KR101358943B1 - 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 재활자의 다리에 연결되는 보행 보조 링크 부재의 하중이 전가되지 않으면서, 자연스러운 보행 패턴을 훈련할 수 있도록 보조하는 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 골반 지지 장치는 재활자의 다리에 연결되는 보행 보조 링크 부재를 구비하는 보행 재활 로봇에 사용되는 장치로서, 지지 프레임; 상기 지지 프레임의 길이 방향을 따라 직선이동가능한 한 쌍의 지지 바; 상기 지지 바가 상기 지지 프레임의 길이 방향을 따라 이동하도록 동력을 전달하는 제1 구동기; 각각의 지지 바의 내측에 배치되는 볼스크류; 상기 볼스크류에 결합되어, 상기 볼스크류의 구동에 따라 상기 지지 바의 길이 방향을 따라 직선이동 가능한 이동 블록; 및 상기 볼스크류를 구동시키는 동력을 전달하는 제2 구동기를 포함한다.

Description

보행 재활 로봇의 골반 지지 장치 {PELVIS SUPPORT DEVICE FOR GAIT REHABILITATION ROBOT}

본 발명은 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 재활자의 다리에 연결되는 보행 보조 링크 부재의 하중이 전가되지 않으면서, 자연스러운 보행 패턴을 훈련할 수 있도록 보조하는 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치에 관한 것이다.

보행 재활 로봇은 편마비 또는 하반신 마비환자나 근력이 약한 노인 및 근력이 저하된 환자가 다리에 큰 무리를 가하지 않고 보행 훈련을 할 수 있도록 보조하는 장치이다. 이러한 보행 재활 로봇은 환자가 직접 착용한 상태에서 보행 훈련 또는 생활하도록 하는 형태와, 트래드밀에 설치되어 환자가 보행 훈련을 반복적으로 수행할 수 있도록 하는 형태가 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 보행보조기 지지장치를 도시한 도면들로서, 트래드밀에 설치되어 환자가 보행 훈련을 수행할 수 있도록 하는 장치를 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 환자가 지지판(411) 사이에 골반을 끼운 상태에서 보행 보조기(40)에 다리를 연결한 후, 보행 훈련을 수행하게 된다. 이때 보행에 따른 골반의 움직임이 방해받지 않도록 회전축(400)을 중심으로 회전 플레이트(410)와 지지판(411)이 소정 각도로 회동할 수 있도록 구성된다.

그러나, 이러한 구성의 지지장치의 경우, 회전 플레이트(410)의 양측에 결합한 지지판(411) 사이 간격을 조절할 수 없어서, 골반의 크기가 다른 다양한 환자들에 대한 착용감 및 안정감을 만족시킬 수 없는 한계가 있다.

또한, 회전축(400)을 중심으로 회전 플레이트(410)와 지지판(411)이 소정 각도로 회동할 수 있어서, 환자의 골반 움직임에 어느 정도 유연성을 제공하나, 하나의 회전축(400)을 중심으로 좌우로 움직이는 구조이므로, 좌우 움직임 범위에 제약이 따르며, 지지판(411) 사이에 끼워진 골반이 비틀리면서 정상적인 보행 패턴을 훈련할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 환자의 재활 훈련 시, 보행 재활 로봇을 착용하는 환자의 착용감을 개선하고, 정상 보행 패턴을 안정적으로 수행할 수 있게 하는 장치의 개발이 요구된다.

등록특허 10-1024033호 (주식회사 피앤에스미캐닉스) 2011. 3. 15.

본 발명의 목적은 다양한 환자의 체형에 맞추어 골반을 지지해주며, 보행 시 발생하는 골반의 자연스러운 움직임을 모사하여 보행 훈련을 수행시킬 수 있는 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보행 훈련 시 재활자가 다리에 연결된 보행 보조 링크 부재의 하중을 부담하지 않으면서 재활자에게 적합한 보행 패턴을 훈련시킬 수 있는 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치에 관한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 골반 지지 장치는 재활자의 다리에 연결되는 보행 보조 링크 부재를 구비하는 보행 재활 로봇에 사용되는 장치로서, 지지 프레임; 상기 지지 프레임의 길이 방향을 따라 직선이동가능한 한 쌍의 지지 바; 상기 지지 바가 상기 지지 프레임의 길이 방향을 따라 이동하도록 동력을 전달하는 제1 구동기; 각각의 지지 바의 내측에 배치되는 볼스크류; 상기 볼스크류에 결합되어, 상기 볼스크류의 구동에 따라 상기 지지 바의 길이 방향을 따라 직선이동 가능한 이동 블록; 및 상기 볼스크류를 구동시키는 동력을 전달하는 제2 구동기를 포함한다.

상기 지지 프레임의 내측에는 상기 지지 바의 직선 이동을 가이드하는 리니어 가이드가 설치될 수 있다.

