KR100542530B1 - 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터 - Google Patents

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KR100542530B1
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유아사신고
사이또아끼히꼬
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마츠시타 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

개량된 인간 동작 애플리케이터는 인체의 일부에 주어진 빠르고 충분한 변위량을 보장한다. 상기 애플리케이터는 인체의 일부에 꼭 맞게 되어 있는 지지체를 포함한다. 상기 지지체는 상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계에 있는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터를 구비한다. 상기 액추에이터는 유전체 코어와, 자신을 가로지르는 구동 DC 전압을 받아들이고 상기 코어의 반대쪽에 위치하는 한 쌍의 전극을 포함한다. 상기 탄성 액추에이터는 일정한 길이를 갖고, 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성 변형되어 상당한 범위로 인체의 일부에 신장력을 발휘한다. 또한, 애플리케이터는 가변 레벨의 구동 DC 전압을 탄성 액추에이터에 인가하는 제어기를 포함하고, 이에 의해 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시킬 수 있다.
인간 동작 애플리케이터, 지지체, 탄성 액추에이터, DC 전압원, 제어기

Description

착용 가능한 인간 동작 애플리케이터{WEARABLE HUMAN MOTION APPLICATOR}
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터의 사시도.
도2는 상기 애플리케이터에 채용되는 전기 활성의 탄성 액추에이터의 사시도.
도3a 및 도3b는 상기 애플리케이터의 동작을 설명하는 설명도.
도4는 상기 애플리케이터의 전기 회로의 블록도.
도5는 상기 애플리케이터에 사용되는 피드백 제어를 나타내는 블록도.
도6 및 도7은 상기 애플리케이터의 동작을 각각 나타내는 그래프.
도8은 상기 애플리케이터의 사시도.
도9a 및 도9b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터를 각각 나타내는 개략도.
도10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터의 사시도.
도11은 상기 애플리케이터에 사용될 수 있는 것과 동일한 액추에이터의 개략도.
도12 및 도13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 착용 가능한 인간 동작 애플리 케이터의 개략도.
도14는 상기 애플리케이터의 전기 회로를 나타내는 블록도.
도15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터의 사시도.
도16은 상기 애플리케이터에 사용되는 액추에이터의 사시도.
도17은 절연 외장이 제거된 상기 액추에이터의 단면도.
도18 및 도19는 상기 애플리케이터에 사용될 수 있는 액추에이터의 패키지 조립체를 각각 나타내는 개략도.
도20a 및 도20b는 본 발명의 애플리케이터에 사용될 수 있는 편물 구조의 액추에이터를 각각 나타내는 개략도.
도21a 및 도21b는 본 발명의 애플리케이터에 사용될 수 있는 원통형 구조의 액추에이터를 각각 나타내는 개략도.
도22a 및 도22b는 본 발명의 애플리케이터에 사용될 수 있는 코일형 액추에이터를 각각 나타내는 개략도.
도23은 본 발명의 액추에이터에 사용될 수 있는 복수개의 가요성 패드를 갖는 액추에이터의 평면도.
도24는 상기 액추에이터의 전기 회로를 나타내는 개략도.
도25는 상기 액추에이터에 합체될 수 있는 타원형 전극의 개략도.
도26a 및 도26b는 본 발명의 애플리케이터에 사용될 수 있는 원통형 구조의 형상을 갖는 액추에이터를 나타내는 사시도.
도27a 및 도27b는 본 발명의 애플리케이터에 사용될 수 있는 천공 전극을 갖는 또 다른 액추에이터를 나타내는 도면.
도28은 본 발명의 애플리케이터에 사용될 수 있는 망사형 전극을 갖는 또 다른 액추에이터의 사시도.
도29는 상기 애플리케이터의 망사형 전극을 나타내는 평면도.
도30은 본 발명의 애플리케이터에 사용될 수 있는 적층 구조를 갖는 또 다른 액추에이터의 사시도.
도31a 및 도31b는 상기 액추에이터에 장치될 수 있는 예비 압축된 전극을 갖는 액추에이터의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 지지체
11: 본체
12: 패스너
30: 제어기
40: 제어기 하우징
41: 케이블
42: 어댑터
44: 버튼
46: 디스플레이
50: 액추에이터
본 발명은 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터에 관한 것으로, 특히 전기 활성의 탄성 액추에이터를 사용하는 인간 동작 지원 또는 유도 장치에 관한 것이다.
신장력 또는 수축력을 제공하기 위한 전류의 인가에 의해 발생된 열에 응답하여 변형되는 형상 기억 합금을 사용하고, 이에 의해 인체에 의해 의도된 동작을 지원하는 인간 동작 액추에이터가 일본 특허 조기 공개 번호 2002-48053호에 제안되어 있다. 그러나 변위량에 대한 제한과 상기 형상 기억 합금에 주어진 응답 속도 때문에, 종래 기술의 동작 애플리케이터는 인간 동작의 지원 또는 유도의 실제 필요성과 완전히 조화되지 않는다는 점에서 불충분한 것으로 확인되었다.
인체의 일부에 주어진 빠르고 충분한 변위량을 보장하는 개선된 인간 동작 애플리케이터를 제공하는 본 발명에 의해 상기한 불충분성이 감소되었다. 본 발명에 따른 인간 동작 애플리케이터는 인체의 일부에 맞도록 조절되는 지지체를 포함한다. 상기 지지체는 인체의 일부에 대하여 힘 전달 관계에 있는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터를 구비한다. 상기 탄성 액추에이터는 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치하고 구동 DC 전압을 수신하는 한 쌍의 전극을 포함한다. 상기 탄성 액추에이터는 일정한 길이를 가지며, 구동 DC 전압이 증가됨에 따라 길이 방향으로 탄성 변형되어 인체의 일부에 상당한 범위로 신장력을 발휘한다. 또한, 애플리케이터는 상기 구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과, 가변 레벨의 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하는 제어기를 포함하고, 이에 의해 인체의 일부에 인가될 가변 동작 유도력을 발생시킨다. 따라서 탄성 액추에이터는 빠르고 충분한 변위량을 인체의 일부에 제공할 수 있어서, 인체에 의해 의도된 동작을 지원하고 유도하기에 충분한 안정되고 부드러운 동작을 제공할 수 있다.
상기 지지체는 가요성 재료로 제조되고, 인체의 일부에 맞도록 조절되어, 인체의 일부를 둘러싸는 관형 구성을 갖는 것이 바람직하다. 액추에이터는 상기 지지체와 함께 탄성 변형되도록 상기 가요성 지지체에 고정된다. 따라서 액추에이터에서 발생된 힘이 상기 지지체에 의해 거의 방해받지 않고 인체의 일부에 성공적으로 전달될 수 있다.
