KR101243140B1 - Wearable robot - Google Patents

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KR101243140B1
KR101243140B1 KR1020120125581A KR20120125581A KR101243140B1 KR 101243140 B1 KR101243140 B1 KR 101243140B1 KR 1020120125581 A KR1020120125581 A KR 1020120125581A KR 20120125581 A KR20120125581 A KR 20120125581A KR 101243140 B1 KR101243140 B1 KR 101243140B1
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upper leg
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lower leg
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KR1020120125581A
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유재관
백주현
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A wearing robot is provided to efficiently transfer driving force of a linear actuator to a link unit by changing the length of moment arm the linear actuator and the length of the link unit. CONSTITUTION: A wearing robot comprises an upper leg structure(100), a lower leg structure(200), a sliding connecting unit(400), and a linear actuator(300). The upper leg structure corresponded to thighs of a wearer. The lower leg structure is rotatably connected to a lower part of the upper leg structure. The sliding connecting unit comprises a connecting main body(410) sliding in a longitudinal direction. The sliding connecting unit comprises a central rod(420) and an elastic member(430). The central rod is connected to the connecting main body so that the connecting main body slides. The elastic member is located in one side of the central rod so that the connecting main body is elastically pressurized. The linear actuator rotates the lower leg structure with linear motion corresponding to the upper leg structure.

Description

착용로봇{Wearable Robot}Wearable Robot {Wearable Robot}

본 발명은 착용로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착용자가 착용하고 작동할 때에 리니어 액츄에이터와 링크부와의 모멘트 암의 길이를 변경하여 리니어 액츄에이터의 구동력이 링크부에 효율적으로 전달될 수 있는 착용로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable robot, and more particularly, a wearable robot in which the driving force of the linear actuator can be efficiently transmitted to the link portion by changing the length of the moment arm between the linear actuator and the link portion when the wearer wears and operates the wearer. It is about.

로봇 기술이 발달하면서 인체에 착용되어 인체의 근력을 지원하는 착용로봇(wearable robot)이 개발되고 있다. With the development of robot technology, a wearable robot that is worn on the human body to support the muscle strength of the human body is being developed.

착용 로봇은 산업 전분야에 활용될 가치가 크기 때문에 다양한 형태 및 목적으로 개발되고 있으며, 착용로봇의 리니어 액츄에이터 구동 매커니즘은 전체 시스템을 효율적으로 설계하는 데 매우 중요한 부분을 차지하고 있다.Wear robots are being developed for various forms and purposes because of their high value for use in all industries. Wear robot's linear actuator driving mechanism is a very important part for efficiently designing the entire system.

특히 리니어 액츄에이터는 링크부와의 모멘트 암(Moment Arm)의 길이를 어떻게 확보하느냐에 따라 시스템의 효율이 결정된다. 따라서 리니어 액츄에이터와 다리 링크부 간의 구동 매커니즘은 매우 중요한 요소이다.In particular, the efficiency of the system is determined by how the linear actuator secures the length of the moment arm with the link portion. Therefore, the drive mechanism between the linear actuator and the leg linkage is very important.

종래에는 리니어 액츄에이터의 양 끝단을 각 링크부의 하드포인트에 장착함으로써 정해진 구조에 따른 모멘트 암의 길이가 고정되게 하였다. 따라서 각 링크부의 모션에 따른 모멘트 암의 길이가 고정되어 결정되기 때문에 리니어 액츄에이터의 힘을 전달하는 데 효율적이지 못한 문제점이 있었다.Conventionally, by mounting both ends of the linear actuator to the hard point of each link portion, the length of the moment arm according to the predetermined structure is fixed. Accordingly, since the length of the moment arm according to the motion of each link unit is fixed and determined, there is a problem in that it is not efficient in transmitting the force of the linear actuator.

