침하우징(83a)에 인양벨트(93)가 걸쳐져 있는 상태에서, 화살표 g방향으로 하강하여 인양벨트와 함께 내부공간(83b)에 끼워져 인양벨트(93)를 물어 고정한다. 이 때 걸림돌기(83e)가 걸림턱에 걸려 지지됨은 상기한 바와 같다.The rotating jaw (83d) descends in the direction of the arrow g in the state where the lifting belt (93) is over the support housing (83a) and is inserted into the inner space (83b) together with the lifting belt to bite the lifting belt (93) and fix it. At this time, it is as described above that the locking
한편, 하네스(90)는 재활훈련을 하기 위해 환자가 착용하는 안전장비로서, 하네스본체(91)와 인양벨트(93)를 구비한다. 하네스본체(91)는 환자의 엉덩이와 상체에 착용된다. 또한 인양벨트(93)는 길게 연장되며 상기한 벨트고정부(83)에 걸려 고정된다. 행거(80)에 인양벨트(93)를 고정시킨 상태에서 리프팅아암(65)을 상부로 들어 올리면, 환자도 들어 올려진다.On the other hand, the
상기 구성을 갖는 보행 보조로봇(10)의 사용 단계는 도 7에 도시한 바와 같다. 즉, 하네스착용단계, 행거전진 및 하강단계, 하네스연결단계, 행거상승 및 후퇴단계, 환자정위치단계, 유지인양력입력단계, 하중디스플레이단계, 재활훈련단계로 이루어지는 것이다.The steps of using the walking assist
하네스착용단계는, 가령 휠체어에 앉아 있는 환자가 하네스를 착용하는 과정이다. 하네스는 엉덩이와 상체에 착용하는 것으로서, 물리치료사의 도움으로 쉽게 착용 가능하다.The harness wearing step is a process in which, for example, a patient sitting in a wheelchair wears a harness. The harness is worn on the hips and upper body, and can be easily worn with the help of a physical therapist.
하네스를 착용한 환자의 휠체어가 보행 보조로봇(10)의 앞에 도착하였다면, 상기 행거(80)를 최대한 하강 및 전진시킨 후, 행거(80)에 인양벨트(93)를 걸어 고정한다. If the wheelchair of the patient wearing the harness arrives in front of the walking
인양벨트가 벨트고정부(83)에 완전히 고정되었다면, 붐(63)을 도 3의 화살표 a방향으로 회전시킴과 동시에 리프팅아암(65)을 화살표 c방향으로 이동시킨다. 즉 행거를 상승 및 후퇴시킨다. 도 4는 행거가 완전히 상승한 모습을, 도 5는 상승한 행거가 후퇴한 모습을 보여준다.When the lifting belt is completely fixed to the
상기 과정을 통해 휠체어에 앉아 있던 환자는, 행거(80)에 매달린 상태로 들어 올려지고 발판(43k)의 상부에 위치하게 된다. 이어서, 환자의 좌측다리와 우측다리를 양측 하지운동부(43)에 결합시킨다.Through the above process, the patient sitting in a wheelchair is lifted while being suspended from the
이러한 과정 중에 하중감지부(70)는 하중을 계속적으로 감지하고, 하중디스플레이부(27)는 행거(80)에 인가되고 있는 체중을 디스플레이한다.During this process, the
상기 환자정위치단계에 이어지는 유지인양력입력단계는, 하네스를 인양하는 힘을 조절하여 환자의 체중 부담을 경감시키는 과정이다. 예를 들어 환자의 몸무게가 60kg 일 경우, 20kg의 인양력을 제공하면, 환자의 다리에 가해지는 하중은 40kg으로서, 20kg의 하중이 경감되는 것이다. 환자의 상태에 따라 다리에 힘이 거의 없을 때, 유지인양력을 키워 환자의 운동부하를 낮춰줄 수 있는 것이다. The maintenance lifting force input step following the patient positioning step is a process of reducing the weight burden of the patient by adjusting the force to lift the harness. For example, if the patient's weight is 60kg, if a lifting force of 20kg is provided, the load applied to the patient's leg is 40kg, which reduces the load of 20kg. Depending on the patient's condition, when there is little power in the leg, it is possible to lower the patient's exercise load by increasing the holding and lifting force.