상기 애플리케이터는 인체의 일부의 동작을 감지하여 동작 크기를 나타내는 동작 신호를 제공하는 동작 센서를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 동작 신호에 응답하여, 상기 제어기는 상기 동작을 지원 또는 방해하는 적절한 세기의 힘을 제공하기 위해 상기 동작 신호에 대한 특정한 레벨의 구동 DC 전압을 인가한다.
상기 동작 센서를 대신하여, 상기 애플리케이터에는 램덤하게 변화하는 구동 DC 전압을 표시하는 랜덤 신호를 발생하는 신호 발생기가 장치될 수 있다. 상기 랜덤 신호에 응답하여, 액추에이터가 램덤하게 변화되는 힘을 애플리케이터에 발휘하도록 상기 제어기는 임의로 변하는 구동 DC 전압을 상기 액추에이터에 인가하여, 인간이 저항력을 발생시키도록 하기 때문에 근육 훈련이나 재활 능력을 제공할 수 있다.
한 실시예에서, 상기 애플리케이터는 인체의 움직임이 이루어지는 방향을 감지하여 움직임의 방향을 나타내는 방향 신호를 제공하는 방향 센서와, 상기 제어기에 제공된 동작 지원 모드와 동작 훈련 모드 중 하나를 활성화하는 선택기를 포함한다. 동작 지원 모드에서, 상기 제어기는 방향 신호에 응답하여 인간 동작을 지원하는 방향으로 탄성 액추에이터를 변형시키는 어떤 레벨의 구동 DC 전압을 제공한다. 동작 훈련 모드에서, 상기 제어기는 방향 신호에 응답하여 인간 동작의 반대 방향으로 탄성 액추에이터를 변형시키는 어떤 레벨의 구동 DC 전압을 제공한다. 이러한 구성으로, 상기 애플리케이터는 인간 동작 지원 장치 또는 인간 동작 훈련 장치로서 선택적으로 활용될 수 있다.
상기 애플리케이터가 인체의 관절 동작을 지원하는데 잘 적용되도록 하기 위하여, 상기 애플리케이터는 인체의 관절 부위에 꼭 맞도록 구성되는 지지체를 포함하고, 상기 관절 부위에서 실행되는 동작의 방향 및 크기를 감지하여 상기 동작의 방향 및 크기를 나타내는 동작 신호를 제공하는 동작 센서를 포함한다. 상기 동작 신호에 응답하여, 상기 제어기는 관절의 구부림 또는 펴짐을 지원하는 방향으로 탄성 액추에이터를 변형시키는 어떤 레벨의 구동 DC 전압을 인가한다.
관절 동작을 성공적으로 지원하기 위하여, 상기 지지체가 관절 부위에 제공되는 경우, 상기 지지체는 길이 방향 축을 갖는 관형 구성으로 이루어지고, 상기 길이 방향 축에 대하여 상기 관형 지지체의 직경 방향으로 마주보는 말단에 한 쌍의 탄성 액추에이터를 갖는데, 그들 중 하나가 관절의 전방면에 위치하고 다른 하 나가 관절의 후방면에 위치한다. 상기 동작 신호에 응답하여, 상기 제어기는 상기 탄성 액추에이터들 중 하나를 선택하고, 그곳에 관절의 구부러짐 또는 펴짐을 지원하는 방향으로 상기 선택된 액추에이터를 확장시키는 어떤 레벨의 구동 DC 전압을 인가한다. 이 기술은 액추에이터 관절 동작과 일치하여, 부드럽고 편안한 동작 지원을 보장한다.
또한, 제어기는 관절의 구부림 또는 펴짐을 지원하기 위해 동작 신호에 응답하여 상기 탄성 액추에이터들 중 하나를 선택하고, 선택된 액추에이터를 확장시키는 어떤 레벨의 구동 DC 전압을 그곳에 인가하고, 동시에 확장된 상태로부터 나머지 액추에이터를 수축시키는 낮은 레벨의 구동 DC 전압을 상기 나머지 액추에이터에 인가하도록 구성될 수 있다. 그 결과 2개의 힘이 관절 주위에 한 쌍의 힘을 발생시켜서 관절 동작이 쉬워진다.
또한, 본 발명의 애플리케이터는 인체의 몸통에 대한 뒤틀림을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 이 목적을 위해, 상기 지지체는 상기 몸통 주위에 맞는 길이 방향 축을 갖는 관형 구성으로 형성된다. 상기 지지체는 각각이 상기 길이 방향 축 주위에서 확장하는 밴드 형상으로 이루어진 한 쌍의 탄성 액추에이터를 구비한다. 상기 2개의 액추에이터 또는 밴드는 길이 방향 축에 대하여 서로 다른 각도로 확장하여 서로 교차한다. 동작 감지 수단이 액추에이터에 포함되어, 길이 방향 축 및 상기 길이 방향 축에 직교하는 수평축의 각각에 대하여 몸통의 변형량을 감지하고, 상기 변형량을 나타내는 변형 신호를 제공한다. 상기 변형 신호에 응답하여, 상기 제어기는 상기 변형량을 감소시키는 방향으로 탄성 액추에이터를 탄성 변형시 키기 위해 가변 레벨의 구동 DC 전압을 각각의 탄성 액추에이터에 제공한다.
상기 동작 센서가 장착된 애플리케이터에 있어서, 상기 제어기는 복수개의 프로그램을 저장한 테이블을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 프로그램의 각각은 서로 다른 구동 DC 전압 레벨을 상기 감지된 동작 크기에 할당한다. 프로그램 선택기가 애플리케이터에 포함되어 상기 프로그램들 중 하나를 선택하고 선택된 프로그램에 따라서 액추에이터를 변형시킨다. 따라서 다른 근력을 갖는 개개인에게 애플리케이터가 쉽게 맞추어질 수 있다.
