KR101104900B1

KR101104900B1 - 목발형 전동 보행 보조기

Info

Publication number: KR101104900B1
Application number: KR1020100022329A
Authority: KR
Inventors: 김진수
Original assignee: 전주대학교 산학협력단
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2012-01-12
Also published as: KR20110103144A

Abstract

본 발명은 목발형 전동 보행 보조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 견착대와, 상기 견착대의 하부에 결합되어 견착대를 지지하며 손잡이가 구비되어 있는 로드를 포함하여 이루어지는 목발에 있어서, 상기 손잡이에 부착되며 사용자가 좌측 또는 우측으로 방향을 전환하기 위해 손잡이에 좌측 또는 우측 방향으로 가하는 힘을 감지하는 조향센서와, 상기 로드에 부착되며 사용자가 전진 또는 후진하기 위해 로드를 전방 또는 후방으로 기울이는 힘을 감지하는 전후진센서로 이루어지는 센서부와; 상기 로드의 단부에 결합되어 목발의 이동방향을 조향하는 조향바퀴와, 상기 목발을 전·후로 이동시키는 전후진바퀴로 이루어지는 이동부와; 상기 조향바퀴와 전후진바퀴를 구동하는 구동부; 및 상기 센서부의 의해 감지된 신호에 따라 구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기에 관한 것이다.

Description

목발형 전동 보행 보조기{ELECTRIC WALING FRAME FOR CRUTCHES}

목발이라 함은 다리의 장애로 인해 거동이 불편한 지체부자유자나 사고로 인해 다리를 치유하고 있는 환자들의 거동을 보조하기 위한 보조기구이다. 상기 목발은 사용자의 필요에 따라 한쪽 또는 양쪽의 겨드랑이에 거치하여 사용자의 거동을 보조하는 기구로써 종래 기술에 따른 목발은 사용자가 목발을 이동시켜야 한다는 한계가 있었으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 공보 제 10-0747606에 "자동 이동형 목발"이 개시되어 있다.

상기의 자동 이동형 목발은 사용자가 액추에이터 및 액추에이터에 의해 구동되는 바퀴가 적용되어 자동으로 이동되는 장점이 있으나, 진행방향을 변경해야 할 경우 사용자가 직접 손잡이와 견착부에 힘을 가해 방향을 변경해야 하는 문제점이 있다.
또한 사용자가 후진하고자 할 경우 상기 목발의 작동을 멈추고 방향을 변경해야 하며, 공간이 협소한 경우 방향전환이 불가능하다.

삭제

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 목발형 3륜 구동 전동 보행 보조기에 관한 것으로 상기의 자동 이동형 목발은 사용자가 진행방향을 좌측, 우측 또는 반대 방향으로 변경해야 할 경우 사용자가 직접 원하는 방향으로 목발의 경로를 변경해야하는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