이러한 유지인양력의 크기는 행거(80)의 높이 조절을 통해 이루어진다. 행거가 높게 올라가면 하네스(90)를 착용하고 있는 환자의 위치도 높아지며 다리에 가해지는 하중이 줄어든다. 예를 들어, 행거(80)를 아주 높이 올려 환자의 발이 발판(43k)로부터 떨어지면 환자의 다리에 가해지는 하중은 없다. 또한, 행거를, 인양벨트(93)에 장력이 가해지지 않을 정도로 하강시키면 환자의 체중이 그대로 다리에 전달된다.The amount of the holding and lifting force is achieved through height adjustment of the
각 환자별 요구 유지인양력은 입출력부(29)를 통해 미리 입력되어 있으며, 보행 보조로봇(10)을 사용할 때 자동으로 적용된다. The required maintenance lifting force for each patient is input in advance through the input/
도 6은 행거(80)가 적절한 높이로 하강한 상태로서, 하네스를 착용한 환자는 행거에 지지된 채 재활훈련을 하게 된다. 환자의 하네스(90)가 행거(80)에 걸려 있는 한, 환자가 앞으로 넘어질 염려는 없다.6 is a state in which the
도 8은 도 1에 도시한 제어부에 의한 환자 체중 부담 경감방식을 설명하기 위한 블록 도면이다.FIG. 8 is a block diagram illustrating a method of reducing a patient's weight burden by the control unit illustrated in FIG. 1.
도시한 바와 같이, 먼저 입출력부(29)를 이용해 제어부(25)에 체중 경감량을 입력한다. 말하자면 환자 정보를 입력하면서 요구되는 체중 경감량을 함께 입력하는 것이다. 환자의 체중이 60kg이고 요구 체중 경감량을 20kg으로 입력하였다면, 리프트장치(60)는 하네스(90)에 20kg의 인양역을 제공한다.As shown, first, the weight reduction amount is input to the
상기 과정이 완료된 후, 환자에게 하네스(90)를 착용시키고 하네스(90)를 행거(80)에 고정한 상태에서 제1,2리니어액츄에이터(64,67)를 작동시키면, 제1,2리니어액츄에이터(64,67)가 컨트롤러(25b)의 제어에 의해 자동으로 작동하여 환자를 발판(43k)의 상부에 내려놓는다. 이 때 요구 인양력이 반영됨은 물론이다. 즉 요구된 힘으로 환자를 상부로 인양하는 것이다. 물리치료사는 환자의 좌우측 다리를 하지운동부(43)에 결합시키고 재활훈련을 개시한다.After the above process is completed, when the first and second
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail through specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible by those of ordinary skill within the scope of the technical idea of the present invention.
10:보행보조로봇 20:본체 21:베이스프레임
22a:모터 22b:구동휠 22c:보조휠
23:바디프레임 23a:케이스 23b:배터리
25:제어부 25a:고정박스 25b:컨트롤러
25c:승강가이드레일 27:하중디스플레이부 29:입출력부
40:운동모션출력부 41:위치유지부 41a:수직슬라이더
41b:수평가이드레일 41c:수평슬라이더 41d:커넥팅아암
43:하지운동부 43a:제1관절블록 43b:제1모터
43c:제1회전아암 43d:대퇴부홀더 43e:제2관절블록
43f:제2모터 43g:제2회전아암 43h:하퇴부홀더
43k:발판 45:허리받침대 46:팔걸이
47:주행제어스틱 60:리프트장치 61:지지빔
61a:하부고정판 61b:상부고정판 61c:붐홀더부
61d:링크핀 61e:받침브라켓 63:붐
63a:가이드레일 63b:링크브라켓 64:제1리니어액츄에이터
64a:모터 64b:연장튜브 65:리프팅아암
65a:아암본체 65b:슬라이더 67:제2리니어액츄에이터
67a:모터 67b:연장튜브 67c:작동로드
70:하중감지부 71:아이볼트 73:베어링
74:연결블록 75:연결핀 80:행거
81:수평바 83:벨트고정부 83a:받침하우징
83b:내부공간 83c:릴리징버튼 83d:회전죠오
83e:걸림돌기 90:하네스 91:하네스본체
93:인양벨트10: walking aid robot 20: main body 21: base frame
22a:
23:
25:
25c: elevating guide rail 27: load display unit 29: input/output unit
40: motion motion output unit 41:
41b:
43: lower
43c: first
43f:
43k: footrest 45: waist rest 46: armrest
47: driving control stick 60: lift device 61: support beam
61a: lower fixing
61d:
63a:
64a:
65a:
67a:
70: load sensing unit 71: eye bolt 73: bearing
74: connection block 75: connection pin 80: hanger
81: horizontal bar 83:
83b:
83e: locking projection 90: harness 91: harness body
93: lifting belt
Claims (6)
상기 본체에 장착되는 것으로서 환자의 양쪽 다리와 결합한 상태로 걷기 운동 모션을 출력하는 운동모션출력부와;
상기 본체에 지지되고 환자에게 인양력을 제공하여 환자가 운동모션출력부에 서 있을 수 있게 하는 리프트장치를 갖는, 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇.A main body with a built-in controller and capable of driving;
An exercise motion output unit mounted on the main body and outputting a walking motion motion in a state in which both legs of the patient are engaged;
A walking aid robot for rehabilitation training with a lift device, which is supported by the main body and has a lift device that provides a lifting force to the patient so that the patient can stand on the exercise motion output unit.