공동 실린더의 유전체 코어와, 상기 원통의 외면 및 내면에 각각 배치된 전극들로 구성된 하나 이상의 섬유에 의해 탄성 액추에이터가 실현될 수 있다. 따라서 액추에이터에는 그 길이를 따라 변형의 우선 방향이 제공될 수 있고, 전극들에는 상기 유전체 코어의 단면에 대하여 큰 특정한 표면이 제공될 수 있으며, 이에 의해 액추에이터를 그 길이 방향을 따라서 최소 DC 전압으로 변형시키는 전기 활성력을 증가시킬 수 있기 때문에, 효과적인 전력 구동을 보장한다. 상기 섬유의 직경을 최소화하기 위해 상기 중공 실린더의 유전체 코어에는 내부 전극이 채워질 수 있다. 상기 외부 전극은 유전체 외장으로 둘러싸이는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유전체 외장을 갖는 복수개의 섬유들이 서로 패킹되어 하나의 변형 가능한 모듈을 형성할 수 있다.
상기 액추에이터 자체가 인체 일부의 외형에 잘 맞도록 하기 위하여, 상기 섬유의 하나 이상의 스트랜드(strand)는 상기 섬유에 제공된 탄성 변형성에 추가되는 그 자신의 탄성력을 나타내는 편물 구조(knitted structure)로 짜여진다. 이와 관련하여, 상기 탄성 액추에이터 또는 섬유는 인체 일부의 주위에 맞도록 원통 구조로 짜여질 수 있다. 원통 구조로 짜여진 섬유가 원통 구조와 유사한 가요성 지지체 상에 친밀하게 맞추어지거나, 그 자신을 상기 지지체의 주요 부분으로 한정할 수 있다.
상기 섬유가 원통 구조의 탄성 액추에이터를 한정하도록 둘둘 말려서 인체의 일부의 주위에 꼭 맞도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 탄성 액추에이터는 전극으로 각각 코팅된 전방면과 후방면을 갖는 탄성 시트 형태의 유전체 코어를 포함할 수 있다. 상기 전극의 각각은, 서로 일정 간격 떨어져서 배치되고 동일한 전위를 갖도록 전기적으로 상호 연결된 복수개의 가요성 패드를 갖는다. 이러한 구조로, 상기 탄성 시트의 탄성 변형을 따르기에 충분한 가요성을 갖는 전극이 제조되고, 이에 의해 전체 액추에이터에 향상된 탄성을 제공할 수 있다.
대안으로, 상기 전극들의 각각은 전극에 가요성을 제공하는 복수개의 공극을 갖는 천공 형태로 형성된다.
액추에이터가 발휘하는 힘의 강도를 증가시키기 위해, 액추에이터는 각각이 탄성의 박막 형태인 복수개의 유전체 코어들과 복수개의 망사형의 박막 전극들이 교대로 적층되어 있는 적층물(laminate)일 수 있다.
액추에이터가 탄성의 유전체 시트로 구성되고 상기 탄성 유전체 시트의 대향면에 각각 복수개의 가요성 패드 또는 망사형의 박막의 형태로 전극들이 코팅되는 경우, 액추에이터는 인체의 일부를 둘러싸기 위한 원통 구조의 형상이 될 수 있고, 이에 의해 애플리케이터의 조립이 쉬워진다.
또한, 액추에이터는 하나의 특정한 방향으로 기계적으로 예비 압축되어, 구동 DC 전압을 인가함으로써 발생되는 전기 활성력에 부가되는 기계적 탄성력을 발생시킬 수 있다. 이 방법으로, 액추에이터는 상기 DC 전압을 수신하자마자 액추에이터가 현저히 변형되는 변형의 우선 방향을 가질 수 있고, 이에 의해 그 결과의 힘을 주로 의도된 방향을 따라 인체의 일부에 발휘하게 된다. 이 목적을 위해, 상기 유전체 코어의 대향면에 있는 전극들이 예비 압축되어 기계적인 탄성력을 제공할 수 있다.
본 발명의 이들 목적과 다른 목적, 및 이점들은 첨부된 도면과 함께 설명될 때 하기의 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
본 발명은 인체의 일부에 주어진 빠르고 충분한 변위량을 보장하는 개선된 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이제 도1을 참조하면, 도1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터가 도시되어 있다. 상기 애플리케이터는 한 쌍의 전기 활성의 탄성 액추에이터(50)를 갖춘 가요성 지지체(10)와, 예를 들어 사용자의 의류에 부착되거나 의류의 주머니에 들어가는 등 사용자가 지니는 제어기(30)를 포함한다. 상기 가요성 지지체(10)는 인체의 무릎 관절과 같은 부위에 꼭 맞도록 조절되는 신장 가능한 직물의 본체(11)를 포함하고, 상기 신체의 일부 주위에 상기 지지체(10) 를 견고히 고정시키는 패스너(fastener)(12)를 포함한다. 본체(11)는 도8에 도시된 바와 같이 슬리브 또는 밴드로 제조될 수 있다. 액추에이터(50)는 일반적으로 전기 왜곡 중합체 액추에이터(electrostrictive polymer actuator)로서 알려져 있고, 아크릴 탄성 중합체 및 실리콘과 같은 탄성 중합체로 제조된 유전체 코어(51)와, 상기 코어의 대향면에 위치한 한 쌍의 가요성 전극(60)으로 구성된다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 액추에이터(50)에는 긴 시트의 형태이고 상기 시트의 두께 방향으로 일정 간격 떨어진 전극들(60)이 제공된다. 전극(60)은, 중합체의 표면에 분산되거나 중합체의 표면에 코팅되는 귀금속 필터와 카본 블랙의 혼합물로 구성되어, 중합체의 탄성 변형을 발생시키는 가요성을 갖게 된다. 전극(60)을 가로지르는 구동 DC 전압이 인가되면, 액추에이터(50)는 두께 방향으로 압축되어 상기 전극들이 서로를 향하여 끌어 당겨짐에 따라 길이 및 폭 방향으로 탄성적으로 확장하게 된다. DC 전압이 제거되면, 액추에이터(50)는 원래의 크기로 복귀한다. 즉, 중합체 본래의 탄성력에 의해 수축된다. 이 탄성 변형량은 DC 전압에 비례한다. 따라서 액추에이터(50)는 DC 전압이 증가됨에 따라 상당한 범위로 확장될 수 있고, DC 전압의 감소로 수축된다. 이와 관련하여, 제어기(30)는 상기 전극(50)을 가로질러 인가되는 DC 전압을 변경시키도록 구성된다.
