KR20220120195A - Lower limb gait rehabilitation apparatus with gravity compensation weight - Google Patents

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KR20220120195A
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Abstract

The present invention provides a gait rehabilitation device including: a frame composed of a bottom frame (10) and a side frame (20); and a link unit (130) provided between the side frame and a footrest and providing a walking trajectory to the footrest. The link unit (130) includes: a variable link (131) connected to the footrest; a rocker link (132) rotatably connected to the variable link relative to a first hinge (H1); a coupler link (133) connected to the variable link so as to be able to rotate relative to the first hinge (H1); and a crank link (134) rotatably connected to the coupler link based on a second hinge (H2). Further included are: a crank (150) rotating around a third hinge (H3) provided on the side frame (20); a weight (140) integrally provided with the crank to rotate together; and a connecting rod (135) connecting the crank link (134) and the weight. The length of the connecting rod can be changed so that the distance between the weight and the crank can be increased or decreased.

Description

중력보상용 무게추를 구비한 보행재활장치{Lower limb gait rehabilitation apparatus with gravity compensation weight}Low limb gait rehabilitation apparatus with gravity compensation weight

본 발명은 중력보상용 무게추를 구비하고 다양한 보행 궤적을 구현할 수 있도록 한 보행재활장치에 관한 것이며, 구체적으로는 보행궤적 구현을 위해 구비되는 다양한 링크부재들의 무게로 인해 발생하는 관성모멘트를 제어하여 이들 링크부재들로 인해 발행하는 중력을 보상하기 위해 무게추를 구비하고, 또한 사용자의 신체 능력과 사용상태에 따라 다양한 형태의 보행 궤적을 구현하기 위해 사용자 발이 놓여지는 부분의 각도와 좌우폭을 조절할 수 있도록 한 보행재활장치 기술에 대한 것이다.The present invention relates to a gait rehabilitation device having a weight for compensating for gravity and capable of implementing various gait trajectories, specifically by controlling the moment of inertia generated by the weight of various link members provided for realizing the gait trajectory. A weight is provided to compensate for the gravity generated by these link members, and the angle and left and right width of the part where the user's foot is placed can be adjusted to implement various types of walking trajectories according to the user's physical ability and use state. It is about the gait rehabilitation device technology that made it possible.

일반적으로, 보행 재활 기기는 하지 마비나 근력 저하 등의 원인으로 거동이 불편해진 환자의 재활 치료에 사용되는 기기이다. 고령화, 사고, 스트레스 등으로 인해 급속히 증가되고 있는 뇌병변 장애인 및 하지 관절 수술환자에게 있어 가장 필수적이고 재활 효과가 높은 것은 보행 관련 훈련이 될 수 있다. 정상적인 신체의 가동범위(Range of Motion) 내에서 골격의 움직임과 근육의 수축이완 운동은 보행 훈련 및 재활에 있어 고유 기능을 강화시키고 회복시키는 가장 중요한 요소이다. 이러한 정상 가동범위 내에서 보행 재활을 시킬 수 있는 보행 재활 기기의 시장은 급속히 팽창하는 추세이며, 이러한 추세를 대비하여 보행 재활에 널리 활용될 수 있게 값이 싸며 재활 효과를 높일 수 있는 보행 재활 기기의 개발이 요구되고 있다.BACKGROUND ART In general, a gait rehabilitation device is a device used for rehabilitation treatment of a patient whose movement is inconvenient due to a cause such as paralysis of a lower extremity or a decrease in muscle strength. The most essential and highly rehabilitative training for patients with brain lesions and lower extremity joint surgery, which is rapidly increasing due to aging, accidents, and stress, may be gait-related training. Within the normal range of motion of the body, skeletal movement and muscle contraction and relaxation exercises are the most important factors for strengthening and restoring intrinsic functions in gait training and rehabilitation. The market for gait rehabilitation devices that can perform gait rehabilitation within this normal range of motion is rapidly expanding. development is required.

이 분야의 종래의 기술로는, 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 등록번호 제10-2078750호(명칭: 보폭 조절 기능을 갖는 보행재활장치)에 개시된 바와 같은 보행재활장치들이 있다. 상기 종래 기술에 개시된 내용을 보면, 발 디딤부에 연결되어 회전하는 플라이휠과, 상기 발 디딤부와 플라이휠 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 링크 유닛들이 구비되어 사용자의 보행 훈련을 하는 장치를 개시하고 있다. As a prior art in this field, there are gait rehabilitation devices as disclosed in Registration No. 10-2078750 (name: walking rehabilitation device having a stride control function) applied and registered by the present applicant. Looking at the contents disclosed in the prior art, a flywheel that rotates connected to a foot step, and link units that are provided between the foot step and the flywheel and provide a walking trajectory to the foot step, are provided to train the user in walking. A device is disclosed.

