KR20220137181A

KR20220137181A - 손목 관절 로봇, 이를 포함하는 상지 훈련 장치 및 보행 훈련 장비

Info

Publication number: KR20220137181A
Application number: KR1020210041051A
Authority: KR
Inventors: 김종혁; 이경환; 유승현
Original assignee: 주식회사 피앤에스미캐닉스
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-12

Abstract

본 발명은 조인트 구조를 통해 상지의 근 자극을 강화할 수 있는 손목 관절 로봇, 이를 포함하는 상지 훈련 장치 및 보행 훈련 장비를 제공한다.
본 발명에 따른 손목 관절 로봇은 훈련자의 전완부에 고정되는 손목 위 고정 브라켓; 상기 훈련자의 손에 고정되는 손목 아래 고정 브라켓; 상기 훈련자의 손목 관절 부위에 대응하게 배치되어 상기 손목 위 고정 브라켓과 상기 손목 아래 고정 브라켓을 연결하는 손목 관절 조인트; 및 상기 손목 아래 고정 브라켓의 회전운동에 필요한 구동력을 제공하는 손목 관절 구동부;를 포함할 수 있다.

Description

손목 관절 로봇, 이를 포함하는 상지 훈련 장치 및 보행 훈련 장비{Wrist Joint Robot, Upper Limbs Training Device and Walking Training Equipment Including The Same}

본 발명은 손목 관절 로봇, 이를 포함하는 상지 훈련 장치 및 보행 훈련 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상지의 근 자극을 강화할 수 있는 손목 관절 로봇, 이를 포함하는 상지 훈련 장치 및 보행 훈련 장비에 관한 것이다.

일반적으로 보행 훈련 장비는 하반신을 포함한 마비 증세가 있는 환자 또는 다리 관절과 근력에 이상이 있는 환자들의 보행 훈련을 위한 장비이다.

이상적인 보행은 이동에 소모되는 에너지를 최소화하기 위한 행위로, 하지의 움직임에 몸통의 회전과 상지의 흔들림 등의 자연스러운 움직임이 더해지게 된다. 또한, 하반신을 포함한 마비 증세가 있는 환자들 중에는 뇌졸중 등으로 좌측과 우측 어느 한 쪽의 상반신과 하반신이 동시에 마비되는 편마비 증세가 포함된다. 따라서, 보행 훈련 과정에는 하반신과 함께 상반신의 마비 증세가 있는 환자 또는 상반신의 팔 관절과 근력에 이상이 있는 환자들의 훈련을 위한 장치가 요구된다.

그런데 손목 관절(wrist joint)은 팔(arm)과 손(hand)을 연결하는 손목 부위의 관절로서, 에너지 소모를 최소화하기 위한 이상적인 보행에서는 큰 움직임을 보이지 않아 종래의 상지를 포함한 보행 훈련 로봇에서 손목 관절 로봇의 다양한 응용 기술이 필요하다.

또한, 편마비 증세와 같이 개인의 마비증세에 따라 개개인에 적합한 조건의 착용과 더불어, 다양한 신체 조건을 가진 착용자를 대상으로 한 장비의 대응이 요구된다.

공개특허 제2019-0136293호

본 발명은 훈련자의 신체조건에 적합한 장치 및 훈련을 제공하여 상지의 근 자극을 강화할 수 있는 손목 관절 로봇, 이를 포함하는 상지 훈련 장치 및 보행 훈련 장비을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 손목 관절 로봇은 훈련자의 전완부에 고정되는 손목 위 고정 브라켓; 상기 훈련자의 손에 고정되는 손목 아래 고정 브라켓; 상기 훈련자의 손목 관절 부위에 대응하게 배치되어 상기 손목 위 고정 브라켓과 상기 손목 아래 고정 브라켓을 연결하는 손목 관절 조인트; 및 상기 손목 아래 고정 브라켓의 회전운동에 필요한 구동력을 제공하는 손목 관절 구동부;를 포함할 수 있다.

상기 손목 관절 로봇은 상기 훈련자와 이격되어 상기 손목 위 고정 브라켓을 지지하는 로봇암 클램프 가이드 로드를 더 포함할 수 있다.

상기 손목 위 고정 브라켓은, 상기 로봇암 클램프 가이드 로드와 연결되어 서로 교차되는 방향으로 연장되는 손목 위 클램프 가이드 로드; 및 상기 손목 위 클램프 가이드 로드와 연결되어 상기 훈련자의 전완부에 접촉되어 고정되는 손목 위 고정구;를 포함할 수 있다.

상기 손목 위 고정 브라켓은, 상기 손목 위 클램프 가이드 로드의 일단에 연결되고, 상기 손목 위 클램프 가이드 로드를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 손목 위 내외측 클램프; 또는 상기 손목 위 클램프 가이드 로드의 타단에 연결되고, 상기 로봇암 클램프 가이드 로드를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 로봇암 손목 위 클램프;를 더 포함할 수 있다.

상기 손목 아래 고정 브라켓은, 상기 손목 관절 조인트와 연결되고 상기 훈련자의 손에 고정되는 손바닥 브라켓; 상기 손바닥 브라켓에 연결되고 상기 훈련자의 손등을 감싸는 손 고정 스트랩; 및 상기 훈련자의 손바닥과 상기 손바닥 브라켓 사이에 배치되는 손가락 관절 각 조절 패드;를 포함할 수 있다.

상기 손목 관절 로봇은 상기 손목 아래 고정 브라켓의 회전운동을 가이드하는 손목 회전 가이드부를 더 포함하고, 상기 손목 회전 가이드부는, 상기 손목 아래 고정 브라켓과 연결되어 연동하는 손목 회전 이동 부재; 및 상기 손목 회전 이동 부재의 이동경로를 제공하는 손목 회전 가이드 부재;를 포함할 수 있다.

