KR100807300B1

KR100807300B1 - 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기

Info

Publication number: KR100807300B1
Application number: KR1020070008140A
Authority: KR
Inventors: 정치연; 이경돈
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-03-03

Abstract

본 발명은 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기에 관한 것으로서, 핸들로 방향을 전환함과 아울러 모터의 구동력에 의해 이동하는 보행보조기기에 있어서, 핸들에 사용자가 파지하는 핸들바가 전.후방으로 슬라이딩되도록 설치되고, 핸들에서 핸들바의 전.후측에 각각 설치되는 전방 및 후방 힘센서가 핸들바에 의해 가압되는 힘의 세기를 각각 측정하여 감지신호로 출력하며, 전방 및 후방 힘센서의 신호를 각각 수신받는 제어부가 핸들바에 의해 힘이 가해지는 방향으로 이동하도록 함과 아울러 힘의 세기에 비례하여 속도를 증가시키도록 모터를 제어한다. 따라서, 본 발명은 이동하고자 하는 방향과 주행하는 곳의 경사도나 장애물 등에 따라 사용자가 핸들에 가해지는 힘의 방향 및 세기에 기반하여 모터를 제어함으로써 사용자에게 이동시 편안함과 자연스러움을 느낄 수 있는 이동속도를 유지하도록 간편하게 제어할 수 있으며, 평지 등과 같이 모터의 구동력이 필요하지 않은 상황에서 모터의 공전(idle)을 가능하도록 하여 전력소모량을 줄여서 배터리의 충전 또는 교체주기를 증대시킴으로써 사용자에게 경제적 부담과 불편을 경감시키는 효과를 가지고 있다.

보행보조기기, 모터, 힘센서, 제어부, 핸들바

Description

힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기{AUXILIARY APPARATUS FOR WALKING CAPABLE OF CONTROLLING SPEED ACCORDING FORCE}

도 1은 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기를 도시한 블록도이고,

도 3은 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기의 핸들바를 도시한 평면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기의 아이들상태를 도시한 회로도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 본체 111,112 : 휠

120 : 핸들 121 : 핸들바

122 : 가이드부재 130 : 모터

141 : 전방 힘센서 142 : 후방 힘센서

150 : 제어부 151 : 드라이버

본 발명은 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 힘을 측정하여 보행보조기기의 전진 및 후진 속도를 자동으로 조절하여 사용자의 편의를 도모하는 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기에 관한 것이다.

최근에는 산업이 발달함에 따라 국민들의 경제력과 생활 수준은 급속도로 향상되고 있으나, 이로 인해 현대인들은 오히려 바쁜 일상생활에 의해서 운동량이 부족하여 여러 가지 질병에 시달리고 있는 실정이다.

이러한 현대인의 운동부족으로 인한 질병의 예로 디스크나 척추만곡현상에 의한 요통 등이 직장인은 물론 일반 주부들에게도 많이 발생하고 있으며, 이러한 디스크나 요통 등을 치료한 후라 하더라도 완전하게 회복될 때까지는 상당한 기간을 요하게 되므로 이러한 질병의 환자들은 스스로 보행이 불편하게 됨으로써 양손으로 핸들을 파지한 채 설 수 있도록 지지함과 아울러 환자와 함께 이동하도록 휠이 마련되는 보행보조기기를 사용하게 된다.

또한, 이러한 보행보조기기는 디스크나 요통 등에 의한 질병뿐만 아니라 다른 질병에 의한 치료, 수술 등으로 인해 보행이 불편한 환자들에게도 널리 사용되고 있으며, 나아가서 거동이 불편한 장애자, 노인들에게도 많은 도움을 주고 있다.

이와 같은 종래의 보행보조기기는 사용자의 보행 동작에 의해 동력의 공급없이 함께 이동하면서 사용자를 지지하는 수동방식이 있으나, 이는 사용자에게 이동 에 따른 힘의 부담을 주게 됨으로써 사용이 불편할 뿐만 아니라 심지어는 거동이 어려운 사용자는 사용조차 못하는 문제점을 가지고 있었다.

그러므로, 이러한 수동방식의 보행보조기기에 대한 문제점을 해소하기 위하여 모터의 구동력에 의해 이동함으로써 전기 휠체어나 전기 스쿠터 등과 같은 탑승을 목적으로 하는 장치가 아닌 환자, 노약자 또는 장애자의 보행을 도와주는 모터 구동방식의 보행보조기기의 사용이 점차 늘어가고 있는 추세이다.