이에 따라, 리니어 액츄에이터의 구동력이 최대로 전달될 수 있도록 구동 매커니즘을 설계하여야 할 필요가 있다.Accordingly, it is necessary to design the driving mechanism so that the driving force of the linear actuator can be transmitted to the maximum.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 착용자가 착용하고 작동할 때에 리니어 액츄에이터와 링크부와의 모멘트 암의 길이를 변경하여 리니어 액츄에이터의 구동력이 링크부에 효율적으로 전달될 수 있는 착용로봇을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the above-described problems, wear when the wearer can operate and change the length of the moment arm between the linear actuator and the link portion can be transmitted efficiently to the link portion The object is to provide a robot.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 착용자의 넓적다리에 대응되는 상부다리 구조체; 상기 상부다리 구조체의 하단에 회전 가능하게 연결되는 하부다리 구조체; 양단이 상기 상부다리 구조체의 상단 및 상기 하부다리 구조체의 상단에 각각 회전 가능하게 연결되며 직선 운동에 의하여 상기 하부다리 구조체를 상기 상부다리 구조체에 대하여 회전시키는 리니어 액츄에이터; 및 상기 하부다리 구조체 또는 상기 상부다리 구조체 중 적어도 하나에 길이 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 마련되며 상기 리니어 액츄에이터가 회전 가능하게 결합되는 슬라이딩 결합 유닛을 포함하는 착용로봇을 제공한다.The present invention for achieving the above object, the upper leg structure corresponding to the thigh of the wearer; A lower leg structure rotatably connected to a lower end of the upper leg structure; A linear actuator whose both ends are rotatably connected to an upper end of the upper leg structure and an upper end of the lower leg structure, respectively, and rotate the lower leg structure with respect to the upper leg structure by linear motion; And a sliding coupling unit provided on at least one of the lower leg structure and the upper leg structure to be slidably movable in the longitudinal direction and the linear actuator rotatably coupled thereto.

상기 슬라이딩 결합 유닛은, 상기 리니어 액츄에이터가 회전 가능하게 연결되는 체결본체; 상기 상부다리 구조체 또는 상기 하부다리 구조체의 중간에 삽입되며 상기 체결본체가 슬라이딩 가능하게 결합하는 중심로드; 및 상기 중심로드의 일측에 마련되어 상기 체결본체를 탄성 가압하는 탄성부재를 포함할 수 있다.The sliding coupling unit, the fastening body is rotatably connected to the linear actuator; A center rod inserted in the middle of the upper leg structure or the lower leg structure to which the fastening body is slidably coupled; And an elastic member provided on one side of the center rod to elastically press the fastening body.

상기 슬라이딩 결합 유닛은, 상기 체결본체 내부에 수용되며 상기 중심로드가 내측으로 슬라이딩 결합되는 내부슬라이더를 더 포함할 수 있다.The sliding coupling unit may further include an inner slider which is accommodated in the fastening body and the center rod is slidingly coupled inwardly.

상기 내부슬라이더는 테프론(teflon)으로 마련될 수 있다.The inner slider may be made of teflon.

상기 슬라이딩 결합 유닛은, 상기 중심로드의 일측 단부에 마련되어 상기 중심로드가 상기 상부다리 구조체 또는 상기 하부다리 구조체에 연결되는 길이를 조절하는 길이 조절부를 더 포함할 수 있다.The sliding coupling unit may further include a length adjusting part provided at one end of the center rod to adjust a length of the center rod connected to the upper leg structure or the lower leg structure.

상기 슬라이딩 결합 유닛은, 상기 체결본체의 하부에 마련되며 상기 중심로드는 관통되지만 상기 탄성부재는 가압되는 관통공이 형성되는 탄성지지부를 더 포함할 수 있다.The sliding coupling unit may be provided at a lower portion of the fastening body and the center rod may penetrate, but the elastic member may further include an elastic support having a through hole pressurized.

상기 탄성부재는 스프링일 수 있다.The elastic member may be a spring.

상기 슬라이딩 결합 유닛은 상기 하부다리 구조체에만 마련될 수 있다.The sliding coupling unit may be provided only in the lower leg structure.

상기 착용로봇은, 상기 하부다리 구조체의 하부에 연결되어 착용자의 신발이 착용되는 신발착용부를 더 포함할 수 있다.The wear robot may further include a shoe wearing part connected to a lower portion of the lower leg structure to wear a shoe of a wearer.

상기 착용로봇은, 상기 상부다리 구조체의 상단에 연결되며 착용자의 골반에 착용되는 골반구조체를 더 포함할 수 있다.The wearable robot may further include a pelvis structure connected to the top of the upper leg structure and worn on the wearer's pelvis.

본 발명의 착용로봇에 따르면, 착용자가 착용로봇을 착용하고 작동할 때에 리니어 액츄에이터와 링크부와의 모멘트 암의 길이를 변경하여 리니어 액츄에이터의 구동력이 링크부에 효율적으로 전달될 수 있는 효과가 있다.According to the wear robot of the present invention, when the wearer wears and operates the wear robot, the driving force of the linear actuator can be efficiently transmitted to the link unit by changing the length of the moment arm between the linear actuator and the link unit.