상기 손목 회전 가이드부는, 상기 이동경로 중에 제공되어 상기 손목 회전 이동 부재의 이동을 제한하는 손목 회전 제한 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 손목 관절 로봇은 상기 손목 관절 조인트와 상기 손목 아래 고정 브라켓 사이에 제공되고, 상기 손목 아래 고정 브라켓의 연결 각도 조절하는 조인트 연결 블록을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 상지 훈련 장치는 본 발명의 일실시예에 따른 손목 관절 로봇; 및 상기 손목 관절 로봇과 연결되며, 상기 훈련자의 어깨에 대응하게 배치되는 어깨 관절 로봇;을 포함하고, 상기 어깨 관절 로봇은, 상기 훈련자의 어깨 외측에 제공되는 어깨 위 고정 브라켓; 상기 훈련자의 팔에 고정되는 어깨 아래 고정 브라켓; 상기 훈련자의 어깨 관절 부위에 대응하게 배치되어 상기 어깨 위 고정 브라켓과 상기 어깨 아래 고정 브라켓을 연결하는 어깨 관절 조인트; 및 상기 어깨 아래 고정 브라켓의 회전운동에 필요한 구동력을 제공하는 어깨 관절 구동부;를 포함할 수 있다.

상기 어깨 아래 고정 브라켓은, 상기 손목 관절 로봇을 연결하여 지지하는 로봇암 상완; 상기 로봇암 상완과 연결되어 서로 교차하는 방향으로 연장되는 팔 클램프 가이드 로드; 및 상기 팔 클램프 가이드 로드와 연결되어 상기 훈련자의 팔에 접촉되어 고정되는 팔 고정구;를 포함할 수 있다.

상기 어깨 아래 고정 브라켓은, 상기 팔 클램프 가이드 로드의 일단에 연결되고, 상기 팔 클램프 가이드 로드를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 팔 내외측 클램프; 또는 상기 팔 클램프 가이드 로드의 타단에 연결되고, 상기 로봇암 상완을 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 팔 클램프;를 더 포함할 수 있다.

상기 상지 훈련 장치는 상기 어깨 관절 로봇을 지지하는 상지 지지부를 더 포함하고,

상기 상지 지지부는, 상기 훈련자의 상지와 이격되어 제공되고 높이 조절이 가능한 프레임 지지대; 상기 프레임 지지대와 연결되어 서로 교차되는 방향으로 연장되는 프레임 연결 고정부; 상기 프레임 연결 고정부를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 상지 고정부; 및 상기 프레임 연결 고정부와 상기 상지 고정부를 고정하는 프레임 클램프;를 포함할 수 있다.

상기 어깨 관절 조인트는 회전되는 상기 어깨 아래 고정 브라켓의 회전 방향과 힘의 크기 중 적어도 어느 하나를 감지하는 센서를 포함할 수 있다.

상기 상지 훈련 장치는 상기 센서를 통해 감지된 회전 방향 및 힘의 크기에 대응하여 상기 손목 아래 고정 브라켓의 회전 범위를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 보행 훈련 장비는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상지 훈련 장치; 상기 훈련자의 하체에 착용되는 하지 훈련 장치; 상기 훈련자에게 바닥면을 제공하는 트레드밀; 및 상기 훈련자의 몸을 상향 지지하는 하중 견인기;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 손목 관절 로봇은 손목 회전 가이드부를 통해 허용된 범위 내에서 회전할 수 있으므로 회전 운동 시 안전한 범위 내의 손목 관절 운동 각도를 제공함으로써, 훈련자의 손목 부위에 고정되어 안정적인 훈련을 제공할 수 있고, 상지의 근 자극을 강화시킬 수 있다.

또한, 손목 관절 로봇은 클램프와 클램프 가이드 로드를 통해 관절 각도와 관절 사이 길이를 조절하여 다양한 훈련자의 신체 조건에 모두 적용이 가능할 수 있다.

그리고 상지 훈련 장치는 손목 관절 로봇을 포함하여 손목 관절과 어깨 관절의 회전을 위한 조인트 구조를 통해 훈련자의 근 긴장도나 관절 상태에 따라 손목 관절 각도(전완과 손의 각도)를 조절하여 고정할 수 있다. 이로 인해, 손목 관절 각도를 고정한 상태에서 손목 관절 로봇의 구동 없이 어깨 관절 로봇의 움직임만 제공할 수도 있다. 또한, 손목 회전을 위해 손목 회전 제한 부재로 손목이 회전되는 관절 각도 범위를 조절함으로써 손목 관절 로봇을 구동 시킬 수도 있다. 이때, 센서를 통해 어깨 관절의 각도 및 각속도를 감지하여 이와 대응하게 손목 관절을 구동함으로 어깨 관절의 움직임에 따라 변하는 손목 관절의 굴곡 및 신전에 관여하는 근의 자극 정도를 조절할 수 있다. 이로 인해, 손목 관절이 단독으로 움직일 때 보다 손목 관절이 어깨 및 팔꿈치 관절과 함께 움직일 때가 손목 관절의 굴곡 및 신전의 움직임이 효과적이므로 상기 훈련자 상지의 주요 근의 자극과 활성화를 시킬 수 있다.

보행 훈련 장비는 상지 훈련 장치를 포함하여 하지 훈련 장치와 상지 훈련 장치를 연동시킴으로써 하지의 보행 구동에 대응한 상지의 관절 구동을 시킬 수 있다. 이로 인해, 보행 훈련 시 하지뿐만 아니라 상지 근력의 향상도 보조하여 실제 보행 시 균형이 유지되는 보행을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 손목 관절 로봇을 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다른 방향에서 바라본 손목 관절 로봇을 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상지 훈련 장치를 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상지 훈련 장치의 착용 상태를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 방향에서 바라본 상지 훈련 장치의 착용 상태를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상지 훈련 장치의 상지 지지부를 보여주는 사시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보행 훈련 장비를 보여주는 사시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 손목 관절 로봇을 보여주는 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다른 방향에서 바라본 손목 관절 로봇을 보여주는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 손목 관절 로봇(100)은 훈련자(10)의 전완부에 고정되는 손목 위 고정 브라켓(110); 상기 훈련자(10)의 손에 고정되는 손목 아래 고정 브라켓(120); 상기 훈련자(10)의 손목 관절 부위에 대응하게 배치되어 상기 손목 위 고정 브라켓(110)과 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)을 연결하는 손목 관절 조인트(130); 및 상기 손목 아래 고정 브라켓의 회전 운동에 필요한 구동력을 제공하는 손목 관절 구동부;를 포함할 수 있다.

상기 손목 위 고정 브라켓(110)은 상기 훈련자(10)의 전완부에 고정되어 상기 훈련자(10)의 전완부를 지지할 수 있다.

