KR101084341B1

KR101084341B1 - 힘 축적수단을 이용하는 근력증폭장치

Info

Publication number: KR101084341B1
Application number: KR1020110044162A
Authority: KR
Inventors: 김경환
Original assignee: 주식회사 엔티리서치
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2011-11-16

Abstract

본 발명은 사람의 근력을 보조하는 근력증폭장치를 제공한다. 본 발명의 근력증폭장치는 회전축에 의해 서로 회전 가능하게 결합된 제1 링크와 제2 링크를 구비하고, 상기 회전축이 상기 제2 링크에 고정되어 있으며, 상기 제1 링크에 결합된 구동수단; 상기 구동수단에 의해 회전하며, 회전중심이 상기 회전축과 동축상에 위치하는 회전부; 일단은 상기 구동수단에 의해 회전하는 상기 회전부에 연결되고 타단은 상기 회전축에 연결되며, 상기 회전부의 회전력을 상기 회전축으로 전달하고 변형되면 복원력을 발휘할 수 있는 탄성을 갖는 힘 축적수단을 포함한다.
본 발명에 따르면 근력증폭장치의 구동수단을 관절부의 동작과 관련된 회전축과 직접 연결하지 않고 힘 축적수단을 사용하여 회전력을 전달하므로 착용자의 동작유연성이 높아지고, 큰 힘이 요구되는 시점에는 힘 축적수단의 복원력을 이용하여 빠른 속도로 힘을 발휘할 수 있게 된다.

Description

힘 축적수단을 이용하는 근력증폭장치{Human power amplification device using force storing means}

본 발명은 사람의 근력을 보조하는 근력증폭장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 스프링 등의 힘축적수단을 사용하여 동작의 유연성을 높이고 동작 중에 발생한 힘을 축적하여 재사용할 수 있는 근력증폭장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장에서는 사람을 대신하여 무거운 자재를 이송하는 지게차, 크레인 등의 이송장비가 많이 사용되고 있지만, 이들 장비들은 비교적 넓은 이동공간 또는 설치공간이 요구되므로 그 사용범위가 매우 제한적이다.

따라서 이들 장비들을 사용할 수 없는 작업현장에서는 인력에 의존하여 자재 등을 옮길 수밖에 없는데, 이 경우 사람이 직접 무거운 자재를 옮겨야 하므로 높은 작업강도로 인해 작업능률이 낮음은 물론이고 산해재해의 위험도 매우 높은 문제가 있다.

최근에는 이러한 문제를 개선하기 위하여 작업자의 근력을 보조할 수 있는 근력증폭장치에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 그 일 예로서 최근 주목받고 있는 착용형 근력증폭장치는 사람이 착용할 수 있는 일종의 외골격 로봇으로서, 근경도센서신호, 힘센서신호, 생체신호 등에 기초하여 착용자가 의도하는 움직임 방향을 인식한 후 모터나 유압/공압실린더 등의 동력원을 이용하여 골격에 해당하는 링크를 설정된 각도 및 속도로 회전시킴으로써 착용자의 근력을 보조하는 역할을 한다.

그러나 종래의 근력증폭장치는 동력원과 실제 동작하는 관절부분이 강체로 상호 결합되어 있기 때문에 동력원에서 발생한 힘에만 의존하여 동작이 이루어지므로 충분한 힘을 발휘하기 위해서는 크고 무거운 동력원을 사용해야 하고, 동력원을 소형화하면 충분한 힘을 발휘하지 못하는 문제가 있다.

또한 종래의 근력증폭장치는 증폭효과를 얻기 위하여 높은 감속비의 구동장치를 사용하고 있는데, 이로 인해 동작속도가 매우 느려져 착용자의 동작에 즉각적으로 반응하지 못하고 유연성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 착용자의 동작 유연성을 높이면서도 큰 힘이 필요한 시기에는 빠른 속도로 큰 힘을 발휘할 수 있는 근력증폭장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서 본 발명의 일 실시예는, 회전축에 의해 서로 회전 가능하게 결합된 제1 링크와 제2 링크를 구비하고, 상기 회전축이 상기 제2 링크에 고정되어 있는 근력증폭장치에 있어서, 상기 제1 링크에 결합된 구동수단; 상기 구동수단에 의해 회전하며, 회전중심이 상기 회전축과 동축상에 위치하는 회전부; 일단은 상기 구동수단에 의해 회전하는 상기 회전부에 연결되고 타단은 상기 회전축에 연결되며, 상기 회전부의 회전력을 상기 회전축으로 전달하고 변형되면 복원력을 발휘하는 탄성을 갖는 힘 축적수단을 포함하는 근력증폭장치를 제공한다.