그러나, 이러한 종래의 기술에 따른 모터 구동방식의 보행보조기기는 평지와 오르막길이나 내리막길에서 기기를 이동시키는 힘에 큰 차이가 발생하기 때문에 사용자에게 편안함을 느끼는데 필요한 이동속도를 가지도록 모터를 제어하는 것이 매우 어렵다. 즉, 종래의 모터 구동방식의 보행보조기기는 주행하는 지역의 경사 등 환경에 따른 자연스러운 느낌을 가지도록 모터를 제어하는 것이 쉽지 않았다.

또한, 종래의 기술에 따른 모터 구동방식의 보행보조기기는 전진, 후진, 정지 등의 상태에 상관없이 항상 모터를 제어하는 방식으로 인해 전력소모량이 많아 배터리의 충전 또는 교체가 잦아짐으로써 사용자에게 경제적 부담과 불편을 초래하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 이동하고자 하는 방향과 주행하는 곳의 경사도나 장애물 등에 따라 사용자가 핸들에 가해지는 힘의 방향 및 세기에 기반하여 모터를 제어함으로써 사용자에게 이동시 편안함과 자연스러움을 느낄 수 있는 이동속도를 유지하도록 간편하게 제어할 수 있 으며, 평지 등과 같이 모터의 구동력이 필요하지 않은 상황에서 모터의 공전(idle)을 가능하도록 하여 전력소모량을 줄여서 배터리의 충전 또는 교체주기를 증대시킴으로써 사용자에게 경제적 부담과 불편을 경감시키는 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기를 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 핸들로 방향을 전환함과 아울러 모터의 구동력에 의해 이동하는 보행보조기기에 있어서, 핸들에 사용자가 파지하는 핸들바가 전.후방으로 슬라이딩되도록 설치되고, 핸들에서 핸들바의 전.후측에 각각 설치되는 전방 및 후방 힘센서가 핸들바에 의해 가압되는 힘의 세기를 각각 측정하여 감지신호로 출력하며, 전방 및 후방 힘센서의 신호를 각각 수신받는 제어부가 핸들바에 의해 힘이 가해지는 방향으로 이동하도록 함과 아울러 힘의 세기에 비례하여 속도를 증가시키도록 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기를 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기(100)는 휠(111,112)이 마련되는 본체(110)와, 본체(110)상에 마련됨과 아울러 핸들바(121)가 설치되는 핸들(120)과, 본체(110)의 휠(112)을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 모터(130)와, 핸들(120)에 설치되어 핸들바(121)로부터 가해지는 힘의 방향 및 세기를 감지하는 전방 및 후방 힘센서(141,142)와, 전방 및 후방 힘센서(141,142)로부터 감지신호를 수신받아 모터(130)를 제어하는 제어부(150)를 포함한다.

본체(110)는 전후로 각각 한 쌍의 휠(111,112)이 회전 가능하도록 설치되고, 후방에 위치하는 휠(112)에 구동력을 제공하기 위한 모터(130)가 각각 설치된다.

핸들(120)은 본체(110)의 상측으로 연장되도록 마련되고, 핸들(120)의 회전방향에 따라 본체(110)의 전방에 위치하는 휠(111)의 정렬 방향을 전환시킴으로써 좌회전 및 우회전이 가능하고, 핸들(120)의 양단에 사용자가 파지할 수 있는 핸들바(121)가 전.후방으로 슬라이딩되도록 설치되며, 핸들바(121)의 파지를 용이하게 함과 아울러 핸들바(121)의 슬라이딩이 전방 및 후방으로의 방향성을 가지기 위하여 양단이 후방으로 일정 각도로 꺾이도록 형성된다.

모터(130)는 본체(110)의 후방 휠(112)측에 각각 설치되어 후방 휠(112)에 회전력을 제공함으로써 본체(110)가 이동하도록 구동력을 제공하며, 본 실시예에서는 후방 휠(112) 각각에 회전력을 제공하도록 한 쌍으로 이루어지며, 이에 한하지 않고 단일로 이루어져서 후방 휠(112) 각각에 구동력을 제공하도록 할 수도 있다.

