KR20220071043A - 한 손형 보행훈련장치 - Google Patents

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KR20220071043A
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frame fixing
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이규창
조기훈
도희찬
이인성
오규빈
정세연
권순철
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대한민국(국립재활원장)
경남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 전동 모터를 구비한 기립 보조 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기립 보조 장치를 이용하는 경우, 사용자의 힘으로 기구를 조작하거나, 관절을 포함한 사용자의 신체에 힘을 가할 필요없이 바닥에 밀착된 좌식 상태에서 의자에 앉은 자세로 용이하게 전환이 가능하며, 더 나아가 기립상태로 용이하게 전환할 수 있다.

Description

한 손형 보행훈련장치 {APPARATUS FOR ASSISTING WALKING}
본 발명은 한 손만으로 지지가 가능한 보행훈련장치에 관한 것이다.
일반적으로 보행훈련장치는 혼자 거동이 불편한 환자나 노약자의 보행을 보조하는 장치로서, 사용자가 손으로 파지하여 체중을 지탱할 수 있는 프레임 형태로 구성된다. 기존의 전동형 보행훈련장치들의 경우, 양 손을 이용하여, 보행훈련장치의 전진, 후진, 방향 제어, 제동 버튼 등을 조작함으로써 보행훈련장치의 이동을 제어하여야 하는 경우가 많아, 양 손 중 한 손에 장애를 입거나, 한 손이 마비되어, 한 손 만을 사용할 수 있는 환자들은 이용이 어려운 단점이 존재하였다. 예를 들어, 대한민국 특허 등록 제10-1888186호 (2018.08.07. 등록)의 경우, 전동식 보조 보행기에 관해 개시하고 있으나, 이의 조작을 위해서는 양손의 사용이 요구되고, 그 조작이 간편하지 않아 보행자세에 집중하여 보행훈련을 하기 어려운 단점이 있다. 또한, 상부 프레임의 탈부착이 용이하지 않아 환자의 상태에 맞는 프레임 형상을 교체해 가며 사용하기 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 편마비 환자를 비롯한 한 손 사용만이 가능한 환자들도 손 쉽게 이용 가능한 한 손형 보행훈련장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 상체를 지지하는 지지프레임을 용이하게 교체 가능하여 환자 특성에 맞는 다양한 형상의 지지프레임을 번갈아가며 사용할 수 있는 한 손형 보행훈련장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 손형 보행훈련장치는 사용자가 파지할 수 있는 손잡이부(111)를 포함하는 지지프레임(110); 상기 지지프레임을 삽입하여 고정시킬 수 있는 좌측 지지프레임 고정홀(121) 및 우측 지지프레임 고정홀(122)을 포함하고, 좌륜(123) 및 우륜(124)이 좌우 양측에 회전 가능하게 결합된 구동몸체(120); 상기 구동몸체의 내부에 고정 설치되어, 상기 좌륜 및 우륜 각각에 회전력을 전달하는 좌륜 구동모터(301) 및 우륜 구동모터(302)를 구비한 구동모터부(300); 상기 지지프레임에 대해 전, 후, 좌, 우 및 하단 중 어느 하나 이상의 방향으로 외부에서 인가되는 힘의 크기를 검출하도록 구동몸체의 내부에 고정 설치된 로드셀(201); 상기 구동 몸체의 내부에 고정 설치되고, 상기 로드셀에 의한 외력 검출시 상기 구동몸체가 힘이 작용하는 방향으로 이동할 수 있도록 상기 구동모터부(300)를 제어하는 제어부(203); 및 상기 제어부에 구동전원을 공급하는 전원공급부(202)를 포함하고, 상기 지지프레임(110)은 상기 구동몸체의 좌측 지지프레임 고정홀(121) 또는 우측 지지프레임 고정홀(122) 중 어느 하나에 대해 삽입, 고정되거나, 또는 2개의 지지프레임이 좌측 지지프레임 고정홀(121) 및 우측 지지프레임 고정홀(122)에 대해 삽입, 고정되어 사용될 수 있다.
상기 한 손형 보행훈련장치에 있어서의 로드셀(201)은 상기 지지프레임(110)에 외부 힘이 소정의 방향으로 인가 됨에 따라 좌측 지지프레임 고정홀(121) 또는 우측 지지프레임 고정홀(122)에 전달되는 힘을 검출하도록 부착될 수 있다.
상기 한 손형 보행훈련장치에 있어서, 상기 로드셀(201)은 상기 지지프레임 고정홀에 전달되는 전후 방향으로 인가되는 힘을 감지하는 제1 로드셀(미도시) 및 좌우 방향으로 인가되는 힘을 감지하는 제2 로드셀(미도시)로 구성될 수 있다.
