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KR20150113254A - Shoulder joint tracking apparatus for upper-limb rehabilitation with gravity compensating mechanism - Google Patents

Shoulder joint tracking apparatus for upper-limb rehabilitation with gravity compensating mechanism Download PDF

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KR20150113254A
KR20150113254A KR1020140035903A KR20140035903A KR20150113254A KR 20150113254 A KR20150113254 A KR 20150113254A KR 1020140035903 A KR1020140035903 A KR 1020140035903A KR 20140035903 A KR20140035903 A KR 20140035903A KR 20150113254 A KR20150113254 A KR 20150113254A
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rehabilitation
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vertical
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박정호
이경섭
전경훈
한기완
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대한민국(국립재활원장)
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Abstract

본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 수직하게 기립된 수직축, 수직축의 하부 말단에 형성되어, 휠체어에 장착되는 장착부, 수직축에 형성되어 중력을 보상하는 중력 보상부, 및 중력 보상부의 지지를 받아 일단이 수직축에 상하 직선운동 가능하게 결합되고, 타단에 각종 상지 재활 장치가 장착되는 재활장치 장착부를 포함하여, 뇌졸중, 척추손상, 근육병 환자를 비롯하여 어깨 근육이 약화된 환자들의 어깨 관절 아탈구(Subluxation)로 인한 통증을 줄이고 팔의 움직임을 보조하여 재활 운동의 효과를 높이고 및 일상생활의 만족도를 높이는 효과가 있다.A shoulder joint follower for compensating for gravity for upper limb rehabilitation according to the present invention comprises a vertically erected vertical axis, a mounting portion mounted on a wheelchair formed at a lower end of a vertical axis, a gravity compensating portion formed on a vertical axis for compensating for gravity, And a rehabilitation device mounting part in which one end is supported by the gravity compensating part so as to be linearly movable up and down on a vertical axis and various upper rehabilitation devices are mounted on the other end. In the case of a patient suffering from strokes, spinal injuries, muscular diseases, It has the effect of reducing the pain caused by subluxation of the shoulder joints, assisting the movement of the arms, improving the effect of rehabilitation exercise and increasing the satisfaction of daily life.

Description

상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치{SHOULDER JOINT TRACKING APPARATUS FOR UPPER-LIMB REHABILITATION WITH GRAVITY COMPENSATING MECHANISM}[0001] SHOULDER JOINT TRACKING APPARATUS FOR UPPER-LIMB REHABILITATION WITH GRAVITY COMPENSATING MECHANISM [0002]

본 발명은 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 어깨관절 추종을 할 수 없는 상지 재활 장치를 부착하여 활용할 수 있고, 상지 및 부착되는 보조장치 자체의 무게의 중력을 보상하여 어깨관절의 자연스러운 움직임을 보장하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a shoulder joint follower for compensating for gravity for upper limb rehabilitation, more particularly, to a limb rehabilitation device that can not follow conventional shoulder joints, The present invention relates to a shoulder joint follower that compensates for gravity of a weight and compensates for gravity for upper extremity rehabilitation that ensures natural movement of the shoulder joint.

종래 상지 재활은 줄을 도르레에 걸어 상지 재활 장치와 팔의 각 부분의 무게를 받치는 기존의 counter-balance 방법을 통해 이루어져 왔지만, 종래의 상기 counter-balance 방식은 줄을 걸기 위해 재활 장치와 별도로 높은 틀을 필요로 하는 번거로운 문제점이 있다.Conventionally, the upper-body rehabilitation has been performed through a conventional counter-balance method that supports the upper limb rehabilitation device and the weight of each arm portion of the arm by applying the line to the pulley. However, in the conventional counter- balance method, There is a cumbersome problem.

도 1에 도시된 종래 상지 재활을 위한 팔 보조 장치에 대하여 살펴보면, 종래 팔 보조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 5개의 조인트를 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 5개의 조인트 중 2개의 조인트는 액추에이터에 의해서 구동되고, 나머지 조인트는 사용자의 힘에 의해서 구동된다.As shown in FIG. 1, the arm assist device for rehabilitation of the upper limb according to the prior art may include five joints as shown in FIG. 1, wherein two of the five joints are connected to an actuator And the remaining joints are driven by the user's force.