본 발명에 일 실시예에 따른 근력증폭장치에서, 상기 회전부는 상기 구동수단에 의해 회전하는 원통형의 풀리(pulley)이고, 상기 회전축은 상기 풀리의 내부까지 연장되어 있고, 상기 힘 축적수단은 상기 풀리의 내부에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증폭장치에서, 상기 회전부는 상기 구동수단에 의해 회전하는 원통형의 풀리(pulley)와 상기 풀리에 대해 고정된 채 상기 풀리의 내부에 위치하는 풀리고정블록을 포함하고, 상기 회전축은 상기 풀리의 내부에서 결합된 회전축고정블록을 포함하며, 상기 힘 축적수단은 상기 풀리고정블록과 상기 회전축고정블록의 사이의 공간에 설치된 스프링인 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 상기 스프링은 상기 풀리고정블록과 상기 회전축고정블록의 사이의 공간마다 서로 다른 탄성계수를 가지는 다수 개가 설치될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예는, 관절축을 중심으로 서로 회전 가능하게 결합된 제1 링크와 제2 링크를 구비하는 근력증폭장치에 있어서, 상기 제1 링크에 결합된 구동수단; 상기 구동수단에 의해 회전하는 제1 회전부; 제2 회전부; 일단은 상기 구동수단에 의해 회전하는 상기 제1 회전부에 연결되고 타단은 상기 제2 회전부에 연결되도록 설치되며, 상기 제1 회전부의 회전력을 상기 제2 회전부로 전달하고 변형되면 복원력을 발휘할 수 있는 탄성을 갖는 힘 축적수단; 상기 제2 회전부가 회전하면 상기 제2 링크를 상기 관절축을 중심으로 회전시키는 것으로서, 상기 제2 회전부와 상기 제2링크를 연결하는 회전력 전달부를 포함하는 근력증폭장치를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증폭장치에서, 상기 제2 회전부는 회전중심이 상기 제1 회전부의 회전중심과 동축상에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 상기 제1 회전부는 상기 구동수단에 의해 회전하는 원통형의 풀리(pulley)이고, 상기 제2 회전부는 상기 풀리의 내부까지 연장되어 있는 회전축이고, 상기 힘 축적수단은 상기 풀리의 내부에 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증폭장치에서, 상기 제1회전부는 상기 구동수단에 의해 회전하는 원통형의 풀리(pulley)와 상기 풀리에 대해 고정된 채 상기 풀리의 내부에 위치하는 풀리고정블록을 포함하고, 상기 제2회전부는 상기 풀리의 내부에 설치된 회전축과, 상기 회전축에 고정된 채 상기 풀리의 내부에 위치하는 회전축고정블록을 포함하며, 상기 힘 축적수단은 상기 풀리고정블록과 상기 회전축고정블록의 사이의 공간에 설치된 스프링인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에서 상기 회전력 전달부는, 상기 제2 회전부에 연결되어 상기 제2 회전부와 함께 회전하는 회전링크; 일단은 상기 회전링크에 연결되고 타단은 상기 제2 링크에 연결된 연결링크를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 근력증폭장치에서 상기 힘 축적수단은 나선스프링, 코일스프링, 토션스프링 또는 판스프링일 수 있다.
또한 상기 힘 축적수단은 서로 반대방향으로 복원력을 발휘하도록 설치된 제1 힘축적수단과 제2 힘 축적수단을 포함할 수 있다. 또한 상기 힘 축적수단은 서로 같은 방향으로 복원력을 발휘하도록 설치된 제1 힘 축적수단과 제2 힘 축적수단을 포함하고, 상기 제1 힘축적수단과 제2 힘 축적수단의 탄성계수는 서로 다른 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면 근력증폭장치의 구동수단을 관절부의 동작과 관련된 회전축과 직접 연결하지 않고 힘 축적수단을 사용하여 회전력을 전달하므로 착용자의 동작유연성이 높아지고, 큰 힘이 요구되는 시점에는 힘 축적수단의 복원력을 이용하여 빠른 속도로 힘을 발휘할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 근력증폭장치를 예시한 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동유닛을 예시한 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 근력증폭장치의 시제품 사진
도 4는 착용형 근력증폭장치에 설치된 4개 구동유닛의 동작방향을 예시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 착용형 근력증폭장치가 일어서는 동작을 할 때 각 구동유닛의 동작을 예시한 도면
도 6은 2개의 나선스프링이 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 도면
도 7 및 도 8은 코일스프링을 사용한 구동유닛을 예시한 사시도 및 개략도
도 9는 코일스프링을 사용한 구동유닛의 동작을 나타낸 도면

