KR101233649B1

KR101233649B1 - 근력 지원용 착용형 로봇

Info

Publication number: KR101233649B1
Application number: KR1020110110202A
Authority: KR
Inventors: 한창수; 김완수; 김흥기; 이병규; 이희돈; 임동환; 한정수
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-02-15

Abstract

근력 지원용 착용형 로봇이 개시된다. 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇은, 신체의 허리 부분에 착용되는 벨트가 결합되며, 인력에 의해 회전 가능한 회전부의 회전에 대응하여 길이 방향으로 길이가 조절되는 길이 조절부를 포함하는 허리 착용부; 상기 신체의 대퇴부에 위치하도록 상기 허리 착용부에 결합되는 한 쌍의 고관절 연결부; 상기 고관절 연결부에 결합되며, 착용자가 보행할 때 보행 방향으로 근력을 지원하는 근력 지원부; 및 상기 고관절 연결부에 대한 상기 근력 지원부의 회전력을 발생시키는 구동부를 포함한다.

Description

근력 지원용 착용형 로봇{Wearable robot to assist muscular strength}

본 발명은 근력 지원용 착용형 로봇에 관한 것으로서, 특히 착용자가 근력 지원용 착용형 로봇을 착용할 때, 착용자의 고관절의 회전축과 구동부의 회전축을 일치시킬 수 있도록 착용자의 신체의 허리 부분의 형상 및 사이즈에 따라 허리 착용부의 길이를 조절할 수 있는 근력 지원용 착용형 로봇에 관한 것이다.

장애 또는 노화 등으로 인해 근력이 저하되는 사람들을 위해, 특히 고관절로 골반과 연결된 대퇴부의 근력 저하로 인해 보행이 어려운 사람들을 위해 보행 보조장치가 개발되어 사용되고 있다. 또한, 이러한 보행 보조 장치는 의료, 복지 분야뿐만 아니라 군사, 산업 자동화 분야에서도 근력 증강 및 보조를 위하여 다양한 시스템으로 개발되고 있다.

종래의 보행 보조 장치는, 허리에 결합되어 신체에 장치를 지지하는 허리 결합부와, 대퇴부의 양측에 위치하도록 허리 결합부에 결합되되 보행 전후 방향으로 회동 가능하도록 허리 결합부에 결합되는 다리 결합부와, 다리 결합부를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부를 포함할 수 있다.

따라서 이러한 보행 보조 장치를 착용한 착용자는 보행 시 근력이 증강될 수 있으며, 이로 인해 보행을 보다 원활하게 할 수 있다. 다만, 이러한 보조 장치가 착용자에게 제대로 힘을 전달하기 위해서는 착용자의 고관절의 회전축과 구동부의 회전축을 일치시켜야 한다. 만일 착용자의 고관절의 회전축과 구동부의 회전축이 일치하지 않을 경우 힘이 제대로 전달되지 않을 뿐만 아니라 착용자의 큰 부상을 유발할 수 있게 되므로 이는 보행 보조 장치를 설계함에 있어서 중요한 문제이다.

그러나, 종래의 보행 보조 장치는 허리 결합부가 고정된 형태로 신체의 허리 부분에 결합되는 구조를 갖기 때문에 착용자의 신체적 특징, 예를 들면 허리 부분의 형상 또는 사이즈에 따라 유연하게 변형될 수 없으며, 이에 따라 착용자의 고관절의 회전축과 구동부의 회전축을 일치시키기 위하여 착용자의 신체 사이즈에 따른 적절한 설계가 요구되는 단점이 있다.

본 발명의 목적은, 착용자가 근력 지원용 착용형 로봇을 착용할 때, 착용자의 고관절의 회전축과 구동부의 회전축을 일치시킬 수 있도록 착용자의 신체의 허리 부분의 형상 및 사이즈에 따라 허리 착용부의 길이를 조절할 수 있는 근력 지원용 착용형 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇은, 신체의 허리 부분에 착용되는 벨트가 결합되며, 인력에 의해 회전 가능한 회전부의 회전에 대응하여 길이 방향으로 길이가 조절되는 길이 조절부를 포함하는 허리 착용부; 상기 신체의 대퇴부에 위치하도록 상기 허리 착용부에 결합되는 한 쌍의 고관절 연결부; 상기 고관절 연결부에 결합되며, 착용자가 보행할 때 보행 방향으로 근력을 지원하는 근력 지원부; 및 상기 고관절 연결부에 대한 상기 근력 지원부의 회전력을 발생시키는 구동부를 포함한다.