그러나, 종래 기술은 구동부를 구성하는 다수의 링크 유닛들의 무게로 인해 플라이휠의 회전 동작 중 특정 구간에서 링크 말단부의 속도가 증가하거나 감소하는 현상이 발생해서 구동부의 연속성을 저해하는 문제가 있었다. However, in the prior art, due to the weight of a plurality of link units constituting the driving unit, the speed of the end of the link increases or decreases in a specific section during the rotational operation of the flywheel, thereby inhibiting the continuity of the driving unit.

또한, 종래 기술은 발디딤부의 보폭을 조절할 있는 기능은 구비되어 있었으나, 오른쪽과 왼쪽 양쪽 발디딤부 사이의 횡방향 간격을 조절하는 기능은 존재하지 않아서 다양한 보행 궤적 구현이 어려운 문제가 있었다.In addition, the prior art has a function of adjusting the stride length of the footsteps, but there is no function for adjusting the lateral distance between the right and left footsteps, so it is difficult to implement various walking trajectories.

등록번호 제10-2078750호(등록일: 2020년 02월 12일)Registration No. 10-2078750 (Registration Date: February 12, 2020)

본 발명의 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 보행재활장치를 구성하는 다수 개의 링크유닛들의 무게로 인해 구동부 회전 동작이 균일하지 못하고 특정 구간에서 링크 말단부 즉, 발 디딤부의 속도가 증가하거나 감소하는 현상을 극복하기 위한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problem of the present invention, due to the weight of a plurality of link units constituting the walking rehabilitation apparatus, the rotational operation of the driving unit is not uniform, and the speed of the end of the link, that is, the step of the foot, increases or decreases in a specific section. It aims to provide techniques to overcome.

본 발명은 보행재활장치에 구비되는 양쪽 발의 디딤부 사이의 횡방향 간격을 조절하여 보다 더 다양한 형태의 보행 궤적 구현을 가능하게 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a technology that enables the implementation of more diverse types of walking trajectories by adjusting the lateral spacing between the step portions of both feet provided in the gait rehabilitation apparatus.

본 발명은, 바닥프레임(10)과 측면프레임(20)으로 이루어지는 프레임과, 상기 측면프레임과 발 디딤부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 링크 유닛(130)을 포함하고, 상기 링크유닛(130)은 상기 발 디딤부에 연결되는 가변 링크(131)와, 상기 가변 링크에 제1힌지(H1)를 기준으로 상대 회전 가능하게 연결되는 로커 링크(132)와, 상기 가변 링크에 제1힌지(H1)를 기준으로 상대 회전 볼가능하게 연결되는 커플러 링크(133)와, 상기 커플러 링크에 제2힌지(H2)를 기준으로 회동 가능하게 연결되는 크랭크 링크(134)를 구비하고, 상기 측면프레임(20)에 구비되는 제3힌지(H3)를 중심으로 회전하는 크랭크(150); 상기 크랭크에 일체로 구비되어 함께 회전하는 무게추(140); 및 상기 크랭크 링크(134)와 상기 무게추 연결하는 연결로드(135);를 더 포함하고, 상기 연결로드의 길이는 변경가능하여 상기 무게추와 상기 크랭크 사이의 간격은 증감 가능한 것을 특징으로 하는 보행재활장치를 제공한다.The present invention includes a frame comprising a floor frame 10 and a side frame 20, and a link unit 130 provided between the side frame and the foot step and providing a walking trajectory to the foot step, The link unit 130 includes a variable link 131 connected to the foot step, a rocker link 132 connected to the variable link to be rotatable relative to the first hinge H1, and the variable link. A coupler link 133 connected to the coupler link so as to be rotated relative to the first hinge H1, and a crank link 134 rotatably connected to the coupler link based on the second hinge H2, , a crank 150 rotating around a third hinge (H3) provided on the side frame 20; a weight 140 provided integrally with the crank and rotating together; and a connecting rod 135 for connecting the crank link 134 and the weight, wherein the length of the connecting rod is changeable so that the distance between the weight and the crank can be increased or decreased. Rehabilitation equipment is provided.

상기 크랭크 링크(134)와 상기 무게추(140)는 상기 제3힌지(H3)를 기준으로 서로 180° 반대방향에 위치하고, 상기 커플링 링크(133)와 가변 링크(131) 각각의 결합부위에 형성되는 원형의 체결홈(133a)과, 상기 체결홈에 체결되는 체결수단을 더 포함하여, 상기 커플링 링크와 가변 링크가 결합되는 각도의 조절이 가능하다.The crank link 134 and the weight 140 are positioned in 180° opposite directions with respect to the third hinge H3, and are located at the coupling portions of the coupling link 133 and the variable link 131, respectively. Further comprising a circular fastening groove (133a) formed and fastening means fastened to the fastening groove, it is possible to adjust the angle at which the coupling link and the variable link are coupled.