도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 지지체(10)가 무릎 관절의 주위에 맞추어지는데, 상기 지지체(10)에는 관절의 구부림 또는 펴짐을 지원하는 힘을 발생시키기 위해 관절의 전방에 하나의 액추에이터(50)가 제공되고 관절 후방에 하나의 액추에이터가 제공된다. 이 목적을 위해, 액추에이터는, 상기 지지체(10)의 내부에 배치되어 관절의 동작을 감지하기 위하여 관절 주위의 피부와 접촉하는 센서(20)를 포함한다. 센서(20)는 스트레인 게이지(strain gauge), 미오일렉트릭 센서(myoelectric sensor), 또는 압력 센서일 수 있으며, 인체 근육이 발휘하는 순간적인 힘을 감시하고 상기 감시한 결과를 나타내는 출력을 제공한다. 도4에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(30)는 무릎이 구부려질 때나 펴질 때 상기 센서(20)로부터의 출력을 분석하여 힘의 방향뿐만 아니라 측정된 힘의 순간량을 결정하는 동작 분석기(31)를 포함한다. 즉, 상기 동작 분석기(31)는 센서(20)와 함께, 인체에 의해 관절에서 실행되는 동작의 방향 및 크기를 나타내는 동작 신호를 제공하는 동작 센서를 한정한다. 도6에 도시된 바와 같이, 제어기(30)는 액추에이터의 전극(60)을 가로지르는 가변 DC 전압을 제공하여 일정량만큼 실제 인간의 힘(HF)보다 적고 또 이것에 비례하는 보조력(AF, assisting force)을 발생시키도록 구성된다. 근력이 개인별로 다르다는 관점에서, 제어기에는 전력 테이블(32)이 장치되며, 상기 전력 테이블(32)에는 감시된 인간의 힘(HF)의 크기와 보조력(AF)의 목표치 사이의 서로 다른 관계를 각각 한정하는 복수개의 프로그램이 저장되어 있다. 프로그램 선택기(33)가 상기 제어기(30)에 포함되어, 상기 프로그램들 중 하나를 선택하여 상기 감시된 인간의 힘(HF)에 대한 보조력(AF)의 목표치를 제공한다. 도5에 도시된 바와 같이, 상기 선택된 프로그램에 따라서, 조절기(34)는 제어 신호를 가변 DC 전압원(38)에 제공하도록 응답하여, 구동 DC 전압을 조절하기 위해 상기 전력 테이블(34)로부터의 목표치에 기초하여 피드백 방식으로 액추에이터에 인가되는 구동 DC 전압을 변경시킨다. 이 결과, 도7에 도시된 바와 같이, 액추에이 터에 의해 발생된 보조력(AF)은 실제 인간의 힘(HF)을 정확히 따를 수 있으며, 도7은 인간의 힘(HF)을 나타내는 근력과 보조력(AF)을 나타내는 액추에이터 출력 사이의 동기 관계를 실연한 것으로, 두 힘은 모두 보행 걸음의 한 사이클 내에서 변화한다. 가변 DC 전압원(38)은 스위치(36)와 함께 제어기 하우징(40)내에 수납되고, 케이블(41) 및 지지체의 한 말단에 있는 분리 가능한 어댑터(42)에 의해 상기 액추에이터(50)에 연결된다. 상기 어댑터(42)로부터 상기 액추에이터(50)로의 전기 접속은 전도성의 선(thread)이나 가요성 와이어 등을 통해서 이루어진다.
또한, 상기 액추에이터들(50) 중 어느 하나가 상기 선택된 프로그램에 의해 한정된 DC 전압의 인가에 의해 확장될 수 있는 지를 결정하기 위해 상기 감시된 인간의 힘의 방향이 인식되는 방향 선택기(35)에 동작 신호가 제공된다. 즉, 도3a의 위치로부터 도3b의 위치로 무릎이 구부러짐에 따라 센서 출력이 증가되는 경우, 방향 선택기(35)는 스위치(36)를 활성화하여 무릎의 전방에 있는 액추에이터(50)에 전류를 공급하고, 후방의 액추에이터에는 전류를 공급하지 않음으로써 무릎의 구부림을 지원하는 방향으로 전방의 액추에이터를 확장시킨다. 그 반면, 무릎의 펴짐에 대응하여 센서 출력이 감소하는 경우, 방향 선택기(35)는 스위치(36)를 활성화하여 후방 액추에이터(50)에 전류를 공급하고 전방 액추에이터(50)에는 전류를 공급하지 않음으로써, 무릎의 펴짐 동작을 지원하는 후방 액추에이터를 확장시킨다.
관절 동작을 지원하는 것에 추가하여, 본 실시예의 애플리케이터는 인간의 동작에 반대되는 힘을 발생함으로써 사람의 근육을 강화하는 데 사용될 수 있다. 이 목적을 위해, 제어기(30)는 보조력을 발생하는 동작 지원 모드와 반대의 힘을 발생하는 동작 훈련 모드를 제공하도록 프로그래밍되고, 상기 모드 중 하나를 선택하는 모드 선택기(37)를 포함한다. 동작 훈련 모드가 선택되는 경우, 방향 선택기(35)는 상기 동작 지원 모드의 반대 방향으로 동작한다. 즉, 관절이 실제로 펴지는 경우 관절을 구부리는 방향으로 상기 액추에이터들 중 하나를 활성화하고, 그 반대의 경우도 또한 동일하다.
제어기 하우징(40)의 전방에는 모드와 프로그램을 선택하는 버튼과, 선택된 모드와 프로그램을 표시하는 디스플레이(46)가 제공된다.
관절을 구부리거나 펴는 경우, 상기 액추에이터들 중 하나가 확장되고, 반대로 다른 하나가 확장된 상태로부터 수축됨으로써 관절에 대한 한 쌍의 힘을 발달시키므로, 애플리케이터의 성능을 강화한다. 그러나 인간은 관절을 펼 때보다 구부릴 때 더 많은 힘을 필요로 하기 때문에, 관절의 구부림을 지원하기 위하여 관절의 전방의 확장용 액추에이터만을 사용하는 것 또한 가능하다.
또한, 액추에이터(50)를 지지체(10)의 내부 표면에 배치하여 인체의 일부에 직접적으로 힘을 전달하는 것이 바람직하지만, 지지체(10)를 통해서 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계가 유지되는 경우 액추에이터(50)가 지지체(10)에 일체로 형성되거나, 지지체의 외면에 일체로 형성될 수 있다.
도8에 도시된 바와 같이, 지지체(10)에는 지지체의 길이를 따라 일정 간격 떨어진 2개의 센서(20)가 제공될 수 있고, 상기 2개의 센서(20)는 감시된 결과의 평균을 제공하거나 신뢰성이 있는 인간 동작 데이터를 얻기 위하여 사용된다.