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 근력증폭장치(100)를 예시적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동유닛을 나타낸 것이며, 도 3은 시제품의 사진을 나타낸 것이다.

도 1의 근력증폭장치(100)는 하지골격을 예시한 것으로서, 허리프레임(102), 허리프레임(102)의 좌우측에 대칭적으로 연결된 2개의 제1링크(104), 각각의 제1링크(104)에 연결되는 제2링크(106), 제2링크(106)에 연결되는 제3링크(108)를 포함한다. 허리프레임(102)과 제1링크(104)는 사람의 골반에 대응하는 것이고, 제2링크(106)는 대퇴골격에 대응하며, 제3링크(108)는 하퇴골격에 대응하는 것이다. 제3링크(108)의 하단에는 착용자의 발이 놓여지는 발거치부(109)가 장착된다.

제1링크(104)와 제2링크(106)는 제1관절부(120)에 의해 회전가능하게 연결되며, 제2링크(106)와 제3링크(108)는 제2관절부(130)에 의해 회전가능하게 연결된다. 제1 내지 제3링크(104,106,108)은 각각 2개 이상의 링크가 연결된 것일 수도 있다. 각 관절부(120)는 구동유닛(110)에 의해 동작한다. 본 발명의 근력증폭장치(100)에는 우측골격의 제1, 제2관절부(120,130)를 각각 동작시키는 제1, 제2구동유닛(110a,110b)과 좌측골격의 제1, 제2관절부(120,130)를 각각 동작시키는 제3, 제4구동유닛(110cd,110d)이 장착되어 있다.

제1구동유닛(110a)과 제3구동유닛(110c)은 각각 좌측 및 우측의 제1링크(104)에 대해 고정된 채 제2링크(106)를 회전시키는 역할을 하고, 제2구동유닛(110b)과 제4구동유닛(110d)은 제2링크(106)에 대해 고정된 채 제3링크(108)를 회전시키는 역할을 한다.

본 발명의 실시예에서는 제1구동유닛(110a)과 제3구동유닛(110c)은 제1링크(104)와 제2링크(106)가 연결되는 제1관절부(120)에 근접 설치하였으나, 제2구동유닛(110b)과 제4구동유닛(110d)은 제2관절부(130)에 근접 설치하지 않고 제2링크(106)의 상단부근에 설치하였는데 이는 예시적인 것이므로 설치위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2관절부(130)로부터 이격 설치된 제2구동유닛(110b)과 제4구동유닛(110d)의 각 회전축에는 회전링크(135)가 연결되고 회전링크(135)와 제3링크(108)의 상단은 연결링크(133)로 연결된다. 따라서 회전링크(135)가 회전하면 제3링크(108)가 제2관절부(130)의 관절축(131)을 중심으로 회전하게 된다.

한편 각 구동유닛(110a,110b,110c,110d)은 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(111), 감속기(112), 감속기(112)의 출력축에 연결된 구동풀리(113), 종동풀리(114), 동력전달을 위해 구동풀리(113)와 종동풀리(114)에 감겨지는 벨트(도 1의 B), 장력조절과 벨트풀림 방지를 위해 구동풀리(113)와 종동풀리(114)의 사이에 설치되는 가이드롤러(115)를 포함한다. 상기 모터, 감속기, 풀리, 가이드롤러 등은 구동유닛프레임(118)에 장착되며, 구동유닛프레임(118)은 링크에 고정된다. 모터(111)는 전동모터, 유압모터, 공압모터 등이 사용될 수 있으며, 감속기(112)는 유성기어 등을 이용한 감속장치가 사용될 수 있다.

