KR102559266B1

KR102559266B1 - 상지 및 하지용 재활 운동 시스템

Info

Publication number: KR102559266B1
Application number: KR1020210004009A
Authority: KR
Inventors: 최동민
Original assignee: 에이치로보틱스 주식회사
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2023-07-26
Anticipated expiration: 2041-01-12
Also published as: KR20220102207A

Abstract

본 발명은 상지 및 하지용 재활 운동 시스템에 관한 것으로, 팔 또는 다리의 재활을 위한 재활 운동 장치와, 상기 재활 운동 장치와 무선 통신망을 통해 연결되는 정보처리 단말기를 포함하고; 상기 재활 운동 장치는 제1 정보를 감지하는 적어도 한 유형의 센서를 포함하고; 상기 정보처리 단말기는 제2 정보를 상기 무선 통신망을 통해 상기 재활 운동 장치로 전송하며; 상기 재활 운동 장치는 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여, 재활 운동 부하를 제어하는 것을 특징한다. 이에 따라, 재활 운동 장치에 의해 감지된 제1 정보와, 정보처리 단말기로부터 전송되는 제2 정보에 기초하여 재활 운동 장치의 재활 운동 부하가 제어되어, 보다 효과적인 재활이 가능하게 된다.

Description

상지 및 하지용 재활 운동 시스템{REHABILITATION EXERCISE SYSTEM FOR UPPER LIMB AND LOWER LIMB}

본 발명은 상지 및 하지용 재활 운동 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상지 또는 하지를 거치하여 상지 또는 하지를 재활 운동할 수 있는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 인체의 각 관절 부위는 관절 부위와 인접한 부위들이 관절 부위를 기준으로 회전 가능한 구조를 가진다.

한편, 노인이나 근력이 약한 재활 환자들은 스스로 운동이 불가하여 건강한 사람들에 비해 관절 운동에 어려움을 겪고 있으며, 실질적으로 운동이 필요함에도 일반적인 운동기구로는 운동을 하는 것이 현실적으로 어려운 실정이다.

근력이 약해지거나 손상된 관절을 계속적으로 방치하면, 근육이나 관절이 점차 굳어져 움직일 때 통증을 느끼게 되고 신경이 회복되어도 정상적인 활동에 지장을 초래할 수 있다.

또한, 손목 및 어깨와 같은 관절 부위를 수술한 환자의 경우에는 스스로 운동이 불가능하므로, 근육이 약해지고 원활한 영양 공급이 이루어지지 않아서 손목 및 어깨의 관절 부위가 뻣뻣해지면서 굳어질 우려가 있다.

이에 따라, 관절의 변형을 방지하고 정상적인 활동에 복귀하기 위해서는 장시간 통증을 동반한 재활 운동을 하여야 한다.

이러한 문제점을 개선하기 위해, 노인이나 근력이 약한 재활 환자들에게 수동적 운동을 부여하여, 관절 운동을 시키기 위한 재활 운동 장치의 선행기술로서 국내 등록특허공보 제10-1163903호에 뇌졸중 환자의 상지 재활을 위한 외골격 로봇이 개시되어 있다.

선행기술에 개시된 재활 운동 장치는 불필요하게 복잡한 구성으로 되어 있어, 구입 및 설치에 따른 비용 부담이 커 보다 많은 사용자에게 혜택을 주기 어려운 문제점이 있다. 또한, 재활 운동 장치의 이동이 쉽지 않아 대부분의 사용자들이 재활 운동 장치가 있는 곳으로 이동하여 운동하여야 하므로 사용하기 번거로운 문제점도 있다.

국내등록특허공보 제10-1163903호(발명의 명칭: 뇌졸중 환자의 상지 재활을 위한 외골격 로봇, 등록일: 2012.07.02.)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명은 재활 환자의 상태에 맞추어 상지 또는 하지의 거치 각도를 간편하게 조절하여 재활 운동할 수 있는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 재활 운동 장치와 무선 통신망을 통해 스마트폰과 같은 정보처리 단말기를 연결하고, 재활 운동 장치에 의해 감지된 제1 정보와, 정보처리 단말기로부터 전송되는 제2 정보에 기초하여 재활 운동 장치의 재활 운동 부하가 제어되어, 보다 효과적인 재활이 가능한 상지 및 하지용 재활 운동 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 재활 운동 중 능동(Active) 운동을 하는데 있어, 재활 운동 장치의 무게나 자신의 손이나 팔 무게 등에 의해 인가되는 부하를 느끼지 않도록 제어가 가능한 상지 및 하지용 재활 운동 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 상지 및 하지용 재활 운동 시스템에 있어서, 팔 또는 다리의 재활을 위한 재활 운동 장치와, 상기 재활 운동 장치와 무선 통신망을 통해 연결되는 정보처리 단말기를 포함하고; 상기 재활 운동 장치는 제1 정보를 감지하는 적어도 한 유형의 센서를 포함하고; 상기 정보처리 단말기는 제2 정보를 상기 무선 통신망을 통해 상기 재활 운동 장치로 전송하며; 상기 재활 운동 장치는 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여, 재활 운동 부하를 제어하는 것을 특징으로 하는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 재활 운동 장치는 재활 운동 유닛과, 상기 재활 운동 유닛이 거치되되, 상기 재활 운동 유닛이 안착되는 제1 위치와, 상기 재활 운동 유닛이 일정 각도로 기립된 제2 위치 간을 이동 가능하게 상기 재활 운동 유닛을 지지하는 거치대를 포함하며; 상기 센서는 상기 거치대의 지지상태에 따라 상기 재활 운동 장치가 중력 방향과 이루는 각도를 감지하는 각도 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 재활 운동 유닛은 손 또는 발을 지지하는 제1 지지부와, 상지의 전완 또는 하지의 하퇴를 지지하는 제2 지지부와, 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부를 회전가능하게 결합하는 한 쌍의 제1 힌지부와, 상지의 상완 또는 하지의 대퇴를 지지하는 제3 지지부와, 상기 제2 지지부와 상기 제3 지지부를 회전 가능하게 결합하는 한 쌍의 제2 힌지부와, 한 쌍의 상기 제1 힌지부와 한 쌍의 상기 제2 힌지부 중 어느 하나에 선택적으로 장착되어, 상기 제1 지지부 또는 상기 제2 지지부를 선회시키는 구동 모터가 내장된 구동 모듈과, 상기 재활 운동 부하가 조절되도록 상기 제1 정보와 상기 제2 정보에 기초하여 상기 구동 모터의 토크를 제어하는 디바이스 제어부를 더 포함하며; 상기 센서는 한 쌍의 상기 제1 힌지부 및 한 쌍의 상기 제2 힌지부 중 상기 구동 모듈이 장착된 위치를 감지하는 장착 위치 감지부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 디바이스 제어부는 능동(Active) 운동 모드로 동작할 때, 상기 능동(Active) 운동 모드로의 재활이 가능하게 한 쌍의 제1 힌지부 또는 한 쌍의 상기 제2 힌지부에 걸리는 토크가 보상되도록 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여 상기 구동 모터를 제어할 수 있다.

그리고, 상기 제1 정보는 상기 장착 위치 감지부에 의해 감지되는 상기 구동 모듈의 장착 위치 정보와, 상기 각도 센서에 의해 감지되는 중력 방향 각도를 포함하며; 상기 제2 정보는 상기 재활 운동 유닛에 인가되는 사용자의 상지 또는 하지의 사용자 무게값, 상기 구동 모터의 회전축으로부터 상기 사용자 무게값에 대응하는 무게 중심까지의 거리인 사용자 거리값을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 디바이스 제어부는 상기 능동(Active) 운동 모드로 동작할 때, 수학식 (는 상기 디바이스 제어부에 의해 제어되는 상기 구동 모터의 출력 토크이고, 는 상기 제1 힌지부 및 상기 제2 힌지부의 선회시 발생하는 마찰력에 의한 마찰력 토크로 기 등록된 상수이고, 는 상기 사용자 무게값이고, 는 상기 사용자 거리값이고, 는 상기 재활 운동 유닛의 디바이스 무게값으로 기 등록된 상수이고, 는 상기 구동 모터의 회전축으로부터 상기 디바이스 무게값에 대응하는 무게 중심까지의 거리인 디바이스 거리값이고, 는 상기 구동 모터의 제어 회전 각도이다)에 기초하여 상기 구동 모터를 제어하며; 는 수학식 (는 상기 장착 위치 정보에 따라 설정되는 모터의 회전 방향값으로 한 쌍의 상기 제1 힌지부 또는 한 쌍의 상기 제2 힌지부 중 좌측 또는 우측에 따라 1 또는 -1로 설정되고, 는 상기 구동 모터의 절대 회전 각도이고, 는 상기 중력 방향 각도이다)에 의해 결정될 수 있다.

그리고, 상기 제2 지지부는 그 길이가 조절 가능하게 마련되며; 상기 제2 지지부의 길이 조절에 따른 상기 디바이스 거리값은 상기 제1 정보로 측정되어 등록되거나, 상기 제2 정보로 상기 정보처리 단말기로부터 상기 재활 운동 장치로 전송되어 등록될 수 있다.

그리고, 상기 장착 위치 감지부는 한 쌍의 상기 제1 힌지부와 한 쌍의 상기 제2 힌지부 각각에 설치되는 피감지 모듈과, 상기 구동 모듈에 설치되어, 한 쌍의 상기 제1 힌지부와 한 쌍의 상기 제2 힌지부 중 어느 하나에 상기 구동 모듈이 장착될 때 상기 피감지 모듈을 인식하는 센서 모듈을 포함하며; 각각의 상기 제1 힌지부와 상기 제2 힌지부에 설치되는 피감지 모듈은 구별 가능할 수 있다.

여기서, 상기 센서 모듈은 홀 센서를 포함하며; 각각의 상기 피감지 모듈은 상기 제1 힌지부 및 상기 제2 힌지부에 상호 대응하는 위치에 각각 내장된 자석 부재와, 상기 자석 부재를 외부로 노출시키기 위해 상기 제1 힌지부 및 상기 제2 힌지부에 형성된 자석 홀을 포함하며; 각각의 상기 자석 홀은 위치와 크기 중 적어도 하나가 상이하게 마련되어, 상기 홀 센서에 의해 장착 위치가 구별되어 인식될 수 있다.

또한, 상기 피감지 모듈은 상기 제1 힌지부 및 상기 제2 힌지부에 설치되고, 각각 해당 위치에 대한 정보가 내장된 근거리 통신 기반의 태그를 포함하며; 상기 센서 모듈은 상기 구동 모듈이 상기 제1 힌지부 또는 상기 제2 힌지부에 장착될 때 상기 태그에 저장된 정보를 인식하는 리더를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명은 재활 환자의 상태에 맞추어 상지 또는 하지의 거치 각도를 간편하게 조절하여 재활 운동할 수 있는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 재활 운동 장치와 무선 통신망을 통해 스마트폰과 같은 정보처리 단말기를 연결하고, 재활 운동 장치에 의해 감지된 제1 정보와, 정보처리 단말기로부터 전송되는 제2 정보에 기초하여 재활 운동 장치의 재활 운동 부하가 제어되어, 보다 효과적인 재활이 가능한 상지 및 하지용 재활 운동 시스템이 제공된다.