상기 길이 조절부는 상기 회전에 대응하여 상기 회전부를 중심으로 대칭적으로 길이가 조절될 수 있다.

상기 회전부는, 톱니바퀴 형상이고, 상기 길이 조절부는, 상기 회전부의 톱니와 맞닿는 요철부가 형성된 한 쌍의 이동부들을 더 포함하며, 상기 회전부의 회전에 대응하여 상기 한 쌍의 이동부들이 상기 회전부를 중심으로 서로 반대 방향으로 이동함으로써 길이가 조절될 수 있다.

상기 한 쌍의 이동부들 각각은, 상기 허리 착용부가 최소 조절 길이에 도달할 경우, 상기 회전부가 더 회전하는 것을 막기 위하여 상기 이동부들 중 하나의 일단이 상기 이동부들 중 다른 하나의 일단에 접촉하도록 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 이동부들 각각은, 상기 허리 착용부의 길이 조절 범위를 제한하기 위해, 상기 회전부가 더 회전하지 못하도록 하는 회전 제한부를 상기 요철부의 양 끝 중 어느 하나 이상에 구비할 수 있다.

상기 허리 착용부는, 상기 신체의 허리 부분 중 후미 부분에 배치되며, 내측에는 상기 벨트를 고정하는 벨트 고정부재가 마련되는 고정 부분; 상기 고정 부분의 양측부에 결합되며, 상기 허리 부분의 형상 및 사이즈에 따라 위치 조절 가능하도록 상호 결합되는 다수의 단위 링크부재; 및 상기 다수의 단위 링크부재 중 양 측단에 위치되는 단위 링크부재들과 결합되며 상기 고관절 연결부가 측 방향으로 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 힌지 결합 부분을 포함할 수 있다.

상기 허리 착용부는, 상기 허리 부분 중 후미 부분에 지지되는 지지부재를 더 포함하되, 상기 길이 조절부는 상기 지지부재의 양측에서 상기 지지부재의 길이 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 단부에는 상기 단위 링크부재가 링크 결합될 수 있다.

상기 한 쌍의 이동부들 각각은, 상기 허리 착용부가 최대 조절 길이에 도달할 경우, 상기 회전부가 더 회전하는 것을 막기 위하여 상기 지지부재의 일부에 걸리도록 상기 이동부의 일부에 턱이 형성될 수 있다.

상기 다수의 단위 링크부재는 링크 수단에 의해 상호 링크(link) 결합되며, 상기 단위 링크부재와 상기 힌지 결합 부분은 링크 수단에 의해 상호 링크 결합될 수 있다.

상기 고관절 연결부는, 상기 허리 착용부에 힌지 결합되어, 상기 허리 착용부에 대하여 좌우 요동 가능하게 형성될 수 있다.

상기 구동부의 회전축, 상기 링크 수단의 회전축 및 상기 고관절 연결부와 상기 허리 착용부의 힌지 결합 회전축은 상호 직교할 수 있다.

