KR101259522B1 - Robot for man's walking reproduction - Google Patents

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KR101259522B1
KR101259522B1 KR1020120064784A KR20120064784A KR101259522B1 KR 101259522 B1 KR101259522 B1 KR 101259522B1 KR 1020120064784 A KR1020120064784 A KR 1020120064784A KR 20120064784 A KR20120064784 A KR 20120064784A KR 101259522 B1 KR101259522 B1 KR 101259522B1
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tilting
robot
plate
walking
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KR1020120064784A
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문광섭
송현수
박태성
홍영길
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한국신발피혁연구소
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Abstract

PURPOSE: A pelvic limb robot for reproducing human body walking is provided to extensively apply to exercise prescription for health and footwear production by reproducing the human body with an efficient and simple structure. CONSTITUTION: A pelvic limb robot for reproducing human body walking comprises a robot casing, a dummy, a dummy support(130), an up/down driving unit(140), and a tilting driving unit(170). The up/down driving unit includes a plurality of first up/down guide units(149) and a plurality of second up/down guide units(150). A up/down guide plate is formed between a first fixing plate and a second fixing plate with the second up/down guide unit. A load cell is formed on the up/down guide plate.

Description

인체보행 재현용 하지로봇{Robot for man's walking reproduction}Robot for man's walking reproduction

본 발명은, 인체보행 재현용 하지로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하면서도 효율적인 구조로써 인체보행을 재현할 수 있어 건강을 위한 운동처방을 비롯하여 신발 제조에 이르기까지 과학적으로 두루 적용할 수 있는 인체보행 재현용 하지로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a lower limb robot for human body reproducing, more specifically, it is possible to reproduce human body walking with a simple and efficient structure, which can be applied scientifically throughout the manufacture of shoes for health and manufacturing shoes. It relates to a lower limb robot for human body walking reproduction.

인간에게 있어 보행의 중요성은 대단히 크다. 비단, 건강을 위해 걷거나 뛸 때의 운동처방을 비롯하여 신발 등의 제조 시에도 보행은 상당히 과학적인 요소로서 가미된다.For humans, the importance of walking is very important. Walking is also a significant scientific factor in the manufacture of shoes, including the exercise prescription for walking or running for health.

예컨대, 유명한 마라토너의 경우에는 그 자신의 보행 상태에 맞게 신발을 별도로 제작하기도 하는 등 실질적으로 인체보행은 건강상의 이유뿐만 아니라 신발의 제조적인 측면에도 널리 영향을 미칠 수 있다.For example, in the case of a famous marathoner, the walking of a human body may actually affect not only the health reasons but also the manufacturing aspects of the shoes, such as separately manufacturing shoes according to its own walking state.

이러한 이유로 인해 인체보행을 재현하기 위한 하지로봇의 필요성이 늘 재기되어 왔으나 현재까지는 간단하면서도 효율적인 구조의 인체보행 재현용 하지로봇이 개발되지 못했으므로 본 출원인은 이러한 역할을 담당하는 로봇을 제안하기에 이르렀다.
For this reason, the necessity of a leg robot for reproducing human walking has always been recovered, but until now, the robot for reproducing human walking has not been developed. .

대한민국특허청 출원번호 제10-2007-0041942호Korean Patent Office Application No. 10-2007-0041942 대한민국특허청 출원번호 제10-2008-0133917호Korean Patent Office Application No. 10-2008-0133917

본 발명의 목적은, 간단하면서도 효율적인 구조로써 인체보행을 재현할 수 있어 건강을 위한 운동처방을 비롯하여 신발 제조에 이르기까지 과학적으로 두루 적용할 수 있는 인체보행 재현용 하지로봇을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a lower limb robot for human body walking reproduction that can be scientifically applied to the human body walking can be reproduced with a simple yet efficient structure, including the exercise prescription for health, to manufacture shoes.

상기 목적은, 포스 플랫폼(force platform)이 구비되는 로봇 케이싱(robot casing); 신발이 착탈 가능하게 결합되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 보행되는 더미(dummy); 상기 더미를 지지하는 더미 서포트(dummy support); 상기 더미 서포트와 부분적으로 연결되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 상기 더미의 보행을 위하여 상기 더미를 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동부(up/down generator); 및 상기 더미 서포트와 부분적으로 연결되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 상기 더미의 보행을 위하여 상기 업/다운 구동부와 상호작용하면서 상기 더미를 틸팅(tilting) 구동시키는 틸팅 구동부(tilting generator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇에 의해 달성된다.The object is a robot casing (robot casing) is provided with a force platform (force platform); A dummy detachably coupled to the shoe and walking on the force platform; Dummy support for supporting the dummy; An up / down generator partially connected to the dummy support and driving the dummy up / down to walk the dummy on the force platform; And a tilting generator, partially connected to the dummy support, for tilting the dummy while interacting with the up / down driver for walking the dummy on the force platform. It is achieved by the lower limb robot for human body walking reproduction.