그리고, 본 발명에 따르면, 재활 운동 중 능동(Active) 운동을 하는데 있어, 재활 운동 장치가 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여 재활 운동 장치의 무게나 자신의 손이나 팔 무게 등에 의해 인가되는 토크를 구동 모터의 제어를 통해 '0'에 가깝게 조절함으로써, 보다 효과적인 능동(Active) 운동이 가능한 상지 및 하지용 재활 운동 시스템이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상지 및 하지용 재활 운동 시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치의 사시도,
도 3은 도 2의 베이스 플레이트가 거치 플레이트로부터 틸팅된 상태를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치를 이용하여 상지를 재활하는 상태를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치를 이용하여 하지를 재활하는 상태를 도시한 도면,
도 6은 도 2의 재활 운동 유닛의 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 제2 지지부의 길이 조절 과정을 설명하기 위한 도 5의 평면도,
도 8은 도 7의 제2 지지부의 작동 메카니즘을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 7의 길이 스토퍼를 도시한 요부 확대 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 제2 지지부의 길이 조절 과정을 설명하기 위한 다른 실시예의 도면,
도 11은 도 10의 회전 스토퍼의 요부 확대 사시도,
도 12는 도 11의 단속 다이얼의 사시도,
도 13은 도 10의 요부 확대 단면도,
도 14는 도 2의 거치 플레이트가 베이스 플레이트에 대해 일정 각도 기립된 상태를 도시한 요부 확대 사시도,
도 15는 도 14의 거치 플레이트의 작동 메카니즘을 설명하기 위한 도면,
도 16은 도 14의 요부 확대도,
도 17은 도 13의 거치 플레이트의 요부 확대 측면도,
도 18은 도 13의 요부 확대 사시도,
도 19는 본 발명에 따른 거치 플레이트의 다른 방향에서의 요부 확대 사시도,
도 20은 도 19의 걸림턱의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 21은 본 발명에 따른 거치 플레이트의 또 다른 방향에서의 요부 확대 사시도,
도 22는 본 발명에 따른 구동 모듈의 사시도,
도 23은 도 22의 회전축 고정부재의 확대 사시도,
도 24 및 도 25는 본 발명에 따른 구동 모듈의 장착 원리를 설명하기 위한 도면,
도 26 내지 도 28은 본 발명에 따른 회전 단속부를 설명하기 위한 도면,
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 장치(1) 및 정보처리 단말기(4)의 제어 블록도의 예를 나타낸 도면,
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 상지 및 하지용 재활 운동 시스템에서 재활 운동 부하에 영향을 미치는 요소를 설명하기 위한 도면,
도 31 및 도 32는 본 발명에 따른 장착 위치 감지부를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상지 및 하지용 재활 운동 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상지 및 하지용 재활 운동 시스템은 정보처리 단말기(4) 및 재활 운동 장치(1)를 포함한다.

재활 운동 장치(4)와 정보처리 단말기(1)는 무선 통신망(6)을 통해 연결되어, 상호 간에 통신을 수행한다. 본 발명에서는 무선 통신망(6)으로 Wifi 망이나 블루투스 망이 적용되는 것을 예로 하는데, 이에 국한되지 않음은 물론이다.

정보처리 단말기(4)는 운영체계를 기반으로 동작하는 다양한 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 정보처리 단말기(4)는 스마트폰, 태블릿 등의 모바일 단말기를 포함할 수 있으며, 데스크탑, 노트북과 같은 PC를 포함할 수 있다. 여기서, 정보처리 단말기(1)에 대한 구체적인 설명은 후술한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치의 재활 운동 유닛이 거치대의 일정 각도로 기립한 상태를 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치는 재활 운동 유닛(3)과, 재활 운동 유닛(1)을 지지하는 거치대(5)를 포함한다.

재활 운동 유닛(3)은 손 또는 발을 지지하는 제1 지지부(310), 상지의 전완 또는 하지의 하퇴를 지지하는 제2 지지부(320), 제1 지지부(310)와 제2 지지부(320)를 회전 가능하게 연결하는 한 쌍의 제1 힌지부(311,312), 상지의 상완 또는 하지의 대퇴를 지지하는 제3 지지부(330), 제2 지지부(320)와 제3 지지부(330)를 회전 가능하게 연결하는 한 쌍의 제2 힌지부(331,332)를 포함할 수 있다.

거치대(5)는 베이스 플레이트(510)와, 재활 운동 유닛(3)이 거치되는 거치 플레이트(520)를 포함한다. 베이스 플레이트(510)와 거치 플레이트(520)는 수평 방향 움직임을 수직 방향 움직임으로 변환하는 링크 메커니즘(Link-mechanism)이 적용되는데, 거치 플레이트(520)의 일측이 베이스 플레이트(510)의 판면을 따라 수평 이동 가능하게 설치되고, 거치 플레이트(520)의 중간 영역이 링크 부재(530)의 일측에 연결되고, 링크 부재(530)의 타측이 베이스 플레이트(510)에 회전 가능하게 설치됨으로써, 링크 메커니즘(Link-mechanism)이 적용된다.

상기와 같은 구성에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 거치 플레이트(520)가 베이스 플레이트(510)에 접힌 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상지를 재활하는 훈련을 수행할 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 링크 메커니즘(Link-mechanism)에 의해 거치 플레이트(520)를 베이스 플레이트(510)로부터 일정 각도 기립시킨 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 하지를 재활하는 훈련을 수행할 수 있다.

여기서, 거치 플레이트(520)와 베이스 플레이트(510) 간의 각도 조절과, 각도 고정 및 고정 해제에 대해서는 후술한다.

본 발명에 따른 재활 운동 유닛(3)은 상지 또는 하지에서의 사용, 그리고 재활 대상자의 상지 길이나, 하지 길이에 따라 조절 가능하도록, 제2 지지부(320)의 길이를 조절하여, 제1 지지부(310)와 제3 지지부(330)의 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부를 포함한다.

도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 재활 운동 유닛(3)의 간격 조절부를 설명한다.

본 발명에 따른 재활 운동 유닛(3)은 적층식 슬라이드-크랭크(Slide-crank) 구조가 제2 지지부(320)에 적용되어 상지의 전완 또는 하지의 하퇴를 지지하는 제2 지지부(320)의 길이가 조절되는 것을 예로 한다.

제2 지지부(320)는 제1 고정 플레이트(322), 제2 고정 플레이트(323), 제1 이동 플레이트(324), 제2 이동 플레이트(325) 및 힌지축부(321)를 포함할 수 있다.

제1 고정 플레이트(322)는 한 쌍의 제1 힌지부(311,312)에 연결되어 제1 지지부(310)와 회전 가능하게 결합한다. 제2 고정 플레이트(323)는 한 쌍의 제2 힌지부(331,332)와 연결되어 제3 지지부(330)와 회전 가능하게 결합한다.

제1 이동 플레이트(324)는 제1 고정 플레이트(322)와 힌지축부(321) 사이에 마련되어, 왕복 이동한다.

제2 이동 플레이트(325)는 제2 고정 플레이트(323)와 힌지축부(321) 사이에 마련되어, 왕복 이동한다.

힌지축부(321)는 제1 고정 플레이트(322)와 제2 고정 플레이트(323) 사이에 마련된다.

한편, 간격 조절부는 제1 크랭크부(326)와 제2 크랭크부(327)를 포함한다.

제1 크랭크부(326)는 제1 고정 플레이트(322)와 힌지축부(321)에 회전 가능하게 연결되어, 힌지축부(321)의 회전운동을 제1 고정 플레이트(322)의 직선운동으로 변환한다.

제1 크랭크부(326)는 제1 조절 링크(326a)와, 제2 조절 링크(326b)와, 제1 연결 링크(326c)를 포함한다.

제1 조절 링크(326a)는 힌지축부(321)에 회전 가능하게 결합된다.

제2 조절 링크(326b)는, 일측이 제1 조절 링크(326a)에 회전 가능하게 결합되고, 타측이 제1 고정 플레이트(322)에 회전 가능하게 결합된다.

제1 연결 링크(326c)는 제1 이동 플레이트(324)와 제1 조절 링크(326a)의 중간 영역에 회전 가능하게 결합된다.

제2 크랭크부(327)는 제2 고정 플레이트(323)와 힌지축부(321)에 회전 가능하게 연결되어, 힌지축부(321)의 회전운동을 제2 고정 플레이트(323)의 직선운동으로 변환한다.

제2 크랭크부(327)는 제3 조절 링크(327a)와, 제4 조절 링크(327b)와, 제2 연결 링크(327c)를 포함한다.

제3 조절 링크(327a)는 힌지축부(321)에 회전 가능하게 결합된다. 제3 조절 링크(327a)는 제1 조절 링크(326a)에 대해 180도의 각도를 두고 대향 배치된다.

제4 조절 링크(327b)는, 일측이 제3 조절 링크(327a)에 회전 가능하게 결합되고, 타측이 제2 고정 플레이트(323)에 회전 가능하게 결합된다. 제4 조절 링크(327b)는 제2 조절 링크(326b)와 상반되게 배치된다.

제2 연결 링크(327c)는 제2 이동 플레이트(325)와 제3 조절 링크(327a)의 중간 영역에 회전 가능하게 결합된다. 제2 연결 링크(327c)는 제1 연결 링크(326c)와 상반되게 배치된다.

한편, 제1 이동 플레이트(324)는, 제1 고정 플레이트(322)로부터 제1 이동 플레이트(324)를 향해 길이 연장된 한 쌍의 제1 가이드 봉(329a)에 의해 왕복 이동이 가이드된다. 또한, 제1 이동 플레이트(324)는, 힌지축부(321)로부터 제1 이동 플레이트(324)를 향해 길이 연장된 한 쌍의 제3 가이드 봉(329c)에 의해 왕복 이동이 가이드된다. 여기서, 본 실시예에서는 제1 가이드 봉(329a)과 제3 가이드 봉(329c)이 각각, 한 쌍으로 마련되어 있는 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 제1 가이드 봉(329a)과 제3 가이드 봉(329c)은 각각, 하나 이상 마련될 수도 있다.

