KR20140065819A - Sole for wearable robot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 착용로봇용 발바닥에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 착용로봇에 장착되어 착용자의 몸의 무게 변화를 측정하기 위한 착용로봇용 발바닥에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a sole for a worn robot, and more particularly to a sole for a wear robot for measuring a change in weight of a wearer mounted on the worn robot.
일반적으로, 착용로봇은 사람에게 직접 외골격 형태의 로봇 기구를 입혀 착용자의 행동을 보조하거나 착용자의 능력 이상의 기능을 수행할 수 있도록 돕는 로봇을 말한다. 이러한 착용로봇은 다양한 환경에서 착용자의 힘을 보조하는 작업을 가능하게 하는 시스템으로 알려져 있다.Generally, a wearing robot refers to a robot that directly attaches an exoskeleton-shaped robotic device to a person to help a wearer perform a function or perform functions beyond the wearer's ability. Such a wearing robot is known as a system that enables a work to assist a wearer in various environments.
주로, 착용로봇은 착용자로부터 동작의도 신호를 입력받아 근력을 증폭해주는 용도로 제안이 되고 있으며, 인체 관절을 모방한 외골격 형태를 이루고 있다. 착용로봇은 군사, 산업, 의료, 재활 등의 다양한 목적으로 활발하게 연구되고 있고, 근력지원 부위에 따라 상지 시스템, 하지 시스템, 상하지 통합 시스템 및 특정 관절의 근력 지원을 위한 시스템 등으로 분류하기도 한다.In general, the wearing robot is proposed to be used for amplifying the muscle strength by inputting an operation intention signal from the wearer, and has a shape of an exoskeleton imitating a human body joint. Wearing robots are being actively studied for various purposes such as military, industrial, medical, rehabilitation, etc., and they are classified into upper limb system, lower limb system, upper / lower limb integration system,
이러한 착용로봇을 제어하는데 있어서, 각 구동기에 요구되는 토크를 계산하기 위해서는 착용자의 의도 파악이 중요한 요소이며, 이러한 착용자의 의도 파악에 대한 기술은 끊임없이 개발이 요구되고 있는 것이다. 이 중에서 착용로봇의 발바닥 부위는 착용자의 의도 파악을 위한 중요한 요소로 기능할 수 있으므로 이에 대한 개발이 요구된다.In the control of such a wearing robot, it is an important factor to grasp the intention of the wearer in order to calculate the torque required for each driver, and the technique for grasping the wearer's intention is constantly required to be developed. Among them, the soles of the wearable robots can function as an important factor for grasping the intention of the wearer and development thereof is required.
종래에는, 압력(FSR) 센서 등을 사용한 발바닥에 대한 기술이 개시된바 있으나, 이러한 FSR 센서를 사용한 착용로봇의 발바닥은 단순 On/Off 판별로만 사용되는 실정이며, 하중을 많이 받는 발바닥의 특성으로 인해 내구성이 약하여 쉽게 FSR 센서가 파손되는 등의 문제점이 있었다.Conventionally, a technique for soles using a pressure (FSR) sensor has been disclosed. However, the soles of a wearing robot using such an FSR sensor are used only for simple on / off discrimination. There is a problem that the FSR sensor is broken easily because of low durability.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 착용로봇의 착용자 몸의 무게 변화를 감지 및 측정하기 위한 착용로봇용 발바닥을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve such a conventional problem, it is an object of the present invention to provide a sole for a wearing robot for detecting and measuring a change in weight of a wearer's body of a worn robot.
본 발명에 따른 착용로봇용 발바닥은 바닥에 안착되는 하부 판재와, 상기 하부 판재의 상부에 체결되어 상기 하부 판재와의 사이에 밀폐 공간을 형성하는 상부 판재와, 상기 하부 판재와 상부 판재 사이에 위치하는 중간 판재 및 상기 중간 판재에 고정되어 상기 상부 판재에 안착된 착용자의 무게를 감지하는 힘 측정센서를 포함한다.The foot of the worn robot according to the present invention includes a bottom plate to be seated on the floor, an upper plate which is fastened to the top of the bottom plate and forms a closed space between the bottom plate and the bottom plate, And a force measuring sensor for sensing the weight of the wearer fixed to the upper plate and fixed to the intermediate plate.
상기에서, 힘 측정센서의 상면과 하면 중 적어도 일면에 배치되고 상기 힘 측정센서를 완전히 덮도록 힘 측정센서의 면적보다 큰 면적으로 형성되어, 상기 힘 측정센서보다 넓은 분포의 힘을 감지하는 금속판을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In the above, a metal plate, which is disposed on at least one of the upper surface and the lower surface of the force measuring sensor and is formed to have an area larger than that of the force measuring sensor so as to completely cover the force measuring sensor, .