종동풀리(114)의 회전축(116)은 골격에 해당하는 링크에 직접 또는 간접으로 연결되어 링크를 관절축을 중심으로 회전시키는 역할을 한다.

특히 본 발명의 실시예에서는 근력증폭장치(100)의 동작유연성과 빠른 동작속도를 구현하기 위하여 종동풀리(114)를 그 회전축(116)과 일체로 구성하지 않고 분리 제작하여 나선스프링(150)을 이용하여 종동풀리(114)와 그 회전축(116)을 연결한 점에 특징이 있다. 나선스프링(150)은 동작 중에 발생하는 힘을 축적하여 다음 동작에서 활용하기 위한 힘 축적수단으로 사용된다. 다만 나선스프링(150) 이외에 다른 종류의 스프링도 힘 축적수단으로 사용될 수 있으며 이에 대해서는 후술하기로 한다.

나선스프링(150)은 원통형상의 종동풀리(114)의 내부에 설치되고, 나선스프링(150)의 외측단부는 종동풀리(114)에 고정되고 내측단부는 종동풀리(114)의 중심에 위치하는 회전축(116)에 고정된다. 따라서 종동풀리(114)와 회전축(116)은 동축상에 위치하게 된다. 나선스프링(150)의 외측단부는 종동풀리(114)의 내주면에 고정될 수도 있고, 종동풀리(114)의 일 측면에 장착되어 종동풀리(114)와 함께 회전하는 측판에 고정될 수도 있다. 따라서 나선스프링(150)은 종동풀리(113)의 회전방향에 따라 감기거나 풀리면서 회전축(116)을 회전시키게 된다.

이와 같이 나선스프링(150)을 사용하면 근력증폭장치(100)의 동작 유연성을 높일 수 있고 동작 중에 발생한 힘을 축적하여 다음 동작에서 재사용함으로써 힘 증폭율을 높일 수 있는 이점이 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 종동풀리(114)가 나선스프링(150)을 감는 방향으로 회전하면 처음에는 나선스프링(150)만 감기고 회전축(116)은 회전하지 않지만, 종동풀리(114)가 계속 회전하여 감겨진 나선스프링(150)의 복원력이 부하에 요구되는 회전력보다 커지면 회전축(116)이 회전하게 되고, 이로 인해 관절부(120,130)를 중심으로 링크가 회전동작을 하게 된다.

종래의 근력증폭장치는 종동풀리와 그 회전축이 일체로 연결되어 있어서 작업자가 팔이나 다리를 움직여서 동작신호를 발생시켜도 동력전달에 의해 실제로 관절부가 동작하기 전까지는 작업자가 몸을 움직일 수 없고 높은 감속비로 인해 동작속도도 매우 느리므로 동작의 유연성이 떨어지는 문제점이 있다. 그러나 본 발명의 근력증폭장치(100)에서는 종동풀리(114)와 회전축(116)이 나선스프링(150)에 의해 연결되어 있기 때문에 근력증폭장치(100)의 골격이 스프링복원력의 한도내에서 작업자의 움직임에 따라 어느 정도 움직여주는 유연성을 발휘하는 이점이 있다.

즉, 나선스프링(150)은 착용자의 동작에 따라 복원력이 증가하거나 감소하면서 힘의 평형을 이루게 되고. 이 과정에서 근력증폭장치(100)의 자세가 변하면서 착용자에게 동작유연성이 부여되는 것이다. 따라서 나선스프링(150)은 완전히 풀린 상태가 아니라 일정 정도의 복원력을 발휘하도록 약간 감긴 상태로 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 나선스프링(150)이 감긴 이후에 종동풀리(114)를 반대로 회전시키면, 나선스프링(150)이 복원력에 의해 빠른 속도로 풀리면서 회전축(116)을 회전시키므로 장치의 동작속도를 크게 높이고 큰 힘을 얻을 수 있다.

따라서 큰 힘을 발휘하기 전단계의 동작에서는 나선스프링(150)을 감는 방향으로 종동풀리(114)를 회전시켜 힘을 축적하고, 큰 힘이 요구되는 동작에서는 나선스프링(150)이 풀리는 방향으로 종동풀리(114)를 회전시키면 나선스프링(150)의 복원력에 의해 외부에서 가해지는 부하는 점차 감소하게 되므로 기구의 동작속도가 점차 가속되어 모터(111) 출력축의 회전속도보다 빠르게 움직이면서 큰 힘을 얻을 수 있게 된다.