상기 발 디딤부에 연결되는 제1원통부재(121)와, 상기 가변 링크에 연결되는 제2원통부재(123)와, 상기 제1원통부재(121)의 측면에 구비되는 제1결합홈(121a)과, 상기 제1원통부재(121)에 내부에 구비되는 중공부(121b)와, 상기 제2원통부재(123)의 측면에 구비되는 제2결합홈(123a)을 구비하여, 상기 제2원통부재는 제1원통부재의 중공부에 삽입되어 결합되되, 삽입되는 길이 조절이 가능함으로써 두 개의 발 디딤부 사이의 간격 조절이 가능하다.A first cylindrical member 121 connected to the foot step, a second cylindrical member 123 connected to the variable link, and a first coupling groove 121a provided on a side surface of the first cylindrical member 121 ), a hollow portion 121b provided inside the first cylindrical member 121, and a second coupling groove 123a provided on a side surface of the second cylindrical member 123, the second The cylindrical member is inserted into and coupled to the hollow portion of the first cylindrical member, and the inserted length can be adjusted so that the distance between the two foot steps can be adjusted.

본 발명의 위와 같은 구성을 통해서, 구동부 회전 동작이 균일하게 되어 발디딤부의 동작이 자연스럽게 되고, 또한 발 디딤부의 보폭 뿐만 아니라 양측의 회방향 폭도 조절할 수 있게 되어, 보행 궤적 동작이 자연스럽게 이루어지고 사용자의 다양한 요구 조건에 맞는 보행 궤적 구현이 가능해짐으로써, 보행 재활의 효과를 극대화 시킬 수 있게 된다.Through the above configuration of the present invention, the rotational operation of the driving unit becomes uniform so that the operation of the foot step becomes natural, and not only the stride length of the foot step but also the rotational width of both sides can be adjusted, so that the walking trajectory operation is performed naturally and the user's various By realizing a gait trajectory that meets the requirements, the effect of gait rehabilitation can be maximized.

도 1은 본 발명에 따른 중력보상용 무게추를 구비한 보행재활장치의 사시도이며,
도 2는 본 발명에 따른 보행재활장치의 일부 구성의 상세도이며,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 보행재활장치의 중력보상용 무게추의 작동원리를 보여주는 그림이며,
도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 보행재활장치의 발 디딤부의 각도 및 폭 조절 수단을 보여주는 그림이다.1 is a perspective view of a walking rehabilitation device having a weight for compensating for gravity according to the present invention;
Figure 2 is a detailed view of a part of the configuration of the walking rehabilitation apparatus according to the present invention,
3 to 5 are diagrams showing the operating principle of the weight compensation for gravity of the walking rehabilitation apparatus according to the present invention,
6 to 7 are diagrams showing means for adjusting the angle and width of the foot step of the walking rehabilitation apparatus according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명에 따른 중력보상용 무게추를 구비한 보행재활장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 보행재활장치의 일부 구성의 상세도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 보행재활장치의 중력보상용 무게추의 작동원리를 보여주는 그림이며, 도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 보행재활장치의 발 디딤부의 각도 및 폭 조절 수단을 보여주는 그림이다.1 is a perspective view of a walking rehabilitation apparatus having a weight for compensating for gravity according to the present invention, FIG. 2 is a detailed view of a partial configuration of the walking rehabilitation apparatus according to the present invention, and FIGS. 3 to 5 are according to the present invention It is a figure showing the principle of operation of the weight compensation for gravity of the walking rehabilitation apparatus, and FIGS. 6 to 7 are drawings showing the angle and width adjustment means of the foot step of the walking rehabilitation apparatus according to the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행재활장치(100)는, 바닥프레임(10)과 측면프레임(20)으로 이루어지는 프레임과, 사용자의 발이 놓여지는 발 디딤부(110)와, 바닥프레임의 상측에 구비되어 발 디딤부가 이동하게 되는 롤러부(R)와, 프레임의 상측에 구비되는 디스플레이부(D) 등을 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the walking rehabilitation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a frame consisting of a floor frame 10 and a side frame 20, and a foot step 110 on which the user's foot is placed, It may include a roller part (R) provided on the upper side of the bottom frame to which the foot part moves, and a display part (D) provided on the upper side of the frame, and the like.

발 디딤부(110)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 사용자의 발이 올려져 고정되는 곳이며, 사용자의 발바닥이 접하는 발 디딤판과 사용자의 발을 고정하는 밴드 등으로 이루어진다. 나아가, 발 디딤부(110)는, 후술하는 링크 유닛(130)에 대해 전후 이동 가능하게 구비된다.The foot step 110 is a place where the user's foot is raised and fixed, as shown in FIGS. 1 to 2 , and is composed of a foot step in contact with the user's sole and a band for fixing the user's foot. Furthermore, the foot step 110 is provided to be movable back and forth with respect to the link unit 130 to be described later.