상기 리프트장치는;
상기 본체에 고정되며 상부로 연장된 지지빔과,
길이방향으로 직선 연장되며 그 상부에 가이드레일을 가지고, 링크핀을 통해 상기 지지빔에 회전 가능하도록 링크된 붐과,
상기 가이드레일에 결합하여 가이드레일의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능한 리프팅아암과,
상기 리프팅아암의 선단부에 연결되며 환자의 체중을 리프팅아암에 전가하는 행거와,
상기 붐에 장착된 상태로 리프팅아암을 슬라이딩 운동시키는 제1구동부와,
상기 붐을, 링크핀 기준으로 회전시켜 상기 행거가 승강운동 하게 하는 제2구동부를 포함하는 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇.The method of claim 1,
The lift device;
A support beam fixed to the main body and extending upward,
A boom that extends straight in the longitudinal direction and has a guide rail on its top, and is linked to the support beam to be rotatable through a link pin,
A lifting arm coupled to the guide rail and slidable along the length direction of the guide rail,
A hanger connected to the distal end of the lifting arm and transferring the patient's weight to the lifting arm;
A first driving part that slides the lifting arm while mounted on the boom,
A walking aid robot for rehabilitation training having a lift device including a second driving unit that rotates the boom based on a link pin so that the hanger moves up and down.
상기 행거의 무게중심부에는 베어링이 구비되고,
상기 베어링과 리프팅아암의 사이에는, 리프팅아암에 대해 베어링을 분리 가능하게 링크시키는 연결블록이 장착된 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇.The method of claim 2,
A bearing is provided at the center of gravity of the hanger,
A walking aid robot for rehabilitation training provided with a lifting device provided with a connecting block separably linking the bearing to the lifting arm between the bearing and the lifting arm.
상기 행거는 길이방향으로 연장된 바의 형태를 취하고, 그 양단부에는 환자용 하네스의 인양벨트를 고정하는 벨트고정부가 마련되어 있는 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇.The method of claim 3,
The hanger is a walking aid robot for rehabilitation training having a lift device having a shape of a bar extending in the longitudinal direction, and having belt fixing portions for fixing the lifting belt of the patient's harness at both ends thereof.
상기 벨트고정부는;
상기 인양벨트의 폭보다 상대적으로 길게 연장되며 내부공간을 갖는 받침하우징과,
상기 받침하우징의 일단부에 구비되는 릴리징버튼과,
상기 받침하우징에 끼워진 상태로 대기하며, 상기 릴리징버튼을 눌렀을 때 상향 회전하고, 받침하우징의 상부로 벨트가 통과한 상태에서 하향 회전하여 벨트와 함께 받침하우징의 내부에 끼워져, 벨트가 받침하우징에 고정되게 하는 회전죠오를 포함하는 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇.The method of claim 4,
The belt fixing part;
A support housing extending relatively longer than the width of the lifting belt and having an internal space,
A releasing button provided at one end of the support housing,
It waits in a state inserted into the support housing, rotates upward when the releasing button is pressed, and rotates downward while the belt has passed to the top of the support housing, and is inserted into the support housing together with the belt, and the belt is fixed to the support housing. A walking aid robot for rehabilitation training equipped with a lift device including a rotating jaw to make it.
상기 행거와 리프팅아암의 사이에는,
리프팅아암에 가해지는 환자의 체중을 감지하는 하중감지부가 더 설치되고,
상기 본체에는,
상기 하중감지부가 감지한 내용을 디스플레이하는 하중디스플레이부가 설치된, 리프트장치를 구비한 재활훈련용 보행 보조로봇.The method of claim 2,
Between the hanger and the lifting arm,
A load sensing unit that detects the patient's weight applied to the lifting arm is further installed,
In the body,
A walking aid robot for rehabilitation training equipped with a lift device, provided with a load display unit that displays the content detected by the load detection unit.
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