도 4는 제1 내지 제4구동유닛(110a,110b,110c,110d)의 동작을 나타낸 모식도로서, 제1 및 제3구동유닛(110a,110c)이 같은 방향으로 동작하고, 제2 및 제4구동유닛(110b,110d)이 같은 방향으로 동작되도록 설치됨을 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 근력증폭장치(100)가 앉은 자세에서 스프링이 감겨지면서 일어서는 동작을 나타내고 있다.

한편 이상에서는 종동풀리(114)의 내부에 1개의 나선스프링(150)이 설치된 경우를 설명하였으나, 도 6에 도시된 바와 같이 동일 회전축(116)에 서로 반대방향으로 권취된 2개의 나선스프링(150a, 150b)을 설치할 수도 있다.

나선스프링을 1개만 설치하면 나선스프링이 풀리는 단계에서는 복원력에 의한 빠른 동작속도를 기대할 수 있지만 스프링을 감는 단계에서는 복원력을 얻을 수 없다. 그러나 이와 같이 2개의 나선스프링(150)을 상호 보완적으로 설치하면 관절부(120,130)의 접는 동작과 펴는 동작에 모두 복원력에 의한 빠른 동작속도와 큰 힘을 얻을 수 있다.

다만 종동풀리(114)의 회전범위 중에서 제1 나선스프링(150a)에서 복원력이 발생하는 구간을 제2나선스프링(150a)에서 복원력을 발생하지 않은 구간에 맞추어야 한다. 각 스프링이 서로 반대 방향으로 힘을 발생시키면 복원력이 상쇄될 수 있기 때문이다.

이상에서는 종동풀리(114)의 내부에 나선스프링(150)을 설치한 경우를 설명하였으나, 다른 종류의 스프링을 사용하여도 근력증폭장치(100)의 동작유연성을 높이고 빠른 동작속도를 구현하는 것이 가능하므로 이하에서는 이에 대해 간단히 설명한다.

도 7 및 도 8은 각각 코일스프링(160)을 사용하는 구동유닛의 사시도 및 개략도이다. 코일스프링(160)을 설치하기 위해서는 도시된 바와 같이 종동풀리(114)의 내부에 회전축고정블록(117)을 설치하는 한편 회전축고정블록(117)을 사이에 두고 제1 및 제2 풀리고정블록(119a,119b)을 대칭적으로 설치한다.

회전축고정블록(117)은 회전축(116)에 고정된 채 회전축(116)과 함께 회전하며, 양 단부는 각각 종동풀리(114)의 내주면에 근접하는 위치까지 연장된다.

제1 및 제2 풀리고정블록(119a,119b)은 종동풀리(114)의 내주면에 고정되거나, 종동풀리(114)의 측면에 결합된 채 종동풀리(114)와 함께 회전하는 측판에 고정되고, 회전축(116)을 중심으로 마주보는 위치에 대칭적으로 설치되는 것이 바람직하다.

코일스프링(160)은 예를 들어 회전축고정블록(117)의 일단과 제1 풀리고정블록(119a)의 사이, 회전축고정블록(117)의 일단과 제2 풀리고정블록(119b)의 사이, 회전축고정블록(117)의 타단과 제1 풀리고정블록(119a)의 사이, 회전축고정블록(117)의 타단과 제2 풀리고정블록(119b)의 사이에 각각 설치된다. 이때 각 코일스프링(160)은 회전방향에 대하여 접선방향으로 설치되는 것이 바람직하다. 코일스프링(160)에는 압축코일스프링, 인장코일스프링 등이 있으나 필요에 따라 적절히 선택해서 사용할 수 있다.

예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 종동풀리(114)가 시계방향으로 회전하면, 먼저 제1 및 제2 풀리고정블록(119a,119b)이 회전하면서 회전방향의 선단부가 코일스프링(160)을 압축시키며, 압축된 코일스프링(160)의 복원력이 부하에 요구되는 회전력보다 커지면 회전축고정블록(117)과 회전축(116)을 시계방향으로 회전시키게 된다. 이 상태에서 종동풀리(114)를 반대방향으로 회전시키면 압축되었던 코일스프링(160)의 복원력에 의해 빠른 동작속도를 얻을 수 있다.