프레임(10,20)는, 본 발명의 보행재활장치(100)의 뼈대 역할을 하는 구성요소로, 바닥에 위치하는 바닥프레임과 그 양측에 놓이는 측면프레임으로 이루어지고, 안전을 위해 프레임는 외장 커버에 의해 덮일 수 있다.The frames 10 and 20 are components that serve as a skeleton of the walking rehabilitation apparatus 100 of the present invention, and are composed of a floor frame located on the floor and side frames placed on both sides thereof, and for safety, the frame is attached to the exterior cover. can be covered by

링크 유닛(130)은, 발 디딤부(110)에 보행 궤적을 제공하는 것으로, 발 디딤부(110)와 측면프레임(20) 사이에 구비되어 발 디딤부(110)와 측면프레임(20)을 연결하게 된다.The link unit 130 provides a walking trajectory to the foot step 110 , and is provided between the foot step 110 and the side frame 20 to connect the foot step 110 and the side frame 20 . will connect

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 링크유닛(130)은, 발 디딤부(110)에 연결되는 가변 링크(131), 가변 링크에 연결되는 로커 링크(132)와 커플러 링크(133), 상기 커플러 링크에 연결되는 크랭크 링크(134) 등을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the link unit 130 according to the present invention includes a variable link 131 connected to a foot step 110 , a rocker link 132 and a coupler link 133 connected to the variable link, and the and a crank link 134 and the like connected to the coupler link.

상기 가변 링크(131)는 상기 로커 링크(132)와 커플러 링크(133)에 동시에 연결되되, 연결부위에 구비된 제1힌지(H1)를 통해 연결부위에서 서로 회동 가능하게 구비된다. 상기 커플러 링크(133)과 크랭크 링크(134)는 제2힌지(H2)에 의해 연결부위에서 서로 회동 가능하게 구비된다.The variable link 131 is connected to the rocker link 132 and the coupler link 133 at the same time, and is provided rotatably at the connection portion through the first hinge H1 provided at the connection portion. The coupler link 133 and the crank link 134 are provided rotatably with each other at the connection portion by the second hinge H2.

제1힌지(H1)에서의 결합구조를 보다 상세하게 설명하면, 상기 가변 링크(131)와, 상기 로커 링크(132)와, 커플러 링크(133)가 제1힌지(H1)를 기준으로 회동 가능하게 구비되되, 상기 가변 링크(131)와 커플러 링크(133)는 상대적인 회전이 없도록 일체로 결합된 상태로 제1힌지(H)에 연결된다. 다시 말해, 상기 가변 링크(131)와 커플러 링크(133)가 이루는 각도는 보행재활장치 동작 중에 변경이 없도록 볼트 등 결합수단으로 고정된다(이하 도 6에서 추가 설명함).When the coupling structure in the first hinge (H1) is described in more detail, the variable link (131), the rocker link (132), and the coupler link (133) can be rotated based on the first hinge (H1). The variable link 131 and the coupler link 133 are connected to the first hinge H in an integrally coupled state so that there is no relative rotation. In other words, the angle between the variable link 131 and the coupler link 133 is fixed with a coupling means such as a bolt so that there is no change during the operation of the gait rehabilitation device (hereinafter further described in FIG. 6).

상기 로커 링크(132)의 일단은 상기 제1힌지(H1)에 연결되고, 로커 링크의 타단은 측면프레임(20)에 회동가능하게 장착된다. 상기 가변 링크(131)의 일단은 상기 발 디딤부(110)에 연결되고 타단은 상기 제1힌지(H1)에 연결된다. 그리고, 커플러 링크(133)의 일단은 상기 제1힌지(H1)에 회동가능하게 장착되고, 타단은 상기 제2힌지(H2)에 회동가능하게 장착된다. 그리고, 상기 크랭크 링크(134)의 일단은 제2힌지(H2)에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 무게추(140)에 연결된다. One end of the rocker link 132 is connected to the first hinge H1 , and the other end of the rocker link is rotatably mounted to the side frame 20 . One end of the variable link 131 is connected to the foot step 110 , and the other end is connected to the first hinge H1 . In addition, one end of the coupler link 133 is rotatably mounted to the first hinge H1 , and the other end is rotatably mounted to the second hinge H2 . In addition, one end of the crank link 134 is rotatably connected to the second hinge H2 , and the other end is connected to the weight 140 .