상기 힌지 결합 부분의 내측에는 상기 벨트에 대한 상기 힌지 결합 부분의 위치를 조절하는 위치 조절부재가 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 착용자의 허리 부분을 감싸는 허리 착용부가 허리 부분의 형상 또는 사이즈 등에 따라 유연하게 길이 및 위치 조절될 수 있는 구조를 가지며, 이에 따라 착용자에 특화된 설계가 요구되지 않을 뿐만 아니라 유연한 구조로 인해 착용자의 착용감을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇을 착용한 착용자의 하반신을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 근력 지원용 착용형 로봇의 사시도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 길이 조절부를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 허리 부분의 형상 또는 사이즈에 따라 근력 지원용 착용형 로봇이 길이 및 위치 조절되는 여러 형태를 도시한 도면들이다.
도 6a 내지 도 6c는 착용자가 다리를 뒤틀 때 허리 착용부의 동작을 도시한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇을 착용한 상태를 아래에서 바라본 도면이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇을 착용한 착용자의 하반신을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 근력 지원용 착용형 로봇의 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 길이 조절부를 구체적으로 도시한 도면이고, 도 5a 내지 도 5d는 허리 부분의 형상 또는 사이즈에 따라 근력 지원용 착용형 로봇이 길이 및 위치 조절되는 여러 형태를 도시한 도면들이고, 도 6a 내지 도 6c는 착용자가 다리를 뒤틀 때 허리 착용부의 동작을 도시한 도면들이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇을 착용한 상태를 아래에서 바라본 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은, 신체(101)의 허리 부분(102)에 착용되는 벨트(109)가 결합되며 허리 부분(102)의 형상 및 사이즈에 따라 유연하게 변형(도 2의 A 방향으로 길이 및 위치 조절 가능함)되는 허리 착용부(110)와, 대퇴부(103)에 위치하도록 허리 착용부(110)에 결합되는 한 쌍의 고관절 연결부(130)와, 상단부는 고관절 연결부(130)에 전후 방향(B, 도 2 참조)으로 회전 가능하게 결합되고 다리 결합부(160)에 의해 신체(101)의 대퇴부(103)에 고정되는 근력 지원부(150)와, 고관절 연결부(130)에 대한 근력 지원부(150)의 회전력을 발생시키는 구동부(170)를 포함한다.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저, 허리 착용부(110)는 착용자의 허리 부분(102)의 형상 또는 사이즈에 따라 변형될 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 착용자는 자신의 허리 부분(102)의 형상 또는 사이즈에 따라 허리 착용부(110)를 적절히 변형시킬 수 있어 종래에 비해 우수한 착용감을 느낄 수 있다.

본 실시예의 허리 착용부(110)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 허리 부분(102) 중 후미 부분에 배치되며 내측에는 벨트(109)를 고정하는 다수의 벨트 고정부재(113)가 마련되는 고정 부분(111)과, 고정 부분(111)의 양측부에 결합되어 허리 부분(102)의 형상 및 사이즈에 따라 위치 조절 가능하도록 상호 결합되는 다수의 단위 링크부재(115)와, 다수의 단위 링크부재(115)와 고관절 연결부(130) 사이에 결합되는 힌지 결합 부분(118)을 포함한다.

고정 부분(111)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 허리 부분(102)에 고정 결합되는 지지부재(111a)와, 지지부재(111a)의 양측에서 지지부재(111a)의 길이 방향으로 이동 가능하게 결합되는 길이 조절부(111b)를 포함할 수 있다.

지지부재(111a)는, 본 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)을 실질적으로 허리 부분(102)에 지지하는 부분이다. 이러한 지지부재(111a)에는 본 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)의 작동을 전체적으로 제어하는 제어 장치(117)가 장착될 수 있다.

또한, 지지부재(111a)의 내측에는 벨트 고정부재(113) 복수 개가 마련되어 허리 착용부(110)에 벨트(109)를 견고히 고정할 수 있다. 벨트(109)는 유연성을 갖는 유연성 벨트일 수 있다. 길이 조절부(111b)는 지지부재(111a)의 양측에 장착되되 지지부재(111a)의 길이 방향으로 이동 가능하게 장착될 수 있다. 따라서 착용자의 허리 부분(102)의 형상 및 사이즈에 따라 지지부재(111a)에 대한 길이 조절부(111b)의 위치가 적절하게 조절될 수 있으며, 이로 인해 착용자가 보다 나은 착용감을 느낄 수 있도록 한다.