그리고, 제2 이동 플레이트(325)는, 제2 고정 플레이트로(323)부터 제2 이동 플레이트(325)를 향해 길이 연장된 한 쌍의 제2 가이드 봉(329b)에 의해 왕복 이동이 가이드된다. 또한, 제2 이동 플레이트(325)는, 힌지축부(321)로부터 제2 이동 플레이트(325)를 향해 길이 연장된 한 쌍의 제3 가이드 봉(329c)에 의해 왕복 이동이 가이드된다. 여기서, 본 실시예에서는 제2 가이드 봉(329b)과 제3 가이드 봉(329c)이 각각, 한 쌍으로 마련되어 있는 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 제2 가이드 봉(329b)과 제3 가이드 봉(329c)은 각각, 하나 이상 마련될 수도 있다.

상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 재활 운동 장치(1)의 간격 조절부는, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 고정 플레이트(322) 및 제1 이동 플레이트(324)와, 제2 고정 플레이트(323) 및 제2 이동 플레이트(325)가 각각, 힌지축부(321)를 중심으로 상호 접근 또는 이격하도록 연동하며 작동하는 슬라이드-크랭크(Slide-crank) 메커니즘이 구현되어, 제2 지지부(330)의 길이 조절이 가능하게 되어, 제1 지지부(310)와 제3 지지부(330)의 사이의 간격을 조절할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 8을 이용하여 제2 지지부(330)의 길이가 조절에 대해 구체적으로 설명한다.

도 8에서 제1 조절 링크(326a)와 제2 조절 링크(326b)를 힌지축부(321)를 중심으로 시계방향으로 선회시키면, 제1 조절 링크(326a)와 제2 조절 링크(326b) 사이의 각도, 제1 조절 링크(326a)와 제1 연결 링크(326c) 사이의 각도가 증가하여, 힌지축부(321)와 제1 고정 플레이트(322) 사이의 간격이 커지게 된다. 마찬가지로, 제3 조절 링크(327a)와 제4 조절 링크(327b) 사이의 각도, 제3 조절 링크(327a)와 제2 연결 링크(327c) 사이의 각도가 제1 조절 링크(326a)와 제2 조절 링크(326b) 사이의 동일한 크기로 증가하여, 힌지축부(321)와 제2 고정 플레이트(323) 사이의 간격이 커지게 된다. 이에 따라, 제1 고정 플레이트(322)와 제2 고정 플레이트(323)는 각각 힌지축부(321)로부터 동일한 크기로 벌어지게 된다.

반대로, 도 8에서 제1 조절 링크(326a)와 제2 조절 링크(326b)를 힌지축부(321)를 중심으로 반시계방향으로 선회시키면, 제1 조절 링크(326a)와 제2 조절 링크(326b) 사이의 각도, 제1 조절 링크(326a)와 제1 연결 링크(326c) 사이의 각도가 감소하여, 힌지축부(321)와 제1 고정 플레이트(322) 사이의 간격이 작아지게 된다. 마찬가지로, 제3 조절 링크(327a)와 제4 조절 링크(327b) 사이의 각도, 제3 조절 링크(327a)와 제2 연결 링크(327c) 사이의 각도가 제1 조절 링크(326a)와 제2 조절 링크(326b) 사이의 동일한 크기로 감소하여, 힌지축부(321)와 제2 고정 플레이트(323) 사이의 간격이 작아지게 된다. 이에 따라, 제1 고정 플레이트(322)와 제2 고정 플레이트(323)는 각각, 힌지축부(321)로부터 동일한 크기로 좁혀지게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 재활 운동 장치(1)는 제1 고정 플레이트(322) 및 제1 이동 플레이트(324)와, 제2 고정 플레이트(323) 및 제2 이동 플레이트(325)가 힌지축부(321)를 중심으로 상호 접근 또는 이격하도록 연동하며 작동된다.

한편, 제1 고정 플레이트(322)와 제2 고정 플레이트(323)는 한 쌍의 연결바(328)에 의해 연결된다.

본 발명에서는 연결바(328)의 일측이 제2 고정 플레이트(323)에 고정되고, 제1 고정 플레이트(322)는 연결바(328)에 이동 가능하게 결합되어, 제1 고정 플레이트(322)는 제2 고정 플레이트(323)에 접근 및 이격한다.

제1 고정 플레이트(322)에는 연결바(328)가 통과하는 관통홀(322a, 도 9 참조)이 형성되어, 제1 고정 플레이트(322)의 길이 방향으로의 이동이 안내될 수 있다.

그리고, 제1 고정 플레이트(322)에는, 제1 고정 플레이트(322)의 길이 방향으로의 이동을 단속하는 예컨대, 제1 고정 플레이트(322)와 제2 고정 플레이트(323)의 상대 이동을 제한하는 길이 스토퍼(340)가 설치될 수 있다. 본 발명에서는 길이 스토퍼(340)가 각각의 연결바(328)에 한 쌍으로 설치되는 것을 예로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 길이 스토퍼(340) 영역의 단면을 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하여 설명하면, 길이 스토퍼(340)는 단속 레버(341)와, 가압 부재(345)를 포함할 수 있다.

단속 레버(341)는 제1 고정 플레이트(322)에 결합된 회전축(322b)에 회전 가능하게 설치된다.

단속 레버(341)는 일단부에 마련되어 가압 부재(345)를 가압 또는 가압해제하는 푸셔(342)와, 타단부에 마련되어 푸셔(342)가 가압 부재(345)를 가압 또는 가압해제하도록 푸셔(342)를 회전시키기 위한 손잡이(343)를 포함한다.

푸셔(342)는 일정 곡률반경을 갖는 반원호 형상을 가지며, 회전에 따라 가압 부재(345)에 접촉 및 이격한다.

따라서, 도 9에서 단속 레버(341)를 회전축(322b)을 중심으로 시계방향으로 회전시키면 푸셔가 가압 부재(345)를 향해 회전하여 가압 부재(352)와 접촉하며 가압 부재(345)를 가압하게 되고, 가압 부재(345)는 관통홀(322a)을 통과하는 연결바(328)를 가압하여 제1 고정 플레이트(322)의 길이 방향으로의 이동을 방지하게 된다. 반면, 단속 레버(341)를 회전축(322b)을 중심으로 반시계 방향으로 회전시키면 푸셔가 가압 부재(345)로부터 이격하며 가압 부재(345)를 가압해제하여, 관통홀(322a) 내부에서 연결바(328)의 이동이 가능하게 되어, 제1 고정 플레이트(322)가 연결바(328)를 따라 길이 방향으로 이동 가능하게 된다.

여기서, 본 실시예에서는, 연결바(328)의 일측이 제2 고정 플레이트(323)에 고정되고, 제1 고정 플레이트(322)가 연결바(328)에 이동 가능하게 결합되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 연결바(328)의 일측이 제1 고정 플레이트(322)에 고정되고, 제2 고정 플레이트(323)가 연결바(328)에 이동 가능하게 결합될 수 도 있다. 이 경우, 단속 레버(341)는 제2 고정 플레이트(323)에 마련된다.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 지지부(330)의 길이 방향으로의 이동을 단속하는 구조의 예를 나타낸 도면이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 재활 운동 유닛(3)은 힌지축부(321)에 마련되어, 제1 고정 플레이트(322)와 제2 고정 플레이트(323)의 상대 이동을 제한하는 회전 스토퍼(350)를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 지지부(320)는 길이 방향으로 길이를 조절하는데 있어, 슬라이드-크랭크(Slide-crank) 구조를 가지며, 이는 힌지축부(321)의 회전을 포함하게 되는데, 회전 스토퍼(350)는 힌지축부(321)의 회전을 단속하여 일정 길이를 유지하도록 한다.

회전 스토퍼(350)는 단속 다이얼(351)과, 힌지축부(321)를 형성하는 축 본체(353)와, 축 본체(353)로부터 상향 돌출되는 축 기둥부(354)와, 축 기둥부(354)를 중심으로 회전하며 제1 조절 링크(326a) 및 제3 조절 링크(327a)가 연결되어 제1 조절 링크(326a) 및 제3 조절 링크(327a)를 축 본체(353)에 대해 회전시키는 축 플레이트(352)를 포함할 수 있다.

단속 다이얼(351)은 단속핀(351a)과 걸림홈(351c)을 포함한다.

단속핀(351c)은 축 본체(353)를 향하는 단속 다이얼(351)의 단부로부터 돌출 형성되어, 후술할 복수의 단속공(352a) 중 선택된 어느 하나의 단속공에 삽입 또는 삽입해제된다.

걸림홈(351c)은 단속핀(351a)과 이격하며 축 본체(353)를 향하는 단부 일 영역에 함몰 형성된다. 본 실시예에서는 한 쌍의 걸림홈(351c)이 대향하며 마련되어 있다.

축 본체(353)에는 축 기둥부(354)의 원주방향을 따라 복수의 단속공(352a)이 간격을 두고 형성되어 있다.

축 플레이트(352)는 원형의 링 형상을 가진다. 축 플레이트(352)의 외주에는 제1 조절 링크(326a) 및 제3 조절 링크(327a)가 연결되고, 내주에는 단속 다이얼(351)이 회전가능하게 마련된다. 또한, 축 플레이트(352)의 내주 일 영역에는, 단속 다이얼(351)의 걸림홈(351c)에 걸려 단속 다이얼(351)을 축 플레이트(352)에 연결하는 한 쌍의 걸림 돌기(352b)가 돌출 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 회전 스토퍼(350)는 스토퍼용 탄성부재(355)를 더 포함할 수 있다.

스토퍼용 탄성부재(355)는 축 기둥부(354)와 단속 다이얼(351) 사이에 마련되어, 단속핀(351a)이 선택된 단속공(352a)에 삽입되도록 단속 다이얼(351)에 탄성력을 발생한다.

스토퍼용 탄성 부재(355)는 사용자가 제2 지지부(320)의 길이를 조절할 때, 단속 다이얼(351)을 잡아당기며 축 본체로부터 상승시켜 단속핀(351a)을 단속공(352a)으로부터 이탈시킨 상태에서 길이를 조절하다가, 제2 지지부(320)가 원하는 길이로 조절될 때 단속 다이얼(351)을 놓으면 스토퍼용 탄성 부재(355)의 탄성력에 의해 단속 다이얼(351)이 축 본체(353)를 향해 하강하고, 동시에 단속핀(351a)이 해당 위치의 단속공(352a)으로 삽입하게 된다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 회전 스토퍼(350)는 단속핀(351a)이 단속공(352a)에 삽입되는 경우, 축 플레이트(352)는 축 본체(353)에 대해 회전하지 않음으로써, 제2 지지부(320)는 길이 조절되지 않게 된다. 동시에, 축 플레이트(352)의 걸림 돌기(352b)가 단속 다이얼(351)의 걸림홈(351c)에 걸려, 단속 다이얼이 축 기둥부(354)를 중심으로 회전하는 것이 방지된다.