전방 및 후방 힘센서(141,142)는 핸들(120)에서 핸들바(121)의 전.후측에 각각 설치되며, 핸들바(121)에 의해 가압되는 힘의 세기를 측정하여 감지신호로 각각 출력한다.

한편, 전방 및 후방 힘센서(141,142)는 핸들(120)에서 핸들바(121)가 일측에 만 마련되는 경우 단일의 핸들바(121) 전.후측에 설치되며, 본 실시예에서처럼 핸들바(121)가 핸들(120)의 양단에 각각 마련되는 경우 핸들바(121)마다 전.후측에 각각 설치될 수 있다.

전방 및 후방 힘센서(141,142)는 도 3에 도시된 바와 같이, 핸들(120)의 끝단에 마련되는 가이드부재(122)에 의해 슬라이딩 가능하게 결함됨으로써 가이드되는 핸들바(121)의 전.후측에 각각 접하도록 설치되어 핸들바(121)가 전.후방으로 일정 범위내에서 슬라이딩시 가압되는 힘의 크기에 따라 변화되는 저항에 의해 제어부(150)로 출력되는 전압을 변화시킴으로써 제어부(150)가 핸들바(121)에 의해 가해지는 힘의 세기를 인식하도록 한다.

제어부(150)는 전방 및 후방 힘센서(141,142)의 신호를 각각 수신받아서 핸들바(121)에 의해 힘이 가해지는 방향으로 보행보조기기(100), 즉 본체(110)가 이동하도록 함과 아울러 힘의 세기에 비례하여 보행보조기기(100), 즉 본체(110)의 속도를 증가시키도록 모터(130)를 제어한다.

제어부(150)는 전방 및 후방 힘센서(141,142)로부터 수신되는 감지신호로부터 핸들바(121)에 의해 가압되는 힘이 일정 크기 이하이면 모터(130)가 아이들(idle) 상태로 공전하도록 전원 공급을 차단시킨다. 즉, 제어부(150)는 일예로 사용자가 평지에서 핸들바(121)를 잡고서 본체(110)를 밀거나 당기는 힘에 의해 전방 및 후방 힘센서(141,142)에 감지되는 힘의 크기 이하일 때 모터(130)가 아이들(idle) 상태로 공전하도록 함으로써 평지 주행과 같이 사용자의 힘이 적게 드는 환경에서는 모터(130)의 구동없이 사용자의 힘에 의해서만 보행보조기기(100)가 움 직이도록 하여 전원의 소모량을 절감시킨다.

이와 같은 구조로 이루어진 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

사용자가 핸들바(121)를 파지한 채 본체(110)를 밀어서 이동시 핸들바(121)에 가해지는 사용자의 힘이 전방 힘센서(141)에 의해 감지되어 이를 전기신호로 변환하여 제어부(150)로 출력하면, 제어부(150)는 이 전기신호를 해석하여 적절한 드라이버 제어 신호를 생성함으로써 드라이버(151)를 제어하여 보행보조기기(100)가 전진하는데 필요한 구동력을 얻기 위하여 모터(130)의 상태를 제어한다.

이 때, 제어부(150)는 전방 힘센서(141)의 크기에 비례하여 모터(130)를 제어하는 제어식을 구성하여 사용자가 핸들바(121)에 가하는 힘의 크기에 비례하여 모터(130)의 속도를 제어하게 되며, 사용자가 후진하기 위하여 핸들바(121)를 당김으로써 후방 힘센서(142)로부터 출력되는 전기신호를 수신받게 되는 경우에도 마찬가지로 핸들바(121)에 의해 가해지는 힘의 크기에 비례하여 모터(130)의 속도를 제어한다. 따라서, 제어부(150)는 전방 및 후방 힘센서(141,142)로부터 출력되는 전기신호, 즉 핸들바(121)에 가해지는 사용자의 힘의 방향 및 세기에 따라 보행보조기기(100)의 이동방향 및 전.후진 속도를 조절하도록 모터(130)를 제어한다.