도 4를 참조하면, 길이 조절부(111b)는 인력에 의해 회전 가능한 회전부(201)의 회전에 대응하여 길이 방향으로 길이가 조절될 수 있다. 이 때, 길이 조절부(111b)는 상기 회전에 대응하여 회전부(201)를 중심으로 대칭적으로 길이가 조절될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 회전부(201)는 톱니바퀴 형상일 수 있고, 길이 조절부(111b)는 회전부(201)의 톱니와 맞닿는 요철부(202)가 형성된 한 쌍의 이동부들(203)을 포함할 수 있다. 이 때, 길이 조절부(111b)는 회전부(201)의 회전에 대응하여 한 쌍의 이동부들(203)이 회전부(201)를 중심으로 서로 반대 방향으로 이동함으로써 길이가 조절된다.

한 쌍의 이동부들(203) 각각은 허리 착용부(110)가 최소 조절 길이에 도달할 경우, 회전부(201)가 더 회전하는 것을 막기 위하여 상기 이동부들(203) 중 하나의 일단(204)이 상기 이동부들(203) 중 다른 하나의 일단(205)에 접촉하도록 형성될 수 있다. 그리고, 한 쌍의 이동부들(203) 각각은 허리 착용부(110)의 길이 조절 범위를 제한하기 위해, 회전부(201)가 더 회전하지 못하도록 하는 회전 제한부(206)를 요철부(202)의 양 끝 중 어느 하나 이상에 구비할 수 있다. 즉, 회전 제한부(206)는 도 4에서와 같이 요철부(202)보다 높게 형성되어 있어 회전부(201)가 더 회전하는 것을 막을 수 있다. 도 4에서 회전 제한부(206)가 요철부(202)의 한 쪽 끝에만 형성되어 있는 것으로 도시되었으나, 이는 일 실시예이며, 다른 실시예에서 회전 제한부(206)는 요철부(202)의 다른 쪽 끝에 형성될 수도 있고, 양 끝 모두에 형성될 수도 있다.

또한, 한 쌍의 이동부(203)들 각각은 허리 착용부(110)가 최대 조절 길이에 도달할 경우, 회전부(201)가 더 회전하는 것을 막기 위하여 지지부재(111a)의 일부에 걸리도록 이동부(203)의 일부에 턱(207)이 형성될 수 있다.

한편, 단위 링크부재(115)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 길게 연결된다. 즉, 하나의 단위 링크부재(115)와 길이 조절부(111b)가 링크 수단(116)에 의해 링크(link) 결합되고, 또한 단위 링크부재(115)끼리도 링크 수단(116)에 의해 링크 결합되고, 또한 가장 측부에 위치한 단위 링크부재(115)와 힌지 결합 부분(118) 역시 링크 수단(116)에 의해 링크 결합된다.

따라서, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 허리 부분(102)의 사이즈 또는 형상 등에 따라 단위 링크부재(115)가 넓게 펴질 수도 있고, 또는 접힐 수도 있다. 또한 착용자가 대퇴부(103)를 비트는 경우, 도 6a 내지 도 6c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 다수의 단위 링크부재(115)가 펴지거나 접힐 수 있어 둘레 방향으로의 고관절 동작이 원활하게 이루어질 수 있다. 힌지 결합 부분(118)은, 가장 측부에 위치하는 단위 링크부재(115)에 링크 결합되고, 하단부는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고관절 연결부(130)와 결합된다.

또한, 힌지 결합 부분(118)의 내측에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 벨트(109)에 대한 힌지 결합 부분(118)의 위치를 조절하는 위치 조절부재(119)가 마련된다. 이러한 위치 조절부재(119)는 허리 부분(102)의 사이즈 및 형상에 따라 힌지 결합 부분(118)의 위치를 고정하는 역할을 하면서도 허리 착용부(110)로부터 벨트(109)가 이탈되는 것을 저지할 수 있어 벨트(109)를 허리 부분(102)에 체결하는 경우 허리 착용부(110) 또한 견고한 결합력을 유지할 수 있도록 한다.