상술한 종래 상지 재활을 위한 팔 보조 장치는 여러 개의 센서와 액추에이터로 구성되어 구조가 복잡하고, 제작비용이 높은 문제점이 있으며, 장치의 무게나 크기도 커서 장애인을 포함한 사용자가 사용하기에 활동의 제약도 크고 설치가 번거로운 문제점이 있다.
The above-mentioned conventional arm assist device for upper limb rehabilitation has a problem in that the structure is complicated and the manufacturing cost is high because there are several sensors and actuators. Also, since the weight and size of the device are large, And there is a problem that installation is troublesome.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0080656호(2011.07.13)Korean Patent Publication No. 10-2011-0080656 (July 13, 2011)

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 구조가 단순하고 장치의 무게가 가볍고 크기도 비교적 작은,팔 움직임에 따라 어깨관절이 움직이는 것을 추종하는 것과 동시에 팔의 무게와 팔에 부착될 수 있는 보조 장치의 중력을 보상하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 제공을 목적으로 한다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling the movement of the shoulder joint according to the movement of the arm, And to provide a shoulder joint follow-up device in which gravity is compensated for the upper extremity rehabilitation that compensates for the gravity of the assistant device.

상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 수직하게 기립된 수직축, 수직축의 하부 말단에 형성되어, 휠체어에 장착되는 장착부, 수직축에 형성되어 중력을 보상하는 중력 보상부, 및 중력 보상부의 지지를 받아 일단이 수직축에 상하 직선운동 가능하게 결합되고, 타단에 각종 상지 재활 장치가 장착되는 재활장치 장착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a shoulder joint follower for compensating for gravity for upper limb rehabilitation according to the present invention comprises a mounting portion mounted on a wheelchair and formed on a lower end of a vertical axis and a vertical axis, And a rehabilitation device mounting portion supported by the gravity compensating portion and coupled at one end to the vertical axis so as to be linearly movable in the vertical axis and to which various upper rehabilitation devices are attached at the other end.

바람직하게, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 중력 보상부는 저면에 형성된 구멍으로 수직축이 관통 결합된 하부 케이스, 수직축에 끼워져 하부 케이스에 수용되는 스프링, 하부 케이스의 내주면과 상기 스프링의 외주면 사이로 슬라이딩 방식으로 삽입결합되는 상부 케이스, 재활장치 장착부가 일정 높이 이상 상부로 이동하는 것을 제한하는 스토퍼, 및 스프링과 연결된 댐퍼(damper)를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the gravity compensation unit of the shoulder follower for compensating for gravity for upper limb rehabilitation according to the present invention comprises a lower case having a vertical shaft inserted through a hole formed in a bottom surface thereof, a spring received in the lower case, And a damper connected to the spring. The stopper may include a stopper for restricting movement of the rehabilitation device mounting portion to a predetermined height or higher, and a damper connected to the spring.

더욱 바람직하게, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 재활장치 장착부는 상부의 스토퍼와 하부의 상부 케이스 사이의 수직축에 결합되어 상하 직선운동을 하고, 동시에 수직축을 회동하는 리니어 부쉬, 리이어 부쉬에서 수평방향으로 형성되어 있는 `ㄴ`자형 연결바, 원통형으로 하부가 `ㄴ`자형 연결바에 결합되어 수직축과 평형하게 수직방향으로 기립되어 형성된 회전축, 및 일단이 회전축의 상부와 연결되어, 회전축을 중심으로 `ㄴ`자형 연결바와 소정의 각도만큼 회전가능하게 형성되고, 타단에 각종 상지 재활 장치가 장착되는 `ㄱ`자형 연결바,를 포함하는 것을 특징으로 한다.
More preferably, the rehabilitation device mounting portion of the shoulder joint follower in which the gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention is coupled to a vertical shaft between an upper stopper and a lower upper case to perform a vertical linear motion, A linear bushing, a `B` shaped connecting bar formed in the horizontal direction in the reeler bush, a rotary shaft formed in a cylindrical shape, the lower portion of which is connected to the` B` shaped connecting bar and is vertically aligned with the vertical shaft, Shaped connection bar formed to be rotatable about a rotation axis by a predetermined angle around the rotation axis, and having various upper limb rehabilitation devices mounted on the other end thereof.