상기 한 손형 보행훈련장치에 있어서, 상기 제어부(203)는 로드셀(201)에 의해 검출되는 외력의 크기에 따라 상기 구동모터부(300)의 동작 속도를 제어할 수 있다.
상기 한 손형 보행훈련장치는 상기 구동몸체(120) 전방에 고정 설치되고, 기립 보조 장치의 전방의 장애물을 감지하는 전방사물 감지센서(204)를 추가적으로 구비할 수 있다. 본 발명의 전방사물 감지센서(204)는 포토센서, 라이다 센서, 레이더 센서, 음파감지 센서 등을 포함하고 이에 제한되지 않는다. 전방사물 감지센서를 통해 전방에 위치한 장애물이 감지될 경우 이러한 신호는 제어부(203)로 전달되고, 제어부(203)는 구동모터부(300)의 작동을 정지시키거나, 장애물을 피해 선회하여 이동할 수 있도록 구동모터부(300)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 사용자에게 경고음을 통해 위험 상황을 알릴 수 있도록 할 수 있다.
상기 한 손형 보행훈련장치는 상기 구동몸체(120) 내부에 고정 설치되고, 기립 보조 장치의 앞 뒤 기울어짐을 감지하여, 미리 설정된 정상 구동 범위를 벗어난 기울어짐이 검출되는 경우, 상기 제어부가 좌륜구동모터 및 우륜구동모터를 제어하여 정상 구동 범위 내의 기울기로 회복될 수 있도록 신호를 전달하는 자이로센서(205)를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 한 손만을 사용하여 손잡이부를 파지하고 보행훈련장치를 제어함으로써, 편마비 환자를 비롯한, 한 손 사용만이 가능한 환자들이 용이하게 보행훈련을 할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 지지프레임 부분의 용이한 교체가 가능하여 다양한 형상의 지지프레임을 간편하게 교체해 가며 환자 맞춤형 보행훈련을 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 지지프레임(110) 및 구동몸체(120)가 결합되기 전 상태의 사시도를 나타낸다. 도 1의 경우, 좌륜(123) 및 우륜(124)으로 구성된 두 바퀴 만을 포함하고, 균형을 잡기 위해 자이로센서를 탑재하거나, 보조바퀴로서 캐스터 바퀴(미도시) 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 지지프레임(110) 및 구동몸체(120)가 결합되기 전 상태의 사시도를 나타낸다. 도 2의 경우, 좌륜(123) 및 우륜(124)과 추가적으로 후방에 구비된 좌우 보조바퀴(125) 한쌍을 더 포함하는 것을 나타낸다. 보조바퀴(125) 한쌍의 경우, 동력을 전달하는 모터에 연결될 수 있지만 필수적인 것은 아니며, 전방의 좌륜(123) 및 우륜(124)이 구동시에 본 발명의 보행훈련장치의 후방을 바닥으로부터 지지하면서 회전운동 할 수 있도록 결합되어 있는 것으로 족하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 구동몸체(120)의 내부 구성을 보여주는 전면 투시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 구동몸체(120)의 내부 구성을 보여주는 사시도를 나타낸다.
도 5는 지지프레임(110)에 인가된 외부 힘이 지지프레임 고정홀(121, 122)을 통해 로드셀로 전달되는 일 실시예에 대한 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 자이로 센서(204)를 포함하는 구동몸체(120)의 전면 투시도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전방사물 감지센서(203)를 구비한 구동몸체의 개념도를 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 첨부된 도면들을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 결합되기 전 상태의 지지프레임(110) 및 구동몸체(120)를 나타낸다. 도 1 및 도 2에 나타낸 지지프레임(110)를 구동몸체(120)의 상부에 형성된 좌측 지지프레임 고정홀(121) 또는 우측 지지프레임 고정홀(122)에 삽입하여 고정시킬 수 있다. 지지프레임(110)은 사용자의 사용 편의에 따라, 좌측 또는 우측 한쪽에만 설치하는 것이 가능하고, 착탈식으로 사용되는 바, 사용자의 상태에 따라 다양하게 변형된 환자 맞춤 형상의 지지프레임(110)을 교체해가면서 사용할 수 있는 특징을 갖는다.
도 1의 경우, 좌륜(123) 및 우륜(124)으로 구성된 두 바퀴 만을 포함하고, 균형을 잡기 위해 자이로센서를 탑재하거나, 보조바퀴로서 캐스터 바퀴(미도시) 등을 포함할 수 있다. 본 발명이 편마비 환자와 같은 한 손 사용 가능 환자들을 위한 보행훈련장치임을 감안하면, 안정성이 더욱 우선시 되는 바, 도 2에 도시한 바와 같이, 4개의 바퀴를 갖는 구조로 실시하는 것이 가능하다.