또한, 힌지 결합 부분(118)은 고관절 연결부(130)와의 결합을 위한 대퇴부 결합부(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 대퇴부 결합부(120)는 힌지 결합부로 형성되어, 허리 착용부(110)에 대하여 고관절 연결부(130)가 좌우 요동 가능하도록 형성된다. 이 때, 고관절 연결부(130)와 근력 지원부(150)가 착용자의 일측에 위치할 수 밖에 없기 때문에, 착용자의 고관절 외전/내전(Hip Abduction/Adduction) 움직임 축과 허리 착용부(110)에 대한 고관절 연결부(130)의 외전/내전(Hip Abduction/Adduction) 움직임 축이 불일치한다. 상기의 관절축이 불일치하여 착용자의 움직임이 제한되는 것을 최소화하기 위하여, 근력 지원부(150)를 허리 착용부(110)의 하부에 접하도록 고관절 연결부(130)에 결합시킨다.

도 2를 참조하면, 구동부(170)의 회전축(1점 쇄선 화살표), 링크 수단(116) 의 회전축(실선) 및 대퇴부 결합부(120)의 회전축(점선)은 상호 직교하게 형성된다. 이를 통해, 근력 지원용 착용형 로봇에 부가되는 중량물의 하중을 효과적으로 허리 착용부(110) 및 고관절 연결부(130)를 통하여 효과적으로 지면에 전달할 수 있다. 즉, 상기 회전축들이 상호 직교하게 형성되지 않으면, 근력 지원용 착용형 로봇에 부가되는 중량물의 하중이 착용자에게 가해질 수 있다. 또한, 상기 회전축들이 상호 직교하게 형성되어 구동부(170)에서 발생하는 토크가 효과적으로 허리 착용부(130)와 결합된 고관절 연결부(130)에 전달된다. 즉, 상기 회전축들이 상호 직교하게 형성되지 않으면, 구동부(170)에서 발생하는 토크가 고관절 연결부(130)에 정확히 전달되지 않고 손실될 가능성이 커진다.

본 실시예의 허리 착용부(110)는 고관절(104)이 둘레 방향으로 동작할 때, 즉 도 6a 내지 도 6c 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 다리(105)를 제자리에서 뒤틀 때 허리 착용부(110)의 단위 링크부재(115)가 유연성 있게 위치 조절됨으로써 착용자가 장치에 의한 구속감을 느끼는 것을 배제할 수 있으며, 이에 따라 착용감을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 허리 부분(102)의 형상 및 사이즈에 따라 길이 조절부(111b)가 적절히 길이 조절되고, 단위 링크부재(115)가 적절히 위치 조절됨으로써 적용 범위를 확대할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 실시예의 허리 착용부(110)는 착용자가 근력 지원용 착용형 로봇을 착용할 때, 착용자의 고관절의 회전축과 구동부의 회전축을 일치시킬 수 있어서 힘이 착용자에게 제대로 전달되고 착용자의 부상을 막을 수 있게 된다.

한편, 근력 지원부(150)는 착용자에게 능동적으로 근력을 지원하는 구성이다. 이러한 근력 지원부(150)는 전술한 허리 착용부(110) 및 고관절 연결부(130)가 착용자의 동작에 따라 수동적으로 작동하는 것과는 달리 후술할 구동부(170)에 의해 능동적으로 작동함으로써 착용자의 보행을 보조할 수 있다.

본 실시예의 근력 지원부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 고관절 연결부(130)의 하단부에 결합되되 보행 방향(B, 도 2 참조), 즉 전후 방향으로 축 회전 가능하도록 결합된다. 즉, 착용자가 보행할 때, 대퇴부(103)와 함께 근력 지원부(150)는 동작하며 이 때, 근력 지원부(150)로부터 근력이 지원되어 착용자는 전후 방향으로 원활하게 보행할 수 있다.

이러한 근력 지원부(150)는 구동부(170)로부터 발생되는 구동력에 의해 작동된다. 다시 말해, 착용자가 보행하려 할 때 구동부(170)는 착용자와 로봇 사이의 상대적인 힘에 기초한 구동력을 발생시켜 근력 지원부(150)가 작동할 수 있도록 한다.