본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 팔에 장착된 운동 보조 장치에 직접 중력의 반대 방향으로 힘을 가해주어 상지에 작용하는 중력을 보상할 수 있고, 팔의 움직임에 따라 중력 보상을 위해 별도의 제어를 필요로 하지 않아, 뇌졸중, 척추손상, 근육병 환자를 비롯하여 어깨 근육이 약화된 환자들의 어깨 관절 아탈구(Subluxation)로 인한 통증을 줄이고 팔의 움직임을 보조하여 재활 운동의 효과를 높이고 및 일상생활의 만족도를 높이는 효과가 있다.The gravity compensated apparatus for compensating for the upper limb according to the present invention can compensate gravity acting on the upper limb by directly applying force to the motion assist device mounted on the arm in the direction opposite to gravity, Therefore, it does not require any additional control for gravity compensation, and it can reduce pain caused by subluxation of the shoulder joints of patients suffering from strokes, spinal injuries, muscular diseases, and weakened shoulder muscles, And the effect of increasing daily life satisfaction.

또한, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 환자의 팔을 부착하였을 때 자동으로 중력 보상의 평형점에 도달하기 때문에 별도의 제어를 필요로 하지 않아 실제 재활 치료 현장에서 기계 및 제어 분야의 비전문가에게도 사용 및 유지가 쉬운 효과가 있다. Also, according to the present invention, the gravity-compensated shoulder-joint follow-up device according to the present invention does not require any additional control since it reaches the equilibrium point of gravity compensation automatically when the patient's arm is attached, It is easy to use and maintain even for non-experts in mechanical and control fields.

또한, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 기존의 발명들에 비해 기구학적 구조가 간단하여, 환자의 신체가 기구의 작동부에 노출되어 다칠 위험을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, the gravity-compensated shoulder joint follow-up device according to the present invention has a simple kinematic structure as compared with the existing inventions, and can significantly reduce the risk of being injured and exposed to the operating portion of the device There is an effect.

도 1은 종래 상지 재활을 위한 팔 보조 장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 중력 보상부의 일부 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 재활장치 장착부를 확대 도시한 확대도, 및
도 5는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 실제 사용예를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view of an arm assist device for rehabilitating upper extremities,
2 is a view showing a shoulder joint follower in which gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention
3 is a partially exploded perspective view of a gravity compensation unit according to the present invention,
4 is an enlarged view showing an enlarged view of a rehabilitation device mounting portion of a shoulder joint follower in which gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention, and Fig.
FIG. 5 is a view showing an actual use example of a shoulder joint follower in which gravity is compensated for upper extremity rehabilitation according to the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concept of the term appropriately in order to describe its own invention in the best way. The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 2는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치를 도시한 도면이다.2 is a view showing a gravity compensated shoulder joint follower for upper limb rehabilitation according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 수직축(10), 장착부(20), 중력 보상부(30), 및 재활장치 장착부(40)를 포함한다.2, a gravity compensated shoulder joint follower according to the present invention includes a vertical shaft 10, a mounting portion 20, a gravity compensating portion 30, and a rehabilitation device mounting portion 40 .

상기 수직축(10)은 수직하게 기립된 상태로, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 기본 축을 형성한다.The vertical axis 10 stands upright and forms the basic axis of the shoulder joint follower in which gravity is compensated for upper extremity rehabilitation according to the present invention.

상기 장착부(20)는 상기 수직축(10)의 말단부위에 형성되어, 휠체어 또는 책상 등에 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의가 장착될 수 있도록 한다.The mounting portion 20 is formed on the distal end of the vertical shaft 10 and can be mounted on a wheel chair, a desk, or the like according to the present invention, in which gravity is compensated for upper extremity rehabilitation.