또한, 탄성부재의 탄성 압축을 활용하여 보행시 자중으로 탄성 복원력을 발생시켜 착용로봇의 구동력을 보조해줄 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can assist the driving force of the wear robot by generating an elastic restoring force to its own weight when walking by utilizing the elastic compression of the elastic member.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용로봇의 사시도이다.
도 2는 도 1의 슬라이딩 결합 유닛을 확대한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 착용로봇이 작동하는 방식을 나타낸 도면이다.1 is a perspective view of a wearing robot according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view illustrating an enlarged sliding coupling unit of FIG. 1.
3 is a view showing how the wear robot of Figure 1 operates.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용로봇의 사시도이고, 도 2는 도 1의 슬라이딩 결합 유닛을 확대한 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 착용로봇이 작동하는 방식을 나타낸 도면이다.1 is a perspective view of a wearable robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating an enlarged sliding coupling unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram illustrating a method of operating the wearable robot of FIG. 1.

이러한 도 1 내지 도 3은, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.It will be apparent to those skilled in the art that these Figures 1 to 3 are merely illustrative of the major feature parts in order to provide a conceptual and clear understanding of the present invention and as a result various variations of the illustrations are contemplated, Need not be limited.

이들 도면을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용로봇(1)은, 착용자의 넓적다리에 대응되는 상부다리 구조체(100)와, 상부다리 구조체(100)의 하단에 회전 가능하게 연결되는 하부다리 구조체(200)와, 양단이 상부다리 구조체(100)의 상단 및 하부다리 구조체(200)의 상단에 각각 회전 가능하게 연결되며 직선 운동에 의하여 하부다리 구조체(200)를 상부다리 구조체(100)에 대하여 회전시키는 리니어 액츄에이터(300)와, 하부다리 구조체(200) 또는 상부다리 구조체(100) 중 적어도 하나에 길이 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 마련되며 리니어 액츄에이터(300)가 회전 가능하게 결합되는 슬라이딩 결합 유닛(400)을 포함한다.Referring to these drawings, the wear robot 1 according to an embodiment of the present invention, the upper leg structure 100 corresponding to the thigh of the wearer, rotatably connected to the lower end of the upper leg structure 100 The lower leg structure 200 and both ends are rotatably connected to the upper end of the upper leg structure 100 and the upper end of the lower leg structure 200, respectively, the lower leg structure 200 by the linear motion of the upper leg structure ( The linear actuator 300 that rotates with respect to 100 and the lower leg structure 200 or the upper leg structure 100 are provided to be slidably movable in the longitudinal direction, and the linear actuator 300 is rotatably coupled to the linear actuator 300. Sliding coupling unit 400 is included.

상부다리 구조체(100)는 착용자의 넓적다리에 대응되는 모양 및 크기로 마련된다. 상부다리 구조체(100)의 하부에는 착용자의 종아리 부위에 대응되는 하부다리 구조체(200)가 회전 가능하게 연결된다. 상부다리 구조체(100)와 하부다리 구조체(200)가 회전 가능하게 연결되는 회전연결부(150)는 착용자의 무릎 관절에 대응된다.The upper leg structure 100 is provided in a shape and size corresponding to the thigh of the wearer. The lower leg structure 200 corresponding to the calf portion of the wearer is rotatably connected to the lower portion of the upper leg structure 100. The rotary connector 150 to which the upper leg structure 100 and the lower leg structure 200 are rotatably connected corresponds to the knee joint of the wearer.

리니어 액츄에이터(300)는, 유압식 액츄에이터로 마련되며 일단부가 상부다리 구조체(100)의 상단에 회전 가능하게 연결되고 타단부는 하부다리 구조체(200)의 상단에 회전 가능하게 연결된다. 이때, 리니어 액츄에이터(300)의 타단부는 하부다리 구조체(200)가 상부다리 구조체(100)와 회전 가능하게 연결되는 회전연결부(150)와 이격되어 마련되는 슬라이딩 결합 유닛(400)의 돌출결합부(411)에 회전 가능하게 결합됨으로써, 리니어 액츄에이터(300)의 직선 운동에 의하여 하부다리 구조체(200)가 상부다리 구조체(100)에 대하여 회전 운동하게 된다.The linear actuator 300 is provided as a hydraulic actuator, one end of which is rotatably connected to the upper end of the upper leg structure 100, and the other end of the linear actuator 300 is rotatably connected to the upper end of the lower leg structure 200. At this time, the other end of the linear actuator 300 is projected coupling portion of the sliding coupling unit 400 is provided with the lower leg structure 200 is spaced apart from the rotary connection portion 150 is rotatably connected to the upper leg structure 100. By being rotatably coupled to 411, the lower leg structure 200 rotates with respect to the upper leg structure 100 by the linear movement of the linear actuator 300.