상기 더미 서포트는, 상기 더미와 직결되는 더미 샤프트; 및 상기 더미 샤프트의 단부에 마련되는 힌지를 포함할 수 있다.The dummy support may include a dummy shaft directly connected to the dummy; And it may include a hinge provided at the end of the dummy shaft.

상기 힌지는, 고정부; 및 상기 고정부에 대해 상대 회전되는 회전부를 포함할 수 있다.The hinge is fixed; And a rotation part that is relatively rotated with respect to the fixing part.

상기 업/다운 구동부는, 상기 더미의 업/다운 동작을 위한 동력을 제공하는 업/다운 서보 액추에이터; 상기 업/다운 서보 액추에이터에 의해 정역 방향으로 회전되는 업/다운 볼스크루; 및 상기 업/다운 볼스크루에 의해 업/다운 동작되되 일측에서 상기 더미 서포트와 연결되는 업/다운 프레임을 포함할 수 있다.The up / down driving unit may include an up / down servo actuator providing power for up / down operation of the dummy; An up / down ball screw rotated by the up / down servo actuator in the forward / downward direction; And an up / down frame operated by the up / down ball screw and connected to the dummy support at one side.

상기 업/다운 프레임은, 상기 더미 쪽에 배치되는 넓은 판상체로서의 제1 업/다운 플레이트; 및 상기 제1 업/다운 플레이트와 연결되되 상기 제1 업/다운 플레이트의 중앙 영역에서 다단으로 배치되는 제2 업/다운 플레이트를 포함할 수 있다.The up / down frame includes: a first up / down plate as a wide plate-like body disposed on the dummy side; And a second up / down plate connected to the first up / down plate and disposed in multiple stages in a central area of the first up / down plate.

상기 업/다운 구동부는, 상기 업/다운 프레임의 업/다운 동작을 가이드하는 업/다운 가이드부를 더 포함할 수 있다.The up / down driving unit may further include an up / down guide unit for guiding an up / down operation of the up / down frame.

상기 업/다운 가이드부는, 양단부가 제1 고정 플레이트와 상기 포스 플랫폼에 연결되어 상기 제1 업/다운 플레이트의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제1 업/다운 가이드부; 및 양단부가 제2 고정 플레이트와 상기 제2 업/다운 플레이트에 연결되어 상기 제2 업/다운 플레이트의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제2 업/다운 가이드부를 포함할 수 있다.The up / down guide part may include: a plurality of first up / down guide parts at both ends connected to the first fixing plate and the force platform to guide the up / down operation of the first up / down plate; And a plurality of second up / down guide parts connected at both ends to a second fixing plate and the second up / down plate to guide an up / down operation of the second up / down plate.

상기 제1 및 제2 고정 플레이트는 고정 브래킷에 의해 상호 연결될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 고정 플레이트 사이에는 상기 제2 업/다운 가이드부와 함께 동작되는 업/다운 가이드 플레이트가 더 마련될 수 있다.The first and second fixing plates may be interconnected by fixing brackets, and an up / down guide plate may be further provided between the first and second fixing plates to operate together with the second up / down guide parts. have.

상기 업/다운 가이드 플레이트 상에는 로드 셀(road cell)이 더 마련될 수 있다.A load cell may be further provided on the up / down guide plate.

상기 업/다운 서보 액추에이터는 상기 제2 고정 플레이트에 대해 일정 높이 이격 지지될 수 있다.The up / down servo actuator may be supported by a predetermined height spaced apart from the second fixed plate.

