최근 고령화 사회가 심화됨에 따라서 관절에 문제가 있어서 이에 대한 고통과 불편을 호소하는 사람들이 증가하고 있으며, 관절이 불편한 노인이나 환자들이 보행을 원활하게 할 수 있는 운동 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 군사용 등의 목적으로 인체의 근력을 강화시키기 위한 운동 보조 장치들이 개발되고 있다.
도 1 삼성전자 웨어러블 로봇 GEMS
삼성전자에서는 본 발명을 통하여 노인 및 거동이 불편한 뇌졸중 환자를 대상으로 한 운동 보조 장치를 선보였다. 해당 운동 보조 장치는 사용자의 몸통에 장착되는 몸체프레임과, 몸체프레임의 하측에 결합되어 사용자의 골반을 감싸는 골반 프레임과, 사용자의 대퇴부 및 종아리, 발 부위에 장착되는 대퇴부 프레임, 종아리 프레임, 발 프레임으로 구성된다. 대퇴부 프레임은 고관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되고, 프레임과 종아리 프레임은 무릎 관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되며, 종아리 프레임과 발 프레임은 발목관절에 의해 회전 가능하도록 연결된다. 또한, 각 관절부에는 다리 근력을 보조할 수 있도록 구동 모터 및 유압 시스템을 구비한다.
도 2는 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 대상체에 착용된 상태의 정면도 및 측면도이다. 운동 보조 장치(10)는, 대상체(1)에 착용되어 대상체(1)의 운동을 보조한다. 운동 보조 장치(10)는, 제 1 고정 부재(20)와, 구동원(30)과, 동력 전달 부재(50)와, 제 2 고정 부재(60)와, 제어부(70)와, 센싱부(100)로 구성되어 있다. 제 1 고정 부재(20)는, 대상체(1)에 접촉하는 만곡면으로 형성되어 대상체(1)를 감싸 고정된다. 구동원(30)은, 제 1 고정 부재(20)에 구비되어 동력 전달 부재(50)로 전달되는 동력을 제공한다. 동력 전달 부재(50)는, 구동원(30) 및 제 2 고정 부재(60) 사이에 연결되어 구동원(30)으로부터 전달받은 동력을 제 2 고정 부재(60)로 전달한다. 제 2 고정 부재(60)는, 대상체(1)의 허벅지 둘레를 감싸 장치를 고정한다. 제어부(70)는, 센싱부(100)로부터 전달되는 정보에 기초하여, 구동원(30)을 제어한다.
도 2 운동 보조 장치 정면도 및 측면도
도 3은 운동 보조 장치의 상세 블록도이다. 센싱부(100)는, 메인 고정 부재(20)의 고정 상태를 감지하는 메인 센싱부와, 제 1 작용측 고정 부재 및 제 2 작용측 고정 부재의 고정 상태를 각각 감지하는 제 1 작용측 센싱부 및 제 2 작용측 센싱부로 구성된다. 동력 전달 부재(50)는, 제 1 작용측 고정 부재에 힘을 전달하는 제 1 동력 전달 부재와, 제 2 작용측 고정 부재 에 힘을 전달하는 제 2 동력 전달 부재로 구성되며, 구동원(30)은 제 1 동력 전달 부재를 구동하는 제 1 구동원과, 제 2 동력 전달 부재를 구동하는 제 2 구동원으로 구성된다.
도 3 운동 보조 장치 상세 블록도
도 4는 구동 시작 단계에서 수행되는 운동 보조 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
실시 예에 따른 운동 보조 장치(10)의 제어 방법은, 먼저 운동 보조 장치(10)의 전원이 온(ON)되는 단계(600)로 시작된다. 운동 보조 장치(10)의 전원이 온(ON)되면, 제어부(70)는 운동 보조 명령을 입력 받을 수 있다(605). 이후, 고정 부재(20, 60)의 고정 상태를 감지하는 1차 감지 단계(610)와, 2차적으로 고정 부재(20, 60)의 고정 상태를 감지하는 2차 감지 단계(612)와, 단계 612 이후에 수행되는 운동 보조 명령을 입력 받는 단계(614)를 거친다. 단계 610에서 고정 부재(20, 60)가 고정된 것으로 감지되면, 운동 보조 동작이 수행된다(620). 그렇지 않을 경우, 2차 감지 단계(620)가 수행된다.
도 4 운동 보조 장치 구동시 제어 순서도
삼성전자는 재작년 웨어러블 로봇 GEMS-H를 선보인 뒤 계속해서 뇌졸중 환자 및 노인을 대상으로 한 임상 실험을 진행 중이다. 고령화 사회에 따라서 노인 및 거동 보조가 필요한 환자에 대한 보조 장치의 수요는 앞으로도 늘어날 것으로 기대된다.