이에 대해 보다 구체적으로 상술하면, 본 실시예의 근력 지원용 착용형 로봇(100)은, 근력 지원부(150)가 착용자와 로봇 사이의 상대적인 힘에 따라 적절히 작동할 수 있도록 대퇴부(103)에 고정 결합되는 대퇴부 체결부(160)에 장착되어 대퇴부(103)의 동작에 의한 착용자와 로봇 사이의 상대적인 힘을 감지하는 감지 센서(미도시)와, 감지 센서의 감지 정보에 기초하여 구동부(170)에 의해 발생되는 회전력 및 회전 방향을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

즉, 본 실시예의 근력 지원용 착용형 로봇(100)을 착용한 상태로 착용자가 보행하려 할 때 감지 센서는 착용자와 로봇 사이의 상대적인 힘을 감지한 후, 이에 대한 정보를 제어부로 보낸다. 이어서 제어부는 감지 센서로부터의 정보에 기초하여 구동부(170)에 의해 발생되는 회전력 및 근력 지원부(150)의 회전 방향을 조절함으로써 착용자가 근력 지원부(150)로부터 제공되는 근력에 보조를 받으면서 보행할 수 있도록 한다.

이와 같이, 본 실시예의 근력 지원부(150)는 구동부(170)로부터 제공되는 구동력에 의해 작동함으로써 착용자의 보행을 보조할 수 있다.

한편, 이하에서는, 이러한 구성을 갖는 근력 지원용 착용형 로봇(100)의 착용 과정 및 작동 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 허리 착용부(110)를 허리에 배치한 후 허리 착용부(110)에 결합된 벨트(109)를 허리 부분(102)에 결속한다. 그리고, 허리 부분(102)의 형상 및 사이즈에 맞게 허리 착용부(110)를 조절한다. 이 때, 길이 조절부(111b)는 허리 부분(102)의 형상 및 사이즈에 맞게 길이 조절되고, 다수의 단위 링크부재(115)는 허리 부분(102)의 형상 및 사이즈에 맞게 위치 조절될 수 있다. 이후, 근력 지원부(150)가 대퇴부(103)의 측부에 위치하도록 한 후 근력 지원부(150)에 결합된 대퇴부 체결부(160)를 대퇴부(103)에 고정시킨다.

이어서, 착용자는 원하는 방향으로 보행할 수 있는데, 이 때, 전술한 감지 센서는 착용자와 로봇 사이의 상대적인 힘을 감지한 후 감지된 정보를 제어부에 전송하고, 제어부는 획득된 정보를 토대로 구동부(170)를 구동시켜 근력 지원부(150)를 작동시킨다. 그러면

근력 지원부(150)와 결합 상태인 대퇴부(103)에 근력 지원부(150)로부터 근력이 지원되어 착용자는 원활한 보행 동작을 수행할 수 있다.

뿐만 아니라, 착용자는 본 실시예의 근력 지원용 착용형 로봇(100)을 착용한 상태에서, 보행 동작이 아닌 다른 동작, 예를 들면 다리(105)를 뒤트는 동작을 할 수 있는데, 이러한 동작 또한 전술한 근력 지원용 착용형 로봇(100)의 구성에 따라 원활하게 이루어질 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)에 따르면, 다자유도를 갖는 고관절(104)의 여러 동작들, 예를 들면 골반에 대한 대퇴부(103)의 전후 방향으로의 회전 동작 및 대퇴부(103)에 대한 골반의 뒤틀림 동작 등이 구현될 수 있으면서도, 착용자의 허리 부분(102)의 형상 및 사이즈 등에 따라 허리 착용부(110)가 유연성 있게 길이 및 위치 조절됨으로써 착용자의 착용감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은 착용자가 착용할 때, 착용자의 고관절의 회전축과 구동부의 회전축을 일치시킬 수 있어서 힘이 착용자에게 제대로 전달되고 착용자의 부상을 막을 수 있게 된다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

100 : 근력 지원용 착용형 로봇 110 : 허리 착용부
111 : 고정 부분 115 : 단위 링크부재
118 : 힌지 결합부 130 : 고관절 연결부
150 : 근력 지원부 170 : 구동부