상기 틸팅 구동부는, 상기 더미의 틸팅 동작을 위한 동력을 제공하는 틸팅 서보 액추에이터; 상기 틸팅 서보 액추에이터에 의해 정역 방향으로 회전되는 틸팅 볼스크루; 상기 틸팅 볼스크루에 결합되어 상기 틸팅 볼스크루의 회전 시 상기 틸팅 볼스크루의 길이 방향을 따라 이동되되 일측에서 상기 더미 서포트와 연결되는 좌우 이동체; 및 상기 업/다운 프레임과 연결되어 상기 업/다운 프레임과 함께 동작되는 다수의 슬라이더를 포함할 수 있다.The tilting driver may include a tilting servo actuator that provides power for tilting the dummy; A tilting ball screw rotated in a forward and reverse direction by the tilting servo actuator; Left and right movable body coupled to the tilting ball screw is moved along the longitudinal direction of the tilting ball screw when the tilting ball screw is rotated and connected to the dummy support at one side; And a plurality of sliders connected to the up / down frame and operated together with the up / down frame.

상기 틸팅 구동부는, 상기 틸팅 볼스크루와 나란하게 배치되며, 상기 좌우 이동체의 이동을 가이드하는 한 쌍의 좌우 가이드 바아를 더 포함할 수 있다.The tilting driving unit may be disposed in parallel with the tilting ball screw and may further include a pair of left and right guide bars for guiding the movement of the left and right moving bodies.

상기 좌우 가이드 바아의 양단부는 상기 슬라이더에 구속될 수 있다.Both ends of the left and right guide bars may be restrained by the slider.

상기 로봇 케이싱을 하부에서 지지하는 푸트부; 및 상기 로봇 케이싱의 일측에 배치되는 제어반을 더 포함할 수 있다.A foot part supporting the robot casing from below; And a control panel disposed at one side of the robot casing.

상기 업/다운 구동부의 업/다운 동작 시 상기 틸팅 구동부가 함께 업/다운 구동될 수 있다.When the up / down operation of the up / down driving unit, the tilting driving unit may be up / down driven together.

본 발명에 따르면, 간단하면서도 효율적인 구조로써 인체보행을 재현할 수 있어 건강을 위한 운동처방을 비롯하여 신발 제조에 이르기까지 과학적으로 두루 적용할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the human body can be reproduced with a simple and efficient structure, and there is an effect that can be applied scientifically throughout the manufacture of shoes, including exercise prescription for health.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체보행 재현용 하지로봇의 측면 구조도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구조도이다.
도 3은 도 2의 요부 확대 사시도이다.
도 4a 내지 도 4d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 인체보행 재현용 하지로봇의 동작을 단계적으로 도시한 이미지이다.
도 5a 내지 도 5d는 각각 도 4a 내지 도 4d에 대응되는 도면으로서, 인체보행 재현용 하지로봇의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.1 is a side structure diagram of a lower limb robot for human body walking reproduction according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional structural view taken along line AA of FIG. 1.
3 is an enlarged perspective view of main parts of FIG. 2.
Figures 4a to 4d is a step-by-step image showing the operation of the lower limb robot for human walking according to an embodiment of the present invention, respectively.
5A to 5D are diagrams corresponding to FIGS. 4A to 4D, respectively, and show diagrams of operations of a lower leg robot for reproducing human walking.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체보행 재현용 하지로봇의 측면 구조도, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구조도, 도 3은 도 2의 요부 확대 사시도, 도 4a 내지 도 4d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 인체보행 재현용 하지로봇의 동작을 단계적으로 도시한 이미지, 그리고 도 5a 내지 도 5d는 각각 도 4a 내지 도 4d에 대응되는 도면으로서, 인체보행 재현용 하지로봇의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.1 is a side structural view of the lower limb robot for human walking according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional structural view along the line AA of Figure 1, Figure 3 is an enlarged perspective view of the main portion of Figure 2, Figure 4a to Figure 4d is a step-by-step image showing the operation of the human body walking reproduction robot according to an embodiment of the present invention, respectively, and FIGS. 5A to 5D are diagrams corresponding to FIGS. 4A to 4D, respectively, Figures show the operation of the robot step by step.

참고로, 도 4a 내지 도 4d의 경우, 도면 참조부호 없이 동작만을 이미지로 삽입한 것이다.For reference, in the case of FIGS. 4A to 4D, only the operation without the reference numerals is inserted into the image.

이들 도면을 참조하되 주로 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 인체보행 재현용 하지로봇은 인체보행을 재현하기 위한 것으로서,Referring to these drawings, but mainly referring to Figures 1 to 3, the human body walking reproduction robot of the present embodiment is to reproduce the human walking,

포스 플랫폼(force platform, 111)이 구비되는 로봇 케이싱(robot casing, 110), 더미(dummy, 120), 더미 서포트(dummy support, 130), 업/다운 구동부(up/down generator, 140), 그리고 틸팅 구동부(tilting generator, 170)를 포함한다.Robot casing 110, a dummy 120, a dummy support 130, an up / down generator 140 having a force platform 111, and And a tilting generator 170.