상기 골반 지지 장치는, 상기 제1 구동기 및 제2 구동기의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부에는 재활자의 보행 패턴이 미리 저장되거나 보행 패턴에 관한 정보가 입력되며, 상기 제어부는 상기 보행 패턴에 상응하여 상기 제1 구동기 및 제2 구동기를 구동시킬 수 있다.

상기 골반 지지 장치는, 상기 이동 블록의 측단에 재활자의 골반이 끼워지도록 오목한 형태를 갖는 골반 지지 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 골반 지지 부재의 일부 또는 전체는 고무 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치는 정상 보행 시 발생하는 골반의 움직임을 모사하여 재활자의 보행 훈련을 보조하므로, 재활자의 다리와 골반에 무리한 힘을 가하지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치는 보행 훈련 시 재활자가 정상인의 보행 시 나타나는 무게중심의 이동을 원활히 해주어 적합한 보행 패턴을 훈련시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 보행보조기 지지장치를 도시한 도면들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골반 지지 장치를 구비한 보행 재활 로봇의 전체적인 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 골반 지지 장치를 구비한 보행 재활 로봇을 상부에서 바라본 사시도이다.
도 5는 도 4의 보행 재활 로봇을 하부에서 바라본 사시도이다.
도 6은 본 발명의 골반 지지 장치의 움직임을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 골반 지지 장치를 하부에서 바라본 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골반 지지 장치를 구비한 보행 재활 로봇의 전체적인 개략도를 도시한다.

도 3을 참조하면, 보행 재활 로봇(10)은 고정 프레임(20), 연결 링크(30), 손잡이(40), 지지 봉(50), 보행 보조 링크 부재(60) 및 골반 지지 장치(100)를 포함한다.

연결 링크(30)는 고정 프레임(20)의 일면으로부터 연장하여, 보행 보조 링크 부재(60)와 골반 지지 장치(100)에 의한 하중을 고정 프레임(20) 방향으로 전달한다.

손잡이(40)는 재활자가 보행 재활 로봇(10)을 통한 재활 훈련 시 보행의 안전을 위해 손으로 쥐는 부분이다. 지지 봉(50)은 손잡이(40)의 위치를 고정하고, 재활자에 의한 하중을 부담하기 위해, 손잡이(40)의 일부분과 결합한다.

보행 보조 링크 부재(60)는 재활자의 다리와 연결되는 부분이다. 재활자는 보행 보조 링크 부재(60)와 다리를 연결한 후에 보행 보조 링크 부재(60)의 움직임에 따라 다리 운동을 수행함으로써 다리 근력 강화 등의 재활 훈련을 수행할 수 있다.

이하에서는, 재활 훈련을 효율적으로 보조하기 위한 본 발명의 골반 지지 장치(100)에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 골반 지지 장치를 구비한 보행 재활 로봇을 상부에서 바라본 사시도이며, 도 5는 도 4의 보행 재활 로봇을 하부에서 바라본 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 골반 지지 장치(100)는 지지 프레임(110), 한 쌍의 지지바(120), 제1 구동기(130) 및 제2 구동기(140)를 포함한다.

지지 프레임(110)은 도 3의 연결 링크(30)와 일단이 결합하며, 지지 바(120)에 연결되는 보행 보조 링크 부재(60)의 하중을 연결 링크(30)로 전달한다.

지지 프레임(110)은 연결 링크(30) 및 지지 바(120)와 결합을 용이하게 하도록 중앙부가 개방된 형태를 갖는 것으로 도면에 도시되어 있으나, 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.

한 쌍의 지지 바(120)는 지지 프레임(110)의 길이 방향을 따라 직선이동이 가능하다. 한 쌍의 지지 바(120) 사이의 공간에 재활자의 골반이 끼워지면서 재활자의 다리가 보행 보조 링크 부재(60)에 연결되어, 재활 훈련을 위한 준비 동작이 마쳐진다.

한 쌍의 지지 바(120)의 내측에는 재활자의 골반이 끼워지도록 오목한 형태를 갖는 골반 지지 부재(122)가 설치될 수 있다. 또한, 골반 지지 부재(122)의 일부 또는 전체는 고무 재질로 이루어질 수 있다. 골반 지지 부재(122)를 구비하면, 재활자의 착용감을 증대시킬 수 있으며, 재활자의 골반이 비틀어지지 않도록 보조함으로써 정확한 보행 패턴을 훈련할 수 있도록 한다.

제1 구동기(130)는 지지 바(120)가 지지 프레임(110)의 길이 방향을 따라 이동하도록 동력을 전달한다. 제1 구동기(130)는 하나의 액추에이터로 구성될 수 있으며, 2개의 지지 바(120) 각각을 구동시키도록 2개의 액추에이터로 구성될 수도 있다. 2개의 지지 바(120) 각각을 구동시키도록 2개의 액추에이터로 구성되는 경우, 재활자의 골반 크기에 따라 한 쌍의 지지 바(120) 사이 간격을 조절할 수 있다. 한편, 더 큰 동력을 얻기 위해 2개 이상의 액추에이터가 사용될 수도 있다.