상기 손목 아래 고정 브라켓(120)은 상기 훈련자(10)의 손에 고정되어 상기 훈련자(10)의 손을 지지할 수 있다.

상기 손목 관절 조인트(130)는 상기 훈련자(10)의 손목 관절 부위에 배치되며, 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)이 상기 손목 위 고정 브라켓(110)에 대해 회전 운동이 가능하도록 관절 역할을 할 수 있다.

상기 손목 관절 조인트(130)는 회전 축(130a), 수평 이동부(130b), 수직 이동부(130c) 및 손목 관절 레버(130d)를 포함할 수 있다. 상기 회전 축(130a)은 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)이 회전하는 축일 수 있다. 그리고 상기 수평 이동부(130b)는 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)이 수평으로 슬라이딩하며 이동할 수 있도록 이동경로를 제공할 수 있다. 마찬가지로, 수직 이동부(130c)는 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)이 수직으로 슬라이딩하며 이동할 수 있도록 이동경로를 제공할 수 있다. 상기 손목 관절 레버(130d)는 상기 수평 이동부(130b)와 상기 수직 이동부(130c)를 통해 이동된 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)의 위치를 고정할 수 있다.

상기 손목 관절 구동부는 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)의 회전운동을 위해 구동력을 제공해 줄 수 있다. 상기 손목 관절 구동부는 수동 또는 구동 모터(141)를 통해 구동력을 제공할 수 있다. 상기 구동 모터(141)는 소형의 모터 장치를 사용하여 상기 손목 관절 로봇(100)의 슬림한 설계가 가능할 수 있다. 상기 구동 모터(141)는 내부에 감속기어를 포함하여 소정의 감속비로 상기 구동 모터(141)의 회전을 감속시키고 회전력을 증가시킬 수 있다.

상기 손목 관절 로봇(100)은 상기 훈련자(10)와 이격되어 상기 손목 위 고정 브라켓(110)을 지지하는 로봇암 클램프 가이드 로드(111)를 더 포함할 수 있다.

상기 로봇암 클램프 가이드 로드(111)는 상기 훈련자(10)와 이격되고 상기 손목 관절 로봇 전체를 지지할 수 있다.

상기 손목 위 고정 브라켓(110)은, 상기 로봇암 클램프 가이드 로드(111)와 연결되어 서로 교차되는 방향으로 연장되는 손목 위 클램프 가이드 로드(112); 및 상기 손목 위 클램프 가이드 로드(112)와 연결되어 상기 훈련자(10)의 전완부에 접촉되어 고정되는 손목 위 고정구(113);를 포함할 수 있다.

상기 손목 위 클램프 가이드 로드(112)는 상기 로봇암 클램프 가이드 로드(111)와 손목 위 고정구(113)를 연결하여 손목 위 고정구(113)를 지지할 수 있다.

상기 손목 위 고정구(113)는 상기 훈련자(10)의 다양한 신체조건에 대응할 수 있도록 위치 및 각도를 조절할 수 있다.

상기 손목 위 고정 브라켓(110)은, 상기 손목 위 클램프 가이드 로드(112)의 일단에 연결되고, 상기 손목 위 클램프 가이드 로드(112)를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 손목 위 내외측 클램프(114); 또는 상기 손목 위 클램프 가이드 로드(112)의 타단에 연결되고, 상기 로봇암 클램프 가이드 로드(111)를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 로봇암 손목 위 클램프(115);를 더 포함할 수 있다.

상기 손목 위 내외측 클램프(114)는 상기 손목 위 클램프 가이드 로드(112)의 클램프 가이드 홈(114a)을 따라 슬라이딩하여 상기 훈련자(10)의 신체조건에 맞도록 상기 손목 위 클램프 가이드 로드(112)의 길이를 조절할 수 있다. 그리고 상기 손목 위 내외측 클램프(114)는 클램프 레버(114b)를 포함하여 상기 훈련자(10)의 신체조건에 맞는 각도 및 임의의 각도에서 고정할 수 있다. 이로 인해, 상기 훈련자(10)의 손목 관절 운동에 있어서 근의 자극 정도를 조절 할 수 있다.

상기 로봇암 손목 위 클램프(115)는 상기 로봇암 클램프 가이드 로드(111)를 따라 슬라이딩하여 상기 훈련자(10)에게 적합한 상기 로봇암 클램프 가이드 로드(111)의 길이 조절, 각도 조절 및 고정을 할 수 있다.

상기 손목 아래 고정 브라켓(120)은, 상기 손목 관절 조인트(130)와 연결되고 상기 훈련자(10)의 손에 고정되는 손바닥 브라켓(121); 상기 손바닥 브라켓(121)에 연결되고 상기 훈련자(10)의 손등을 감싸는 손 고정 스트랩(122); 및 상기 훈련자(10)의 손바닥과 상기 손바닥 브라켓(121) 사이에 배치되는 손가락 관절 각 조절 패드(123);를 포함할 수 있다.

상기 손바닥 브라켓(121) 위에 상기 훈련자(10)의 손바닥이 얹어지고 상기 손 고정 스트랩(122)이 상기 훈련자(10)의 손등을 감싸 상기 훈련자(10)의 손을 상기 손바닥 브라켓(121)에 고정시킬 수 있다.

상기 손 고정 스트랩(122)의 일단은 상기 손바닥 브라켓(121)에 고정되고 타단은 벨크로 형태로 상기 손바닥 브라켓(121)에 연결 및 분리될 수 있다. 상기 손바닥 브라켓(121)과의 결합 및 해체가 용이하도록 벨크로 형태일 수 있다.

그리고 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)은 상기 손바닥 브라켓(121)에 연결되어 상기 훈련자(10) 손가락의 자세를 조절할 수 있는 손 고정 부재(124)를 더 포함할 수 있다. 상기 손 고정 부재(124)는 상기 손바닥 브라켓(121)과의 결합 및 해체가 용이하도록 벨크로가 부착된 장갑 형태일 수 있다.