도9a 및 도9b는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 것으로, 상기 제2 실시예 에서 액추에이터는 손가락 동작을 지원 및/또는 훈련하기 위한 글러브(10A) 형태의 가요성 지지체를 포함한다. 상기 글러브의 각각의 손가락에는 손바닥 면과 손등 면에 2개의 대향하는 액추에이터(50A)가 제공된다. 손가락을 구부리거나 펴는데 함께 작용하는 힘을 발생하기 위해 동시에 전류가 공급되도록 손의 어느 한쪽에 있는 이들 액추에이터들은 동일한 DC 전압원을 가로질러 병렬로 전기적으로 연결된다. 나머지 구조와 동작은 제 1 실시예의 것과 동일하다. 이 실시예에서, 센서는 글러브의 손가락 중 어느 것에도 제공될 수 있다.
도10은 본 발명의 제3 실시예를 나타내며, 제3 실시예는 인체의 척추에 대한 뒤틀림을 감소시키도록 설계된 것으로, 인체의 몸통 주위를 감싸는 원통형 몸체 지지체(10B)를 포함한다. 상기 몸통 지지체(10B)는 가요성 재료로 제조되며, 지지체의 길이 방향 축에 대하여 원주 방향으로 확장하고 지지체의 후방면에서 서로 교차하는 붕대 형상으로 되어 있는 한 쌍의 동일한 액추에이터(50B)를 갖는다. 또한, 지지체(10B) 상에는 4개의 센서(20B)가 제공되는데, 이들 센서들은 각각의 액추에이터(50B)의 마주보는 말단에 대응하는 부분에 각각 제공되어 길이 방향 축에 대한 몸통의 변형량뿐만 아니라 상기 길이 방향 축에 직교하는 수평축에 대한 몸통의 변형량을 얻을 수 있다. 센서(20B)의 출력은 도4의 실시예에서 사용된 것과 동일한 동작 분석기에 의해 처리되며, 상기 동작 분석기는 상기 변형량을 나타내는 변형 신호를 제공하게 된다. 상기 변형 신호에 응답하여 가변 레벨의 구동 DC 전압을 제공하기 위해 동일한 제어기가 본 실시예에 포함되어, 변형량 즉, 몸통의 뒤틀림을 감소시키는 방향으로 액추에이터들 중 하나 또는 2개를 탄성 변형시킨다.
도11은 본 발명의 애플리케이터에 사용될 수 있는 적층 구조를 갖는 또 다른 액추에이터(50C)를 나타낸다. 상기 액추에이터(50C)는 복수개의 시트와 같은 탄성 유전체 코어들(51C) 및 복수개의 평탄한 가요성 전극들(60C)을 포함하고, 상기 탄성 유전체 코어들과 상기 평탄한 가요성 전극들은 교대로 적층된다. 모든 교대 적층 전극(60C)이 동일한 전위에 연결되어, 유전체 코어들은 동일한 전압차를 받아서 균일하게 변형된다.
도12 내지 도14는 본 발명의 제4 실시예를 나타내는데, 제4 실시예는 인체의 하방의 다리에 마사지 동작을 제공하도록 설계되며, 종아리에 인접한 하부의 다리 주위에 맞는 가요성 관형 지지체(10D)를 포함한다. 이 실시예에서, 상기 지지체(10D)는 내면과 외면에 각각 가요성 전극들이 형성된 관형 구조를 갖는 하나의 탄성 액추에이터(50D)를 갖는다. 상기 관형 액추에이터(50D)는 상기 전극들을 가로질러서 증가하는 구동 DC 전압을 받는 경우 방사 방향으로 확장하고, DC 전압이 감소됨에 따라 수축한다. 따라서 인체의 하부 다리에 가해지는 압축력의 발생 및 완화를 반복하여 그곳에 마사지 작용을 제공한다.
이 목적을 위해, 제어기(30D)는 배증기(multiplier)(47D)를 통해서 전압 발생기(48D)에 공급되는 랜덤 신호를 발생하는 랜덤 신호 발생기(39D)를 포함하며, 상기 전압 발생기(48)에서는 DC 전압원(38D)으로부터 액추에이터(50D)에 공급될 적절한 레벨의 구동 DC 전압을 제공하기 위해 신호가 처리된다. 제어기(30D)는 조정기(49D)를 포함하고, 상기 조정기는 마사지의 세기를 변화시키기 위해 배증기(47D)로 하여금 DC 전압의 레벨을 조정하도록 한다. 비록 본 실시예가 인체에 가해지는 힘의 세기를 변화시키기 위해 랜덤 신호 발생기(39D)를 사용하지만, 다리 아래 부분을 마사지하는 관형 액추에이터(50D)를 반복적으로 확장 및 수축하기 위하여 한정된 가변 DC 전압 패턴을 인가하거나 간헐적으로 일정한 DC 전압을 인가하는 것 또한 가능하다.
도4에 도시된 제어기(30) 대신에 상기 제어기(30D)가 이전의 실시예에 사용될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 이전의 실시예에서 액추에이터는 관절을 구부리거나 펴기 위해 인가되는 램덤하게 변화하는 힘을 발생하여, 훈련이나 재활의 목적을 위해 인체에 의한 반대 동작을 유도했다.
도15 내지 도17은 본 발명의 제5 실시예를 나타내며, 본 발명의 제5 실시예는, 탄성 중합체로 제조된 유전체 코어(51E)를 갖는 섬유로 형성되고 중공 실린더 형상으로 형성된 각각의 액추에이터(50E)를 사용한다는 것을 제외하고 제1 실시예와 동일하다. 각각이 카본 블랙과 귀금속 필터의 합성물로 형성된 전극들(60E)이 중공 실린더의 내면과 외면에 분산되거나 그 위에 코팅되어, 상기 전극들에는 상기 중공 실린더의 탄성 변형에 따를 수 있는 충분한 가요성이 제공된다. 따라서 상기 액추에이터(50E)는 상기 전극(60E)에 인가되는 구동 DC 전압의 레벨에 비례하여 길이 방향으로 탄성적으로 확장한다. 상기 섬유 액추에이터들(50E)이 정렬되어 배치되고, 동일한 관형 슬리브(10E)의 전단에 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 고정된다. 상기 액추에이터들(50E)은 DC 전압원(38E)을 가로질러 서로 병렬로 전기적으로 연결되어, 제1 실시예에 사용된 것과 동일한 구성을 갖는 제어기(30E)로부터의 출력에 따라서 동시에 변형된다. 주위의 물체와의 원하지 않는 전기적인 접속 으로부터 외부 전극들(60E)을 보호하기 위하여, 각각의 외부 전극(60E)은 유전체 외장(52E)으로 피복된다. 상기 제1 실시예를 참조하여 설명된 것과 동일한 기능을 하는 센서들(20E)이 상기 지지체(10E)의 내부에 배치된다. 상기 섬유 액추에이터의 구조에서, 외부 전극에는 상기 유전체 코어의 단면에 대해 큰 특정한 표면이 제공되어, 효과적인 전력 구동을 위해 최소 전력 요구로 액추에이터를 변형시키는 전기 활성력이 증가한다. 비록 설명된 실시예가 공동 구조의 액추에이터를 나타냈지만, 중심 구멍 전체가 내면 전극(60E)으로 채워진 중실 구조로 액추에이터가 형성될 수 있다. 이것은 섬유 액추에이터의 직경을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도18 및 도19에 도시된 바와 같이, 인체의 일부에 강화된 힘을 제공하기 위해 상기 섬유 액추에이터들(50E)이 함께 패킹되어, 지지체에 고정되는 단일한 액추에이터를 형성할 수 있다.