상기 수직축(10)에 형성되는 상기 중력 보상부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부 케이스(31), 스프링(32), 상부 케이스(33), 및 스토퍼(34)를 포함한다.The gravity compensation unit 30 formed on the vertical axis 10 includes a lower case 31, a spring 32, an upper case 33, and a stopper 34 as shown in FIG.

참고로 도 3은 본 발명에 따른 중력 보상부의 일부 분해 사시도 이다.3 is a partially exploded perspective view of a gravity compensation unit according to the present invention.

상기 하부 케이스(31)는 저면에 형성된 구멍으로 상기 수직축(10)이 관통된 상태로 고정되게 결합되어 있다.The lower case 31 is fixedly coupled with the vertical shaft 10 through the hole formed in the bottom surface thereof.

상기 스프링(32)는 상기 수직축(10)에 링처럼 끼워져 직경이 큰 상기 하부 케이스(31)에 수용되어 탄성력에 의해 상지 및 장착되는 상기 재활장치 장착부(40)의 무게를 지탱한다.The spring 32 is received in the lower case 31 having a large diameter by being fitted into the vertical shaft 10 as a ring, and supports the weight of the rehabilitating device mounting portion 40, which is mounted by the elastic force.

이때, 필요에 따라 상기 스프링(32)은 댐퍼(damper)와 같이 병렬로 구성되어 어깨 움직임의 오버슈트(overshoot)를 줄이거나, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치에 부착되어 사용하는 외골격 로봇이나 말단자 부착형(end-effector based) 로봇 형태의 상지 재활 보조 장치가 발생시키는 진동을 억제할 수도 있다. At this time, if necessary, the spring 32 may be constructed in parallel with a damper to reduce an overshoot of the shoulder movement, or to compensate for the gravity for the upper extremity rehabilitation according to the present invention. It is possible to suppress the vibration generated by the exoskeleton robot or the end-effector based robot-type upper limb rehabilitation assistant which is attached and used.

상기 상부 케이스(33)는 직경이 상기 하부 케이스(31)의 직경보다는 작지만, 상기 스프링(32)의 직경보다는 크게 설계되고, 길이가 상기 스프링(32) 보다 짧게 설계되어, 상기 스프링(32)을 수용한 상태로 상기 하부 케이스(31)에 수용된다. The upper case 33 is designed to be smaller in diameter than the diameter of the lower case 31 but larger than the diameter of the spring 32 and shorter in length than the spring 32, And is accommodated in the lower case 31 while being accommodated.

즉, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 상기 하부 케이스(31)와 상기 상부 케이스(33)가 슬라이딩 방식으로 구성되어, 기존 재활장치의 높낮이에 따라 상기 스프링(32)의 고정점을 쉽게 조절할 수 있고, 수직방향으로는 임의의 무게에 대한 중력을 별도의 조절없이 보상하면서도 자유로운 상하운동을 허용할 수 있다.That is, according to the present invention, the lower case 31 and the upper case 33 are formed in a sliding manner so that the force of the spring 32 ) Can be easily adjusted. In the vertical direction, it is possible to freely move up and down without compensating for gravity with respect to an arbitrary weight without any adjustment.

상기 스토퍼(34)는 상기 재활장치 장착부(40)의 일단에 형성된 리니어 부쉬(41)의 상부에 형성되어, 상기 재활장치 장착부(40)가 상부로 이동하는 것을 일정 높이에서 정지시키는 기능을 한다. The stopper 34 is formed on an upper portion of the linear bush 41 formed at one end of the rehabilitating device mounting portion 40 to stop the movement of the rehabilitating device mounting portion 40 upward.

상기 리니어 부쉬(41)은 상기 수직축(10)에서 점접촉을 하기 때문에 허용 하중은 작지만 최소의 마찰 저항으로 상하 직선운동한다. Since the linear bush 41 makes point contact with the vertical shaft 10, the allowable load is small, but the linear bush 41 moves up and down by a minimum frictional resistance.