도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면, 슬라이딩 결합 유닛(400)은, 리니어 액츄에이터(300)가 회전 가능하게 연결되는 체결본체(410)와, 상부다리 구조체(100) 또는 하부다리 구조체(200)의 중간에 삽입되며 체결본체(410)가 슬라이딩 가능하게 결합하는 중심로드(420)와, 체결본체(410) 내부에 수용되며 중심로드(420)가 내측으로 슬라이딩 결합되는 내부슬라이더(440)와, 중심로드(420)의 일측에 마련되어 체결본체(410)를 탄성 가압하는 탄성부재(430)와, 체결본체(410)의 단부에 마련되며 중심로드(420)는 관통되지만 탄성부재(430)는 가압되는 관통공이 형성되는 탄성지지부(460)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the sliding coupling unit 400 includes a fastening body 410 to which the linear actuator 300 is rotatably connected, and an upper leg structure 100 or a lower leg structure 200. A center rod 420 inserted in the middle and slidably coupled to the fastening body 410, an inner slider 440 accommodated inside the fastening body 410 and slidably coupled inward to the center rod 420, and a center thereof; The elastic member 430 provided on one side of the rod 420 to elastically press the fastening body 410, and is provided at the end of the fastening body 410, the center rod 420 is penetrated but the elastic member 430 is pressed It includes an elastic support portion 460 is formed through.

체결본체(410)는, 관 형상으로 마련되어 중심로드(420)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 체결본체(410)의 일측에는 외면으로부터 돌출되는 돌출결합부(411)가 마련되며 리니어 액츄에이터(300)는 돌출결합부(411)에 회전 가능하게 결합된다.The fastening body 410 is provided in a tubular shape and slidably coupled to the center rod 420. One side of the fastening body 410 is provided with a protrusion coupling portion 411 protruding from the outer surface and the linear actuator 300 is rotatably coupled to the protrusion coupling portion 411.

중심로드(420)는 막대 형상으로 마련되며 체결본체(410)를 관통하여 상부다리 구조체(100) 또는 하부다리 구조체(200)의 중간에 삽입 결합된다.The center rod 420 is provided in a rod shape and is inserted into and coupled to the middle of the upper leg structure 100 or the lower leg structure 200 through the fastening body 410.

내부슬라이더(440)는 체결본체(410) 내부에 수용되며 중심로드(420)에 슬라이딩 결합되어 체결본체(410)가 중심로드(420)를 따라 슬라이딩 이동할 때에 실질적으로 중심로드(420)와 접촉되는 부분이다.The inner slider 440 is accommodated inside the fastening body 410 and is slidably coupled to the center rod 420 so that the fastening body 410 is in contact with the center rod 420 when the fastening body 410 slides along the center rod 420. Part.

내부슬라이더(440)는 테프론(teflon)으로 마련된다. 테프론(teflon)은 불연성이고 내후성도 좋으며, 비점착성으로 마찰계수가 작은 특성을 가진다. 따라서, 슬라이딩 결합 유닛(400)이 리니어 액츄에이터(300)에 의하여 슬라이딩 이동될 때 이동 마찰계수를 감소시켜 슬라이딩 결합 유닛(400)의 이동을 원활하게 하고 고강도 성질을 가지므로 부품 내구성을 향상시킬 수 있다.The inner slider 440 is made of teflon. Teflon is nonflammable, has good weather resistance, and is non-tacky and has a small coefficient of friction. Therefore, when the sliding coupling unit 400 is slid by the linear actuator 300, the moving friction coefficient is reduced to smooth the movement of the sliding coupling unit 400 and have high strength properties, thereby improving component durability. .

본 실시예에서 탄성부재(430)는 스프링으로 마련되며, 스프링은 중심로드(420)의 외주면에 장착되어 체결본체(410)가 중심로드(420)의 길이 방향으로 이동될 때에 체결본체(410)를 탄성 가압한다.In this embodiment, the elastic member 430 is provided with a spring, the spring is mounted on the outer circumferential surface of the center rod 420 when the fastening body 410 is moved in the longitudinal direction of the center rod 420 fastening body 410 Pressurize elastically.