대안으로, 도20a 및 도20b에 도시된 바와 같이, 단일한 섬유 액추에이터가 편물 구조로 짜여질 수 있으며, 상기 편물 구조는 상기 섬유 액추에이터에 제공된 탄성 변형성에 추가되는 그 자체의 탄성력을 갖는다. 상기 편물 구조 자체가 변형의 우선 방향을 제공하기 때문에, 상기 섬유 액추에이터의 전기 활성 변형이 우선 방향을 따라 성공적으로 인도되어, 도20a의 전류가 공급되지 않은 상태로부터 도20b의 전류가 공급된 상태로 의도된 방향으로 편물 구조의 액추에이터를 효과적이고 효율적으로 변형시킬 수 있다. 따라서 섬유 액추에이터는 인체의 일부를 둘러싸는 슬리브로 형성될 수 있거나 지지체에 고정되는 평면 시트로 형성될 수 있다. 평면 시트로 형성되는 경우, 액추에이터는 도1, 도8, 도9 및 도10에 도시된 상기 실시예에 잘 활용될 수 있다. 슬리브로 형성되는 경우, 액추에이터는 도12에 도시된 실시예에 가장 잘 활용될 수 있다. 상기 슬리브 액추에이터는 관형 지지체에 고정될 수 있거나, 지지체의 주요한 부분을 형성하기 위해 활용될 수도 있다. 후자의 경우, 상기 슬리브를 인체의 일부에 간단히 부착하도록 지지체가 설계될 수 있다. 도21a에 도시된 바와 같이, 직경이 마주보고 있는 길이 방향 말단에서보다 길이 방향 중심 방향으로 향하여 작아지는 슬리브로 액추에이터(50E)가 짜여지는 경우, 도21b에 도시된 바와 같이 상기 액추에이터는 전류가 공급되면 길이 방향 축을 따라 탄성 변형량이 증가될 수 있다.
또한, 도22a에 도시된 바와 같이, 상기 섬유 액추에이터(50E)가 코일 형태로 인체의 일부를 둘러싸는 원통 형상을 가질 수 있다. 전류가 공급되는 경우, 도22b에 도시된 바와 같이 상기 섬유 액추에이터가 원주 방향으로 확장함에 따라서 상기 원통은 그 직경을 증가시킨다. 그러므로 상기 코일형의 액추에이터는 도12의 실시예에 가장 잘 이용될 수 있다.
도23 및 도24는 상기한 액추에이터들의 구성과는 다르지만 본 발명의 애플리케이터에 동등하게 사용될 수 있는 구성을 갖는 액추에이터(50F)를 나타낸다. 상기 액추에이터(50F)는 탄성 중합체로 제조된 평탄한 유전체 코어(51F)와, 상기 코어(51F)의 마주보는 면에 배치된 복수개의 가요성 패드들(61)로 구성된다. 상기 코어의 각각의 표면의 패드들(61)은 동일한 전위를 갖도록 결합되어, 전극(60F)을 한정한다. 상기 패드들(61)은 원형이고, 상기 유전체 코어의 길이와 폭을 따라 일정한 간격을 두고 정렬되도록 배치된다. 상기 전극들을 가로질러 구동 DC 전압이 공급되면, 액추에이터(50F)는 최초에 가요성 패드들(61)의 변형과 함께 길이 및 폭 방향으로 거의 동일하게 확장한다. 도25에 도시된 바와 같이, 예를 들어 길이 방향과 같은 변형의 우선 방향을 제공하기 위하여, 각각의 패드(61)는 그 주축이 액추에이터의 길이 방향으로 정렬된 타원형으로 구성될 수 있다.
도26a는 또 다른 액추에이터(50G)를 나타내는데, 상기 액추에이터(50G)는 축 말단에서보다 축 중심을 향하여 점점 작아지는 직경을 갖는 원통 구조로 형성되어 있다. 상기 액추에이터(50G)는 탄성 중합체로 제조되고 원통 형상을 갖는 유전체 코어(51G)를 포함한다. 가요성 패드들(61)의 어레이는 도23 및 도24를 참조하여 설명된 바와 같이 전극(60G)을 한정하기 위해 상기 원통의 내면과 외면의 각각에 배치된다. 따라서 도26b에 도시된 바와 같이, 제조된 상기 원통형 액추에이터(50G)는 전류가 공급되면 상기 가요성 패드(61)의 변형과 함께 축 방향으로 크게 확장할 것이고, 구동 DC 전압이 감소됨에 따라 수축된다. 상기 원통형 액추에이터(50G)는 인체의 일부의 주위 전체를 반복적으로 신장시키기 위해 인체의 일부를 둘러싸는데 가장 잘 활용될 수 있다.
상기 가요성 패드들을 사용하는 대신, 도27a에 도시된 바와 같이 각각의 전극(60H)이 공극(62)의 배열을 갖도록 천공되어 액추에이터의 폭 방향뿐만 아니라 길이 방향으로도 충분한 가요성을 가질 수 있다. 따라서 도27b에 도시된 바와 같이, 상기 유전체 코어의 어느 한쪽이 천공된 전극을 사용하는 액추에이터는 또한 상기 전극들(60H)에 인가되는 구동 DC 전압에 응답하여 최초에 길이와 폭 방향으로 실질적으로 동일하게 확장할 수 있다.