상술한 구성을 갖는 상기 중력 보상부(30)는 어깨 관절의 수직 이동범위(stroke)와 보상하고자 하는 하중에 따라 상기 스프링(32) 상수(k)가 아래의 수학식에 의해 결정된다.In the gravity compensation unit 30 having the above-described configuration, the constant k of the spring 32 is determined by the following equation according to the vertical movement range of the shoulder joint and the load to be compensated.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식에서, In the above equation,

k : 총스프링 상수, k: total spring constant,

E : 중력보상허용오차(=Wmax-Wmin)E: Gravity compensation tolerance (= W max -W min )

Wmax : 총 보상 하중(=상지무게+기존 재활장치 무게)W max : total compensating load (= upper limb weight + conventional rehabilitation weight)

Wmin : 최저 보상 하중W min : lowest compensating load

s : 어깨관절의 수직이동 범위s: Vertical range of movement of the shoulder joint

상기 중력보상허용오차(E)는 어깨관절의 수직 이동범위 내에서 보상력의 최대값과 최소값의 허용되는 차이값이다. 상기 스프링(32)을 이용한 중력보상장치의 특성상 모든 운동범위에서 일정한 힘을 보상하는 것은 불가능하지만, 허용오차를 스프링상수를 조절함으로써 재활 대상 증상의 중증도와 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치가 설치되는 환경을 고려하여 정할 수 있다.The gravity compensation tolerance E is an allowable difference value of the maximum value and the minimum value of the compensation force within the vertical movement range of the shoulder joint. It is impossible to compensate the constant force in the entire motion range due to the characteristic of the gravity compensation device using the spring 32. However, by adjusting the tolerance of the spring constant, the degree of severity of the rehabilitation target symptom and the gravity for the upper limb rehabilitation according to the present invention are compensated And the environment in which the shoulder joint follower is installed.

상기 재활장치 장착부(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기에서 잠깐 언급한 바와 같이, 리니어 부쉬(41), `ㄴ`자형 연결바(42), 회전축(43), 및 `ㄱ`자형 연결바(44)를 포함한다.4, the rehabilitating device mounting portion 40 includes a linear bushing 41, a B-shaped connecting bar 42, a rotary shaft 43, and a B- And includes a connection bar (44).

참고로, 도 4는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 재활장치 장착부를 확대 도시한 확대도이다.4 is an enlarged view of an enlarged view of a rehabilitation device mounting portion of a shoulder joint follower in which gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention.

상기 리니어 부쉬(41)는 상부의 상기 스토퍼(34)와 하부의 상기 상부 케이스(33) 사이의 상기 수직축(10)에 결합되어 어깨관절의 수직이동에 따른 상하 직선운동을 하고, 동시에 상기 어깨관절이 평면상에서 자유롭게 움직일 수 있도록 상기 수직축(10)을 회전한다.The linear bushing 41 is coupled to the vertical shaft 10 between the upper stopper 34 and the upper case 33 at the lower part so as to perform up and down linear motion according to vertical movement of the shoulder joint, And rotates the vertical axis 10 so as to freely move on the plane.

상기 `ㄴ`자형 연결바(42)는 상기 리니어 부쉬(41)에서 수평방향으로 형성되어 있으며, 상기 회전축(43)은 원통형으로, 하부가 상기 `ㄴ`자형 연결바(42)에 결합되어 상기 수직축(10)과 평행하게 기립되어 형성된다.The `B` shaped connecting bar 42 is formed in a horizontal direction in the linear bushing 41. The rotating shaft 43 is cylindrical and the lower part is coupled to the` Parallel to the vertical axis 10.

상기 `ㄱ`자형 연결바(44)는 일단이 상기 수직축(10)과 평행하게 기립되어 형성된 회전축(43)의 상부와 연결되어, 상기 회전축(43)을 중심으로 상기 `ㄴ`자형 연결바(42)와 소정의 각도만큼 회전가능하게 형성된다. Shaped connecting bar 44 is connected to an upper portion of a rotating shaft 43 formed at one end thereof in parallel with the vertical shaft 10 so as to be rotatable about the rotating shaft 43, 42 by a predetermined angle.