한편, 본 발명에 따른 회전 스토퍼(350)는 단속핀(351a)이 단속공(352a)으로부터 삽입해제되는 경우, 축 플레이트(352)는 축 본체(353)에 대해 회전함으로써, 제2 지지부(320)는 길이 조절 가능하게 된다. 이 때, 축 플레이트(352)의 걸림 돌기(352b)는 단속 다이얼(351)의 걸림홈(351c)에 걸림 상태를 유지하여, 단속 다이얼(351)은 축 플레이트(352)와 연결된 상태를 유지한다. 이에 따라, 단속 다이얼(351)은 축 기둥부(354)를 중심으로 정역 회전가능하게 되어, 제1 고정 플레이트(322)와 제2 고정 플레이트(323)는 축 본체(353)를 중심으로 상호 접근 또는 이격하여 제2 지지부(320)를 길이 조절할 수 있게 된다.

도 12의 미설명 참조번호 351b는 단속핀(351a)이 삽입 고정되는 핀삽입부이고, 참조부호 351d는 축 기둥부(354)가 통과한 후 고정되는 축 통과공이다. 도 11에서는 설명의 편의를 위해 단속핀(351a)이 단속 다이얼(351)로부터 빠진 상태로 단속공(352a)에 삽입된 상태를 도시하고 있다.

이와 같이, 제1 고정 플레이트(322) 및 제1 이동 플레이트(324)와, 제2 고정 플레이트(323) 및 제2 이동 플레이트(325)가 각각, 힌지축부(321)를 중심으로 상호 접근 또는 이격하도록 연동하며 작동하는 슬라이드-크랭크(Slide-crank) 메커니즘을 구현함으로써, 제2 지지부(320)의 길이 조절이 가능하게 되어, 사용자의 다양한 전완 또는 하퇴의 길이에 대응하며 제1 지지부(310)와 제3 지지부(330) 사이의 간격을 조절하여, 재활 운동을 할 수 있게 된다.

이하에서는 도 14 내지 도 21을 참조하여 본 발명에 따른 거치대(5)의 구성에 대해 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이, 거치대(5)는 베이스 플레이트(510)와, 거치 플레이트(520)와, 링크 부재(530)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 따라, 도 15에 도시된 바와 같은 링크 메커니즘(Link-mechanism)이 구현된다.

앞서 설명한 바와 가치, 링크 부재(530)의 양측은 베이스 플레이트(510)와 거치 플레이트(520)에 회전 가능하게 결합된다. 여기서, 거치 플레이트(520)의 일측, 즉, 제1 지지부(510) 측 방향에 베이스 플레이트(510)의 판면을 따라 수평 이동 가능하게 설치되고, 중간 영역에 링크 부재(530)의 일측이 회전 가능하게 결합된다. 그리고, 거치 플레이트(520)의 타측은 링크 메커니즘(Link-mechanism)에 의해 베이스 플레이트(510)에 대해 상하 방향으로 접근 및 이격됨으로써, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 각도 조절이 가능하게 된다.

링크 부재(530)의 타측은 베이스 플레이트(510)에 마련되는 고정축부(531)에 회전 가능하게 결합됨으로써, 거치 플레이트(520)의 일측이 수평 방향으로 이동할 때 링크 부재(530)의 양측의 회전에 의해 거치 플레이트(520)의 각도를 조절하게 된다.

한편, 거치 플레이트(520)의 양측에는 한 쌍의 연장 브래킷(521)이 제3 지지부(330)를 향해 나란하게 연장된 설치된다. 한 쌍의 연장 브래킷(521)의 일단부는 예컨대, 제1 지지부(310)를 향하는 일단부는 거치 플레이트(520)에 회전가능하게 결합된다. 한 쌍의 연장 브래킷(521)의 타단부는 예컨대, 제3 지지부(330)를 향하는 타단부는 연결봉(522)에 의해 상호 연결된다.

그리고, 베이스 플레이트(510)의 내부에는, 거치 플레이트(520)와 베이스 플레이트(510) 간의 각도에 따라 연결봉(522)이 걸리는 다수의 걸림턱(512)이 길이 방향을 따라 형성된 걸림판(511)이 설치된다. 다수의 걸림턱(512)은 한 쌍의 연장 브래킷(521)의 길이방향을 따라 간격을 두고 형성되어, 연결봉(522)이 선택적으로 걸린다. 이에 따라, 거치 플레이트(520)와 베이스 플레이트(510) 사이의 경사 각도에 대응하여, 연결봉(522)이 걸림턱(512) 중 어느 하나에 걸린 상태가 되어 일정 각도로 유지가 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 거치대(5)는 연결봉(522)이 걸림턱(512) 중 어느 하나에 걸린 상태가 유지되도록 고정하는 고정 유닛(540)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 베이스 플레이트(510)가, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 복수의 단속홈(513a) 및 이동홀(513b)을 포함하는 것을 예로 한다.

복수의 단속홈(513a)은 각각의 걸림턱(512)에 대응하는 위치에 베이스 플레이트(510)의 일측 측면에 함몰되어 형성된다. 즉 복수의 단속홈(513a)은 연장 브래킷(521)의 길이 방향을 따라 배열된 걸림턱(512)들에 대응하여, 베이스 플레이트(510)의 일측 측면에 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배열되어 형성된다.

이동홀(513b)은 각각의 단속홈(513a)에 형성되는데, 걸림턱(512)을 향해 관통되어 형성된다. 즉, 이동홀(513b)은 단속홈(513a)이 형성된 위치에서 베이스 플레이트(510)의 판면이 내부와 외부를 관통하도록 형성된다.

여기서, 이동홀(513b)은, 도 17에 도시된 바와 같이, 상향 대각 방향으로 개방되는 형태를 가짐으로써, 이후에서 설명할 고정 유닛(510)의 연장 유닛(542)이 이동홀(513b) 내부로 삽입되거나 이탈 가능하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 고정 유닛(540)은 도 18에 도시된 바와 같이, 연장 유닛(542)과 유닛 본체(541)를 포함할 수 있다.

연장 유닛(542)은 일측이 연결봉(522)에 연결되고, 타측이 이동홀(513b)을 통해 베이스 플레이트(510)의 외부로 연장된다. 본 발명에서는 도 21에 도신된 바와 같이, 연장 유닛(542)의 일측이 중간판(543)를 통해 연결봉(522)에 연결되는 것을 예로 하는데, 중간판(543)은 연결봉(522)에 직접 체결되거나 연결봉(522)에 연결되어 있는 연장 브래킷(521)에 체결되어 연결봉(522)과 연될 수 있다.

유닛 본체(541)는 연장 유닛(542)의 타측에 결합된다. 본 발명에서는 유닛 본체(541)에 연장 유닛(542)이 삽입되는 삽입공(미도시)이 형성되어 연장 유닛(542)이 삽입공에 삽입되어 상호 결합되는 것을 예로 한다.

본 발명의 실시예에서는 유닛 본체(541)가 단속홈(513a)에 삽입되는 고정 위치와 단속홈(513a)으로부터 이탈되는 이탈 위치 간을 이동 가능하게 연장 유닛(542)에 결합되는 것을 예로 한다. 이를 위해, 연장 유닛(542)에는 도 18에 도시된 바와 같이, 그 길이 방향을 따라 일경 간격으로 한 쌍의 작동홈(542b)이 형성되는 것을 예로 한다. 그리고, 유닛 본체(541)에는 유닛 본체(541)의 고정 위치와 이탈 위치에서 각각 작동홈(542b)에 걸리는 작동턱(541c)이 형성되는 것을 예로 한다.

본 발명에서는 작동턱(541c)이 탄성적으로 작동홈(542b) 방향으로 가입되는 형태로 마련되어, 사용자가 이탈 방향으로 유닛 본체(541)를 잡아당기면 내측의 작동홈(542b)에 걸려있던 작동턱(541c)이 걸림 해제되어 외측의 작동홈(542b)에 걸리도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 사용자가 고정 방향으로 유닛 본체(541)를 밀어 넣으면 외측의 작동홈(542b)에 걸려있던 작동턱(541c)이 걸림 해제되어 외측의 작동홈(542b)에 걸릴 수 있다.

또한, 유닛 본체(541)는 고정 위치와 이탈 위치에서 단속홈(513a)에 삽입되는 삽입부(541b)와, 사용자가 유닛 본체(541)를 고정 위치와 이탈 위치 간을 이동시키기 위해 파지하는 파지부로 구성될 수 있다. 여기서, 삽입부(541b)는 단속홈(513a)에 삽입 가능한 사이즈로 마련되며, 이동홀(513b) 내측으로 이동하지 않고 걸리는 사이즈로 마련되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성에 따라, 사용자가 베이스 플레이트(510)와 거치 플레이트(520) 간의 각도를 조절하고자 하는 경우, 유닛 본체(541)가 고정 위치에 있는 상태에서 손잡이부(541a)를 잡아 당겨 이탈 위치로 이동시키게 되면, 유닛 본체(541)의 삽입부(541b)가 단속홈(513a)으로부터 빠져 나오는 상태가 된다.

이러한 상태에서 손잡이부(541a)를 상부 대각선 방향으로 이동시키게 되면 연장 유닛(542)에 연결되는 연결봉(522)이 걸림턱(512)으로부터 이탈됨과 동시에 연장 유닛(542)이 이동홀(513b)을 따라 이동홀(513b) 밖으로 나오는 상태가 된다.

이와 같은 상태에서 거치 플레이트(520)를 각도를 조절하면서 해당 각도에 대응하는 이동홀(513b)로 연장 유닛(542)이 삽입되도록 손잡이부(541a)를 이동시키면 연장 유닛(542)의 삽입과 동시에 연결봉(522)에 해당 걸림턱(512)에 삽입되어 걸리는 상태가 된다.

상기와 같이 각도 조절이 완료되면 유닛 본체(541)를 다시 밀어 넣어 삽입부(541b)가 단속홈(513a)에 삽입되는 상태가 되면 삽입부(541b)가 이동홀(513b) 측에 걸리는 상태가 되어 연결봉(522)이 해당 걸림턱(512)에 고정 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 각각의 걸림턱(512)은 도 19에 도시된 바와 같이, 연결봉(522)의 길이에 대응하게 연장 브래킷(521)의 길이 방향과 교차하는 방향, 즉 연결봉(522)의 길이 빙향으로 연장 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 걸림턱(512)은, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 고정 유닛(540)이 설치된 방향, 즉 도 20의 D1 방향이 그 반대 방향인 D2 방향보다 걸림이 해제되는 방향으로 상대적으로 더 돌출되도록 마련될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 고정 유닛(540)이 베이스 플레이트(510)의 일측에만 설치되는 것을 예로 하고 있다. 이에 따라, 사용자가 고정 유닛(540)을 움직이면서 연결봉(522)을 걸림턱(512)으로부터 해제시킬 때에는 연결봉(522)의 길이에 따라 고정 유닛(540) 측이 해제 방향으로 좀 더 들어 올려지고, 그 반대 방향은 상대적으로 덜 들어 올려질 수 있다.