우선, 로봇 케이싱(110)은 장비의 외관을 형성한다. 주로 내부식성을 갖는 스테인리스 스틸 재질로 제작될 수 있다.First, the robot casing 110 forms the appearance of the equipment. It can be made of stainless steel, which is mainly corrosion resistant.

로봇 케이싱(110)의 하부에는 지면에 대해 로봇 케이싱(110)을 지지하는 푸트부(112a,112b)가 마련된다. 푸트부(112a,112b) 중 하나는 구름 이동용 푸트부(112a)이고, 다른 하나는 스토퍼용 푸트부(112b)이다.Foot portions 112a and 112b supporting the robot casing 110 with respect to the ground are provided under the robot casing 110. One of the foot portions 112a and 112b is the cloud movement foot portion 112a, and the other is the stopper foot portion 112b.

로봇 케이싱(110)의 일측 상부에는 제어반(113)이 배치된다. 제어반(113)의 입력수단(114)을 통해 본 실시예의 하지로봇에 대한 전반적인 제어를 진행할 수 있다. 진행된 결과값들은 모니터(115)로 출력될 수 있다.The control panel 113 is disposed at an upper side of the robot casing 110. Through the input means 114 of the control panel 113, overall control of the lower limb robot of the present embodiment may be performed. The advanced result values may be output to the monitor 115.

더미(120)는 도 4a 내지 도 4d의 이미지에 나타난 바와 같이, 신발이 착탈 가능하게 결합되는 부분으로서, 포스 플랫폼(111) 상에서 보행된다. 물론, 더미(120)의 보행은 아래의 구성들에 의해 가능해진다.The dummy 120 is walked on the force platform 111 as a portion to which the shoe is detachably coupled, as shown in the image of FIGS. 4A-4D. Of course, the walking of the dummy 120 is made possible by the following configurations.

더미 서포트(130)는 더미(120)를 지지하는 구조체이다. 더미 서포트(130)는 더미(120)와 직결되는 더미 샤프트(131)와, 더미 샤프트(131)의 단부에 마련되는 힌지(132)를 포함한다. 이때, 힌지(132)는 고정부(133)와, 고정부(133)에 대해 상대 회전되는 회전부(134)를 포함할 수 있다.The dummy support 130 is a structure for supporting the dummy 120. The dummy support 130 includes a dummy shaft 131 directly connected to the dummy 120, and a hinge 132 provided at an end of the dummy shaft 131. In this case, the hinge 132 may include a fixing part 133 and a rotating part 134 rotated relative to the fixing part 133.

이러한 힌지(132) 구조로 인해, 신발을 신은 더미(120)는 도 4a 내지 도 4d의 이미지에 나타난 바와 같이, 마치 사람이 신발을 신고 걷는 것처럼 포스 플랫폼(111) 상을 보행할 수 있다.Due to the hinge 132 structure, the shoes 120 may walk on the force platform 111 as if a person walks in shoes, as shown in the image of FIGS. 4A to 4D.

업/다운 구동부(140)는 더미 서포트(130)와 부분적으로 연결되며, 포스 플랫폼(111) 상에서 더미(120)의 보행을 위하여 더미(120)를 업/다운(up/down) 구동시키는 역할을 한다.The up / down driving unit 140 is partially connected to the dummy support 130 and serves to drive the dummy 120 up / down for walking of the dummy 120 on the force platform 111. do.

업/다운 구동부(140)는, 더미(120)의 업/다운 동작을 위한 동력을 제공하는 업/다운 서보 액추에이터(141)와, 업/다운 서보 액추에이터(141)에 의해 정역 방향으로 회전되는 업/다운 볼스크루(142)와, 업/다운 볼스크루(142)에 의해 업/다운 동작되되 일측에서 더미 서포트(130)와 연결되는 업/다운 프레임(143)을 포함한다.The up / down driving unit 140 is an up / down servo actuator 141 that provides power for the up / down operation of the dummy 120, and an up / down servo actuator 141 which is rotated in the forward and reverse directions. Up / down ball screw 142, and up / down operation by the up / down ball screw 142, but includes an up / down frame 143 connected to the dummy support 130 on one side.