또한 후진하고자 할 경우 발생할 수 있는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 목발형 전동 보행 보조기는 견착대와, 상기 견착대의 하부에 결합되어 견착대를 지지하며 손잡이가 구비되어 있는 로드를 포함하여 이루어지는 목발에 있어서, 상기 손잡이에 부착되며 사용자가 좌측 또는 우측으로 방향을 전환하기 위해 손잡이에 좌측 또는 우측 방향으로 가하는 힘을 감지하는 조향센서와, 상기 로드에 부착되며 사용자가 전진 또는 후진하기 위해 로드를 전방 또는 후방으로 기울이는 힘을 감지하는 전후진센서로 이루어지는 센서부와; 상기 로드의 단부에 결합되어 목발의 이동방향을 조향하는 조향바퀴와, 상기 목발을 전·후로 이동시키는 전후진바퀴로 이루어지는 이동부와; 상기 조향바퀴와 전후진바퀴를 구동하는 구동부; 및 상기 센서부의 의해 감지된 신호에 따라 구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부에는 무게중심에 따라 그 압력에 의해 발생하는 물리적인 변형량을 전기적 신호로 변환하는 로드셀이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로드와 이동부의 결합부에는 상기 이동부에 대한 로드의 경사도를 감지하여 이동바퀴의 속도를 제어하는 경사도 센서가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부는 상기 조향바퀴에 동력을 전달하기 위한 조향모터와; 상기 조향모터의 회전축과 연결되는 입력풀리와, 상기 입력풀리와 벨트를 통해 연결되는 출력풀리로 이루어지는 조향장치와; 상기 전후진바퀴에 동력을 전달하기 위한 구동모터; 및 상기 구동모터의 회전축에 끼움결합되는 웜과, 상기 웜과 맞물리면서 회전할 수 있도록 상기 전후진바퀴의 회전축에 설치되는 웜휠로 이루어지는 구동장치;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로드와 이동부의 결합부에는 충격완화부가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목발의 로드는 접이식으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로드에는 물체를 감지하여 음성 또는 램프를 통해 사용자에게 알리는 물체감지센서가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 로드에는 야간에 시야를 확보하기 위한 헤드라이트가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 로드에는 사용자의 신장에 맞추어 길이를 조절하기 위한 길이조절부가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 발명된 목발형 전동 보행 보조기에 관한 것으로, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따르면 사용자가 원하는 방향으로 상기 목발을 조향 및 구동할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 로드가 접이식으로 형성되어 보관 및 운반이 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 목발형 전동 보행 보조기의 예시도
도 2는 본 발명에 따른 목발형 전동 보행 보조기의 제어구성을 보여주는 블록 다이어그램
도 3 내지 4는 본 발명에 따른 목발형 전동 보행 보조기의 조향장치 및 구동장치를 나타내는 도면

이하 첨부된 도면을 참조하며 본 발명인 목발형 전동 보행 보조기에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 목발형 전동 보행 보조기의 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 목발형 전동 보행 보조기의 제어구성을 보여주는 블록 다이어그램으로서, 본 발명에 따른 목발형 전동 보행 보조기는 견착대(1)와, 상기 견착대의 하부에 결합되어 견착대를 지지하며 손잡이(3)가 구비되어 있는 로드(2)를 포함하여 이루어지는 목발에 있어서, 상기 손잡이(3)에 부착되며 사용자가 좌측 또는 우측으로 방향을 전환하기 위해 손잡이에 좌측 또는 우측 방향으로 가하는 힘을 감지하는 조향센서(42)와, 상기 로드(2)에 부착되며 사용자가 전진 또는 후진하기 위해 로드를 전방 또는 후방으로 기울이는 힘을 감지하는 전후진센서(44)로 이루어지는 센서부(40)와; 상기 로드(2)의 단부에 결합되어 목발의 이동방향을 조향하는 조향바퀴(12)와, 상기 목발을 전·후로 이동시키는 전후진바퀴(14)로 이루어지는 이동부(10)와; 상기 조향바퀴(12) 및 전후진바퀴(14)를 구동하는 구동부(30)와; 상기 센서부(40)에 의해 감지된 신호에 따라 구동부의 작동을 제어하는 제어부(20);를 포함하여 이루어진다.

상기 로드(2)는 견착대(10)의 하부에 결합되며 상기 견착대(1)를 지지하고 손잡이(3)가 결합되어 있으며, 상기 로드(2)의 상부 일측에는 상기 로드를 접거나 펼쳐서 보관이 용이하도록 클램프(4)가 설치되며, 상기 클램프(4)를 풀어서 상기 로드(2)를 접철하거나 전개할 수 있으며 다시 상기 클램프(4)를 조임으로써 상기 로드(2)를 고정할 수 있다.

상기 센서부(40)는 상기 손잡이(3)에 부착되어 사용자가 좌측 또는 우측으로 방향을 전환하기 위해 손잡이에 좌측 또는 우측으로 가하는 힘의 방향을 감지하는 조향센서(42)와, 상기 로드(2)에 부착되며 사용자가 전진 또는 후진하기 위해 로드를 전방 또는 후방으로 기울이는 힘을 감지하는 전후진센서(44)로 이루어진다.