탄성지지부(460)는, 체결본체(410)의 단부에 결합되며 중심로드(420)는 관통되지만 탄성부재(430)는 통과되지 않는 관통공이 형성되어 체결본체(410)가 중심로드(420)의 길이 방향으로 이동될 때에 탄성지지부(460)에 의하여 탄성부재(430)가 탄성 가압된다.The elastic support 460 is coupled to the end of the fastening body 410, the through hole is formed through the center rod 420 but the elastic member 430 is not passed through the fastening body 410 of the center rod 420 The elastic member 430 is elastically pressed by the elastic support 460 when moved in the longitudinal direction.

또한, 도 2를 참조하면, 슬라이딩 결합 유닛(400)은, 중심로드(420)의 일측 단부에 마련되어 중심로드(420)가 상부다리 구조체(100) 또는 하부다리 구조체(200)에 연결되는 길이를 조절하는 길이 조절부(450)를 더 포함한다.2, the sliding coupling unit 400 is provided at one end of the center rod 420 so that the length of the center rod 420 is connected to the upper leg structure 100 or the lower leg structure 200. It further includes a length adjusting unit 450 to adjust.

길이 조절부(450)는 중심로드(420)가 상부다리 구조체(100) 또는 하부다리 구조체(200)의 중간에 삽입 결합될 때에 중심로드(420)의 결합 길이를 조절하여 전체 슬라이딩 결합 유닛(400)의 길이를 조절한다. 길이 조절부(450)에 의하여 중심로드(420)가 상부다리 구조체(100) 또는 하부다리 구조체(200)에 결합되는 길이를 조절함으로써, 탄성부재(430)가 가압되는 범위를 조절할 수 있다.The length adjusting unit 450 adjusts the engagement length of the center rod 420 when the center rod 420 is inserted into and coupled to the middle of the upper leg structure 100 or the lower leg structure 200, thereby providing a total sliding coupling unit 400. Adjust the length of). By adjusting the length of the center rod 420 is coupled to the upper leg structure 100 or the lower leg structure 200 by the length adjusting unit 450, it is possible to adjust the range in which the elastic member 430 is pressed.

본 실시예에서는 중심로드(420)의 단부에 암나사부를 형성하고 연결되는 상부다리 구조체(100) 또는 하부다리 구조체(200)에 수나사부를 형성하여 나사 결합에 의하여 중심로드(420)가 상부다리 구조체(100) 또는 하부다리 구조체(200)에 결합되는 길이를 조절하였다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으며, 이와 다르게 중심로드(420)의 단부에 고정 블록을 삽입하는 등의 방법으로도 중심로드(420)의 결합길이를 조절할 수 있을 것이다.In this embodiment, a male screw is formed on the upper leg structure 100 or the lower leg structure 200 to which the female thread part is formed at the end of the center rod 420, and the center rod 420 is connected to the upper leg structure by screwing. 100) or the length coupled to the lower leg structure 200 was adjusted. However, the scope of the present invention does not need to be limited thereto. Alternatively, the coupling length of the center rod 420 may be adjusted by inserting a fixing block at the end of the center rod 420.

본 실시예에서 슬라이딩 결합 유닛(400)은 하부다리 구조체(200)에만 마련된다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으며, 슬라이딩 결합 유닛(400)은 상부다리 구조체(100)에만 마련될 수도 있고 상부다리 구조체(100) 및 하부다리 구조체(200) 모두에 마련될 수도 있다.In the present embodiment, the sliding coupling unit 400 is provided only in the lower leg structure 200. However, the scope of the present invention does not need to be limited thereto, and the sliding coupling unit 400 may be provided only in the upper leg structure 100 or may be provided in both the upper leg structure 100 and the lower leg structure 200. have.

본 실시예의 착용로봇(1)은, 하부다리 구조체(200)의 하부에 연결되어 착용자의 신발이 착용되는 신발착용부(500)와, 상부다리 구조체(100)의 상단에 연결되며 착용자의 골반에 착용되는 골반구조체(600)를 더 포함한다.The wear robot 1 of this embodiment is connected to the lower portion of the lower leg structure 200, the wearer's shoes 500 to which the wearer's shoes are worn and connected to the upper end of the upper leg structure 100 and to the wearer's pelvis. It further includes a pelvis structure 600 to be worn.