볼스크류(124)는 각각의 지지 바(120) 내측에 배치되어 고정된다.

이동 블록(126)은 볼스크류(124)와 결합하여, 볼스크류(124)의 구동에 따라 지지 바(120)의 길이 방향을 따라 직선이동이 가능하다.

제2 구동기(140)는 볼스크류(124)를 구동시키는 동력을 전달하며, 볼스크류(124)는 제2 구동기(140)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환함으로써, 이동 블록(126)이 직선 왕복 이동할 수 있도록 한다. 제2 구동기(140)는 지지 바(120)의 하부에 각각 설치되는 액추에이터로 구성될 수 있으며, 더 큰 동력을 얻기 위해 2개 이상의 액추에이터가 사용될 수도 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 골반 지지 장치(100)는 제1 구동기(130) 및 제2 구동기(140)의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 제어부의 제어에 따라 제1 구동기(130)와 제2 구동기(140)는 각자 별개로 구동하거나 연동하여 구동할 수 있다.

제1 구동기(130)와 제2 구동기(140)를 제어하기 위해, 제어부에는 재활자의 보행 패턴이 미리 저장되거나 보행 패턴에 관한 정보가 입력될 수 있다. 보행 패턴에 관한 정보를 분석하면, 다리의 움직임에 따른 골반의 움직임도 파악할 수 있으며, 보행 보조 링크 부재(60)에 연결된 재활자의 다리 움직임에 따라 재활자의 골반도 자연스럽게 움직이도록 골반 지지 부재(122)를 이동시킬 수 있다. 즉, 제어부는 재활자의 보행 패턴에 관한 정보를 바탕으로 제1 구동기(130)와 제2 구동기(140)를 제어하여 골반 지지 부재(122)를 이동시킴으로써 재활자가 자연스러운 보행 패턴을 훈련할 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 골반 지지 장치의 움직임을 도시하는 도면이며, 도 7은 도 6의 골반 지지 장치를 하부에서 바라본 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 지지 바(120)는 제1 구동기(130)의 구동에 따라 지지 프레임(110)의 길이 방향을 따라 제1 방향으로 직선 이동할 수 있다. 지지 바(120)의 제1 방향으로의 직선 이동을 가이드 하기 위해 지지 프레임(110)의 내측에는 리니어 가이드(112)가 설치될 수 있다.

또한, 각각의 지지 바(120)의 하부에 배치된 볼스크류(124)는 2 구동기(140)에서 발생한 동력을 변환하여 이동 블록(126)을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 직선이동시킴으로써, 이동 블록(126)의 위치를 변경할 수 있다. 여기서, 이동 블록(126)의 측단에 골반 지지 부재(122)를 설치하고, 그 하면에 보행 보조 링크 부재(60)를 설치하여, 이동 블록(126)이 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동하면 골반 지지 부재(122)와 보행 보조 링크 부재(60)도 같이 이동하도록 구성할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 보행 재활 로봇
20: 고정 프레임
30: 연결 링크
40: 손잡이
50: 지지 봉
60: 보행 보조 링크 부재
100: 골반 지지 장치
110: 지지 프레임
112: 리니어 가이드
120: 지지 바
122: 골반 지지 부재
124: 볼스크류
126: 이동 블록
130: 제1 구동기
140: 제2 구동기

Claims (4)

1. 재활자의 다리에 연결되는 보행 보조 링크 부재를 구비하는 보행 재활 로봇에 사용되는 골반 지지 장치로서,
   지지 프레임;
   상기 지지 프레임의 길이 방향을 따라 직선이동가능한 한 쌍의 지지 바;
   상기 지지 바가 상기 지지 프레임의 길이 방향을 따라 이동하도록 동력을 전달하는 제1 구동기;
   각각의 지지 바의 내측에 배치되는 볼스크류;
   상기 볼스크류에 결합되어, 상기 볼스크류의 구동에 따라 상기 지지 바의 길이 방향을 따라 직선이동 가능한 이동 블록; 및
   상기 볼스크류를 구동시키는 동력을 전달하는 제2 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지 프레임의 내측에는 상기 지지 바의 직선 이동을 가이드하는 리니어 가이드가 설치된 것을 특징으로 하는 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 구동기 및 제2 구동기의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부에는 재활자의 보행 패턴이 미리 저장되거나 보행 패턴에 관한 정보가 입력되며, 상기 제어부는 상기 보행 패턴에 상응하여 상기 제1 구동기 및 제2 구동기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 이동 블록의 측단에 재활자의 골반이 끼워지도록 오목한 형태를 갖는 골반 지지 부재를 더 포함하고,
   상기 골반 지지 부재의 일부 또는 전체는 고무 재질로 이루어져 외력에 의해 신축이 가능한 것을 특징으로 하는 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치.

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