업/다운 서보 액추에이터(141) 대신에 다른 구동 수단, 예컨대 일반 모터나 실린더를 사용하는 것을 고려해볼 수도 있으나 본 실시예의 하지로봇의 인체보행을 정확하게 재현해야 하기 때문에 비교적 정밀한 서보모터 등으로 적용하는 것이 바람직할 것이다.It may be considered to use other driving means instead of the up / down servo actuator 141, for example, a general motor or a cylinder. However, since the human body walking of the lower leg robot of the present embodiment must be accurately reproduced, it may be applied to a relatively precise servomotor. Would be preferred.

서보모터와 업/다운 볼스크루(142)의 조합은 선형이동이 정밀하게 제어될 수 있어 측정치의 정확도와 신뢰도를 높이는 데에 보다 유리할 수 있다.The combination of the servomotor and the up / down ball screw 142 can be more precisely controlled linear movement, which can be more advantageous to increase the accuracy and reliability of the measurement.

업/다운 서보 액추에이터(141)는 후술할 제2 고정 플레이트(148)에 대해 일정 높이 이격 지지된다. 즉 지지판(155)에 서보 액추에이터(141)가 지지된 상태에서 지지판(155)이 다수의 이격 다리(156)에 의해 제2 고정 플레이트(148)에 고정된 구조를 갖는다.The up / down servo actuator 141 is spaced apart by a predetermined height with respect to the second fixing plate 148 to be described later. That is, the support plate 155 has a structure in which the support plate 155 is fixed to the second fixing plate 148 by the plurality of separation legs 156 while the servo actuator 141 is supported by the support plate 155.

업/다운 프레임(143)은 더미(120) 쪽에 배치되는 넓은 판상체로서의 제1 업/다운 플레이트(144)와, 제1 업/다운 플레이트(144)와 연결되되 제1 업/다운 플레이트(144)의 중앙 영역에서 다단으로 배치되는 제2 업/다운 플레이트(145)를 포함한다.The up / down frame 143 is connected to the first up / down plate 144 and the first up / down plate 144 as a wide plate body disposed on the dummy 120 side, and the first up / down plate 144. And a second up / down plate 145 arranged in multiple stages in the central region of FIG.

본 실시예의 경우, 제1 업/다운 플레이트(144)와 제2 업/다운 플레이트(145)가 분리되어 있지만 이들이 함께 동작된다는 점을 감안할 때, 제1 업/다운 플레이트(144)와 제2 업/다운 플레이트(145)는 하나의 몸체로 된 일체형 구조물일 수도 있다.In this embodiment, the first up / down plate 144 and the second up / down plate 145 are separated, but considering that they are operated together, the first up / down plate 144 and the second up. The down plate 145 may be an integral structure of one body.

앞서 기술한 바와 같이, 업/다운 구동부(140)는 더미 서포트(130)와 부분적으로 연결되며, 포스 플랫폼(111) 상에서 더미(120)의 보행을 위하여 더미(120)를 업/다운 구동시키는 역할을 하는데, 이때에 틸팅 구동부(170) 역시 업/다운 구동부(140)와 함께 업/다운 구동된다.As described above, the up / down driving unit 140 is partially connected to the dummy support 130 and serves to drive the dummy 120 up / down for walking the dummy 120 on the force platform 111. In this case, the tilting driver 170 is also up / down driven together with the up / down driving unit 140.

이처럼 업/다운 구동부(140)의 동작 시 많은 구조물들이 함께 업/다운 구동되기 때문에 업/다운 동작을 안정적으로 구현시키기 위해 업/다운 가이드부(146)가 더 마련된다.As described above, since many structures are driven up / down together when the up / down driving unit 140 operates, the up / down guide unit 146 is further provided to stably implement the up / down operation.

다시 말해, 업/다운 가이드부(146)는 업/다운 프레임(143)의 업/다운 동작을 가이드하는 역할을 한다.In other words, the up / down guide unit 146 serves to guide the up / down operation of the up / down frame 143.

이러한 역할을 담당하는 업/다운 가이드부(146)는, 양단부가 제1 고정 플레이트(147)와 포스 플랫폼(111)에 연결되어 제1 업/다운 플레이트(144)의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제1 업/다운 가이드부(149)와, 양단부가 제2 고정 플레이트(148)와 제2 업/다운 플레이트(145)에 연결되어 제2 업/다운 플레이트(145)의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제2 업/다운 가이드부(150)를 포함한다.The up / down guide part 146 having such a role is connected at both ends to the first fixing plate 147 and the force platform 111 to guide the up / down operation of the first up / down plate 144. Up / down operation of the second up / down plate 145 by connecting the plurality of first up / down guide parts 149 and both ends thereof to the second fixing plate 148 and the second up / down plate 145. It includes a plurality of second up / down guide portion 150 to guide.