따라서, 걸림턱(512)의 길이를 도 20에 도시된 바와 같이, 고정 유닛(540) 방향의 반대 방향이 상대적으로 덜 돌출되도록 형성함으로써, 고정 유닛(540)의 조작을 통해 연결봉(522)을 걸림턱(512)으로부터 해제시킬 때 고정 유닛(540) 설치된 방향의 걸림이 해제되면 연결봉(522) 전체가 걸림턱(512)으로부터 걸림 해제되도록 구성할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 상지 및 하지용 재활 운동 장치(1)는, 도 21에 도시된 바와 같이 탄성 유닛(522f)을 더 포함할 수 있다.

탄성 유닛(522f)은 연결봉(522)이 걸림턱(512)에 걸림 유지되는 방향으로 탄성을 제공하여, 연결봉(522)이 사용자의 조작없이 걸림턱(512)으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 조작하는 과정이나 다른 원인 등으로 인해 고정 유닛(540)의 유닛 본체(541)가 이탈 위치에 위치하는 상태일 때, 자칫 외부 충격 등으로 연결봉(522)이 걸림턱(512)으로부터 이탈하게 되면 거치 플레이트(520)가 베이스 플레이트(510) 방향으로 급속하게 접힐 우려가 있다. 따라서, 일정 충격에도 연결봉(522)의 이탈이 차단됨으로써, 안전 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 고정 유닛(540)의 조작 과정에서도 연결봉(522)이 걸림턱(512)에 삽입되는 방향으로 가입되는 상태이므로 연결봉(522)의 삽입 위치에서 삽입 방향으로 이동하는 힘이 생겨 보다 쉽게 연결봉(522)의 걸림턱(512)으로의 삽입이 가능하게 된다.

도 21을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 거치 플레이트(520)는 이동 브래킷(526), 한 쌍의 거치 브래킷(525) 및 거치부(527)를 포함할 수 있다.

이동 브래킷(526)은 베이스 플레이트(510)를 따라 수평 이동 가능하게 베이스 플레이트(510)에 설치된다. 그리고, 한 쌍의 거치 브래킷(525)은 이동 브래킷(526)의 양측에 회전 가능하게 결합된다. 여기서, 한 쌍의 링크 부재(530)가 각각 거치 브래킷(525)의 중간 영역에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 거치부(527)는 이동 브래킷(526)과 거치 브래킷(525)에 의해 지지되는 판 형상으로 형성되어, 거치 플레이트(520)의 상판을 형성하며 재활 운동 유닛이 거치된다.

여기서, 연장 브래킷(521)은 이동 브래킷(526)의 양측에 회전 가능하게 결합되어 연장 브래킷(521)의 이동에 동기되어 이동 브래킷(526)이 이동하게 된다. 이 때, 탄성 유닛(522f)은 이동 브래킷(526)에 설치된 상태로 한 쌍의 연장 브래킷(521) 적어도 하나를 하부 방향으로 가압하여 연장 브래킷(521)에 결합된 연결봉(522)을 걸림턱(512)에 걸리는 방향으로 가압하게 된다.

본 발명에서는, 도 21에 도시된 바와 같이, 탄성 유닛(522f)이 판 스프링 형태로 마련되는 것을 예로 한다. 또한, 연장 브래킷(521)에는 내측으로 연장된 스커트부(522d)가 설치되어, 탄성 유닛(522f)가 스커트부를 가압허여 연장 브래킷(521)을 가압하는 것을 예로 하고 있다.

한편, 본 발명에 따른 재활 운동 장치(1)는 구동 모듈(7)을 한 쌍의 제1 힌지부(311,312), 한 쌍의 제2 힌지부(331,332) 중 어느 하나에 선택적으로 결합시킬 수 있다. 상지를 예로 하여 설명하면, 제1 힌지부(311,312) 중 어느 일측에 구동 모듈(7)을 장착하게 되면, 손목 재활 운동이 가능하게 되고, 제2 힌지부(331,332) 중 어느 일측에 구동 모듈(7)을 장착하게 되면, 팔꿈치 관절의 재활 운동이 가능하게 된다.

이 때, 한 쌍의 제1 힌지부(311,312)의 경우, 좌측 상지 또는 우측 상지의 재활에 따라 구동 모듈(7)의 설치 위치를 결정할 수 있으며, 한 쌍의 제2 힌지부(331,332)의 경우도 마찬가지로 우측 또는 좌측 상지의 재활에 따라 구동 모듈(7)의 선택이 가능하게 된다.

이하에서는 도 22 내지 도 25를 참조하여 본 발명에 따른 구동 모듈(7)에 대해 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이, 구동 모듈(7)은 한 쌍의 제1 힌지부(311,312)와, 한 쌍의 제2 힌지부(331,332) 중 어느 하나에 선택적으로 장착되어, 제1 지지부(310) 또는 제2 지지부(320)를 선회시킨다.

구동 모듈(7)은 내부에 구동 모터(91, 도 29 참조)), 인쇄회로기판 등의 구성요소가 수용되는 본체 하우징(710)과, 구동 모터(91)의 회전축이 연결되는 구동축 부재(720)와, 제1 힌지부(311,312) 또는 제2 힌지부(331,332)에 장착 및 고정하기 위한 링 부재(730)를 포함할 수 있다.

그리고, 제1 힌지부(311,312) 또는 제2 힌지부(331,332)에는 링 결합부(751)가 형성된다.

한편, 본 실시예에서는 구동 모듈(7)이, 도 2에서 제1 지지부(310)로부터 제3 지지부(330)로 보았을 때, 우측에 위치한 제2 힌지부(332)에 부착되어 있으므로, 이하에서는 설명의 편리상 우측에 위치한 제2 힌지부(332)를 라이트 제2 힌지부(332)라 칭하여 설명한다.

여기서, 링 부재(730)의 내측에는 다수의 장착 돌기(731)가 링 부재(730)의원주 방향을 따라 일정 간격으로 형성되어 있고, 라이트 제2 힌지부(332)의 개구 둘레에는, 구동 모듈(7)의 링 부재(730)가 결합되는 링 결합부(751)가 마련되어 있다. 링 결합부(751)에는 장착 돌기(731)에 대응하여 다수의 걸림부(753)가 형성될 수 있다.

이로써, 구동 모듈(7)을 라이트 제2 힌지부(332)에 삽입시킨 후, 링 부재(730)를 회전시키게 되면, 장착 돌기(731)가 회전하여 걸림부(753)에 걸리게 됨으로써, 구동 모듈(7)의 이탈을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 본체 하우징(710)에는, 링 부재(730)에 삽입되어 링 부재(730)의 회전을 단속하는 걸림 레버(740)가 형성되어, 링 부재(730)를 회전시킨 후 걸림 레버(740)를 밀어 링 부재(730)에 삽입시킴으로써, 링 부재(730)의 회전을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 라이트 제2 힌지부(332)에는, 도 25에 도시된 바와 같이, 구동 모듈(7)의 회전축을 따라 관통된 회전축공(3322a)이 형성될 수 있다. 여기서, 구동 모듈(7)의 구동축 부재(720)는 라이트 제2 힌지부(332)에 장착될 때 회전축공(3322a)을 통과하여 라이트 제2 힌지부(332)에 결합된다. 이를 통해 구동 모듈(7)의 동작에 따라 구동축 부재(720)가 회전하게 되면, 제2 지지부(320)가 선회하게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예에서는 제2 지지부(320)는, 도 22에 도시된 바와 같이, 축결합 브래킷(3231)과, 구동축 고정부재(360)를 포함하는 것을 예로 한다.

축결합 브래킷(3231)은 구동 모듈(7)의 회전축을 향해 연장될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 도 22에 도시된 바와 같이, 제2 지지부(320)의 제2 고정 플레이트(323)로부터 축결합 브래킷(3231)이 구동 모터(91)의 회전축을 향해 연장되는 것을 예로 하고 있다.

구동축 고정부재(360)는 구동 모듈(7)이 라이트 제2 힌지부(332)에 체결될 때 회전축공(3322a)을 통해 삽입된 구동축 부재(720)를 축결합 브래킷(3231)에 고정시킨다. 이를 통해, 구동 모듈(7)의 구동에 따라 구동축 부재(720)가 회전하게 되면, 구동축 부재(720)의 회전에 따라 축결합 브래킷(3231)이 선회하여 제2 지지부(320) 전체가 제3 지지부(330)에 대해 선회하게 된다.

본 발명에서는 구동축 부재(720)가 단면이 다각형 형상을 갖는 것을 예로 하고 있다. 도 22 및 도 24에서는 구동축 부재(720)의 단면이 육각형 형상을 갖는 것을 예로 하고 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 국한되지 않음은 물론이다.

구동축 부재(720)의 단면 형상에 대응하여, 본 발명의 실시예에 따른 구동축 고정부재(360)는, 도 23에 도시된 바와 같이, 내경이 다각 형상을 갖는 다각 고정홀(364)을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 육각형 형상의 단면을 갖는 구동축 부재(720)에 대응하여 다각 고정홀(364)의 내경도 육각형 형상을 갖도록 마련될 수 있다.

도 23을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 구동축 고정부재(360)는 브래킷 체결부(361) 및 한 쌍의 조임 부재(362,363)를 포함할 수 있다.

브래킷 체결부(361)는 다각 고정홀(364)을 중심으로 일측에 마련되어 축결합 브래킷(3231)에 체결되어, 구동축 고정부재(360)를 축결합 브래킷(3231)에 고정시킨다.

한 쌍의 조임 부재(362,363)는 다각 고정홀(364)을 중심으로 타측에 마련되는데, 상호 이격된 공간(365)이 형성된다. 도 23에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 조임 부재(362,363) 사이에 다각 고정홀(364)이 형성되며, 구동축 부재(720)가 다각 고정홀(364)에 삽입된 상태에서 한 쌍의 조임 부재(362,363) 간의 간격을 접근시켜 다각 고정홀(364)에 상입된 구동축 부재(720)를 조여 고정하게 된다.

도 23에 도시된 실시예에서는 브래킷 체결부(361)로부터 한 쌍의 조임 부재(362,363)가 분기되는 형태를 갖는 것을 예로 하고 있으나, 상호 대칭되는 두 개의 부재의 일측을 결합시켜 브래킷 체결부(361)를 형성하고 타측은 이격된 상태로 유지시켜 한 쌍의 조임 부재(362,363)를 구성할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 실시예에서는 브래킷 체결부(361)가 볼트 체결을 통해 축결합 브래킷(3231)에 체결되는 것을 예로 한다. 이를 위해, 브래킷 체결부(361)에는 다수의 볼트 체결공(366c, 366d)이 형성되는데, 본 발명에서는 2축 방향에서 볼트 체결이 이루어지는 것을 예로 한다. 즉, 축결합 브래킷(3231)의 판면에 형성된 결합공(3231a)에 체결되는 한 쌍의 볼트 체결공(366c)과, 축결합 브래킷(3231)의 판면으로부터 'ㄷ'자 형태로 연장된 한 쌍의 연장부(3234)에 형성된 결합공(3234a)에 체결되는 한 쌍의 볼트 체결공(366b)을 포함하는 것을 예로 한다.