도28 및 도29는 각각이 망사형의 박막으로 한정된 한 쌍의 전극을 갖는 시트와 같은 액추에이터(50J)를 나타내며, 이것은 본 발명의 애플리케이터에 활용될 수 있다. 상기 액추에이터(50J)는 유전체 코어(51J)를 형성하는 탄성 중합체와, 상기 코어의 대향면 상의 망사형의 박막 전극들(60J)로 구성된다. 도29에 도시된 바와 같이, 상기 망사형의 박막(60J) 전극(60J)은 서로 교차하는 복수개의 도전선으로 형성되어, 상기 중합체 또는 상기 유전체 코어(51J)의 탄성 변형을 따르기에 충분한 가요성을 갖는다. 따라서 전체 액추에이터(50J)는 구동 DC 전압이 인가되거나 제거되면 넓은 범위로 부드럽게 확장 및 수축하게 된다. 이와 관련하여, 망사형의 박막 전극을 갖는 액추에이터가, 예를 들어 원통형 구조와 같이 어떤 다른 적절한 구조로 형성될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 도30에 도시된 바와 같이, 2이상의 망사형의 박막 전극(60J)이 대응하는 유전체 코어(51J)의 숫자로 교대로 적층되어, 상당한 신장력 및 수축력을 발생시킬 수 있는 적층 구조의 액추에이터가 형성된다.
도31a는 유전체 코어(51K)의 어느 한쪽에 예비 압축된 전극(60K)을 갖는 또 다른 액추에이터(50K)를 나타내며, 이것은 본 발명의 애플리케이터에 활용될 수 있다. 전극은 기계적 스프링 형상의 도전성 와이어로 제조되고, 전극의 각각의 길이 방향 말단에서 코어(51K)의 마주보는 길이 방향 말단에 고정되며, 길이 방향으로 압축되어 있다. 따라서 도31b에 도시된 바와 같이, 스프링이 한쪽으로 치우치는 우선 변형 방향이 액추에이터에 제공되어, 구동 DC 전압이 수신되면 유전체 코어로부터 발생된 전기 활성력에 변형의 우선 방향에 의한 기계적 탄성력이 추가된다. 따라서 상기 액추에이터에서 제조된 전체 변형량이 확실히 커질 수 있다.
애플리케이터의 제어 및 액추에이터의 구조에 대하여 본 명세서에서 개시한 개별적인 특징들은 본 발명의 범위 내에 있는 현재의 변형예로 적절히 결합될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
상기한 바와 같은 구성에 의해, 본 발명의 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터는 인체의 일부에 주어진 빠르고 충분한 변위량을 보장할 수 있다.

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  27. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기와,
    램덤하게 변화하는 구동 DC 전압을 표시하는 랜덤 신호를 발생시키는 신호 발생기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 탄성 액추에이터에 상기 랜덤 신호에 따라서 램덤하게 변화하는 구동 DC 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  28. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기와,
    상기 인체의 일부에서 실행되는 동작의 방향을 감지하여 상기 동작의 방향을 나타내는 방향 신호를 제공하는 방향 센서를 포함하고,
    상기 제어기는 동작 지원 모드와 동작 훈련 모드를 제공하는데, 상기 동작 지원 모드에서는, 상기 제어기가 상기 방향 신호에 응답하여 상기 인체에 의해 실행된 동작을 지원하는 방향으로 상기 탄성 액추에이터를 변형시키는 레벨의 상기 구동 DC 전압을 제공하며,
    상기 동작 훈련 모드에서는, 상기 제어기가 상기 방향 신호에 응답하여 상기 인체에 의해 실행된 동작에 반대되는 방향으로 상기 탄성 액추에이터를 변형시키는 레벨의 상기 구동 DC 전압을 제공하고,
    상기 애플리케이터는 상기 동작 지원 모드와 상기 동작 훈련 모드 중 하나를 선택적으로 활성화하는 선택기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  29. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 지지체는 가요성 재료로 제조되고 상기 인체의 일부에 맞도록 조절되어 상기 인체의 일부를 둘러싸는 관형 구성을 제공하고, 상기 액추에이터는 상기 지지체와 함께 탄성 변형되도록 상기 지지체에 고정되며,
    상기 관형 지지체는 길이 방향 축을 가지고 인체의 몸통 주위에 맞도록 조절되며, 2개의 상기 탄성 액추에이터는 상기 지지체에 고정되고 각각의 액추에이터는 상기 길이 방향 축 주위로 확장하는 밴드 형상으로 되어 있으며 2개의 상기 탄성 액추에이터는 서로 교차하기 위해 상기 길이 방향 축에 대하여 서로 다른 각도로 확장하고, 상기 애플리케이터는 상기 길이 방향 축과 상기 길이 방향 축과 직교하는 수평축에 대한 상기 몸통의 변형량을 감지하며 상기 변형량을 나타내는 변형 신호를 제공하는 동작 감지 수단을 포함하고, 상기 제어기는 상기 변형량을 감소시키는 방향으로 상기 탄성 액추에이터들을 탄성 변형시키기 위해 상기 변형 신호에 응답하여 가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터의 각각에 제공하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  30. 제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 지지체는 가요성 재료로 제조되고 상기 인체의 일부에 맞도록 조절되어 상기 인체의 일부를 둘러싸는 관형 구성을 제공하며, 상기 액추에이터는 상기 지지체와 함께 탄성 변형되도록 상기 지지체에 고정되는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  31. 제28항에 있어서, 상기 인체의 일부의 동작을 감지하고 상기 실행된 동작의 크기를 나타내는 동작 신호를 제공하는 동작 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 동작 신호에 응답하여 상기 동작 신호에 특정한 레벨의 상기 구동 DC 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  32. 제28항에 있어서, 상기 지지체는 인체의 관절 주위에 맞도록 조절되고, 상기 애플리케이터는 상기 관절 주위의 동작의 방향 및 크기를 감지하여 상기 동작의 방향 및 크기를 나타내는 동작 신호를 제공하는 동작 센서를 포함하며, 상기 제어기는 상기 동작 신호에 응답하여 상기 탄성 액추에이터에 상기 관절의 구부림과 펴짐을 지원하는 방향으로 상기 탄성 액추에이터를 변형시키는 레벨의 구동 DC 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  33. 제30항에 있어서, 상기 관형 지지체는 길이 방향 축을 갖고 인체의 관절에 맞도록 조절되며, 2개의 상기 탄성 액추에이터는 관절의 전방측 및 후방측의 각각에 대응하여 상기 길이 방향 축에 대하여 상기 관형 지지체의 직경 방향으로 마주보는 말단에 배치되고, 상기 탄성 액추에이터의 각각에는 가변 레벨의 상기 구동 DC 전압이 공급되며, 상기 애플리케이터는 상기 관절 주위의 동작의 방향 및 크기를 감지하여 실행된 동작의 방향 및 크기를 나타내는 동작 신호를 제공하는 동작 센서를 포함하고, 상기 제어기는 상기 동작 신호에 응답하여 상기 탄성 액추에이터들 중 하나를 선택하며 상기 선택된 액추에이터에 관절의 구부러짐 또는 펴짐을 지원하는 방향으로 상기 선택된 액추에이터를 확장시키는 레벨의 구동 DC 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제어기는 상기 동작 신호에 응답하여 상기 탄성 액추에이터들 중 하나를 선택하고 상기 선택된 액추에이터를 확장시키는 높은 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 선택된 액추에이터에 인가하며 동시에 관절의 구부러짐 또는 펴짐을 지원하기 위해 확장된 상태로부터 다른 하나의 액추에이터를 수축시키는 낮은 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 다른 하나의 액추에이터에 인가하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  35. 