특허법인ECM
변리사 김시우
swkim@ecmpatent.com
02-568-2670
최근 고령화 사회가 심화됨에 따라서 관절에 문제가 있어서 이에 대한 고통과 불편을 호소하는 사람들이 증가하고 있으며, 관절이 불편한 노인이나 환자들이 보행을 원활하게 할 수 있는 운동 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 군사용 등의 목적으로 인체의 근력을 강화시키기 위한 운동 보조 장치들이 개발되고 있다.
도 1 삼성전자 웨어러블 로봇 GEMS
삼성전자에서는 본 발명을 통하여 노인 및 거동이 불편한 뇌졸중 환자를 대상으로 한 운동 보조 장치를 선보였다. 해당 운동 보조 장치는 사용자의 몸통에 장착되는 몸체프레임과, 몸체프레임의 하측에 결합되어 사용자의 골반을 감싸는 골반 프레임과, 사용자의 대퇴부 및 종아리, 발 부위에 장착되는 대퇴부 프레임, 종아리 프레임, 발 프레임으로 구성된다. 대퇴부 프레임은 고관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되고, 프레임과 종아리 프레임은 무릎 관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되며, 종아리 프레임과 발 프레임은 발목관절에 의해 회전 가능하도록 연결된다. 또한, 각 관절부에는 다리 근력을 보조할 수 있도록 구동 모터 및 유압 시스템을 구비한다.
도 2는 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 대상체에 착용된 상태의 정면도 및 측면도이다. 운동 보조 장치(10)는, 대상체(1)에 착용되어 대상체(1)의 운동을 보조한다. 운동 보조 장치(10)는, 제 1 고정 부재(20)와, 구동원(30)과, 동력 전달 부재(50)와, 제 2 고정 부재(60)와, 제어부(70)와, 센싱부(100)로 구성되어 있다. 제 1 고정 부재(20)는, 대상체(1)에 접촉하는 만곡면으로 형성되어 대상체(1)를 감싸 고정된다. 구동원(30)은, 제 1 고정 부재(20)에 구비되어 동력 전달 부재(50)로 전달되는 동력을 제공한다. 동력 전달 부재(50)는, 구동원(30) 및 제 2 고정 부재(60) 사이에 연결되어 구동원(30)으로부터 전달받은 동력을 제 2 고정 부재(60)로 전달한다. 제 2 고정 부재(60)는, 대상체(1)의 허벅지 둘레를 감싸 장치를 고정한다. 제어부(70)는, 센싱부(100)로부터 전달되는 정보에 기초하여, 구동원(30)을 제어한다.
도 2 운동 보조 장치 정면도 및 측면도
도 3은 운동 보조 장치의 상세 블록도이다. 센싱부(100)는, 메인 고정 부재(20)의 고정 상태를 감지하는 메인 센싱부와, 제 1 작용측 고정 부재 및 제 2 작용측 고정 부재의 고정 상태를 각각 감지하는 제 1 작용측 센싱부 및 제 2 작용측 센싱부로 구성된다. 동력 전달 부재(50)는, 제 1 작용측 고정 부재에 힘을 전달하는 제 1 동력 전달 부재와, 제 2 작용측 고정 부재 에 힘을 전달하는 제 2 동력 전달 부재로 구성되며, 구동원(30)은 제 1 동력 전달 부재를 구동하는 제 1 구동원과, 제 2 동력 전달 부재를 구동하는 제 2 구동원으로 구성된다.
도 3 운동 보조 장치 상세 블록도
도 4는 구동 시작 단계에서 수행되는 운동 보조 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
실시 예에 따른 운동 보조 장치(10)의 제어 방법은, 먼저 운동 보조 장치(10)의 전원이 온(ON)되는 단계(600)로 시작된다. 운동 보조 장치(10)의 전원이 온(ON)되면, 제어부(70)는 운동 보조 명령을 입력 받을 수 있다(605). 이후, 고정 부재(20, 60)의 고정 상태를 감지하는 1차 감지 단계(610)와, 2차적으로 고정 부재(20, 60)의 고정 상태를 감지하는 2차 감지 단계(612)와, 단계 612 이후에 수행되는 운동 보조 명령을 입력 받는 단계(614)를 거친다. 단계 610에서 고정 부재(20, 60)가 고정된 것으로 감지되면, 운동 보조 동작이 수행된다(620). 그렇지 않을 경우, 2차 감지 단계(620)가 수행된다.
도 4 운동 보조 장치 구동시 제어 순서도
삼성전자는 재작년 웨어러블 로봇 GEMS-H를 선보인 뒤 계속해서 뇌졸중 환자 및 노인을 대상으로 한 임상 실험을 진행 중이다. 고령화 사회에 따라서 노인 및 거동 보조가 필요한 환자에 대한 보조 장치의 수요는 앞으로도 늘어날 것으로 기대된다.
특허법인ECM
변리사 김시우
swkim@ecmpatent.com
02-568-2670