한편, 상기 `ㄱ`자형 연결바(44)의 타단에 상지 재활을 위한 각종 상지 재활장치가 장착된다.On the other hand, various upper extremity rehabilitation devices for upper extremity rehabilitation are mounted on the other end of the " a "

본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 상술한 상기 재활장치 장착부(40)의 `ㄱ`자형 연결바(44)에 상지 재활을 위한 상지 재활장치를 장착하고, 하중을 가하면 하중의 크기에 따라 상기 스프링(32)이 압축되는 평형점이 자동으로 결정되어 별도의 조절을 필요로 하지 않는다. The gravity compensated apparatus for compensating for gravity for upper limb rehabilitation according to the present invention is characterized in that a upper limb rehabilitation apparatus for rehabilitating upper limbs is mounted on a brazed connecting bar 44 of the rehabilitator mounting unit 40, The equilibrium point at which the spring 32 is compressed is automatically determined according to the magnitude of the load, so that no additional adjustment is required.

도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 상술한 상기 재활장치 장착부(40)의 `ㄱ`자형 연결바(44)에 상지 재활을 위한 상지 재활장치를 장착시, 두 개의 회전축 즉, 상기 리니어 부쉬(41)와 상기 회전축(43)을 포함함으로 인해, 수평 평면에서 어깨관절의 자유로운 평행이동을 허용할 수 있도록하여 사용자의 움직임을 추종한다.5, the gravity compensated shoulder follow-up device for rehabilitating upper limbs according to the present invention includes an upper limb rehabilitation device 44, The linear bush 41 and the rotary shaft 43 are provided to allow parallel movement of the shoulder joints in the horizontal plane so that the user's movement can be prevented. Follow.

참고로, 도 5는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 실제 사용예를 도시한 도면이다.5 is a view showing an example of practical use of a gravity compensated shoulder joint follower for upper limb rehabilitation according to the present invention.

또한, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 상부의 상기 스토퍼(34)와 하부의 상기 상부 케이스(33) 사이의 상기 수직축(10)에 결합된 상기 리니어 부쉬(41)에 의해 어깨관절의 수직이동에 따른 상하 직선운동을 가능하게 한다.The shoulder joint follower for compensating gravity for upper limb rehabilitation according to the present invention includes a linear bushing 41 coupled to the vertical axis 10 between the upper stopper 34 and the lower case 33, ) Allows the vertical movement of the shoulder joint according to the vertical movement.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실 시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

10 : 수직축
20 : 장착부
30 : 중력 보상부
31 : 하부 케이스
32 : 스프링
33 : 상부 케이스
34 : 스토퍼
40 : 재활장치 장착부
41 : 리니어 부쉬
42 : `ㄴ`자형 연결바
43 : 회전축
44 : `ㄱ`자형 연결바10: vertical axis
20:
30: Gravity compensation unit
31: Lower case
32: spring
33: upper case
34: Stopper
40: rehabilitation device mounting portion
41: Linear Bushing
42: `B` shaped connecting bar
43:
44: `A` shaped connecting bar

Claims (5)