도면은 두 쌍의 코일스프링(160)이 설치된 경우를 나타내고 있으나, 일 방향(관절을 펴는 방향 또는 접는 방향)으로만 복원력이 발생하도록 마주보는 위치에 한 쌍만을 설치할 수도 있다.

또한 도면에는 회전축고정블록(117)과 풀리고정블록(119a,119b)의 사이에 형성되는 공간에 1개의 코일스프링(160)만이 설치되었으나, 각 공간마다 탄성계수가 다른 다수의 코일스프링(160)을 설치함으로써 변위에 따라 복원력이 단계적으로 변화되도록 구성할 수도 있다. 나선스프링(150)이나 토션스프링의 경우에도 서로 다른 탄성계수를 갖는 다수 개를 같은 방향으로 설치함으로써 변위에 따라 복원력이 단계적으로 변화되도록 구성할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 형태로 변형 또는 수정될 수 있다.

예를 들어 도 1의 근력증폭장치(100)는 하지골격만을 나타내었으나, 본 발명에 따른 구동유닛은 어깨, 팔 등의 상부골격을 이루는 링크의 동작에도 사용될 수 있음은 물론이다.

또한 힘 축적수단으로 사용되는 스프링은 전술한 나선스프링(150)이나 코일스프링(160)에 국한되지 않으므로 토션(tortion) 스프링, 판스프링, 기타 형태의 스프링이 힘 축적수단으로 사용될 수도 있다. 또한 탄성복원력을 발휘하는 자재 또는 부품이 전술한 스프링들을 대신하여 사용될 수도 있다.

또한 이상에서는 종동풀리(114)에 나선스프링(150) 등의 힘 축적수단을 사용한 경우를 설명하였으나, 필요에 따라서는 종동풀리(114)를 대신하여 또는 종동풀리(114)와 함께 구동풀리(113)의 내부에도 이러한 힘 축적수단을 사용할 수도 있다. 또한 스프링의 설치위치가 종동풀리(114) 또는 구동풀리(113)의 내부로 국한되는 것은 아니므로 설계상의 필요에 따라 설치위치는 달라질 수도 있다.

또한 모터(111) 또는 감속기(112)의 출력축과 관절부(120,130)의 회전축을 동축상에 위치시킨 후 나선스프링(150) 등의 힘 축적수단을 이용하여 직접 연결하는 것도 가능하다.

또한 구동풀리(113)는 타이밍 벨트, 체인, 와이어로프(wire rope) 등을 이용하여 모터(111)나 감속기(112)의 출력축에 연결될 수도 있고, 모터(111)나 감속기(112)의 출력축에 직접 연결될 수도 있다. 종동풀리(114)도 타이밍 벨트, 체인, 와이어로프(wire rope) 등을 이용하여 구동풀리(113)와 연결될 수 있다. 한편 체인을 사용할 경우 풀리(113,114)를 대신하여 스프라켓이 사용되지만, 본 명세서에서는 스프라켓도 풀리의 범주에 속하는 것으로 이해될 수 있다.

또한 이상에서는 종동풀리(114)와 회전축(116)의 회전중심이 동축상에 위치하는 경우를 설명하였으나, 회전중심이 서로 편심되도록 제작될 수도 있을 것이다.

또한 본 발명은 작업자가 착용한 채 사용하는 착용형 근력증폭장치의 기능 개선을 위하여 고안되었으나, 작업자가 손잡이 등을 잡고 조종하는 다른 형태의 근력증폭장치에도 적용될 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 더욱 다양한 형태로 변형 또는 수정될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 포함된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

100: 착용형 근력증폭장치 102: 허리프레임
104: 제1링크 106: 제2링크
108: 제3링크 109: 발거치부
110a, 110b, 110c, 110d: 제1, 제2, 제3, 제4 구동유닛
111: 모터 112: 감속기
113: 구동풀리 114: 종동풀리
115: 가이드롤러 116: 회전축
117: 회전축고정블록 118: 구동유닛프레임
119a, 119b: 제1, 제2 풀리고정블록
120: 제1관절부 130: 제2관절부
131: 관절축 133: 연결링크
135: 회전링크 150: 나선스프링
160: 코일스프링 B: 벨트