상기 무게추는 일정 하중을 갖는 질량체로서 회전 중심축에 대해서 일정한 크기의 모멘트를 가지게 되어 본 발명의 링크 유닛들의 회전 동작을 원활하게 하는 역할을 수행한다. 상기 무게추(140)와 측면프레임(20)사이에는 크랭크(150)가 위치하고, 무게추(140)는 크랭크(150)에 일체로 구비되어, 크랭크가 회전하면 함께 회전한다. 상기 크랭크(150)는 측면프레임(20)에 부착되되 제3힌지(H3)를 통해 회전가능하게 부착된다. 상기 크랭크 링크(134)는 무게추(140)에 연결로드(135)를 이용하여 연결된다. 상기 연결로드(135)는 그 일단은 무게추에 고정부착되고, 타단은 상기 크랭크 링크(134)에 부착되며, 상기 연결로드의 타단은 그 길이방향을 따라 인출될 수 있고, 이를 위해 연결로드(135)의 길이를 증가시키거나 감소시키는 길이조절수단(145)을 구비한다. 상기 길이조절수단은 예를 들면 모터일 수 있고, 상기 모터를 구동시켜서 연결로드(135)의 길이를 조절할 수 있다. 연결로드의 길이가 신축함에 따라 상기 무게추로부터 상기 제3힌지(H3)까지의 거리 조절이 가능고, 제3힌지(H3)로부터 링크유닛들의 거리가 조절된다. 상기 제3힌지(H3)가 링크유닛들의 회전축의 역할을 하기 때문에, 링크유닛의 제3힌지로부터의 거리를 조절함으로써 회전 동작에서 발생하는 모멘트를 조절할 수 있게 되어 무게추와의 관계에서 회전 동작에 적절한 모멘트 값을 찾을 수 있게 되고, 또한 링크유닛의 제3힌지로부터의 거리를 조절함으로써 다양한 보행궤적을 구현할 수 있게 된다. The weight is a mass having a constant load and has a moment of a certain magnitude with respect to the central axis of rotation, and thus serves to facilitate the rotational operation of the link units of the present invention. A crank 150 is positioned between the weight 140 and the side frame 20, and the weight 140 is integrally provided with the crank 150, and rotates together when the crank rotates. The crank 150 is attached to the side frame 20 and is rotatably attached through a third hinge H3. The crank link 134 is connected to the weight 140 using a connecting rod 135 . One end of the connecting rod 135 is fixedly attached to the weight, the other end is attached to the crank link 134, and the other end of the connecting rod can be drawn out along its longitudinal direction, and for this purpose, the connecting rod ( It is provided with a length adjustment means (145) for increasing or decreasing the length of the 135). The length adjusting means may be, for example, a motor, and the length of the connecting rod 135 may be adjusted by driving the motor. As the length of the connecting rod expands and contracts, the distance from the weight to the third hinge H3 can be adjusted, and the distance of the link units from the third hinge H3 is adjusted. Since the third hinge (H3) acts as a rotation shaft of the link units, it is possible to adjust the moment generated in the rotation operation by adjusting the distance from the third hinge of the link unit, so that the rotation operation in relation to the weight can be performed. It is possible to find an appropriate moment value, and to implement various walking trajectories by adjusting the distance from the third hinge of the link unit.

이러한 거리 조절의 목적은 다양한 상황에 맞추어 보행궤적을 조절하기 위함이다. 상기 크랭크(150)와, 무게추(140)와, 크랭크 링크(134)는 상기 제3힌지(H3)를 중심으로 일체로 회전하게 되는데, 상기 연결로드(135)의 길이를 증가시키거나 감소시킴에 따라, 제2힌지(H2)의 회전동작에서 회전반경이 증감하게 되고, 그 결과 발 디딤부의 궤적 조절이 가능하게 되는 것이다.The purpose of such distance adjustment is to adjust the walking trajectory according to various situations. The crank 150, the weight 140, and the crank link 134 rotate integrally around the third hinge H3, increasing or decreasing the length of the connecting rod 135. Accordingly, the rotation radius increases or decreases in the rotation operation of the second hinge H2, and as a result, the trajectory of the foot step can be adjusted.

사용자가 발 디딤부(110)에 발을 부착하고 힘을 가하면 발 디딤부(110)와 함께 링크 유닛들이 연결부위의 제1 내지 제3힌지를 기준으로 각각 회동되면서 발 디딤부(110)에 보행 궤적을 제공하게 된다. 롤러부(R)는, 발 디딤부(110)가 닿는 곳이며, 발 디딤부(110)가 닿아서 자연스럽게 앞뒤로 움직일 수 있도록 하는 구성요소이다. 예를 들어, 롤러부(R)는 복수개의 롤러가 앞뒤로 배치되되 그 양단이 상기 바닥프레임에 회전 자유롭게 장착된다. 사용자가 보행 재활을 하는 과정을 보면, 사용자가 자전거 페달과 같이 좌측 및 우측의 발 디딤부(110)을 디디면서 걷기 훈련을 하게 되면, 어느 하나의 발 디딤부(110)가 롤러부(R)에 닿고(접촉한 롤러는 자유롭게 돌게 되고) 나머지 발 디딤부(110)가 체공되는 과정을 번갈아 반복하게 된다. 이때 상기 롤러는 회전이 구속되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 상태로 양단이 체결되어 있으므로, 훈련자는 스스로의 힘으로 매우 자연스럽게(발 바닥에서 저항을 받지 않고) 걷기 동작을 할 수 있는 것이다. When a user attaches a foot to the foot step 110 and applies a force, the link units together with the foot step 110 are rotated based on the first to third hinges of the connecting portion and walk on the foot step 110, respectively. will provide a trajectory. The roller part R is a place where the foot step 110 touches, and is a component that allows the foot step 110 to naturally move back and forth as it touches. For example, the roller portion (R) is a plurality of rollers are arranged front and back, both ends of which are freely mounted on the floor frame. Looking at the process of gait rehabilitation of the user, when the user performs walking training while stepping on the left and right foot steps 110 like a bicycle pedal, any one of the foot steps 110 moves to the roller part (R). (The roller in contact rotates freely) and the process in which the remaining foot step 110 is held is alternately repeated. At this time, since both ends of the roller are fastened in a state in which rotation is not constrained and can rotate freely, the trainee can walk very naturally (without receiving resistance from the sole of the foot) by his/her own power.