도 2에 나타낸 실시예의 경우, 도 1에 도시한 일 실시예와 비교하여, 좌륜(123) 및 우륜(124)에 더해 추가적으로 후방에 구비된 좌우 보조바퀴(125) 한쌍을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 보조바퀴(125)의 경우, 동력을 전달하는 모터에 연결될 수도 있지만 필수적인 것은 아니며, 전방의 좌륜(123) 및 우륜(124)이 구동시에 본 발명의 보행훈련장치의 후방을 바닥으로부터 지지하면서 회전운동 할 수 있도록 결합되어 있는 것으로 족하다. 보조바퀴의 형상은 제한되지 않으며, 구동몸체의 하단에 부착되어 자유롭게 방향 회전이 가능한 캐스터 바퀴(미도시) 형상일 수 있다.
구동몸체 내부 구성의 일 실시예는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같다. 구동몸체 내부에 고정 설치된 구성은 크게 (i) 지지프레임(110)에 외부 힘이 소정의 방향으로 인가 됨에 따라 좌측 지지프레임 고정홀(121) 또는 우측 지지프레임 고정홀(122)에 전달되는 힘을 검출하도록 부착된 로드셀(201) (ii) 로드셀에 인가된 외부 힘이 검출되는 경우, 외부 힘의 크기 및 방향성에 따라 좌륜(123) 및 우륜(124)에 구동력을 적절히 분배함으로써 보행훈련장치를 이동시키기 위한 신호를 발생시키는 제어부(203), (iii) 제어부로부터 신호를 받아 좌륜(123) 및 우륜(124)를 회전시키는 구동모터부(301), (iv) 상술한 구성들에 전원을 제공하는 전원공급부(202)로 구성된다.
도 5는 지지프레임(110)에 인가된 외부 힘이 지지프레임 고정홀(121, 122)을 통해 로드셀로 전달되는 일 실시예에 대한 개념도를 나타낸다. 본 발명의 로드셀(201)은 상기 지지프레임에 외부 힘이 소정의 방향으로 인가 됨에 따라 좌측 지지프레임 고정홀 또는 우측 지지프레임 고정홀에 전달되는 힘을 검출하도록 부착된다. 상기 소정의 방향은 전방향, 후방향, 좌측방향, 우측방향 및 하단방향 중 어느 하나 이상을 의미한다. 구체적으로 예를 들면, 본 발명이 보행훈련장치임을 감안하여 전방으로의 이동만으로 족한 경우, 힘이 전달되는 방향은 고려할 필요가 없이, 전방향, 후방향, 좌측방향, 우측방향 및 하단방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 일정 기준이상의 힘이 전달될 때, 보행훈련장치가 사전에 설정해둔 속도로 전방으로 이동할 수 있도록 할 수 있으며, 이때 로드셀(201)은 보행훈련장치의 이동 여부를 결정하는 온/오프 스위치로서 작동할 수 있다. 이에 더해 제어부(203)의 설정을 변경함으로서, 사용자의 힘 조절에 따라 보행훈련장치의 이동 방향(전진, 후진, 좌회전, 우회전) 및 이동 속도가 제어될 수 있도록 설정하는 것이 가능하다.
상기 로드셀(201)이 지지프레임 고정홀(121, 122)의 내부 공동(cavity) 부분에 센서 형태로 부착되거나, 도 7에 도시한 일 실시예와 같이, 탄성을 갖는 매개체(127)를 통해 지지프레임에 인가되는 외부 힘을 전달 받을 수 있는 형태로 설치될 수 있다. 탄성을 갖는 매개체는 스프링, 일단이 구동몸체 하우징(126)에 고정된 금속 패널, 인가되는 외부 힘에 대해 복원력을 갖는 고무 등으로부터 선택될 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 로드셀(201)은 외부에서 인가되는 전후 방향의 힘과 좌우 방향의 힘을 모두 검출할 수 있도록 설치되어야 하며, 필요에 따라 복수개의 구성으로 설치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 본 발명의 로드셀(201)은 지지프레임 고정홀에 전달되는 전후 방향으로 인가되는 힘을 감지하는 제1 로드셀(미도시) 및 좌우 방향으로 인가되는 힘을 감지하는 제2 로드셀(미도시)로 구성될 수 있다. 또한 상기 로드셀(201)은 좌측 지지프레임 고정홀(121) 및 우측 지지프레임 고정홀(122)에 대해 각각 설치될 수 있다.
상기 로드셀(201)이 검출한 힘의 크기 및 방향에 따라, 본 발명의 제어부(203)는 좌륜 구동모터(301) 및 우륜 구동모터(302)를 통해 좌륜(123) 및 우륜(124)의 바퀴 굴림을 각각 제어함으로써, 본 발명의 한 손형 보행훈련장치의 전진, 후진, 좌회전, 우회전 운동이 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 구동몸체 내부에는 전원공급부(202)가 고정 설치될 수 있고, 전원공급부(202)를 통해 전원의 공급이 필요한 각각의 구성에 대해 전원이 공급될 수 있다.