상기에서, 상부 판재는 연성 재질로 이루어져, 상기 상부 판재에 가해지는 하중이 상기 힘 측정센서로 전달되도록 구성된 것을 특징으로 한다.The upper plate is made of a soft material, and a load applied to the upper plate is transmitted to the force measuring sensor.
상기에서, 힘 측정센서의 하부에 상기 힘 측정센서를 지지하기 위한 지지판을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In the above, the force measuring sensor further includes a support plate for supporting the force measuring sensor.
상기에서, 하부 판재는 둘레가 상부로 절곡되게 형성되고, 상기 중간 판재 및 상부 판재는 상기 하부 판재의 절곡된 부위 내측으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.In the above, the lower plate member is formed so that the periphery thereof is bent upward, and the middle plate member and the upper plate member are inserted into the bent portion of the lower plate member.
본 발명에 따른 착용로봇용 발바닥은 삼층 구조로 이루어지고 중간층에 힘 측정 수단을 고정 설치하여 내구성이 우수하고 착용자의 몸무게를 매우 정확하게 측정 가능한 매우 유용한 발명이다.The sole for a wearable robot according to the present invention has a three-layered structure, and a force measuring means is fixedly mounted on an intermediate layer to provide excellent durability and a highly accurate measurement of the wearer's weight.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥의 내부를 도시한 측면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥의 내부를 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥에 금속판이 결합된 상태를 도시한 평면도이다.1 is a perspective view of a sole for a wearing robot according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a side view showing the inside of a sole for a worn robot according to an embodiment of the present invention,
3 is a plan view showing the inside of a sole for a worn robot according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a plan view showing a state where a metal plate is coupled to a sole for a wearable robot according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면에 따라서 착용로봇용 발바닥의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the sole for the wearing robot will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥의 내부를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥의 내부를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥에 금속판이 결합된 상태를 도시한 평면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a sole for a worn robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view illustrating the inside of a sole for a worn robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a plan view illustrating a state in which a metal plate is coupled to a sole for a wearable robot according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 착용로봇용 발바닥(100)은 하부 판재(10)와, 상부 판재(30)와, 중간 판재(20)와, 힘 측정센서(40) 및 금속판(50)을 포함한다.1 to 4, a sole 100 for a worn robot according to an embodiment of the present invention includes a
하부 판재(10)는 장비의 전체 틀을 이루어 메인 프레임이 되는 것으로서, 바닥에 안착된다. 상기 하부 판재(10)는 인체의 발바닥의 형상에 대응되게 이루어지며, 둘레가 상부로 절곡되게 형성되어 있다.The
상부 판재(30)는 상기 하부 판재(10)의 상부에 체결되어, 하부 판재(10)와의 사이에 밀폐 공간을 형성한다. 상기 상부 판재(30)의 상면에 착용자의 발이 안착된다. 상기 상부 판재(30)는 하부 판재(10)의 절곡된 부위 내측으로 삽입된다. 상기 상부 판재(30)는 고무, 실리콘 등의 연성 재질로 이루어진다. 이에 따라, 상부 판재(30)에 가해지는 하중이 후술할 힘 측정센서(40)로 전달되도록 구성되어 정확한 무게 측정을 돕는다.The
중간 판재(20)는 상기 하부 판재(10)와 상부 판재(30) 사이에 위치하는 것으로서, 힘 측정센서(40)를 고정해주는 기능을 한다. 상기 중간 판재(20)는 하부 판재(10)의 절곡된 부위 내측으로 삽입된다. The
결국, 중간 판재(20)와 상부 판재(30)는 하부 판재(10)의 절곡된 내측으로 삽입된 상태로 결합 구조를 이루어, 착용자가 상부 판재(30)에 안착시 하중을 힘 측정센서(40)에 전달함과 아울러, 하부 판재(10)의 절곡된 부위가 중간 판재(20)와 상부 판재(30)를 외부로 이탈하지 않도록 고정 지지하여 안정된 결합 구조를 달성할 수 있다.The
힘 측정센서(40)는 상기 중간 판재(20)에 고정되어, 상부 판재(30)에 안착된 착용자의 무게를 감지하는 기능을 한다. 상기 힘 측정센서(40)는 하부 판재(10)와 상부 판재(30)의 사이에 형성되는 내부 공간부에 배치됨에 따라, 내구성이 우수해져 외부의 하중 및 충격에 의해 파손되지 않고 착용자의 무게를 정확히 측정 가능하다. 이 경우, 상기 힘 측정센서(40)는 로드 버튼에 하중이 가해지면 응력에 비례한 변형이 발생하여 이를 측정하는 방식으로 이루어진 로드 셀(Load Cell) 등으로 구성될 수 있다.The