이하에서는 본 발명에 따른 링크유닛(130)의 특징에 대해서 설명한다. 일반적으로 링크 유닛이 구동되는 모습을 보면 링크 유닛들의 구동 시 관성 모멘트가 발생하는데 관성 모멘트의 불균일로 인해서 보행 속도가 가속/감속되는 문제가 있었다. 즉, 회전 동작하는 링크 유닛들의 관성 모멘트 불균일로 인해 말단에 위치하는 발 디딤부의 동작 속도가 가감되어 불균일하게 되는 것이다. 본 발명은 이를 해결하기 위해서 상기 중력추를 구비하여 중력 보상을 구현한 것이다.Hereinafter, the characteristics of the link unit 130 according to the present invention will be described. In general, when the link unit is driven, a moment of inertia occurs when the link units are driven, but there is a problem in that the walking speed is accelerated/decelerated due to the non-uniformity of the moment of inertia. That is, due to the non-uniformity of the moment of inertia of the link units operating in rotation, the operating speed of the foot step located at the distal end is increased or decreased to become non-uniform. The present invention implements gravity compensation by providing the gravity weight in order to solve this problem.

본 발명의 링크유닛(130)은 가변 링크(131), 로커 링크(132), 커플러 링크(133), 크랭크 링크(134)를 포함하고 있고, 이들 링크유닛과 무게추가 회전하는 과정의 기구학적 특성을 동작 과정의 대표적인 세 가지 경우를 예로 들어서 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. The link unit 130 of the present invention includes a variable link 131 , a rocker link 132 , a coupler link 133 , and a crank link 134 , and the kinematic characteristics of the link unit and the weight rotating process. Three representative cases of the operation process will be described with reference to FIGS. 3 to 5 .

도 3은 상기 커플러 링크(133)의 위치에너지가 운동에너지로 변환되는 시점이며 무게추(140)는 그림에서 반시계 방향으로 회전하고 있다. 이 경우 상기 링크유닛과 무게추의 기구학적 특성에 의해 커플러 링크(133)의 위치에너지가 운동에너지로 변환되는 시점에서 발생되는 힘을 중력 보상을 위해 구비한 상기 무게추(140)로 상쇄시켜서 등속적인 크랭크(150)의 회전을 보장하는 것을 보여주고 있으며, 그 결과 발 디딤부의 보행 속도의 순간 변화량을 감소시키는 것을 보여주고 있다.3 is a time point at which the potential energy of the coupler link 133 is converted into kinetic energy, and the weight 140 is rotating counterclockwise in the figure. In this case, the force generated when the potential energy of the coupler link 133 is converted into kinetic energy due to the kinematic characteristics of the link unit and the weight is offset by the weight 140 provided for gravity compensation, so that the constant velocity It shows that the rotation of the crank 150 is guaranteed, and as a result, the amount of instantaneous change in the walking speed of the foot step is reduced.

도 4는 상기 가변 링크(131), 로커 링크(132), 커플러 링크(133)들이 로커 링크가 수직 방향으로 이동하는 시점을 도시하고 있다. 그리고 이 시점에서 발생하는 링크유닛에 의한 힘을 중력 보상용 무게추(140)로 상쇄시켜서 링크유닛의 가속을 감쇠시키고 순간 속도 변화량을 감소시키는 모습을 도시하고 있다.4 shows the variable link 131 , the rocker link 132 , and the coupler link 133 when the rocker link moves in the vertical direction. And the force generated by the link unit generated at this point is offset by the weight for gravity compensation (140), thereby attenuating the acceleration of the link unit and reducing the instantaneous speed change amount.

도 5는 상기 로커 링크(132)가 지면과 수직을 이룬 후 오른쪽으로(화살표 방향으로) 회동하는 순간을 도시하고 있다. 이 경우 커플러 링크, 로커 링크, 가변 링크의 무게에 의해 전방으로의 구동을 방해하는 힘을 중력 보상용 무게추(140)를 통해서 크랭크축의 회전력을 가중시켜 보상하고 있는 모습이고 그 결과 발 디딤부의 순간 속도 변화량을 감소시키게 된다.5 illustrates a moment when the rocker link 132 is rotated to the right (in the direction of the arrow) after being perpendicular to the ground. In this case, the force that prevents the forward driving by the weight of the coupler link, the rocker link, and the variable link is compensated by weighting the rotational force of the crankshaft through the gravity compensation weight 140, and as a result, the moment of the foot step It will reduce the speed change.