또한, 상기 조향센서(42)와 전후진센서(44)로 이루어지는 센서부(40)에는 무게중심에 따라 그 압력에 의해 발생하는 물리적인 변형량을 전기적인 신호로 변환하는 로드셀(44a)이 더 설치되며, 상기 조향센서(42)와 전후진센서(44)는 힘을 받았을 때 발생하는 로드셀의 탄성변형을 로드셀(44a)에 부착된 스트레인 게이지의 저항변화를 측정함으로써 힘의 크기를 전기적인 신호로 검출하는 원리를 갖는다.

상기 제어부(20)는 상기 센서부(40)에 의해 감지된 신호에 따라 상기 구동부(30)의 작동을 제어하는 것으로, 상기 조향센서(42)와 전후진센서(44) 및 경사도센서(50)에 의해 출력되는 신호를 전기적인 신호로 변환하여 구동부(30)를 구동하도록 하는 것이다.

한편, 상기 제어부(20)는 상기 목발형 전동 보행 보조기에 동력을 전달하는 배터리와, 상기 배터리를 충전하는 충전부로 구성된다.
상기 이동부(10)는 상기 로드의 단부에 결합되어 목발의 이동방향을 조향하는 조향바퀴(12)와 목발을 전후로 이동시키는 전후진바퀴(14)로 구성된다.