또한, 한 쌍의 조임 부재(362,363) 중 어느 하나에는 타측을 향해 관통된 제1 조임홀(366a)이 형성되고, 한 쌍의 조임 부재(362,363) 중 다른 하나에는 제1 조임홀(366a)을 통과한 조임 볼트(미도시)가 체결되어 조임 부재(362,363) 간의 간격을 조절되는 제2 조임홀(미도시)이 형성될 수 있다.

한편, 라이트 제2 힌지부(332)는 제1 회전부(3322)와 제2 회전부(3321)를 포함할 수 있다.

제1 회전부(3322)는 구동축 부재(720)의 회전에 따라 라이트 제2 지지부(320)와 동기되어 회전한다. 그리고, 제2 회전부(3321)는 제1 회전부(3322)에 대해 자유 회전 가능하게 설치되는데 제3 지지부(330)에 연결되어 제3 지지부(330)와 함께 회전한다. 여기서, 제1 회전부(3322) 및 제2 회전부(3321)는 회전축공(3322a)을 중심으로 동축 결합되는 것을 예로 한다.

본 발명의 실시예에서는 제1 회전부(3322)가 축결합 브래킷(3231)과 축결합하여 구동축 부재(720)의 회전에 동기되어 제2 회전부(3321)에 대해 상대 회전하는 것을 예로 한다.

도 24는 구동축 고정부재(360)가 제거된 상태를 나타낸 도면이고, 도 25는 축결합 브래킷(3231)이 제거된 상태를 나타낸 도면이다.

도 24 및 도 25를 참조하여 설명하면, 축결합 브래킷(3231)은 브래킷 결합공(3232)과 복수의 회전 동기홀(3233)을 더 포함할 수 있다.

브래킷 결합공(3232)은 회전축공(3322a)에 대응하여 형성되고, 회전축공(3322a)을 통과한 구동축 부재(720)가 통과한다. 브래킷 결합공(3232)을 통과한 구동축 부재(720)는 구동축 고정부재(360)에 의해 고정됨은 상술한 바와 같다.

회전 동기홀(3233)은 브래킷 결합공(3232)의 외측을 따라 판면이 관통되어 형성된다. 여기서, 제1 회전부(3322)는, 도 25에 도시된 바와 같이, 복수의 회전 동기돌기(3322b)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 축결합 브래킷(3231)이 제1 회전부(3322)에 체결될 때 각각의 회전 동기홀(3233)에 회전 동기돌기(3322b)가 삽입되는데, 구동 모듈(7)의 회전에 따라 구동축 부재(720)가 회전할 때 축결합 브래킷(3231)의 회전에 동기되어 제1 회전부(3322)가 회전 가능하게 된다.

도 22 내지 도 25를 참조하여 설명한 구동 모듈(7)과 체결되어 구동하는 라이트 제2 힌지부(332)의 구성은 다른 하나의 제2 힌지부(331)에도 대칭적으로 구현된다. 마찬가지로 각각의 제1 힌지부(311,312)에도 동일한 메커니즘이 적용될 수 있으며, 다만, 제1 지지부와 제2 지지부(320)가 적용되어, 제1 지지부가 구동 모듈(7)의 회전에 따라 선회하는 구성을 갖게 된다.

이하에서는, 도 26 내지 도 28을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 회전 단속부(770)에 대해 상세히 설명한다.

도 2, 도 3 및 도 26에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 힌지부(311,312) 및 한 쌍의 제2 힌지부(331,332) 중 구동 모듈이 설치되지 않은 곳에는 힌지 커버가 설치될 수 있다. 도 26 내지 도 28은 제1 힌지부(311,312) 중 오른쪽 방향의 제1 힌지부(311,312)를 도시한 것이다.

회전 단속부(770)는 제1 회전부(3322), 즉 제1 지지부(310) 또는 제2 지지부(320)와 함께 회전하는 제1 회전부(3322)와 함께 회전하는 회전 기어판(776)과, 제2 회전부(3321)에 설치되는 기어 단속 부재(771)를 포함할 수 있다.

회전 기어판(776)의 원주 방향 끝단에는 기어가 형성되고, 기어 단속 부재(771)의 끝단에는 기어에 삽입 가능한 기어 삽입부(772)가 형성될 수 있다. 이를 통해, 기어 단속 부재(771)를 슬라이딩 이동시켜 기어 삽입부(772)가 회전 기어판(776)의 기어 내부로 삽입되는 경우, 제1 회전부(3322)의 회전이 단속될 수 있다.

여기서, 회전 단속부(770)는 양측으로 돌출되되, 탄성적으로 가입될 수 있는 한 쌍의 단속턱(774)을 포함할 수 있다. 그리고, 제2 회전부(3321)의 판면에는 회전 단속부(770)가 상하 방향으로 이동할 때, 단속턱(774)이 삽입되는 탄속홈(775)이 회전 단속부(770)의 양측에 각각 회전 단속부(770)의 이동 방향을 따라 한 쌍씩이 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 도 2에 도시된 바와 같이. 제2 힌지부(331,332) 구동 모듈(7)을 장착하고, 한 쌍의 제1 힌지부(311,312)에 각각 기어 단속 부재(771)와 회전 기어판(776)의 기어 이빨이 맞물리도록 하여 한 쌍의 제1 힌지부(311,312)가 회전하지 않도록 하는 경우, 제2 지지부(320)는 구동 모듈(7)의 회전력에 의해 선회 운동을 할 수 있지만, 제1 지지부(310)는 선회 운동이 제한되어, 사용자는 손목 관절이 움직이지 않은 상태에서 팔꿈치 관절을 운동할 수 있게 된다.

또한, 다른 실시예로서, 제1 힌지부(311,312)에 구동 모듈(7)을 장착하고, 한 쌍의 제2 힌지부(331,332)에 각각 기어 단속 부재(771)와 회전 기어판(776)의 기어 이빨이 맞물리도록 하여 한 쌍의 제2 힌지부(331,332)가 회전하지 않도록 하는 경우, 제1 지지부(310)는 구동 모듈(7)의 회전력에 의해 선회 운동을 할 수 있지만, 제2 지지부(320)는 선회 운동이 제한되어, 사용자는 팔꿈치 관절이 움직이지 않은 상태에서 손목 관절을 운동할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성은 제2 힌지부(331,332)에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 단속부(770)의 구성을 나타낸 도면이다.

도 28에 도시된 실시예에서는 회전 단속부(270)의 양측 면에 한 쌍씩의 단속홈(774a)이 형성되고, 제2 회전부(3321)에 설치된 단속봉(775a)이 단속홈(775)에 삽입되는 구조를 갖는다. 여기서, 단속봉(775a)은 단속홈(775)에 삽입되는 방향으로 탄성적으로 가압되는데, 예컨대, 스프링의 탄성력을 통해 단속홈(775)에 삽입되는 방향으로 가압되는 구성을 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 구동 모듈은, 도 22 및 도 24에 도시된 바와 같이, 기어 돌기를 포함할 수 있다.

여기서, 기어 돌기는 기어 단속 부재(771)가 회전 기어판(776)에 맞물이는 위치에서 기어 단속 부재(771)에 접촉 가능한 위치에 설치된다. 이를 통해, 기어 단속 부재(771)가 회전 기어판(776)과 맞물리는 상태, 즉 제1 회전부(3322)와 제2 회전부(3321)가 상대 회전을 하지 못하는 상태에서 구동 모듈이 제1 힌지부(311,312) 또는 제2 힌지부(331,332)에 체결되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 기어 단속 부재(771)가 회전 기어판(776)에 맞물린 상태일 때 구동 모듈의 체결이 가능하게 되면, 제1 회전부(3322)의 회전이 단속된 상태에서 구동 모듈이 회전하게 되어 자칫 구동 모듈의 고장을 유발할 수 있기 때문이다.

따라서, 제1 회전부(3322)의 회전이 단속된 상태에서는 구동 모듈 자체가 체결되지 않도록 하여, 상기와 같은 상황에 따른 고장을 방지할 수 있게 된다.

또한, 제1 힌지부(311,312) 및 제2 힌지부(331,332)는 기어 단속 부재(771)의 동작에 따라 현 상태가 표시되는 상태 표시창(773)이 형성될 수 있다. 즉, 기어 단속 부재(771)가 기어 회전판에 맞물리는 위치에 있는 경우 상태 표시창(773)에 'Lock'이라고 표시되고, 맞물림이 해제된 상태인 경우 상태 표시창(773)에 'Unlock'이라고 표시되도록 마련될 수 있다. 이는 기구적으로 기어 단속 부재(771)의 슬라이딩 이동에 동기되어 상기 문자가 표시되도록 구현될 수 있음은 물론이다.

상기 실시예에서는 기어 단속 부재(771)가 제2 회전부(3321)에 설치되고, 회전 기어판(776)이 제1 회전부(3322)와 함께 회전하도록 설치되는 것을 예로 하고 있으나, 반대의 경우에도 적용이 가능하다. 즉, 기어 단속 부재(771)가 제1 회전부(3322)에 설치되고, 회전 기어판(776)이 제2 회전부(3321)와 함께 회전하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치(1)는, 운동하고자 하는 상지 또는 하지 위치에 대응하여, 구동 모듈(7)을 각 힌지부에 선택적으로 장착하여 재활 운동할 수 있다.

예컨대, 구동 모듈(7)이 레프트 제1 힌지부(311) 또는 레프트 제2 힌지부(331)에 장착되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치(1)는 구동 모듈(7)이 사용자의 몸통과 간섭하지 않으며, 오른쪽 상지에 착용하여 운동할 수 있게 된다. 이 때, 구동 모듈(7)이 레프트 제1 힌지부(311)에 장착되면 오른쪽 손목 관절을 운동할 수 있게 되고, 구동 모듈(7)이 레프트 제2 힌지부(331)에 장착되면 오른쪽 팔꿈치 관절을 운동할 수 있게 된다.

구동 모듈(7)이 라이트 제1 힌지부(312) 또는 라이트 제2 힌지부(332)에 장착되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활 운동 장치(1)는 구동 모듈(7)이 사용자의 몸통과 간섭하지 않으며, 왼쪽 상지에 착용하여 운동할 수 있게 된다. 이 때, 구동 모듈(7)이 라이트 제1 힌지부(312)에 장착되면 왼쪽 손목 관절을 운동할 수 있게 되고, 구동 모듈(7)이 레프트 제2 힌지부(332)에 장착되면 왼쪽 팔꿈치 관절을 운동할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 재활 운동 장치(1)가 제1 정보를 감지하는 적어도 한 유형의 센서(S1,S2)를 포함하는 것을 예로 한다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 정보처리 단말기(4)는 제2 정보를 무선 통신망(6)을 통해 재활 운동 장치(1)로 전송할 수 있다.