Claims

신체의 허리 부분에 착용되는 벨트가 결합되며, 인력에 의해 회전 가능한 회전부의 회전에 대응하여 길이 방향으로 길이가 조절되는 길이 조절부를 포함하는 허리 착용부;
상기 신체의 대퇴부에 위치하도록 상기 허리 착용부에 결합되는 한 쌍의 고관절 연결부;
상기 고관절 연결부에 결합되며, 착용자가 보행할 때 보행 방향으로 근력을 지원하는 근력 지원부; 및
상기 고관절 연결부에 대한 상기 근력 지원부의 회전력을 발생시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 길이 조절부는
상기 회전에 대응하여 상기 회전부를 중심으로 대칭적으로 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 2에 있어서,
상기 회전부는,
톱니바퀴 형상이고,
상기 길이 조절부는,
상기 회전부의 톱니와 맞닿는 요철부가 형성된 한 쌍의 이동부들을 더 포함하며, 상기 회전부의 회전에 대응하여 상기 한 쌍의 이동부들이 상기 회전부를 중심으로 서로 반대 방향으로 이동함으로써 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 3에 있어서,
상기 한 쌍의 이동부들 각각은,
상기 허리 착용부가 최소 조절 길이에 도달할 경우, 상기 회전부가 더 회전하는 것을 막기 위하여 상기 이동부들 중 하나의 일단이 상기 이동부들 중 다른 하나의 일단에 접촉하도록 형성된 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 4에 있어서,
상기 한 쌍의 이동부들 각각은,
상기 허리 착용부의 길이 조절 범위를 제한하기 위해, 상기 회전부가 더 회전하지 못하도록 하는 회전 제한부를 상기 요철부의 양 끝 중 어느 하나 이상에 구비하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 허리 착용부는,
상기 신체의 허리 부분 중 후미 부분에 배치되며, 내측에는 상기 벨트를 고정하는 벨트 고정부재가 마련되는 고정 부분;
상기 고정 부분의 양측부에 결합되며, 상기 허리 부분의 형상 및 사이즈에 따라 위치 조절 가능하도록 상호 결합되는 다수의 단위 링크부재; 및
상기 다수의 단위 링크부재 중 양 측단에 위치되는 단위 링크부재들과 결합되며 상기 고관절 연결부가 측 방향으로 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 힌지 결합 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 6에 있어서,
상기 허리 착용부는,
상기 허리 부분 중 후미 부분에 지지되는 지지부재를 더 포함하되,
상기 길이 조절부는
상기 지지부재의 양측에서 상기 지지부재의 길이 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 단부에는 상기 단위 링크부재가 링크 결합되는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 7에 있어서,
상기 회전부는,
톱니바퀴 형상이고,
상기 길이 조절부는,
상기 회전부의 톱니와 맞닿는 요철부가 형성된 한 쌍의 이동부를 더 포함하며, 상기 회전부의 회전에 대응하여 상기 한 쌍의 이동부가 상기 허리 착용부의 길이 방향에 따라 이동함으로써 길이가 조절되되,
상기 한 쌍의 이동부들 각각은,
상기 허리 착용부가 최대 조절 길이에 도달할 경우, 상기 회전부가 더 회전하는 것을 막기 위하여 상기 지지부재의 일부에 걸리도록 상기 이동부의 일부에 턱이 형성된 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 6에 있어서,
상기 다수의 단위 링크부재는 링크 수단에 의해 상호 링크(link) 결합되며, 상기 단위 링크부재와 상기 힌지 결합 부분은 링크 수단에 의해 상호 링크 결합되는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 9에 있어서,
상기 고관절 연결부는
상기 허리 착용부에 힌지 결합되어, 상기 허리 착용부에 대하여 좌우 요동 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 10에 있어서,
상기 구동부의 회전축, 상기 링크 수단의 회전축 및 상기 고관절 연결부와 상기 허리 착용부의 힌지 결합 회전축은 상호 직교하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.
청구항 6에 있어서,
상기 힌지 결합 부분의 내측에는 상기 벨트에 대한 상기 힌지 결합 부분의 위치를 조절하는 위치 조절부재가 마련되는 근력 지원용 착용형 로봇.