신발착용부(500)는 착용자의 신발을 착용함으로써 착용자가 본 실시예의 착용로봇(1)과 일체로 움직일 수 있게 한다.The shoe wearing part 500 allows the wearer to move integrally with the wear robot 1 of the present embodiment by wearing the wearer's shoes.

골반구조체(600)는 착용자의 골반에 착용됨으로써 착용자가 착용로봇(1)을 안정적으로 착용할 수 있다. 또한 골반구조체(600)는 좌우 한 쌍으로 마련되는 상부다리 구조체(100)를 각각 연결한다.The pelvic structure 600 is worn on the wearer's pelvis so that the wearer can wear the wearing robot 1 stably. In addition, the pelvic structure 600 connects the upper leg structure 100 provided in a pair of left and right, respectively.

이러한 구성을 갖는 착용로봇(1)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the wear robot 1 having such a configuration as follows.

착용자가 착용로봇(1)을 착용하고 보행할 때에 착용자의 발이 지면을 떠나 무릎이 굽혀진 경우에 체결본체(410)는 탄성부재(430)의 가압력으로 인하여 중심로드(420)의 상부에 위치하게 된다. 이러한 모습은 도 3의 (a)에 나타나 있다.When the wearer's foot leaves the ground and the knee is bent while the wearer wears the wearing robot 1, the fastening body 410 is positioned above the center rod 420 due to the pressing force of the elastic member 430. do. This state is shown in Fig. 3 (a).

이 상태에서, 착용로봇(1)의 리니어 액츄에이터(300)가 이완(extesion)되어 하부다리 구조체(200)를 상부다리 구조체(100)에 대하여 회전 구동시키면, 리니어 액츄에이터(300)에 와 회전 가능하게 연결되는 체결본체(410)는 리니어 액츄에이터(300)의 이완 구동에 의하여 중심로드(420)를 따라 중심로드(420)의 하부측으로 이동한다. 이때 리니어 액츄에이터(300)의 이완 구동력은 탄성부재(430)의 탄성 가압력보다 크기 때문에 체결본체(410)는 중심로드(420)의 하부 방향으로 이동될 수 있다.In this state, when the linear actuator 300 of the wear robot 1 is extended to drive the lower leg structure 200 with respect to the upper leg structure 100, the linear actuator 300 is rotatable with the linear actuator 300. The fastening body 410 to be connected moves to the lower side of the center rod 420 along the center rod 420 by the loose driving of the linear actuator 300. At this time, since the relaxation driving force of the linear actuator 300 is greater than the elastic pressing force of the elastic member 430, the fastening main body 410 can be moved in the lower direction of the center rod 420.

이와 같이 리니어 액츄에이터(300)의 이완 구동시에 체결본체(410)가 중심로드(420)를 따라서 중심로드(420)의 하부로 이동하게 되면, 리니어 액츄에이터(300)의 이완 구동에 의하여 하부다리 구조체(200)에 전달되는 회전력(토크)이 모멘트 암(moment arm)의 길이 증가로 증가하게 된다.As such, when the fastening main body 410 moves to the lower portion of the center rod 420 along the center rod 420 during the loose driving of the linear actuator 300, the lower leg structure ( The rotational force (torque) transmitted to 200 is increased by increasing the length of the moment arm.

즉, 도 3에서 (a)의 상태에서는 리니어 액츄에이터(300)의 이완(extension) 및 수축(retracion) 작동 시 회전연결부(150)에 대한 모멘트 암(moment arm)의 길이는 MA1이고, 도 3의 (b)에서와 같이 체결본체(410)가 중심로드(420)의 하부로 이동했을 때에는 리니어 액츄에이터(300)의 이완 작동으로 회전연결부(150)에 대한 모멘트 암의 길이는 MA2로 증가하게 된다. 이와 같이 체결본체(410)의 슬라이딩 이동에 의하여 회전연결부(150)에 대한 모멘트 암의 길이가 증가함에 따라 리니어 액츄에이터(300)의 이완 구동에 의하여 하부다리 구조체(200)를 상부다리 구조체(100)에 대하여 회전시키는 회전력이 증가하게 된다. 따라서, 리니어 액츄에이터(300)의 구동력을 효율적으로 하부다리 구조체(200)에 전달할 수 있는 효과가 있다.That is, in the state of (a) of FIG. 3, the length of the moment arm with respect to the rotation connection part 150 is MA1 during the extension and retraction of the linear actuator 300. As shown in (b), when the fastening main body 410 moves to the lower portion of the center rod 420, the length of the moment arm with respect to the rotary connection 150 is increased to MA2 by the relaxation operation of the linear actuator 300. As the length of the moment arm with respect to the rotary connection portion 150 increases due to the sliding movement of the fastening body 410, the lower leg structure 200 is moved to the upper leg structure 100 by the loose driving of the linear actuator 300. The rotational force to rotate with respect to is increased. Therefore, there is an effect that can effectively transfer the driving force of the linear actuator 300 to the lower leg structure 200.