Claims

회전축에 의해 서로 회전 가능하게 결합된 제1 링크와 제2 링크를 구비하고, 상기 회전축이 상기 제2 링크에 고정되어 있는 근력증폭장치에 있어서,
상기 제1 링크에 결합된 구동수단;
상기 구동수단에 의해 회전하며, 회전중심이 상기 회전축과 동축상에 위치하는 회전부;
일단은 상기 구동수단에 의해 회전하는 상기 회전부에 연결되고 타단은 상기 회전축에 연결되며, 상기 회전부의 회전력을 상기 회전축으로 전달하고 변형되면 복원력을 발휘하는 탄성을 갖는 힘 축적수단;
을 포함하는 근력증폭장치
제1항에 있어서,
상기 회전부는 상기 구동수단에 의해 회전하는 원통형의 풀리(pulley)이고, 상기 회전축은 상기 풀리의 내부까지 연장되어 있고, 상기 힘 축적수단은 상기 풀리의 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
제1항에 있어서,
상기 회전부는 상기 구동수단에 의해 회전하는 원통형의 풀리(pulley)와 상기 풀리에 대해 고정된 채 상기 풀리의 내부에 위치하는 풀리고정블록을 포함하고,
상기 회전축은 상기 풀리의 내부에서 결합된 회전축고정블록을 포함하며,
상기 힘 축적수단은 상기 풀리고정블록과 상기 회전축고정블록의 사이의 공간에 설치된 스프링인 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
관절축을 중심으로 서로 회전 가능하게 결합된 제1 링크와 제2 링크를 구비하는 근력증폭장치에 있어서,
상기 제1 링크에 결합된 구동수단;
상기 구동수단에 의해 회전하는 제1 회전부;
제2 회전부;
일단은 상기 구동수단에 의해 회전하는 상기 제1 회전부에 연결되고 타단은 상기 제2 회전부에 연결되도록 설치되며, 상기 제1 회전부의 회전력을 상기 제2 회전부로 전달하고 변형되면 복원력을 발휘하는 탄성을 갖는 힘 축적수단;
상기 제2 회전부가 회전하면 상기 제2 링크를 상기 관절축을 중심으로 회전시키는 것으로서, 상기 제2 회전부와 상기 제2링크를 연결하는 회전력 전달부;
를 포함하는 근력증폭장치
제4항에 있어서,
상기 제2 회전부는 회전중심이 상기 제1 회전부의 회전중심과 동축상에 위치하는 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
제4항에 있어서,
상기 제1 회전부는 상기 구동수단에 의해 회전하는 원통형의 풀리(pulley)이고, 상기 제2 회전부는 상기 풀리의 내부까지 연장되어 있는 회전축이고, 상기 힘 축적수단은 상기 풀리의 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
제4항에 있어서,
상기 제1회전부는 상기 구동수단에 의해 회전하는 원통형의 풀리(pulley)와 상기 풀리에 대해 고정된 채 상기 풀리의 내부에 위치하는 풀리고정블록을 포함하고,
상기 제2회전부는 상기 풀리의 내부에 설치된 회전축과, 상기 회전축에 고정된 채 상기 풀리의 내부에 위치하는 회전축고정블록을 포함하며,
상기 힘 축적수단은 상기 풀리고정블록과 상기 회전축고정블록의 사이의 공간에 설치된 스프링인 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
제3항 또는 제7항에 있어서,
상기 스프링은 상기 풀리고정블록과 상기 회전축고정블록의 사이의 공간마다 서로 다른 탄성계수를 가지는 다수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
제4항에 있어서,
상기 회전력 전달부는,
상기 제2 회전부에 연결되어 상기 제2 회전부와 함께 회전하는 회전링크;
일단은 상기 회전링크에 연결되고 타단은 상기 제2 링크에 연결된 연결링크;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 힘 축적수단은 나선스프링, 코일스프링, 토션스프링 또는 판스프링인 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 힘 축적수단은 서로 반대방향으로 복원력을 발휘하도록 설치된 제1 힘축적수단과 제2 힘 축적수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 근력증폭장치
제1항 또는 제4항에 있어서.
상기 힘 축적수단은 서로 같은 방향으로 복원력을 발휘하도록 설치된 제1 힘 축적수단과 제2 힘 축적수단을 포함하고, 상기 제1 힘축적수단과 제2 힘 축적수단의 탄성계수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 근력증폭장치