상기 손가락 관절 각 조절 패드(123)는 상기 훈련자(10)의 손바닥과 상기 손바닥 브라켓(121) 사이의 간격을 조절함으로써 상기 훈련자(10)의 손가락 관절 상태에 적합한 자세를 제공할 수 있다. 상기 훈련자(10)의 손목 관절의 굴곡 및 신전근은 상기 훈련자(10)의 손가락의 자세에 따라 영향을 받을 수 있으므로 상기 훈련자(10)의 손바닥과 상기 손바닥 브라켓(121) 사이에 두께가 다른 패드를 포함하면 손가락 관절에 관여하는 근에 자극을 줄 수 있다.

예를 들면, 상기 훈련자(10)의 손가락이 굴곡된 자세는 상기 훈련자(10)의 손목이 굴곡의 움직임일 때 보다 신전의 움직임일 때에 더욱 강한 자극을 줄 수 있다. 이로 인해, 상기 훈련자(10)의 손가락 관절 조건에 따라 손가락의 굴곡 및 신전량을 조절하여 보다 적합한 훈련을 할 수 있다.

상기 손목 관절 로봇(100)은 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)의 회전운동을 가이드하는 손목 회전 가이드부(150)를 더 포함하고, 상기 손목 회전 가이드부(150)는, 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)과 연결되어 연동하는 손목 회전 이동 부재(151); 및 상기 손목 회전 이동 부재(151)의 이동경로를 제공하는 손목 회전 가이드 부재(152);를 포함할 수 있다.

상기 손목 회전 가이드부(150)는 상기 훈련자(10)의 손목 관절 움직임의 각도를 제한하거나 위치를 고정하므로 훈련 중 상기 훈련자(10)의 손목의 운동 각도 범위를 조절할 수 있다. 이로 인해, 상기 훈련자(10)의 근긴장도 및 관절 상태에 따라 상기 훈련자(10)에게 가해지는 자극의 세기를 조절할 수 있으므로 상기 훈련자(10)는 자신의 근육 및 관절 상태에 적합한 훈련을 할 수 있다.

상기 손목 회전 이동 부재(151)는 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)과 연결되어 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)이 회전될 때 상기 손목 회전 이동 부재(151)도 같이 이동될 수 있다. 이때, 상기 손목 회전 이동 부재(151)는 원통 구조로, 상기 손목 회전 가이드 부재(152)의 제공된 이동경로에 삽입되어 왕복운동을 할 수 있다.

상기 손목 회전 가이드 부재(152)는 상기 손목 위 고정 브라켓(110)에 연결되고 판상에 관통홀 또는 오목부를 포함하는 구조로, 상기 손목 회전 이동 부재(151)가 상기 관통홀 또는 오목부의 내부에 관통하여 왕복 운동을 할 수 있는 이동경로를 제공한다.

그리고 상기 손목 회전 가이드부(150)는 손목 회전 클램프(154)를 더 포함할 수 있다. 상기 손목 회전 클램프(154)는 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)에 연결되어 상기 손목 회전 가이드 부재(152)의 내부에서 이동 및 고정이 가능할 수 있다. 그리고 손목 회전 클램프(154)는 클램프 레버를 포함하여 상기 클램프 레버로 조임으로써 임의의 각도에서의 고정하는 방법으로 상기 훈련자(10)의 손목 관절 운동 시 근의 자극 정도를 조절할 수 있다.

상기 손목 회전 가이드부(150)는, 상기 이동경로 중에 제공되어 상기 손목 회전 이동 부재(151)의 이동을 제한하는 손목 회전 제한 부재(153)를 더 포함할 수 있다.

상기 손목 회전 제한 부재(153)는 상기 손목 회전 가이드 부재(152)의 이동경로 상에서 이동 및 고정을 하여 이동경로를 짧게 조절함으로써 상기 손목 회전 이동 부재(151)의 이동을 제한할 수 있다. 이렇게 상기 손목 회전 제한 부재(153)는 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)이 허용된 범위 내에서 회전이 가능하게 함으로써 상기 훈련자(10)의 손목 회전 운동 시 안전한 범위 내에서 손목 관절의 운동 각도를 제공할 수 있다. 상기 손목 회전 제한 부재(153)는 나사로 제어하거나 후술하는 바와 같이 센서와 연동되어 구동부를 통해 제어할 수 있다.

상기 손목 관절 로봇(100)은 상기 손목 관절 조인트(130)와 상기 손목 아래 고정 브라켓(120) 사이에 제공되고, 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)의 연결 각도 조절하는 조인트 연결 블록(161)을 포함할 수 있다.

상기 조인트 연결 블록(161)은 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)의 요측 및 척측 편위 회전운동을 위한 조인트 구조를 가질 수 있다. 그리고 상기 조인트 연결 블록(161)은 고정 레버(미도시)를 포함하여 상기 손바닥 브라켓(121)의 위치 조절 및 고정을 할 수 있다. 상기 조인트 연결 블록(161)은 수동으로 제어하거나 후술하는 바와 같이 구동 모터를 포함하여 센서와 연동되어 제어할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상지 훈련 장치(300)를 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 손목 관절 로봇(100)과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상지 훈련 장치를 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상지 훈련 장치의 착용 상태를 나타내는 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 방향에서 바라본 상지 훈련 장치의 착용 상태를 나타내는 사시도이다.

도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상지 훈련 장치(300)는 본 발명의 일실시예에 따른 손목 관절 로봇(100); 및 상기 손목 관절 로봇(100)과 연결되며, 상기 훈련자(10)의 어깨에 대응하게 배치되는 어깨 관절 로봇(200);을 포함하고, 상기 어깨 관절 로봇(200)은, 상기 훈련자(10)의 어깨 외측에 제공되는 어깨 위 고정 브라켓(210); 상기 훈련자(10)의 팔에 고정되는 어깨 아래 고정 브라켓(220); 상기 훈련자(10)의 어깨 관절 부위에 대응하게 배치되어 상기 어깨 위 고정 브라켓(210)과 상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)을 연결하는 어깨 관절 조인트(230); 및 상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)의 회전운동에 필요한 구동력을 제공하는 어깨 관절 구동부;를 포함할 수 있다.