도 6은 구동몸체 내부에 자이로센서(205)가 추가적으로 설치된 경우의 전면 투시도를 나타낸다. 자이로센서의 경우, 도 1에 도시한 실시예의 경우에 있어, 한 손형 보행훈련장치가 균형을 잡고 가동범위 내의 각도를 유지하며 기립할 수 있도록 한다. 다만, 편마비 환자 등의 보행훈련을 위한 것인 본 발명의 목적 상, 본 발명의 보행훈련장치는 보다 안정적인 기립 상태를 유지할 필요성이 있는 바, 캐스터 바퀴와 같은 보조 바퀴가 추가적으로 부착될 수 있다. 이러한 경우, 자이로센서는 본 발명의 한 손형 보행훈련장치가 전복되는 것을 예방하는데 도움을 줄 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전방사물 감지센서(203)를 구비한 구동몸체의 개념도를 나타낸다. 구동몸체 전면에 전방사물 감지센서(203)를 추가함으로써, 전방에 장애물이 있는 경우, 사용자의 안전을 위해 보행훈련장치가 전진할 수 없도록 하거나, 사용자에게 경고음을 통해 위험 상황을 알릴 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 한 손형 보행훈련장치는 제한 속도를 설정할 수 있는 제어수단, 기기의 상태를 확인할 수 있는 모니터링 스크린 등을 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110: 지지프레임
111: 손잡이부
120: 구동몸체
121: 좌측 지지프레임 고정홀
122: 우측 지지프레임 고정홀
123: 좌륜
124: 우륜
125: 보조바퀴
126: 구동몸체 하우징
127: 탄성을 갖는 매개체
201: 로드셀
202: 전원공급부
203: 제어부
204: 자이로센서
205: 전방사물 감지센서
300: 모터부
301: 좌륜 구동모터
302: 우륜 구동모터

Claims (6)

  1. 사용자가 파지할 수 있는 손잡이부를 포함하는 지지프레임;
    상기 지지프레임을 삽입하여 고정시킬 수 있는 좌측 지지프레임 고정홀 및 우측 지지프레임 고정홀을 포함하고, 좌륜 및 우륜이 좌우 양측에 회전 가능하게 결합된 구동몸체;
    상기 구동몸체의 내부에 고정 설치되어, 상기 좌륜 및 우륜 각각에 회전력을 전달하는 좌륜 구동모터 및 우륜 구동모터를 구비한 구동모터부;
    상기 지지프레임에 대해 전, 후, 좌, 우 및 하단 중 어느 하나 이상의 방향으로 외부에서 인가되는 힘의 크기를 검출하도록 구동몸체의 내부에 고정 설치된 로드셀;
    상기 구동 몸체의 내부에 고정 설치되고, 상기 로드셀에 의한 외력 검출시 상기 구동몸체가 힘이 작용하는 방향으로 이동할 수 있도록 상기 구동모터부를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부에 구동전원을 공급하는 전원공급부를 포함하고,
    상기 지지프레임은 상기 구동몸체의 좌측 지지프레임 고정홀 또는 우측 지지프레임 고정홀 중 어느 하나에 대해 삽입, 고정되거나, 또는 2개의 지지프레임이 좌측 지지프레임 고정홀 및 우측 지지프레임 고정홀에 대해 삽입, 고정되어 사용될 수 있는 한 손형 보행훈련장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드셀은 상기 지지프레임에 외부 힘이 소정의 방향으로 인가 됨에 따라 좌측 지지프레임 고정홀 또는 우측 지지프레임 고정홀에 전달되는 힘을 검출하도록 부착되는 것을 특징으로 하는, 한 손형 보행훈련장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드셀은 지지프레임 고정홀에 전달되는 전후 방향으로 인가되는 힘을 감지하는 제1 로드셀 및 좌우 방향으로 인가되는 힘을 감지하는 제2 로드셀로 구성되는 것을 특징으로 하는, 한 손형 보행훈련장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 로드셀에 의해 검출되는 외력의 크기에 따라 상기 구동모터부의 동작 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 한 손형 보행훈련장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동몸체 전방에 고정 설치되고, 기립 보조 장치의 전방의 장애물을 감지하는 전방 사물 감지 센서를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 한 손형 보행훈련장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동몸체 내부에 고정 설치되고, 기립 보조 장치의 앞 뒤 기울어짐을 감지하여, 미리 설정된 정상 구동 범위를 벗어난 기울어짐이 검출되는 경우, 상기 제어부가 좌륜구동모터 및 우륜구동모터를 제어하여 정상 구동 범위 내의 기울기로 회복될 수 있도록 신호를 전달하는 자이로센서를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 한 손형 보행훈련장치.
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