제29항에 있어서, 상기 제어기는 각각이 서로 다른 구동 DC 전압 레벨을 상기 감지된 동작의 크기에 할당하는 복수개의 프로그램을 저장한 테이블을 포함하고, 상기 제어기는 또한 상기 프로그램들 중 하나를 선택하여 상기 선택된 프로그램에 따라서 상기 탄성 액추에이터를 변형시키는 프로그램 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  36. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 탄성 액추에이터는 중공 실린더의 상기 유전체 코어로 구성된 하나 이상의 섬유를 포함하고 상기 전극은 상기 중공 실린더의 외면 및 내면에 각각 배치되며,
    상기 섬유에 중실 구조를 제공하기 위해 상기 중공 실린더의 유전체 코어에 상기 전극들 중 하나가 채워지는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  37. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 탄성 액추에이터는 중공 실린더의 상기 유전체 코어로 구성된 하나 이상의 섬유를 포함하고 상기 전극은 상기 중공 실린더의 외면 및 내면에 각각 배치되며,
    유전체 외장이 상기 유전체 코어의 외면 상의 상기 전극을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  38. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 탄성 액추에이터는 중공 실린더의 상기 유전체 코어로 구성된 하나 이상의 섬유를 포함하고 상기 전극은 상기 중공 실린더의 외면 및 내면에 각각 배치되며,
    복수개의 상기 섬유들이 서로 패킹되는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  39. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 탄성 액추에이터는 중공 실린더의 상기 유전체 코어로 구성된 하나 이상의 섬유를 포함하고 상기 전극은 상기 중공 실린더의 외면 및 내면에 각각 배치되며,
    상기 섬유의 하나 이상의 스트랜드는 상기 탄성 액추에이터가 편물 구조가 되도록 짜여지고, 상기 편물 구조는 상기 섬유에 주어진 탄성 변형성에 부가되는 그 자신의 탄성력을 갖는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  40. 제39항에 있어서, 상기 탄성 액추에이터는 원통형 구조로 짜여지는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 액추에이터.
  41. 제40항에 있어서, 상기 원통형 구조의 탄성 액추에이터는 원통형 구조와 유사한 형상을 갖는 상기 지지체에 꼭 맞게 되어 있고, 가요성 있게 제조된 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  42. 제40항에 있어서, 상기 원통형 구조의 탄성 액추에이터는 인체의 일부의 주위에 맞도록 상기 지지체의 주요 부분을 한정하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  43. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 탄성 액추에이터는 중공 실린더의 상기 유전체 코어로 구성된 하나 이상의 섬유를 포함하고 상기 전극은 상기 중공 실린더의 외면 및 내면에 각각 배치되며,
    상기 섬유는 상기 원통형 구조의 탄성 액추에이터를 한정하기 위해 코일형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  44. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 탄성 액추에이터는 전방면과 후방면이 각각 상기 전극들로 코팅되어 있는 탄성 시트의 형태인 상기 유전체 코어를 갖고, 상기 전극들의 각각은 서로 일정한 간격 떨어져서 배치되며 동일한 전위를 갖도록 전기적으로 상호 연결된 복수개의 가요성 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  45. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 탄성 액추에이터는 전방면 및 후방면이 각각 상기 전극들로 형성되어 있는 탄성 시트의 형태인 상기 유전체 코어를 갖고, 상기 전극들을 가요성 있게 제조하기 위해 상기 전극들의 각각은 복수개의 공극을 갖는 천공 박막의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  46. 제45항에 있어서, 상기 탄성 액추에이터는 각각이 탄성 시트의 형태를 갖는 복수개의 상기 유전체 코어와, 각각이 망사형의 박막 형태를 갖는 복수개의 상기 전극을 구비하고, 상기 망사형의 박막은 전극을 가요성 있게 제조하기 위하여 복수개의 공극을 가지며, 상기 전극들 및 상기 유전체 코어들이 교대로 적층되는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  47. 제44항에 있어서, 상기 탄성 액추에이터는 인체의 일부를 둘러싸기 위해 원통형 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  48. 제45항에 있어서, 상기 탄성 액추에이터는 인체의 일부를 둘러싸기 위해 원통형 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  49. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
    가변 레벨의 상기 구동 DC 전압을 상기 탄성 액추에이터에 인가하고, 이것에 의해 상기 인체의 일부에 인가될 가변의 동작 유도력을 발생시키는 제어기를 포함하고,
    상기 탄성 액추에이터는 하나의 특정한 방향으로 기계적으로 예비 압축되어 상기 구동 DC 전압의 인가에 의해 발생되는 전기 활성력에 부가되는 기계적인 탄성력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
  50. 인체의 일부에 꼭 맞도록 조절되는 지지체와,
    상기 인체의 일부에 대한 힘 전달 관계로 상기 지지체에 장치되고, 유전체 코어와, 상기 유전체 코어에 대향하여 위치되어 구동 DC 전압을 받는 한 쌍의 전극을 구비하며, 일정한 길이를 갖고 상기 구동 DC 전압이 증가함에 따라 길이 방향으로 탄성적으로 확장함으로써 상기 인체의 일부에 신장력을 발휘하는 하나 이상의 전기 활성의 탄성 액추에이터와,
    구동 DC 전압을 제공하는 DC 전압원과,
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    상기 전극들은 상기 기계적인 탄성력을 제공하기 위해 기계적으로 예비 압축되는 것을 특징으로 하는 착용 가능한 인간 동작 애플리케이터.
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