수직하게 기립된 수직축(10);
상기 수직축(10)의 하부 말단에 형성되어, 휠체어에 장착되는 장착부(20);
상기 수직축(10)에 형성되어 중력을 보상하는 중력 보상부(30) 및
상기 중력 보상부(30)의 지지를 받아 일단이 상기 수직축(10)에 상하 직선운동 가능하게 결합되고, 타단에 각종 상지 재활 장치가 장착되는 재활장치 장착부(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
A vertical axis 10 standing upright;
A mounting portion 20 formed at a lower end of the vertical shaft 10 and mounted on the wheelchair;
A gravity compensator 30 formed on the vertical axis 10 to compensate gravity;
And a rehabilitation device mounting part (40) supported by the gravity compensating part (30) and having one end coupled to the vertical shaft (10) so as to be linearly movable up and down, and various upper rehabilitation devices mounted on the other end Shoulder joint follower with compensated gravity for upper extremity rehabilitation.
제 1항에 있어서,
상기 중력 보상부(30)는
저면에 형성된 구멍으로 상기 수직축(10)이 관통 결합된 하부 케이스(31);
상기 수직축(10)에 끼워져 상기 하부 케이스(31)에 수용되는 스프링(32);
상기 하부 케이스(31)의 내주면과 상기 스프링(32)의 외주면 사이로 슬라이딩 방식으로 삽입결합되는 상부 케이스(33); 및
상기 재활장치 장착부(40)가 일정 높이 이상 상부로 이동하는 것을 제한하는 스토퍼(34);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
The method according to claim 1,
The gravity compensation unit 30
A lower case 31 through which the vertical shaft 10 is inserted through holes formed in the bottom surface;
A spring (32) fitted in the vertical shaft (10) and received in the lower case (31);
An upper case 33 slidably inserted between the inner circumferential surface of the lower case 31 and the outer circumferential surface of the spring 32; And
And a stopper (34) for restricting movement of the rehabilitation apparatus mounting portion (40) to a predetermined height or higher.
제 2항에 있어서,
상기 스프링(32)과 연결된 댐퍼(damper);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
3. The method of claim 2,
Further comprising a damper connected to the spring (32). The shoulder joint follower according to claim 1,
제 2항에 있어서,
상기 재활장치 장착부(40)
상부의 상기 스토퍼(34)와 하부의 상기 상부 케이스(33) 사이의 상기 수직축(10)에 결합되어 어깨관절의 수직이동에 따라 상하 직선운동을 하고, 동시에 상기 어깨관절이 평면상에서 자유롭게 움직일 수 있도록 상기 수직축(10)을 소정 각도만큼 회동하는 리니어 부쉬(41);
상기 리니어 부쉬(41)에서 수평방향으로 형성되어 있는 `ㄴ`자형 연결바(42);
원통형으로 하부가 상기 `ㄴ`자형 연결바(42)에 결합되어 상기 수직축(10)과 평형하게 수직방향으로 기립되어 형성된 회전축(43); 및
일단이 상기 회전축(43)의 상부와 연결되어, 상기 회전축(43)을 중심으로 상기 `ㄴ`자형 연결바(42)와 소정의 각도만큼 회전가능하게 형성되고, 타단에 상기 각종 상지 재활 장치가 장착되는 상기 `ㄱ`자형 연결바(44);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
3. The method of claim 2,
The rehabilitation apparatus mounting portion (40)
And is coupled to the vertical shaft 10 between the upper stopper 34 and the upper case 33 at the lower part so as to perform an up and down linear movement in accordance with vertical movement of the shoulder joint and at the same time, A linear bushing 41 for rotating the vertical axis 10 by a predetermined angle;
A `B` shaped connecting bar 42 formed in a horizontal direction in the linear bushing 41;
A rotary shaft 43 formed in a cylindrical shape and connected to the `B` shaped connecting bar 42 so as to be vertically aligned with the vertical shaft 10; And
One end of which is connected to the upper portion of the rotary shaft 43 and is formed so as to be rotatable about the rotary shaft 43 by a predetermined angle with the "? Shaped connecting bar 42, (44) to which the gravity is compensated for the upper extremity rehabilitation.
제 2항에 있어서,
상기 스프링(32) 상수는
Figure pat00002
로 계산되되, 상기 수학식에서, k는 총스프링 상수, E는 중력보상허용오차(=Wmax-Wmin), Wmax는 총 보상 하중(=상지무게+기존 재활장치 무게), Wmin는 최저 보상 하중, s는 어깨관절의 수직이동 범위, 인 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.


3. The method of claim 2,
The spring 32 constant
Figure pat00002
Doedoe calculated by the equation, k is a total spring constant, E is the gravity compensation tolerance (= W max -W min), W max is the total load compensation (= upper limb rehabilitation device existing weight + weight), W min is a minimum Compensating load, and s is a vertical movement range of the shoulder joint. The gravity compensated shoulder joint follower for upper limb rehabilitation.


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