상기 상지 훈련 장치(300)는 상기 손목 관절 로봇(100)과 상기 어깨 관절 로봇(200)을 연결함으로써 상기 훈련자(10)의 어깨 관절의 움직임에 따라 변하는 손목 관절의 굴곡 및 신전에 관여하는 근에 선택적이고 효과적으로 자극을 제공할 수 있다. 그리고 상기 상지 훈련 장치(300)는 상기 훈련자(10)의 손목 관절이 어깨 및 팔꿈치 관절과 함께 움직이므로 손목 관절이 단독으로 움직일 때 보다 효과적으로 상기 훈련자(10) 상지의 주요 근의 자극과 활성화를 시킬 수 있다.

상기 어깨 관절 로봇(200)은 상기 훈련자(10)의 어깨에 대응하게 배치되어 어깨 관절을 회전시킴으로써, 어깨 회전을 위한 근에 자극을 줄 수 있다.

상기 어깨 위 고정 브라켓(210)은 상기 훈련자(10)의 어깨 외측에 제공되어 상지 지지부에 연결될 수 있으며, 구체적으로는 후술한다.

상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)은 상기 훈련자(10)의 상완부에 고정되어 상기 훈련자(10)의 상완부를 지지한다.

상기 어깨 관절 조인트(230)는 상기 훈련자(10)의 어깨 관절 부위에 대응하게 배치되어 상기 어깨 위 고정 브라켓(210)과 상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)을 연결하고, 상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)의 회전을 위한 구조를 가질 수 있다.

상기 어깨 관절 구동부는 상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)의 회전 운동을 위한 어깨 관절 구동 모터(241)를 포함할 수 있다. 상기 어깨 관절 구동 모터(241)는 내부에 감속 기어를 포함하여 소정의 감속비로 상기 어깨 관절 구동 모터(241)의 회전을 감속시키고 회전력을 증가시킬 수 있다.

상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)은, 상기 손목 관절 로봇(100)을 연결하여 지지하는 로봇암 상완(221); 상기 로봇암 상완(221)과 연결되어 서로 교차하는 방향으로 연장되는 팔 클램프 가이드 로드(222); 및 상기 팔 클램프 가이드 로드(222)와 연결되어 상기 훈련자(10)의 팔에 접촉되어 고정되는 팔 고정구(223);를 포함할 수 있다.

상기 로봇암 상완(221)은 상기 손목 관절 로봇(100)의 로봇암 클램프 가이드 로드(111)에 연결될 수 있고, 이로써 상기 손목 관절 로봇(100)과 상기 어깨 관절 로봇(200)을 연결하여 같이 사용할 수 있다. 그리고 상기 로봇암 상완(221)은 상기 로봇암 클램프 가이드 로드(111)를 따라 슬라이딩하며 길이 조절이 가능하며, 상기 로봇암 상완(221)을 상기 로봇암 클램프 가이드 로드(111)에 고정하는 길이 조절 레버(221a)를 포함할 수 있다.

상기 팔 클램프 가이드 로드(222)는 상기 로봇암 상완(221)과 상기 팔 고정구(223)를 연결하여 지지함으로써, 상기 팔 고정구(223)를 상기 로봇암 상완(221)에 고정시킬 수 있다.

상기 팔 고정구(223)는 스트랩과 벨크로에 의해 상기 훈련자(10)의 상완을 상기 팔 고정구(223)에 수용시켜 상기 훈련자(10)의 상완에 고정될 수 있다. 상기 팔 고정구(223)는 상기 훈련자(10)의 다양한 신체 조건에 대응하여 길이 및 각도 조절을 할 수 있으므로 상기 훈련자(10)마다 다른 어깨의 내전 및 외전 각도에 대응하게 설정할 수 있다. 또한, 상기 훈련자(10) 상지의 자세에 따라 상기 팔 고정구(223)의 위치와 상기 손목 관절 로봇(100)의 상기 조인트 연결 블록(161)을 통한 상기 훈련자(10) 손목의 요측 및 척측 편위 자세를 조절이 가능할 수 있다.

상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)은, 상기 팔 클램프 가이드 로드(222)의 일단에 연결되고, 상기 팔 클램프 가이드 로드(222)를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 팔 내외측 클램프(224); 또는 상기 팔 클램프 가이드 로드(222)의 타단에 연결되고, 상기 로봇암 상완(221)을 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 팔 클램프(225);를 더 포함할 수 있다.

상기 팔 내외측 클램프(224)는 상기 팔 클램프 가이드 로드(222)를 따라 슬라이딩하여 상기 팔 클램프 가이드 로드(222)의 길이 조절 및 고정을 할 수 있다. 그리고 상기 팔 내외측 클램프(224)는 상기 팔 고정구(223)와 연결되고 상기 훈련자(10)의 신체 조건에 상기 팔 고정구(223)의 각도를 맞도록 조절할 수 있다.

이때, 상기 팔 내외측 클램프(224)는 상기 팔 고정구(223)의 회전 운동을 위해 상기 팔 고정구(223)와 조인트 구조로 연결된다. 이로 인해, 도 3과 도 4를 참조하면, 상기 훈련자(10)의 어깨 관절의 내전 및 외전의 각도(θ₁)에 대응한 상기 팔 고정구(223)와 상기 팔 클램프 가이드 로드(222)의 사이 각도(θ₂)를 설정하여 상기 팔 고정구(223)와 상기 팔 클램프 가이드 로드(222)를 상기 각도(θ₂)로 회전시킬 수 있다.

상기 팔 클램프(225)는 상기 로봇암 상완(221)을 따라 슬라이딩하여 상기 훈련자(10)의 신체 조건에 대응하도록 상기 로봇암 상완(221)의 길이 조절 및 고정을 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상지 훈련 장치의 상지 지지부를 보여주는 사시도이다.

도 6을 참조하면, 상기 상지 훈련 장치(300)는 상기 어깨 관절 로봇(200)을 지지하는 상지 지지부(310)를 더 포함하고, 상기 상지 지지부(310)는, 상기 훈련자(10)의 상지와 이격되어 제공되고 높이 조절이 가능한 프레임 지지대(311); 상기 프레임 지지대(311)와 연결되어 서로 교차되는 방향으로 연장되는 프레임 연결 고정부(312); 상기 프레임 연결 고정부(312)를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 상지 고정부(313); 및 상기 프레임 연결 고정부(312)와 상기 상지 고정부(313)를 고정하는 프레임 클램프(314);를 포함할 수 있다.

상기 프레임 지지대(311)는 위치 이동부(311a), 높이 고정 클램프(311b), 위치 고정부(311c), 하중 보상부(311d)로 구성될 수 있다.