여기서, 재활 운동 장치(1)는 센서(S1,S2)에 의해 감지된 제1 정보와, 정보처리 단말기(4)로부터 전송되는 제2 정보에 기초하여, 재활 운동 부하를 제어하게 된다.

도 29는 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 장치(1) 및 정보처리 단말기(4)의 제어 블록도의 예를 나타낸 도면이다.

도 29를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 장치(1)는, 전술한 구동 모터(91), 디바이스 통신부(92), 적어도 한 유형의 센서(S1,S2), 및 디바이스 제어부(93)를 더 포함할 수 있다.

디바이스 통신부(92)는 앞서 설명한 무선 통신망(6)을 통해 정보처리 단말기(4)와 통신한다. 상술한 바와 같이, 디바이스 통신부(92)는 Wifi 망이나 블루투스 망을 통해 정보처리 단말기(4)와 통신할 수 있다.

디바이스 제어부(93)는 센서(S1,S2)에 의해 감지된 제1 정보와, 디바이스 통신부(92)를 통해 정보처리 단말기(4)로부터 수신되는 제2 정보에 기초하여 재활 운동 부하가 조절되도록 구동 모터(91)를 제어하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 정보처리 단말기(4)는 단말 통신부(41), 재활 관리 앱(42), 영상 디스플레이부(44), 사용자 입력부(45) 및 단말 제어부(43)를 포함할 수 있다.

단말 통신부(41)는 무선 통신망(6)을 통해 재활 운동 장치(1)의 디바이스 통신부(92)와 연결될 수 있다. 여기서, 단말 통신부(41) 또한 Wifi 망이나 블루투스 망을 통해 재활 운동 장치(1)와 통신할 수 있다.

영상 디스플레이부(44)는 LCD나 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널을 통해 화면 상에 영상을 표시한다. 본 발명에서는 영상 디스플레이부(44)를 통해 재활 관리 앱(42)이 제공하는 그래픽 유저 인터페이스가 표시될 수 있다.

사용자 입력부(45)는 사용자의 조작에 따른 입력을 입력 신호로 변환하여 단말 제어부(43)로 전송한다. 사용자 입력부(45)는 본 발명의 실시예에 따른 정보처리 단말기(4)의 유형에 따라 다양한 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 터치 입력, 키보드, 마우스 등의 형태로 마련될 수 있다.

디바이스 제어부(93)는 본 발명의 실시예에 따른 정보처리 단말기(4)의 연산, 명령어 처리 등의 주요 기능을 담당한다. 디바이스 제어부(93)는 CPU나 AP와 같은 프로세서, 메모리, 저장장치, 그래픽 처리기 등과 같은 하드웨어적인 구성과, 운용체계와 같은 소프트웨어적인 구성을 포함할 수 있다.

재활 관리 앱(42)은 정보처리 단말기(4)에 인스톨된 상태에서 실행되어, 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 장치(1)를 이용한 재활 운동을 전반적으로 관리한다. 본 명세서에서는 "앱"이라는 표현을 사용하였으나, 어플리케이션 프로그램 또는 소프트웨어 등의 다양한 이름으로 표현이 가능할 것이다.

사용자는 재활 관리 앱(42)을 이용하여 재활 관리 앱(42)이 제공하는 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 구동 모터(91)의 토크를 설정할 수 있으며, 재활 운동 장치(1)로부터 재활 운동 이력을 전송받아 이를 저장할 수 있다.

또한, 자신의 정보처리 단말기(4)와, 병원 등의 관리자의 단말기나 서버로 통신망을 통해 연결하여, 자신의 재활 운동 이력을 의사나 재활 운동 치료사 등에게 전송함으로써, 재활 운동을 관리 받을 수 있다. 이외에도, 다양한 기능이 본 발명에 따른 재활 관리 앱(42)을 통해 제공될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 장치(1)의 센서(S1,S2)는 장착 위치 감지부(S1)와 각도 센서(S2)를 포함하는 것을 예로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 재활 운동 유닛(3)은 거치대(5)에 거치되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 거치대(5)에 안착되는 위치와, 도 3에 도시된 바와 같이, 재활 운동 유닛(3)이 일정 각도로 기립된 위치 간을 이동 가능하게 거치대(5)에 의해 지지된다. 이하에서는 도 2에 도시된 재활 운동 유닛(3)의 위치를 제1 위치라 하고, 도 3에 도시된 재활 운동 유닛(3)의 위치를 제2 위치라 정의하여 설명한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 각도 센서(S2)는 거치대(5)의 지지생태에 따라 재활 운동 장치(1)가 중력 방향과 이루는 각도를 감지할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 각도 센서(S2)가 중력 방향으로의 각도 변화를 감지할 수 있는 자이로 센서(S1,S2)나 가속도 센서(S1,S2)와 같은 IMU 센서(S1,S2)로 마련되는 것을 예로 한다.

장착 위치 감지부(S1)는 한 쌍의 제1 힌지부(311,312) 및 한 쌍의 제2 힌지부(331,332) 중 구동 모듈(7)이 장착되는 위치를 감지한다. 그리고, 장착 위치 감지부(S1)는 감지된 장착 위치에 대한 장착 위치 정보를 디바이스 제어부(93)로 전달하게 된다. 여기서, 장착 위치 감지부(S1)의 구체적인 예에 대해서는 후술한다.

한편, 디바이스 제어부(93)는 재활 운동 중 능동(Active) 운동 모드로 동작할 때, 능동(Active) 운동 모드로의 재활이 가능하게 한 쌍의 제1 힌지부(311,312) 또는 한 쌍의 제2 힌지부(331,332)에 걸리는 토크가 보상되도록 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여 구동 모터(91)를 제어할 수 있다.

사용자가 능동(Active) 운동을 위해 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 유닛(3)을 움직일 때, 사용자 입장에서 느끼는 부하가 0으로 제어되는 것이 바람직하다. 그러나, 재활 운동 유닛(3) 자체의 무게 및 길이, 사용자의 팔 또는 다리의 무게 및 길이에 따라 발생하는 부하는 달라지게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 유닛(3)이 제1 위치 및 제2 위치로 변경이 가능하여, 각 위치에서 중력의 영향 또한 달라지게 된다.

도 30은 본 발명의 실시예에 따른 상지 및 하지용 재활 운동 시스템에서 재활 운동 부하에 영향을 미치는 요소를 설명하기 위한 도면이다. 도 30의 (a)는 재활 운동 유닛(3)이 제1 위치에 위치한 상태에서 제2 힌지부(331,332)를 회동시키는 상태를 나타낸 도면이고, 도 30의 (b)는 재활 운동 유닛(3)이 제2 위치에 위치한 상태에서 제2 힌지부(331,332)를 회동시키는 상태를 나타낸 도면이다.

제2 힌지부(331,332)에서의 토크()는 무게()와, 무게 중심까지의 거리()에 따라 중력()의 영향이 변하기 때문에 달라지게 된다. 제2 힌지부(331,332)에 인가되는 전체 토크()는 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

[수학식 1]에서, 디바이스 제어부(93)에 의해 제어되는 구동 모터(91)의 출력 토크이고, 는 제1 힌지부(311,312) 및 상기 제2 힌지부(331,332)의 회동시 발생하는 마찰력에 의한 마찰력 토크이다.

그리고, 는 재활 운동 유닛(3)에 인가되는 사용자의 상지 또는 하지의 무게에 해당하는 사용자 무게값이고, 는 구동 모터(91)의 회전축(O)으로부터 사용자의 무게값에 대응하는 무게 중심까지의 거리인 사용자 거리값이다. 또한, 는 재활 운동 유닛(3)의 디바이스 무게값이고, 는 구동 모터(91)의 회전축(O)으로부터 디바이스 무게값에 대응하는 무게 중심까지의 거리인 디바이스 거리값이고, 는 구동 모터(91)의 제어 회전 각도이다.

여기서, 능동(Active) 운동을 위해서는 전체 토크()가 '0'이 되어야 하는 바, [수학식 1]은 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

[수학식 2]에서 는 실험을 통해 미리 등록될 수 있는 바, 상수에 해당하며, 디바이스 무게값인 또한 상수이다.

그리고, 구동 모터(91)의 제어 회전 각도는 구동 모듈(7)의 장착 위치, 한 쌍의 제1 힌지부(311,312) 또는 한 쌍의 제2 힌지부(331,332)에서 왼쪽과 오른쪽 중 어느 측에 장착되는지에 따라 회전 방향이 바뀌게 되고, 앞서 설명한 재활 운동 유닛(3)의 기립 각도에 따라 초기 오프셋이 바뀌게 된다.

따라서, 장착 위치 감지부(S1)의 감지 결과와, 각도 센서(S2)의 감지 결과를 반영하여, 구동 모터(91)의 제어 회전 각도()가 [수학식 3]과 같이 산출된다.

[수학식 3]

[수학식 3]에서, 는 장착 위치 감지부(S1)에 의해 감지되는 장착 위치 정보에 따라 설정되는 모터의 회전 방향값으로 한 쌍의 제1 힌지부(311,312) 또는 제2 힌지부(331,332) 중 좌측 또는 우측에 따라 1 또는 -1로 설정된다.

그리고, 는 구동 모터(91)의 절대 회전 각도이고, 는 각도 센서(S2)에 의해 감지되는 재활 운동 유닛(3)의 기립 각도에 대응하는 중력 방향 각도이다.

[수학식 2]에서, 사용자 무게값 및 사용자 거리값은 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 유닛(3)을 이용하여 재활 운동을 수행하는 사용자에 따라 달라지는 값으로, 해당 사용자 또는 재활 관리자는 정보처리 단말기(4)를 이용하여 이를 입력할 수 있고, 정보처리 단말기(4)로부터 해당 정보가 제2 정보로 재활 운동 장치로 전송될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 제2 지지부(320)의 길이가 변경될 수 있는 바, 디바이스 거리값인 또한 가변적이다. 이에, 디바이스 거리값은 제2 지지부(320)의 길이 변화를 감지하는 별도의 센서를 설치하여, 제1 정보로 감지하거나, 사용자 또는 재활 관리자가 정보처리 단말기(4)에 입력하여 제2 정보로 제공될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 재활 운동 유닛(3)의 디바이스 제어부(93)는 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여, 사용자가 능동(Active) 운동 모드로 운동할 때, 사용자가 느끼는 재활 운동 부하, 즉 전체 토크()가 '0'이 되도록 구동 모터(91)를 제어할 수 있게 된다.

이하에서는 도 31 및 도 32를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 장착 위치 감지부의 예를 설명한다.