삭제

상기 구동부(30)는 상기 조향바퀴(12)에 동력을 전달하기 위한 조향모터(33)와; 상기 조향모터의 회전축과 연결되는 입력풀리(33a)와, 상기 입력풀리와 벨트(33c)를 통해 연결되는 출력풀리(33b)로 이루어지는 조향장치(33)와; 상기 전후진바퀴(14)에 동력을 전달하기 위한 구동모터(34); 및 상기 구동모터의 회전축에 끼움결합되는 웜(36a)과, 상기 웜과 맞물리면서 회전할 수 있도록 상기 전후진바퀴의 회전축에 설치되는 웜휠(36b)로 이루어지는 구동장치(36)로 구성되며, 상기 조향모터(33)와 구동모터(34)로부터 동력을 전달받아 상기 조향바퀴(12)와 전후진 바퀴(14)를 구동하는 역할을 한다.
상기 조향센서(42)가 사용자가 좌측 또는 우측으로 방향을 전환하기 위해 손잡이(3)에 좌측 또는 우측으로 가하는 힘을 감지하면, 상기 조향센서(42)에 부착된 로드셀(44a)이 힘의 방향을 검출하고, 상기 제어부(20)는 측정된 힘의 방향을 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.
상기 제어부(20)에 의해 측정된 힘의 방향이 전기적인 신호로 출력되면 상기 제어부의 제어신호에 따라 조향모터(31)를 구동하게 된다.
상기 조향장치(33)는 상기 조향모터(31)의 동력을 조향바퀴(12)에 전달하며, 사용자가 손잡이에 가하는 힘의 방향에 따라 좌측 또는 우측 방향으로 조향이 이루어지게 된다.
또한 상기 전후진센서(44)가 사용자가 전진 또는 후진하기 위해 로드를 전방 또는 후방으로 기울이는 힘을 감지하면, 상기 전후진센서(44)에 부착된 로드셀(44a)이 힘의 방향을 검출하고, 상기 제어부(20)는 측정된 힘의 방향을 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.
상기 제어부(20)에 의해 측정된 힘의 방향이 전기적인 신호로 출력되면 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 구동모터(34)를 구동하게 된다.
상기 구동장치(36)는 상기 구동모터(34)의 동력을 전후진바퀴(14)에 전달하며, 사용자가 로드를 전방 또는 후방으로 기울이는 방향에 따라 전진 또는 후진하게 된다.
도 3 내지 4는 본 발명에 따른 목발형 전동 보행 보조기의 조향장치(33) 및 구동장치(36)를 나타내는 도면이다.
상기 조향장치(33)는 조향모터(31)의 동력을 입력풀리(33a)와 출력풀리(33b) 및 벨트(33c)를 통하여 조향바퀴(12)에 전달하며, 상기 조향모터(31)의 회전축에는 입력풀리(33a)가 설치되고 상기 조향바퀴(12)의 축과 출력풀리(33b)를 결합한다.
또한 상기 입력풀리(33a)와 출력풀리(33b)의 외주면에는 복수의 톱니가 형성되며, 상기 톱니에 벨트(33c)를 끼워 연결하도록 한다. 상기 벨트(33c)의 내주면에는 상기 톱니와 맞물리도록 복수의 이빨이 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 이루어지는 조향장치(33)는 상기 조향모터(31)의 회전에 의해 상기 입력풀리(33a)가 회전하게 되고, 상기 입력풀리(33a)의 회전에 의해 상기 입력풀리(33a)의 톱니와 맞물리는 벨트(33c)가 회전하며 상기 출력풀리(33b)를 회전시키게 되고, 상기 출력풀리(33b)의 회전에 의해 상기 조향바퀴(12)의 조향이 이루어진다.
상기 조향장치(33)의 상부에는 상기 조향장치(33)를 보호하기 위한 덮개가 더 구비된다.
상기 구동장치(36)는 구동모터(34)의 구동을 구동기어(35)를 통하여 상기 전후진바퀴(14)에 전달하는 것으로, 상기 구동모터(34)에는 복수의 나사산이 형성되는 웜(36a)이 설치되고, 상기 전후진바퀴(14)의 축에는 다수개의 홈이 형성되는 웜휠(36b)이 설치되며, 상기 웜(36a)과 웜휠(36b)은 서로 맞물리도록 설치된다.
상기 구동모터(34)에 동력이 전달되면 상기 웜(36a)의 회전에 의해 상기 웜휠(36b)이회전하게 되고, 상기 웜휠(36b)의 회전에 의해 상기 전후진바퀴(14)를 회전시켜 전진 또는 후진하게 된다.
한편, 상기 로드(2)와 이동부(10)의 결합부에는 전후진바퀴(14)의 속도를 제어하기 위하여 이동부(10)에 대한 로드(2)의 경사도를 감지하는 경사도 센서(50)가 설치된다.
사용자가 상기 로드(2)를 전방으로 기울이는 힘이 감지되면 상기 경사도 센서(50)는 이동부(10)에 대한 로드(2)의 경사도를 감지하며, 상기 제어부(20)는 상기 경사도 센서(50)로부터 검출된 각도를 설정된 기준값과 비교하여 상기 구동부(30)를 제어하게 된다.
예를 들어, 0°~ 30°사이의 경사도가 감지되면 상기 구동부(30)에 의해 상기 전후진바퀴(14)가 전방으로 구동하게 되고, 30°이상의 경사도가 감지되면 상기 구동부(30)를 제어하여 전후진바퀴(14)를 감속시킨다.
반대로, -30°~0°사이의 경사도와 같이 사용자가 후방으로 기울이는 힘이 감지되면 제어부(20)는 경사도 센서(50)로부터 검출된 각도를 설정된 기준값과 비교하여 상기 전후진바퀴(14)를 후방으로 구동하게 된다.
또한, -30°이상의 경사도가 감지되면 상기 구동부를(30) 제어하여 전후진바퀴(14)를 서서히 감속시켜 정지하도록 하며, 이러한 기준값은 필요에 따라 얼마든지 변경할 수 있다.
상기 조향바퀴(12)의 조향각도와 전후진바퀴(14)의 이동속도는 각각 조향센서(42)와 전후진바퀴(44)로부터 감지된 힘의 크기에 비례하여 변경된다.
또한, 본 발명에 따른 목발형 전동 보행 보조기는 상기 로드(2)와 이동부(10)의 결합부에 사용자가 보행중에 전달받는 충격을 완화하기 위해 충격 흡수성과 내구성이 우수한 탄성 스프링 및 완충부재로 구성되는 충격완화부(90)가 설치된다.
상기 충격완화부(90)는 오일 및 쇼버 등의 완충부재가 더 설치되도록 하여 보행중 발생하는 불편함 및 이로 발생하는 사용자의 피로를 완화할 수 있다.
또한, 상기 로드(2)에는 물체를 감지하고 상기 감지되는 물체를 음성 또는 램프를 통해 사용자에게 알리는 물체감지센서(60)가 더 설치된다.
상기 물체감지센서(60)는 초음파를 통해 전방에 물체를 감지하는 것으로, 상기 초음파를 통해 전방에 물체가 감지되면 물체의 위치 및 물체까지의 거리를 계산하여 제어부로 보내게 되고, 상기 제어부는 전달받은 값을 전기적인 신호로 바꾸어 스피커를 통해 음성 또는 알림음을 전달하거나 램프를 발광함으로써 사용자에게 알릴 수 있다.