상기 위치 이동부(311a)는 원통형 구조로, 상기 위치 이동부(311a)의 하단에 연결된 상기 위치 고정부(311c)를 따라 슬라이딩하여 상기 훈련자(10)의 어깨 높이 및 어깨 폭에 대응하도록 상하 이동과 회전을 하여 높이 조절을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 훈련자(10)의 어깨 폭이 좁을 경우, 상기 위치 이동부(311a)를 내측으로 회전한 후 높이 고정 클램프(311b)로 고정할 수 있다. 반대로, 상기 훈련자(10)의 어깨 폭이 넓을 경우, 상기 위치 이동부(311a)를 외측으로 회전한 후 상기 높이 고정 클램프(311b)로 고정할 수 있다.

상기 높이 고정 클램프(311b)는 상기 위치 고정부(311c)에 연결되고 높이 고정 클램프 레버(311e)를 포함하여 상기 위치 이동부(311a)를 상기 위치 고정부(311c)에 고정을 시킬 수 있다.

상기 위치 고정부(311c)는 상기 위치 이동부(311a)의 하단에 위치하여 상기 상기 위치 이동부(311a)를 지지할 수 있다.

상기 하중 보상부(311d)는 상기 위치 고정부(311c)의 하단에 위치하고 스프링을 포함하여 중력에 의한 하중을 보상 받아 상기 훈련자(10)를 훈련에 적합한 위치로 쉽게 이동하도록 할 수 있다.

상기 프레임 연결 고정부(312)는 상기 프레임 지지대(311)와 연결되고 상기 프레임 지지대(311)와의 각도를 조절 및 고정을 할 수 있다.

상기 상지 고정부(313)는 원통형 구조로 상기 프레임 연결 고정부(312)를 따라 슬라이딩하여 제한된 영역 내에서 병진 및 회전운동에 의한 미세 위치 조절을 할 수 있다. 이로 인해, 상기 상지 고정부(313)에 대한 상기 프레임 연결 고정부(312)의 회전운동을 통하여 상기 훈련자(10) 팔의 벌림 정도에 적합하도록 위치 조절을 할 수 있다.

상기 프레임 클램프(314)는 상기 상지 고정부(313)와 연결되어 상기 프레임 클램프(314)에 포함된 레버를 통해 상기 상지 고정부(313)를 상기 프레임 연결 고정부(312)에 고정시킬 수 있다.

이렇게 상기 상지 지지부(310)는 상기 상지 훈련 장치를 (300)을 지지하고, 상기 훈련자(10)의 키에 대응되는 높이뿐만 아니라 상기 훈련자(10)의 어깨 폭과 팔의 벌림 정도에 따라 조절을 할 수 있다.

상기 어깨 관절 조인트(230)는 회전되는 상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)의 회전 방향과 힘의 크기 중 적어도 어느 하나를 감지하는 센서(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 센서(미도시)는 각도 센서로, 상기 어깨 위 고정 브라켓(210)과 상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)의 상대적인 각도 위치 정보와 각속도를 감지하여 상기 어깨 아래 고정 브라켓(220)의 운동방향과 크기를 얻을 수 있다.

상기 상지 훈련 장치(300)는 상기 센서(미도시)를 통해 감지된 회전 방향 및 힘의 크기에 대응하여 상기 손목 아래 고정 브라켓(120)의 회전 범위를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 손목 관절 로봇(100)의 손목 회전 제한 부재(153) 및 조인트 연결 블록(161)을 임의의 위치로 제어할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 센서를 통해 입력된 정보를 이용하여 상기 손목 관절 로봇(100)의 손목 회전 제한 부재(153) 및 조인트 연결 블록(161)을 상기 어깨 관절 로봇(200)과 연동시켜 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 훈련자(10)의 어깨 관절이 굴곡의 움직임일 때 손목 관절에 신전의 움직임을 제공하면 손목 관절의 신전에 관여하는 근에 더욱 효과적인 자극을 제공할 수 있다. 반대로, 상기 훈련자(10)의 어깨 관절이 신전의 움직임일 때 손목 관절에 굴곡의 움직임을 제공하면 손목 관절의 굴곡에 관여하는 근에 더욱 효과적인 자극을 제공할 수 있다. 이렇게 상기 어깨 관절 조인트(230)에 포함된 센서를 통해 상기 어깨 관절 로봇(200)에 대한 상기 손목 관절 로봇(100)의 상대적인 움직임으로 제어함으로써 훈련 자극 정도를 설정할 수 있다.

상기 제어부는 입력부, 모니터부, PC API를 포함할 수 있다.

상기 입력부는 키보드와 같은 입력수단이나 TUI(Touch User Interface)를 지원하는 인터페이싱 장치를 포함할 수 있다. 그리고 상기 입력부는 네트워크를 통해 연결된 다른 단말기로부터의 입력 신호를 처리하는 장치를 포함할 수 있다.

상기 모니터부는 상기 입력부를 통해 입력된 정보나 명령, 상기 상지 훈련 장치(300)의 제어 상태 등을 디스플레이에 출력하여 물리 치료사 등의 관리자가 상기 훈련자(10)의 훈련을 관리 감독을 할 수 있도록 한다.

상기 PC API는 상기 입력부를 통해 입력된 정보나 명령 및 상기 상지 훈련 장치(300)의 구동 과정에서 생성되는 정보들을 선택적으로 분류하여 저장할 수 있다.

이렇게 상기 제어부는 상기 입력부를 통해 입력되거나 상기 PC API에 저장된 정보에 따라 상기 상지 훈련 장치(300)의 구동을 제어한다. 상기 제어부는 후술하는 바와 같이 보행 훈련 장비에서 상지 훈련 장치(300), 하지 훈련 장치(400), 트레드밀(500) 및 하중 견인기(600)를 연동시켜 구동부를 통해 구동을 제어할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보행 훈련 장비를 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 손목 관절 로봇(100) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 상지 훈련 장치(300)와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보행 훈련 장비를 보여주는 사시도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 보행 훈련 장비는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상지 훈련 장치(300); 상기 훈련자(10)의 하체에 착용되는 하지 훈련 장치(400); 상기 훈련자(10)에게 바닥면을 제공하는 트레드밀; 및 상기 훈련자(10)의 몸을 상향 지지하는 하중 견인기(600);를 포함할 수 있다.