장착 위치 감지부(S1)는 한 쌍의 제1 힌지부(331)와 한 쌍의 제2 힌지부(331,332) 중 구동 모듈(7)이 장착된 위치를 감지한다. 본 발명의 실시예에서는 장착 위치 감지부(S1)가 피감지 모듈(M,810a,810b,810c,810d)과, 센서 모듈(HS)을 포함하는 것을 예로 한다.

피감지 모듈(M,810a,810b,810c,810d)은 한 쌍의 제1 힌지부(331) 및 한 쌍의 제2 힌지부(331,332)에 각각 설치된다. 그리고, 센서 모듈(HS)은 구동 모듈(7)에 설치되어, 제1 힌지부(331)와 제2 힌지부(331,332) 중 어느 하나에 구동 모듈(7)이 장착될 때 피감지 모듈(M,810a,810b,810c,810d)을 인식하게 된다.

여기서, 제1 힌지부(331)와 제2 힌지부(331,332)에 각각 설치되는 피감지 모듈(M,810a,810b,810c,810d)은 상호 구별 가능하게 마련됨으로써, 센서 모듈(HS)이 이를 인식할 때 제1 힌지부(331)와 제2 힌지부(331,332) 중 어디에 구동 모듈(7)이 설치되었는지를 인식하게 된다.

도 31 및 도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 장착 위치 감지부(S1)의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈(HS)은 홀 센서를 포함하는 것을 예로 한다.

홀 센서는 도 22에 도시된 바와 같이, 구동 모듈(7)의 본체 하우징(710) 내부에 설치되는 것을 예로 한다.

각각의 피감지 모듈(M,810a,810b,810c,810d)은 자석 부재(M)와, 자석 홀(810a,810b,810c,810d)을 포함하는 것을 예로 한다. 자석 부재(M)는 각각 제1 힌지부(331)와 제2 힌지부(331,332)에 상호 대응하는 위치에 내장될 수 있다. 여기서, 자석 부재(M)가 설치되는 위치는 구동 모듈(7)이 제1 힌지부(311,312) 또는 제2 힌지부(331,332)에 장착될 때 홀 센서에 의해 감지 가능한 위치에 설치된다.

자석 홀(810a,810b,810c,810d)은, 도 31에 도시된 바와 같이, 자석 부재(M)를 외부로 노출시키기 위해 제1 힌지부(311,312) 및 제2 힌지부(331,332)에 형성된다. 여기서, 각각의 자석 홀(810a,810b,810c,810d)은 위치와 크기 중 적어도 하나가 상이하게 마련되어, 홀 센서가 자석 부재(M)의 자장을 감지할 때 각각의 자석 홀(810a,810b,810c,810d)의 위치 및 크기에 따라 다른 특성의 자장을 감지하도록 하여 구동 모듈(7)의 장착 위치를 인식 가능하게 할 수 있다.

도 32를 참조하여 설명하면, 각각의 제1 힌지부(311,312) 및 제2 힌지부(331,332)에 형성되는 4개의 자석 홀(810a,810b,810c,810d)이 홀 센서의 위치를 중심으로 상부와 하부에 위치하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 우측의 제1 힌지부(312)에 형성된 자석 홀(810a,810b,810c,810d)이 810a, 좌측의 제1 힌지부(311)에 형성된 자석 홀(810a,810b,810c,810d)이 810b, 우측의 제2 힌지부(332)에 형성된 자석 홀(810a,810b,810c,810d)이 810c, 좌측의 제2 힌지부(331)에 형성된 자석 홀(810a,810b,810c,810d)이 810d라고 하면, 구동 모듈(7)이 장착될 때 자석 홀(810a,810b,810c,810d)의 위치에 따라 서로 다른 특성의 자장이 감지되어, 구동 모듈(7)의 장착 위치를 확인할 수 있게 된다.

도 32에서는 자석 홀(810a,810b,810c,810d)의 위치와 크기가 다른 형태를 갖는 것을 예로 하고 있으나, 자장 특성의 구별이 가능한 경우, 다른 형태로의 구성도 가능함은 물론이다.

다른 실시예로, 피감지 모듈(M,810a,810b,810c,810d)로 해당 위치에 대한 정보가 내장된 근거리 통신, 예를 들어 RF, NFC 기반의 태그를 설치하고, 센서 모듈(HS)로 태그에 내장된 정보를 인식하는 리더를 설치할 수 있음은 물론이다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1 : 상지 및 하지용 재활 운동 장치
3 : 재활 운동 유닛
4 : 정보처리 단말기
5 : 거치대
6 : 무선 통신망
7 : 구동 모듈
310 : 제1 지지부
311,312 : 제1 힌지부
320 : 제2 지지부
330 : 제3 지지부
331,332 : 제2 힌지부

Claims

상지 및 하지용 재활 운동 시스템에 있어서,
팔 또는 다리의 재활을 위한 재활 운동 장치와, 상기 재활 운동 장치와 무선 통신망을 통해 연결되는 정보처리 단말기를 포함하고;
상기 재활 운동 장치는 제1 정보를 감지하는 적어도 한 유형의 센서를 포함하고;
상기 정보처리 단말기는 제2 정보를 상기 무선 통신망을 통해 상기 재활 운동 장치로 전송하고;
상기 재활 운동 장치는 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여, 재활 운동 부하를 제어하고;
상기 재활 운동 장치는
재활 운동 유닛과,
상기 재활 운동 유닛이 거치되되, 상기 재활 운동 유닛이 안착되는 제1 위치와, 상기 재활 운동 유닛이 일정 각도로 기립된 제2 위치 간을 이동 가능하게 상기 재활 운동 유닛을 지지하는 거치대를 포함하고;
상기 센서는 상기 거치대의 지지상태에 따라 상기 재활 운동 장치가 중력 방향과 이루는 각도를 감지하는 각도 센서를 포함하고;
상기 재활 운동 유닛은
손 또는 발을 지지하는 제1 지지부와,
상지의 전완 또는 하지의 하퇴를 지지하는 제2 지지부와,
상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부를 회전가능하게 결합하는 한 쌍의 제1 힌지부와,
상지의 상완 또는 하지의 대퇴를 지지하는 제3 지지부와,
상기 제2 지지부와 상기 제3 지지부를 회전 가능하게 결합하는 한 쌍의 제2 힌지부와,
한 쌍의 상기 제1 힌지부와 한 쌍의 상기 제2 힌지부 중 어느 하나에 선택적으로 장착되어, 상기 제1 지지부 또는 상기 제2 지지부를 선회시키는 구동 모터가 내장된 구동 모듈과,
상기 재활 운동 부하가 조절되도록 상기 제1 정보와 상기 제2 정보에 기초하여 상기 구동 모터의 토크를 제어하는 디바이스 제어부를 더 포함하고;
상기 센서는 한 쌍의 상기 제1 힌지부 및 한 쌍의 상기 제2 힌지부 중 상기 구동 모듈이 장착된 위치를 감지하는 장착 위치 감지부를 더 포함하고;
상기 디바이스 제어부는 능동(Active) 운동 모드로 동작할 때, 상기 능동(Active) 운동 모드로의 재활이 가능하게 한 쌍의 제1 힌지부 또는 한 쌍의 상기 제2 힌지부에 걸리는 토크가 보상되도록 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여 상기 구동 모터를 제어하고;
상기 제1 정보는 상기 장착 위치 감지부에 의해 감지되는 상기 구동 모듈의 장착 위치 정보와, 상기 각도 센서에 의해 감지되는 중력 방향 각도를 포함하며;
상기 제2 정보는 상기 재활 운동 유닛에 인가되는 사용자의 상지 또는 하지의 사용자 무게값, 상기 구동 모터의 회전축으로부터 상기 사용자 무게값에 대응하는 무게 중심까지의 거리인 사용자 거리값을 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 디바이스 제어부는 상기 능동(Active) 운동 모드로 동작할 때, 수학식

(는 상기 디바이스 제어부에 의해 제어되는 상기 구동 모터의 출력 토크이고, 는 상기 제1 힌지부 및 상기 제2 힌지부의 선회시 발생하는 마찰력에 의한 마찰력 토크로 기 등록된 상수이고, 는 상기 사용자 무게값이고, 는 상기 사용자 거리값이고, 는 상기 재활 운동 유닛의 디바이스 무게값으로 기 등록된 상수이고, 는 상기 구동 모터의 회전축으로부터 상기 디바이스 무게값에 대응하는 무게 중심까지의 거리인 디바이스 거리값이고, 는 상기 구동 모터의 제어 회전 각도이다)
에 기초하여 상기 구동 모터를 제어하며;
는 수학식

(는 상기 장착 위치 정보에 따라 설정되는 모터의 회전 방향값으로 한 쌍의 상기 제1 힌지부 또는 한 쌍의 상기 제2 힌지부 중 좌측 또는 우측에 따라 1 또는 -1로 설정되고, 는 상기 구동 모터의 절대 회전 각도이고, 는 상기 중력 방향 각도이다)
에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제2 지지부는 그 길이가 조절 가능하게 마련되며;
상기 제2 지지부의 길이 조절에 따른 상기 디바이스 거리값은 상기 제1 정보로 측정되어 등록되거나, 상기 제2 정보로 상기 정보처리 단말기로부터 상기 재활 운동 장치로 전송되어 등록되는 것을 특징으로 하는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 장착 위치 감지부는
한 쌍의 상기 제1 힌지부와 한 쌍의 상기 제2 힌지부 각각에 설치되는 피감지 모듈과,
상기 구동 모듈에 설치되어, 한 쌍의 상기 제1 힌지부와 한 쌍의 상기 제2 힌지부 중 어느 하나에 상기 구동 모듈이 장착될 때 상기 피감지 모듈을 인식하는 센서 모듈을 포함하며;
각각의 상기 제1 힌지부와 상기 제2 힌지부에 설치되는 피감지 모듈은 구별 가능한 것을 특징으로 하는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 센서 모듈은 홀 센서를 포함하며;
각각의 상기 피감지 모듈은
상기 제1 힌지부 및 상기 제2 힌지부에 상호 대응하는 위치에 각각 내장된 자석 부재와,
상기 자석 부재를 외부로 노출시키기 위해 상기 제1 힌지부 및 상기 제2 힌지부에 형성된 자석 홀을 포함하며;
각각의 상기 자석 홀은 위치와 크기 중 적어도 하나가 상이하게 마련되어, 상기 홀 센서에 의해 장착 위치가 구별되어 인식되는 것을 특징으로 하는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 피감지 모듈은 상기 제1 힌지부 및 상기 제2 힌지부에 설치되고, 각각 해당 위치에 대한 정보가 내장된 근거리 통신 기반의 태그를 포함하며;
상기 센서 모듈은 상기 구동 모듈이 상기 제1 힌지부 또는 상기 제2 힌지부에 장착될 때 상기 태그에 저장된 정보를 인식하는 리더를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 및 하지용 재활 운동 시스템.