종래의 재활장치의 경우 링크 유닛들의 무게 불균일로 인해 발생하는 회전 불균일 및 발 디딤부 동작(속도)의 불균일이 발생하는데, 본 발명은 무게추와 링크유닛의 기구학적 구조를 통해서 이를 해결함으로써 발 디딤부의 보행 속도 및 보행 동작이 자연스럽게 구현되도록 하였다.In the case of the conventional rehabilitation apparatus, rotational non-uniformity and non-uniformity of foot step operation (speed) occur due to weight non-uniformity of link units, and the present invention solves these problems through the kinematic structure of the weight and link unit, thereby providing foot stepping. The negative gait speed and gait motion were implemented naturally.

본 발명의 보행재활장치에서는, 사용자의 신체적 능력이나 상황에 따라 커플러 링크(133)와 가변 링크(131)의 체결 각도에 변경을 줌으로써 보다 다양한 형태의 보행 궤적을 구현할 수 있다. 도 6을 참조하면, 가변 링크(131)와 커플러 링크(133)가 이루는 각도는 보행재활장치 동작 중에는 변동이 없도록 볼트 등 결합수단으로 고정되는 점은 위에서 설명한 바와 같다. 다만, 필요한 경우 이들 사이의 각도를 조절할 수 있게 구성하였다. 즉, 커플링 링크(133)와 가변 링크(131)가 결합되는 부위에는 원형의 체결홈(133a)이 각각 형성되도록 하고 이곳 체결홈에 볼트 등의 체결수단을 통해 서로 결합한다. 다만, 결합되는 각도의 조절이 필요한 경우에는 필요한 각도를 변경하여 체결할 수 있도록 하였다. 도 6의 그림에서 가변 링크(131)의 체결각도가 변동되는 모습을 도시하고 있다.In the gait rehabilitation apparatus of the present invention, it is possible to implement more various types of walking trajectories by changing the fastening angle of the coupler link 133 and the variable link 131 according to the user's physical ability or situation. Referring to FIG. 6 , the angle formed by the variable link 131 and the coupler link 133 is fixed with a coupling means such as a bolt so that there is no change during the operation of the gait rehabilitation device as described above. However, if necessary, the angle between them can be adjusted. That is, a circular fastening groove 133a is formed in a portion where the coupling link 133 and the variable link 131 are coupled, respectively, and coupled to each other through a fastening means such as a bolt or the like in the fastening groove. However, when it is necessary to adjust the combined angle, the required angle can be changed so that it can be fastened. 6 shows a state in which the fastening angle of the variable link 131 is changed.

본 발명은 또한 사용자의 신체 기능에 따라 보행 재활 시 안정감을 높이기 위해 발 사이 간격 조절이 가능하게 하였다. 여기서 발 사이 간격이란, 오른쪽 발과 왼쪽 발 사이의 횡방향 간격을 의미하며, 구체적으로는 좌우 양쪽의 발 디딤부 사이 간격을 의미한다. 발 디딤부 사이 간격 조절을 위해, 링크유닛(130)의 말단부에 해당하는 가변 링크(131)와 발 디딤부(110) 사이에 가변 연결부재(120)를 구비하였다.The present invention also made it possible to adjust the distance between the feet to increase stability during gait rehabilitation according to the user's physical function. Here, the distance between the feet means a lateral distance between the right foot and the left foot, specifically, the distance between the left and right foot steps. In order to adjust the spacing between the foot steps, a variable connecting member 120 is provided between the variable link 131 corresponding to the distal end of the link unit 130 and the foot step 110 .

도 7을 참조하여, 가변 연결부재(120)를 보면, 발 디딤부(110)에 연결되는 제1원통부재(121)와 가변 링크(131)에 연결되는 제2원통부재(123)로 이루어진다. 상기 제1원통부재(121)는 측면에 제1결합홈(121a)가 구비되고, 중앙에는 길이방향을 따라 중공부(121b)가 구비된다. 상기 제2원통부재(123)에는 측면에 제2결합홈(123a)이 구비된다. 상기 제2원통부재(123)는 제1원통부재(121)의 중공부(121b)에 삽입된 상태에서 상기 제1 및 제2결합홈에 볼트나 나사 등 체결수단으로 결합된다. 이때 횡방향 간격 조절이 필요한 경우 좌우로 제1원통부재를 이동시킨 후 결합함으로써 양측 발 디딤부의 간격을 조절하게 된다.Referring to FIG. 7 , the variable connecting member 120 includes a first cylindrical member 121 connected to the foot step 110 and a second cylindrical member 123 connected to the variable link 131 . The first cylindrical member 121 is provided with a first coupling groove 121a on the side, and a hollow portion 121b is provided in the center along the longitudinal direction. A second coupling groove 123a is provided on a side surface of the second cylindrical member 123 . The second cylindrical member 123 is coupled to the first and second coupling grooves in a state of being inserted into the hollow portion 121b of the first cylindrical member 121 by fastening means such as bolts or screws. At this time, when it is necessary to adjust the lateral spacing, the spacing of the foot steps on both sides is adjusted by moving the first cylindrical member to the left and right and then combining them.