상기 보행 훈련 장비는, 보행 훈련 과정에서 상지의 움직임을 어깨 관절, 팔꿈치 관절, 손목 관절 등의 관절 부위에 장착되는 로봇 형태로 제공될 수 있는데, 각 관절에 장착된 로봇은 지정 각도와 속도로 구동되어 환자들의 관절 운동을 보조한다.

상기 상지 훈련 장치(300)는 상기 훈련자(10)의 상지에 고정되며, 어깨 관절 로봇(200), 팔꿈치 관절 로봇, 손목 관절 로봇(100) 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 상지 훈련 장치(300)는 상기 훈련자(10)의 각 관절부 사이에 형성되는 분절의 길이를 조절 할 수 있다.

상기 하지 훈련 장치(400)는 보행 훈련이 필요한 상기 훈련자(10)의 하체에 착용되는 형태일 수 있다. 상기 하지 훈련 장치(400)는 상기 훈련자(10)의 고관절, 슬관절, 족관절 또는 이들의 조합을 포함하여 동작시키는 하지 관절 로봇을 포함하고 상기 하지 훈련 장치(400)의 분절의 길이는 조절이 가능한 구조일 수 있다.

상기 트레드밀(500)은 상기 훈련자(10)가 제자리에서 보행 훈련을 지속적으로 할 수 있도록, 상기 훈련자(10)에게 지정 속도로 이동하는 바닥면을 제공할 수 있다.

상기 하중 견인기(600)는 상기 훈련자(10)의 몸 전체를 지정 견인량으로 상향 지지할 수 있다. 상기 하중 견인기(600)는 상기 훈련자(10)의 몸체에 연결되는 하네스(610)와 상기 하네스(610)의 상하 길이를 조정하는 구동 수단을 구비한 하네스 구동 장치(620)를 포함할 수 있다.

상기 상지 훈련 장치(300)의 상기 제어부는 상기 상지 훈련 장치(300), 상기 하지 훈련 장치(400), 상기 트레드밀(500) 및 상기 하중 견인기(600)의 구동 상태를 제어하고 구동 정보를 생성 및 저장할 수 있다.

이를 통해, 상기 훈련자(10)의 하지 움직임에 대응하도록 상지 관절의 구동을 제어하여 하지 움직임과 상지 움직임을 연동 시킬 수 있다. 이를 위해, 센싱부를 통해 각 관절의 움직임을 감지하고 제어부를 통해 감지된 움직임에 대응하도록 구동부로 각 관절을 제어 시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 상지 훈련 장치(300)은 상기 센서를 포함하여 회전 방향과 힘의 크기 중 적어도 어느 하나를 감지하고, 상기 제어부 및 상기 손목 관절 구동부를 통해 감지된 값에 대응하도록 상기 손목 관절 로봇(100)의 손목 회전 제한 부재(153) 및 조인트 연결 블록(161)을 임의의 위치로 제어할 수 있다.

이렇게 보행 훈련 장비는 하지 훈련 장치(400)뿐만 아니라 상지 훈련 장치(300)를 포함하여, 상기 훈련자(10)의 하지뿐만 아니라 상지 근력도 향상을 시킴으로써 실제 보행 시 균형이 유지될 수 있다.

이처럼, 본 발명에서는 손목 관절 로봇이 클램프와 클램프 가이드 로드를 가짐으로써, 다양한 훈련자의 신체 조건에 적합하도록 관절 각도와 관절 사이 길이를 조절을 할 수 있다. 그리고 손목 관절에 대응하는 손목 관절 조인트와 손목 관절을 회전시키는 손목 관절 구동부에 손목 회전 가이드부를 추가하여 안전한 범위 내에 회전 운동을 하거나 훈련자의 근긴장도에 따라 손목 관절의 각도를 고정함으로써, 손목 관절의 굴곡 및 신전에 관여하는 근의 자극을 효과적으로 조절할 수 있다. 즉, 훈련자의 근긴장도나 관절 상태에 따라 손목의 운동 각도 범위를 조절하여 훈련자에게 가해지는 자극의 세기를 조절함으로써, 훈련자의 근육과 관절 상태에 적합한 훈련을 할 수 있다. 이러한 손목 관절 로봇을 포함하는 상지 훈련 장치는 어깨 관절의 각도를 감지하여 이와 대응하게 손목 관절을 일정한 각도로 고정하거나 구동함으로써 상지의 근 자극을 강화시킬 수 있다. 또한, 이러한 상지 훈련 장치를 포함하는 보행 훈련 장비는 보행 훈련 시 상지 근력도 향상시킴으로써 실제 보행 시 균형이 유지되는 보행을 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 훈련자 100 : 손목 관절 로봇
110 : 손목 위 고정 브라켓 111 : 로봇암 클램프 가이드 로드
112 : 손목 위 클램프 가이드 로드 113 : 손목 위 고정구
114 : 손목 위 내외측 클램프 114a: 클램프 가이드 홈
114b: 클램프 레버 115 : 로봇암 손목 위 클램프
120 : 손목 아래 고정 브라켓 121 : 손바닥 브라켓
122 : 손 고정 스트랩 123 : 손가락 관절 각 조절 패드
124 : 손 고정 부재 130 : 손목 관절 조인트
130a: 회전 축 130b: 수평 이동부
130c: 수직 이동부 130d: 손목 관절 레버
141 : 손목 관절 구동 모터 150 : 손목 회전 가이드부
151 : 손목 회전 이동 부재 152 : 손목 회전 가이드 부재
153 : 손목 회전 제한 부재 154 : 손목 회전 클램프
161 : 조인트 연결 블록 200 : 어깨 관절 로봇
210 : 어깨 위 고정 브라켓 220 : 어깨 아래 고정 브라켓
221 : 로봇암 상완 222 : 팔 클램프 가이드 로드
223 : 팔 고정구 224 : 팔 내외측 클램프
225 : 팔 클램프 230 : 어깨 관절 조인트
241 : 어깨 관절 구동 모터 300 : 상지 훈련 장치
310 : 상지 지지부 311 : 프레임 지지대
311a: 위치 이동부 311b: 높이 고정 클램프
311c: 위치 고정부 311d: 하중 보상부
311e: 높이 고정 클램프 레버 312 : 프레임 연결 고정부
313 : 상지 고정부 314 : 프레임 클램프
314a: 프레임 클램프 레버 400 : 하지 훈련 장치
500 : 트레드밀 600 : 하중 견인기
610 : 하네스 620 : 하네스 구동 장치