금속판(50)은 상기 힘 측정센서(40)의 상면과 하면 중 적어도 일면에 배치된다. 바람직하게는, 상기 금속판(50) 힘 측정센서(40)의 상면과 하면 모두에 설치되도록 한다. 상기 금속판(50)은 힘 측정센서(40)를 완전히 덮도록 힘 측정센서(40)의 면적보다 큰 면적으로 형성되어, 상기 힘 측정센서(40)보다 넓은 분포의 힘을 감지하는 기능을 한다.The metal plate (50) is disposed on at least one of the upper surface and the lower surface of the force measuring sensor (40). Preferably, the
상기 힘 측정센서(40)는 회로(41)를 통해 연결되어 감지된 신호를 메인 제어부로 전송 가능하게 이루어진다. 아울러, 상기 힘 측정센서(40)는 상기 중간 판재(20)에 여러 곳에 다수개로 설치될 수 있다. 아울러, 상기 힘 측정센서(40)의 하부에는 지지판을 더 구비할 수 있다. 상기 지지판은 상기 힘 측정센서(40)를 지지하는 기능을 한다.The
지금까지 본 발명에 따른 착용로봇용 발바닥은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the sole for a wearable robot according to the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it will be understood that it is merely an example and that various modifications and equivalents of other embodiments are possible for those skilled in the art. Accordingly, the scope of the true technical protection should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 하부 판재 20 : 중간 판재
30 : 상부 판재 40 : 힘 측정센서
50 : 금속판 100 : 착용로봇용 발바닥10: bottom plate member 20: middle plate member
30: top plate 40: force measuring sensor
50: metal plate 100: sole for wear robot
Claims (6)
상기 하부 판재(10)의 상부에 체결되어, 상기 하부 판재(10)와의 사이에 밀폐 공간을 형성하는 상부 판재(30);
상기 하부 판재(10)와 상부 판재(30) 사이에 위치하는 중간 판재(20); 및
상기 중간 판재(20)에 고정되어, 상기 상부 판재(30)에 안착된 착용자의 무게를 감지하는 힘 측정센서(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용로봇용 발바닥.A bottom plate (10) which is seated on the floor;
An upper plate 30 coupled to an upper portion of the lower plate 10 to form a closed space between the lower plate 10 and the upper plate 10;
An intermediate plate (20) positioned between the bottom plate (10) and the top plate (30); And
And a force measuring sensor (40) fixed to the intermediate plate (20) and sensing the weight of the wearer seated on the upper plate (30).
상기 힘 측정센서(40)의 상면과 하면 중 적어도 일면에 배치되고 상기 힘 측정센서(40)를 완전히 덮도록 힘 측정센서(40)의 면적보다 큰 면적으로 형성되어, 상기 힘 측정센서(40)보다 넓은 분포의 힘을 감지하는 금속판(50)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 착용로봇용 발바닥.The method according to claim 1,
The force measuring sensor 40 is disposed on at least one of the upper surface and the lower surface of the force measuring sensor 40 and has an area larger than that of the force measuring sensor 40 so as to completely cover the force measuring sensor 40, Further comprising a metal plate (50) for sensing a wider distribution of force.
상기 상부 판재(30)는 연성 재질로 이루어져, 상기 상부 판재(30)에 가해지는 하중이 상기 힘 측정센서(40)로 전달되도록 구성된 것을 특징으로 하는 착용로봇용 발바닥.The method according to claim 1,
Wherein the upper plate (30) is made of a soft material, and a load applied to the upper plate (30) is transmitted to the force measuring sensor (40).
상기 힘 측정센서(40)의 하부에 상기 힘 측정센서(40)를 지지하기 위한 지지판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 착용로봇용 발바닥.The method according to claim 1,
Further comprising a support plate for supporting the force measurement sensor (40) at a lower portion of the force measurement sensor (40).
상기 하부 판재(10)는 둘레가 상부로 절곡되게 형성되고, 상기 중간 판재(20) 및 상부 판재(30)는 상기 하부 판재(10)의 절곡된 부위 내측으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 착용로봇용 발바닥.The method according to claim 1,
Wherein the lower plate member 10 is formed so that the periphery thereof is bent upward and the middle plate member 20 and the upper plate member 30 are inserted into the bent portion of the lower plate member 10. [ sole.
상기 힘 측정센서(40)는 로드 셀(Load Cell)로 구성되는 것을 특징으로 하는 착용로봇용 발바닥.The method according to claim 1,
Wherein the force measuring sensor (40) comprises a load cell.
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