한편, 제어부(150)는 전방 및 후방 힘센서(141,142)에 의해 측정되는 사용자의 힘의 세기가 특정 값 이상으로 판단될 때 모터(130)를 구동시킬 수 있다. 즉, 제어부(150)는 사용자가 경사면을 오르거나 내리거나 장애물을 넘으려고 하는 경우 사용자가 평지 이외의 지역을 이동할 때 핸들바(121)에 가해지는 힘보다 큰 힘이 감지시 모터(130)를 구동시킴과 아울러 힘의 세기에 비례하여 모터(130)의 속도를 증가시킴으로써 사용자는 적은 힘으로도 대부분의 환경에서 보행보조기기(100)를 자유롭게 이동시킬 수 있다.

또한, 사용자가 평지에서 보행보조기기(100)를 밀거나 끄는데 필요한 힘은 매우 작기 때문에, 즉 휠(111,112)의 구름 마찰계수와 보행보조기기(100)의 중량을 가정하여 구름 마찰력을 계산하는 경우 대략 수 뉴우턴 이하의 힘으로 충분하기 때문에 평지에서 보행을 보조하는 경우 모터(130)의 구동력을 이용하지 않고 사용자의 힘만으로도 보행보조기기(100)가 움직이도록 제어부(150)는 전방 및 후방 힘센서(141,142)로부터 출력되는 전기신호에 따라 핸들바(121)에 가해지는 힘이 일정 크기, 즉 평지에서 보행보조기기(100)를 밀거나 끄는데 필요한 힘 이하일 때 도 4에 도시된 바와 같이, 구동에 필요한 전원을 공급하는 배터리와 모터(130)를 분리하여 모터(130)가 아이들(idle) 상태의 공전을 하도록 한다.

그러므로, 평지의 경우 사용자 힘만으로 수동적으로 반응하여 보행보조기기(100)가 이동하게 됨으로써 모터(130)가 전력을 사용하지 않게 되며, 이로 인해 보행보조기기(100) 운용에 필요한 배터리 소모량도 획기적으로 줄어들게 되며, 충전 내지 배터리의 교체없이 보행보조기기(100)의 사용시간도 최대한 증가시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기는 이동하고자 하는 방향과 주행하는 곳의 경사도나 장애물 등에 따라 사 용자가 핸들에 가해지는 힘의 방향 및 세기에 기반하여 모터를 제어함으로써 사용자에게 이동시 편안함과 자연스러움을 느낄 수 있는 이동속도를 유지하도록 간편하게 제어할 수 있으며, 평지 등과 같이 모터의 구동력이 필요하지 않은 상황에서 모터의 공전(idle)을 가능하도록 하여 전력소모량을 줄여서 배터리의 충전 또는 교체주기를 증대시킴으로써 사용자에게 경제적 부담과 불편을 경감시키는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

핸들로 방향을 전환함과 아울러 모터의 구동력에 의해 이동하는 보행보조기기에 있어서,

상기 핸들에 사용자가 파지하는 핸들바가 전.후방으로 슬라이딩되도록 설치되고,

상기 핸들에서 상기 핸들바의 전.후측에 각각 설치되는 전방 및 후방 힘센서가 상기 핸들바에 의해 가압되는 힘의 세기를 각각 측정하여 감지신호로 출력하며,

상기 전방 및 후방 힘센서의 신호를 각각 수신받는 제어부가 상기 핸들바에 의해 힘이 가해지는 방향으로 이동하도록 함과 아울러 힘의 세기에 비례하여 속도를 증가시키도록 상기 모터를 제어하는 것

을 특징으로 하는 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기.
제 1 항에 있어서,

상기 핸들의 양단에 상기 핸들바가 전.후방으로 각각 슬라이딩되도록 설치되고,

상기 핸들바 각각의 전.후측에 전방 및 후방 힘센서가 각각 설치되는 것

을 특징으로 하는 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 핸들바는 상기 핸들의 끝단에 마련되는 가이드부재에 의해 슬라이딩되도록 가이드되고,

상기 핸들바의 전.후측에 각각 접하도록 설치되는 상기 전방 및 후방 힘센서가 상기 핸들바에 의해 가압되는 힘의 크기에 따라 변화되는 저항에 의해 출력되는 전압이 변화되는 것

을 특징으로 하는 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 전방 및 후방 힘센서로부터 수신되는 감지신호로부터 상기 핸들바에 의해 가압되는 힘이 일정 크기 이하이면 상기 모터가 공전(idle)하도록 전원 공급을 차단시키는 것

을 특징으로 하는 힘의 세기에 의해 속도가 조절되는 보행보조기기.