반대로 착용자가 서있는 상태에서 무릎을 굽힘으로써 리니어 액츄에이터(300)가 수축하는 경우에는 체결본체(410)의 위치가 중심로드(420)의 상부에 위치하게 됨으로써 회전연결부(150)에 대한 모멘트 암의 길이가 줄어들게 되고, 착용자의 근력에 의하여 리니어 액츄에이터(300)를 수축시키는 힘이 증가하게 된다.On the contrary, when the linear actuator 300 is contracted by bending the knee while the wearer is standing, the position of the moment arm with respect to the rotary connector 150 is positioned by the fastening body 410 being positioned above the center rod 420. Is reduced, the force to contract the linear actuator 300 by the wearer's muscle strength is increased.

또한, 착용자가 착용로봇(1)을 착용하고 보행하는 경우에 슬라이딩 결합 유닛(400)의 탄성부재(430)는 착용자 및 착용로봇(1)의 자중에 의하여 탄성 가압 및 복원됨으로써 착용자의 보행을 보조해줄 수 있는 효과도 있다.In addition, when the wearer wears the walking robot 1 and walks, the elastic member 430 of the sliding coupling unit 400 is elastically pressed and restored by the weight of the wearer and the wearing robot 1 to assist the wearer in walking. It can also help.

한편, 착용로봇(1)은 착용자의 특성에 따라 탄성부재(430)의 탄성 가압되는 범위를 조절할 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 길이 조절부(450)에 의하여 수행된다.On the other hand, the wear robot 1 may adjust the elastic pressing range of the elastic member 430 according to the characteristics of the wearer. This is performed by the length adjusting unit 450 as described above.

이와 같이, 본 발명의 착용로봇(1)에 의하면, 착용자가 착용로봇(1)을 착용하고 작동할 때에 리니어 액츄에이터(300)와 링크부와의 모멘트 암의 길이를 변경하여 리니어 액츄에이터(300)의 구동력이 회전연결부(150)에 효율적으로 전달될 수 있는 효과가 있다. 또한, 탄성부재(430)의 탄성 압축을 활용하여 보행시 자중으로 탄성 복원력을 발생시켜 착용로봇(1)의 구동력을 보조해줄 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the wear robot 1 of the present invention, when the wearer wears and operates the wear robot 1, the length of the moment arm between the linear actuator 300 and the link portion is changed to change the length of the linear actuator 300. There is an effect that the driving force can be efficiently transmitted to the rotary connection (150). In addition, by utilizing the elastic compression of the elastic member 430 there is an effect that can assist the driving force of the wear robot 1 by generating an elastic restoring force to its own weight when walking.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1 : 착용로봇
100 : 상부다리 구조체
150 : 회전연결부
200 : 하부다리 구조체
300 : 리니어 액츄에이터
400 : 슬라이딩 결합 유닛
410 : 체결본체
411 : 돌출결합부
420 : 중심로드
430 : 탄성부재
440 : 내부슬라이더
450 : 길이 조절부
460 : 탄성지지부
500 : 신발착용부
600 : 골반구조체1: worn robot
100: upper leg structure
150: rotational connection
200: lower leg structure
300: linear actuator
400: sliding coupling unit
410: fastening body
411: protrusion coupling
420: center rod
430: elastic member
440: internal slider
450: length adjustment
460: elastic support
500: wearing shoes
600: Pelvic Structure

Claims (10)