삭제

또한 상기 로드(2)에는 야간에 시야를 확보하기 위한 헤드라이트(70)가 설치되며, 상기 헤드라이트는 스위치 또는 조도센서를 통해 점등 및 소등이 이루어지도록 할 수 있다.
또한 상기 로드에는 사용자의 신장에 맞추어 길이를 조절하기 위한 길이조절부(80)가 더 설치된다.
상기 길이조절부는(80) 사용자의 신체 조건에 따라 길이를 조절하기 위한 것으로, 상기 로드(2)의 수직방향으로 일정한 간격으로 홀이 형성되고 상기 홀에 끼워 로드를 고정할 수 있도록 볼트를 끼움·결합하여 사용자의 신체 조건에 맞게 길이를 조절할 수 있다.

삭제

1 : 견착대 2 : 로드
3 : 손잡이 4 : 클램프
10 : 이동부 12 : 조향바퀴
14 : 전후진바퀴 20 : 제어부
30 : 구동부 31 : 조향모터
34 : 구동모터
40 : 센서부 42 : 조향센서
44 : 전후진센서
50 : 경사도센서 60 : 물체감지센서
70 : 헤드라이트 80 : 길이조절부
90 : 충격완화부

Claims

견착대와, 상기 견착대의 하부에 결합되어 견착대를 지지하며 손잡이가 구비되어 있는 로드를 포함하여 이루어지는 목발에 있어서,
상기 손잡이에 부착되며 사용자가 좌측 또는 우측으로 방향을 전환하기 위해 손잡이에 좌측 또는 우측 방향으로 가하는 힘을 감지하는 조향센서와, 상기 로드에 부착되며 사용자가 전진 또는 후진하기 위해 로드를 전방 또는 후방으로 기울이는 힘을 감지하는 전후진센서로 이루어지는 센서부와;
상기 로드의 단부에 결합되어 목발의 이동방향을 조향하는 조향바퀴와, 상기 목발을 전·후로 이동시키는 전후진바퀴로 이루어지는 이동부와;
상기 조향바퀴와 전후진바퀴를 구동하는 구동부; 및
상기 센서부의 의해 감지된 신호에 따라 구동부의 작동을 제어하는 제어부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.
제1항에 있어서, 상기 센서부에는 무게중심에 따라 그 압력에 의해 발생하는 물리적인 변형량을 전기적 신호로 변환하는 로드셀이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.
제1항에 있어서, 상기 로드와 이동부의 결합부에는 상기 이동부에 대한 로드의 경사도를 감지하여 이동바퀴의 속도를 제어하는 경사도 센서가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.
제1항에 있어서, 상기 구동부는
상기 조향바퀴에 동력을 전달하기 위한 조향모터와;
상기 조향모터의 회전축과 연결되는 입력풀리와, 상기 입력풀리와 벨트를 통해 연결되는 출력풀리로 이루어지는 조향장치와;
상기 전후진바퀴에 동력을 전달하기 위한 구동모터; 및
상기 구동모터의 회전축에 끼움결합되는 웜과, 상기 웜과 맞물리면서 회전할 수 있도록 상기 전후진바퀴의 회전축에 설치되는 웜휠로 이루어지는 구동장치;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.
제1항에 있어서, 상기 로드와 이동부의 결합부에는 충격완화부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.
제1항에 있어서, 상기 목발의 로드는 접이식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.
제1항에 있어서, 상기 로드에는 물체를 감지하여 음성 또는 램프를 통해 사용자에게 알리는 물체감지센서가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.
제1항에 있어서, 상기 로드에는 야간에 시야를 확보하기 위한 헤드라이트가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.
제1항에 있어서, 상기 로드에는 사용자의 신장에 맞추어 길이를 조절하기 위한 길이조절부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 목발형 전동 보행 보조기.