Claims

훈련자의 전완부에 고정되는 손목 위 고정 브라켓;
상기 훈련자의 손에 고정되는 손목 아래 고정 브라켓;
상기 훈련자의 손목 관절 부위에 대응하게 배치되어 상기 손목 위 고정 브라켓과 상기 손목 아래 고정 브라켓을 연결하는 손목 관절 조인트; 및
상기 손목 아래 고정 브라켓의 회전운동에 필요한 구동력을 제공하는 손목 관절 구동부;를 포함하는 손목 관절 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 훈련자와 이격되어 상기 손목 위 고정 브라켓을 지지하는 로봇암 클램프 가이드 로드를 더 포함하는 손목 관절 로봇.
청구항 2에 있어서,
상기 손목 위 고정 브라켓은,
상기 로봇암 클램프 가이드 로드와 연결되어 서로 교차되는 방향으로 연장되는 손목 위 클램프 가이드 로드; 및
상기 손목 위 클램프 가이드 로드와 연결되어 상기 훈련자의 전완부에 접촉되어 고정되는 손목 위 고정구;를 포함하는 손목 관절 로봇.
청구항 3에 있어서,
상기 손목 위 고정 브라켓은,
상기 손목 위 클램프 가이드 로드의 일단에 연결되고, 상기 손목 위 클램프 가이드 로드를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 손목 위 내외측 클램프; 또는
상기 손목 위 클램프 가이드 로드의 타단에 연결되고, 상기 로봇암 클램프 가이드 로드를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 로봇암 손목 위 클램프;를 더 포함하는 손목 관절 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 손목 아래 고정 브라켓은,
상기 손목 관절 조인트와 연결되고 상기 훈련자의 손에 고정되는 손바닥 브라켓;
상기 손바닥 브라켓에 연결되고 상기 훈련자의 손등을 감싸는 손 고정 스트랩; 및
상기 훈련자의 손바닥과 상기 손바닥 브라켓 사이에 배치되는 손가락 관절 각 조절 패드;를 포함하는 손목 관절 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 손목 아래 고정 브라켓의 회전운동을 가이드하는 손목 회전 가이드부를 더 포함하고,
상기 손목 회전 가이드부는,
상기 손목 아래 고정 브라켓과 연결되어 연동하는 손목 회전 이동 부재; 및
상기 손목 회전 이동 부재의 이동경로를 제공하는 손목 회전 가이드 부재;를 포함하는 손목 관절 로봇.
청구항 6에 있어서,
상기 손목 회전 가이드부는, 상기 이동경로 중에 제공되어 상기 손목 회전 이동 부재의 이동을 제한하는 손목 회전 제한 부재를 더 포함하는 손목 관절 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 손목 관절 조인트와 상기 손목 아래 고정 브라켓 사이에 제공되고, 상기 손목 아래 고정 브라켓의 연결 각도 조절하는 조인트 연결 블록을 포함하는 손목 관절 로봇.
청구항 1 내지 8항 중 어느 한 항의 손목 관절 로봇; 및
상기 손목 관절 로봇과 연결되며, 상기 훈련자의 어깨에 대응하게 배치되는 어깨 관절 로봇;을 포함하고,
상기 어깨 관절 로봇은,
상기 훈련자의 어깨 외측에 제공되는 어깨 위 고정 브라켓;
상기 훈련자의 팔에 고정되는 어깨 아래 고정 브라켓;
상기 훈련자의 어깨 관절 부위에 대응하게 배치되어 상기 어깨 위 고정 브라켓과 상기 어깨 아래 고정 브라켓을 연결하는 어깨 관절 조인트; 및
상기 어깨 아래 고정 브라켓의 회전운동에 필요한 구동력을 제공하는 어깨 관절 구동부;를 포함하는 상지 훈련 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 어깨 아래 고정 브라켓은,
상기 손목 관절 로봇을 연결하여 지지하는 로봇암 상완;
상기 로봇암 상완과 연결되어 서로 교차하는 방향으로 연장되는 팔 클램프 가이드 로드; 및
상기 팔 클램프 가이드 로드와 연결되어 상기 훈련자의 팔에 접촉되어 고정되는 팔 고정구;를 포함하는 상지 훈련 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 어깨 아래 고정 브라켓은,
상기 팔 클램프 가이드 로드의 일단에 연결되고, 상기 팔 클램프 가이드 로드를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 팔 내외측 클램프; 또는
상기 팔 클램프 가이드 로드의 타단에 연결되고, 상기 로봇암 상완을 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 팔 클램프;를 더 포함하는 상지 훈련 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 어깨 관절 로봇을 지지하는 상지 지지부를 더 포함하고,
상기 상지 지지부는,
상기 훈련자의 상지와 이격되어 제공되고 높이 조절이 가능한 프레임 지지대;
상기 프레임 지지대와 연결되어 서로 교차되는 방향으로 연장되는 프레임 연결 고정부;
상기 프레임 연결 고정부를 따라 슬라이딩하며 회전이 가능하도록 제공되는 상지 고정부; 및
상기 프레임 연결 고정부와 상기 상지 고정부를 고정하는 프레임 클램프;를 포함하는 상지 훈련 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 어깨 관절 조인트는 회전되는 상기 어깨 아래 고정 브라켓의 회전 방향과 힘의 크기 중 적어도 어느 하나를 감지하는 센서를 포함하는 상지 훈련 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 센서를 통해 감지된 회전 방향 및 힘의 크기에 대응하여 상기 손목 아래 고정 브라켓의 회전 범위를 제어하는 제어부를 포함하는 상지 훈련 장치.
청구항 9 내지 14항 중 어느 한 항의 상지 훈련 장치;
상기 훈련자의 하체에 착용되는 하지 훈련 장치;
상기 훈련자에게 바닥면을 제공하는 트레드밀; 및
상기 훈련자의 몸을 상향 지지하는 하중 견인기;를 포함하는 보행 훈련 장비.