이를 통해, 사용자 보행 궤적 동작이 자연스럽게 이루어지고 사용자의 다양한 요구 조건에 맞는 보행 궤적 구현이 가능해진다.Through this, the user's gait trajectory operation is performed naturally and it is possible to implement a gait trajectory that meets the user's various requirements.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the

Claims (4)

바닥프레임(10)과 측면프레임(20)으로 이루어지는 프레임과, 상기 측면프레임과 발 디딤부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 링크 유닛(130)을 포함하고,
상기 링크유닛(130)은,
상기 발 디딤부에 연결되는 가변 링크(131)와, 상기 가변 링크에 제1힌지(H1)를 기준으로 상대 회전 가능하게 연결되는 로커 링크(132)와, 상기 가변 링크에 제1힌지(H1)를 기준으로 상대 회전 볼가능하게 연결되는 커플러 링크(133)와, 상기 커플러 링크에 제2힌지(H2)를 기준으로 회동 가능하게 연결되는 크랭크 링크(134)를 구비하고,
상기 측면프레임(20)에 구비되는 제3힌지(H3)를 중심으로 회전하는 크랭크(150); 상기 크랭크에 일체로 구비되어 함께 회전하는 무게추(140); 및 상기 크랭크 링크(134)와 상기 무게추 연결하는 연결로드(135);를 더 포함하고,
상기 연결로드의 길이는 변경가능하여 상기 무게추와 상기 크랭크 사이의 간격은 증감 가능한 것을 특징으로 하는 보행재활장치.A frame comprising a bottom frame 10 and a side frame 20, and a link unit 130 provided between the side frame and the foot step and providing a walking trajectory to the foot step,
The link unit 130,
A variable link 131 connected to the foot step, a rocker link 132 connected to the variable link to be rotatable relative to the first hinge H1, and a first hinge H1 to the variable link. A coupler link 133 connected to a relative rotation ball relative to the reference, and a crank link 134 rotatably connected to the coupler link based on a second hinge H2,
a crank 150 rotating around a third hinge H3 provided on the side frame 20; a weight 140 provided integrally with the crank and rotating together; and a connecting rod 135 for connecting the crank link 134 and the weight.
The length of the connecting rod is changeable so that the distance between the weight and the crank is increase/decrease walking rehabilitation apparatus. 제1항에서,
상기 크랭크 링크(134)와 상기 무게추(140)는 상기 제3힌지(H3)를 기준으로 서로 180° 반대방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 보행재활장치.In claim 1,
The crank link 134 and the weight 140 are gait rehabilitation apparatus, characterized in that the third hinge (H3) is located in the opposite direction to each other 180 °. 제1항에 있어서,
상기 커플링 링크(133)와 가변 링크(131) 각각의 결합부위에 형성되는 원형의 체결홈(133a)과, 상기 체결홈에 체결되는 체결수단을 더 포함하여,
상기 커플링 링크와 가변 링크가 결합되는 각도의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 보행재활장치.The method of claim 1,
Further comprising a circular fastening groove (133a) formed in the coupling portion of each of the coupling link (133) and the variable link (131), and fastening means fastened to the fastening groove,
Gait rehabilitation apparatus, characterized in that it is possible to adjust the angle at which the coupling link and the variable link are coupled. 제3항에 있어서,
상기 발 디딤부에 연결되는 제1원통부재(121)와, 상기 가변 링크에 연결되는 제2원통부재(123)와, 상기 제1원통부재(121)의 측면에 구비되는 제1결합홈(121a)과, 상기 제1원통부재(121)에 내부에 구비되는 중공부(121b)와, 상기 제2원통부재(123)의 측면에 구비되는 제2결합홈(123a)을 구비하여,
상기 제2원통부재는 제1원통부재의 중공부에 삽입되어 결합되되, 삽입되는 길이 조절이 가능함으로써 두 개의 발 디딤부 사이의 간격 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 보행재활장치.4. The method of claim 3,
A first cylindrical member 121 connected to the foot step, a second cylindrical member 123 connected to the variable link, and a first coupling groove 121a provided on a side surface of the first cylindrical member 121 ), and a hollow portion 121b provided inside the first cylindrical member 121, and a second coupling groove 123a provided on a side surface of the second cylindrical member 123,
The second cylindrical member is inserted into and coupled to the hollow portion of the first cylindrical member, walking rehabilitation apparatus, characterized in that it is possible to adjust the distance between the two foot steps by being able to adjust the inserted length.
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