착용자의 넓적다리에 대응되는 상부다리 구조체;
상기 상부다리 구조체의 하단에 회전 가능하게 연결되는 하부다리 구조체;
상기 하부다리 구조체 또는 상기 상부다리 구조체 중 적어도 하나에 상기 하부다리 구조체 또는 상기 상부다리 구조체의 길이 방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 마련되는 체결본체를 포함하는 슬라이딩 결합 유닛; 및
일단이 상기 상부다리 구조체의 상부 또는 상기 상부다리 구조체에 상기 슬라이딩 결합 유닛이 마련되는 경우에는 상기 체결본체의 일측에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 상기 하부다리 구조체의 상부 또는 상기 하부다리 구조체에 상기 슬라이딩 결합 유닛이 마련되는 경우에는 상기 체결본체의 일측에 회전 가능하게 연결되어, 직선 운동에 의하여 상기 하부다리 구조체를 상기 상부다리 구조체에 대하여 회전시키는 리니어 액츄에이터를 포함하는 착용로봇.An upper leg structure corresponding to the thigh of the wearer;
A lower leg structure rotatably connected to a lower end of the upper leg structure;
A sliding coupling unit including a fastening body provided on at least one of the lower leg structure and the upper leg structure to be slidably movable along a longitudinal direction of the lower leg structure or the upper leg structure; And
When the sliding coupling unit is provided at one end of the upper leg structure or the upper leg structure is rotatably connected to one side of the fastening body, the other end of the upper leg structure or the lower leg structure When a sliding coupling unit is provided, the wearable robot includes a linear actuator rotatably connected to one side of the fastening main body to rotate the lower leg structure with respect to the upper leg structure by a linear motion. 제1항에 있어서,
상기 슬라이딩 결합 유닛은,
상기 상부다리 구조체 또는 상기 하부다리 구조체의 길이 방향을 따라 구비되어 상기 체결본체가 슬라이딩 가능하게 결합하는 중심로드; 및
상기 중심로드의 일측에 마련되어 상기 체결본체를 탄성 가압하는 탄성부재를 더 포함하는 착용로봇.The method of claim 1,
The sliding coupling unit,
A center rod provided along a longitudinal direction of the upper leg structure or the lower leg structure to which the fastening body is slidably coupled; And
Wearing robot further comprising an elastic member provided on one side of the center rod to elastically press the fastening body. 제2항에 있어서,
상기 슬라이딩 결합 유닛은,
상기 체결본체 내부에 수용되며 상기 중심로드가 내측으로 슬라이딩 결합되는 내부슬라이더를 더 포함하는 착용로봇.The method of claim 2,
The sliding coupling unit,
Wearing robot further includes an inner slider accommodated in the fastening body and the center rod is sliding coupled inward. 제3항에 있어서,
상기 내부슬라이더는 테프론(teflon)으로 마련되는 것을 특징으로 하는 착용로봇.The method of claim 3,
The inner slider is a wear robot, characterized in that the Teflon (teflon) is provided. 제2항에 있어서,
상기 슬라이딩 결합 유닛은,
상기 중심로드의 일측 단부에 마련되어 상기 중심로드가 상기 상부다리 구조체 또는 상기 하부다리 구조체에 연결되는 길이를 조절하는 길이 조절부를 더 포함하는 착용로봇.The method of claim 2,
The sliding coupling unit,
Wearing robot further comprises a length adjusting portion provided at one end of the center rod to adjust the length of the center rod is connected to the upper leg structure or the lower leg structure. 제2항에 있어서,
상기 슬라이딩 결합 유닛은,
상기 체결본체의 하부에 마련되며 상기 중심로드는 관통되지만 상기 탄성부재는 가압되는 관통공이 형성되는 탄성지지부를 더 포함하는 착용로봇.The method of claim 2,
The sliding coupling unit,
Wearing robot further provided in the lower portion of the fastening body and the center rod is penetrated but the elastic member is formed with a through hole pressurized. 제2항에 있어서,
상기 탄성부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 착용로봇.The method of claim 2,
Wearing robot, characterized in that the elastic member is a spring. 제1항에 있어서,
상기 슬라이딩 결합 유닛은 상기 하부다리 구조체에만 마련되는 것을 특징으로 하는 착용로봇.The method of claim 1,
Wearing robot, characterized in that the sliding coupling unit is provided only in the lower leg structure. 제1항에 있어서,
상기 하부다리 구조체의 하부에 연결되어 착용자의 신발이 착용되는 신발착용부를 더 포함하는 착용로봇.The method of claim 1,
A wear robot further comprising a shoe wearing part connected to a lower part of the lower leg structure to wear a shoe of a wearer. 제1항에 있어서,
상기 상부다리 구조체의 상단에 연결되며 착용자의 골반에 착용되는 골반구조체를 더 포함하는 착용로봇.The method of claim 1,
A wearable robot further comprising a pelvic structure connected to the top of the upper leg structure and worn on the wearer's pelvis.
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