이때, 제1 및 제2 고정 플레이트(147,148)는 고정 브래킷(151)에 의해 상호 연결된다. 그리고 제1 및 제2 고정 플레이트(147,148) 사이에는 제2 업/다운 가이드부(150)와 함께 동작되는 업/다운 가이드 플레이트(152)가 마련된다.In this case, the first and second fixing plates 147 and 148 are connected to each other by the fixing bracket 151. In addition, an up / down guide plate 152 that is operated together with the second up / down guide part 150 is provided between the first and second fixing plates 147 and 148.

업/다운 가이드 플레이트(152) 상에는 로드 셀(road cell, 153)이 마련된다. 로드 셀(153)은 더미(120)가 포스 플랫폼(111) 상을 디딜 때의 중량(압력)을 체크한다.A load cell 153 is provided on the up / down guide plate 152. The load cell 153 checks the weight (pressure) when the dummy 120 treads on the force platform 111.

마지막으로, 틸팅 구동부(170)는 더미 서포트(130)와 부분적으로 연결되며, 포스 플랫폼(111) 상에서 더미(120)의 보행을 위하여 업/다운 구동부(140)와 상호작용하면서 더미(120)를 틸팅(tilting) 구동시키는 역할을 한다.Finally, the tilting driver 170 is partially connected to the dummy support 130, and interacts with the up / down driving unit 140 to walk the dummy 120 on the force platform 111 to move the dummy 120. It serves to drive tilting.

이러한 틸팅 구동부(170)는 더미(120)의 틸팅 동작을 위한 동력을 제공하는 틸팅 서보 액추에이터(171)와, 틸팅 서보 액추에이터(171)에 의해 정역 방향으로 회전되는 틸팅 볼스크루(172)와, 틸팅 볼스크루(172)에 결합되어 틸팅 볼스크루(172)의 회전 시 틸팅 볼스크루(172)의 길이 방향을 따라 이동되되 일측에서 더미 서포트(130)와 연결되는 좌우 이동체(173)와, 업/다운 프레임(143)의 제1 업/다운 플레이트(144)와 연결되어 제1 업/다운 플레이트(144)와 함께 동작되는 다수의 슬라이더(174)를 포함한다.The tilting driver 170 may include a tilting servo actuator 171 that provides power for the tilting operation of the dummy 120, a tilting ball screw 172 rotated in the forward and reverse directions by the tilting servo actuator 171, and tilting. The left and right movable body 173 coupled to the ball screw 172 and moved along the longitudinal direction of the tilting ball screw 172 when the tilting ball screw 172 is connected, and connected to the dummy support 130 at one side, and up / down And a plurality of sliders 174 connected to the first up / down plate 144 of the frame 143 and operated together with the first up / down plate 144.

틸팅 서보 액추에이터(171) 역시, 예컨대 일반 모터나 실린더를 사용하는 것을 고려해볼 수도 있으나 본 실시예의 하지로봇의 인체보행을 정확하게 재현해야 하기 때문에 비교적 정밀한 서보모터 등으로 적용하는 것이 바람직할 것이다.The tilting servo actuator 171 may also be considered to use a general motor or a cylinder, for example. However, since the human body walking of the lower leg robot of the present embodiment must be accurately reproduced, it may be preferable to use the servo motor 171 as a relatively precise servo motor.

틸팅 서보 액추에이터(171)는 브래킷(B)에 의해 제1 업/다운 플레이트(144)와 연결된다. 때문에, 제1 업/다운 플레이트(144)가 업/다운 구동되면 틸팅 서보 액추에이터(171) 역시 함께 업/다운 구동될 수 있다.The tilting servo actuator 171 is connected to the first up / down plate 144 by the bracket B. Therefore, when the first up / down plate 144 is up / down driven, the tilting servo actuator 171 may also be up / down driven together.

이들 구성 외에도 본 실시예의 틸팅 구동부(170)는 틸팅 볼스크루(172)와 나란하게 배치되며, 좌우 이동체(173)의 이동을 가이드하는 한 쌍의 좌우 가이드 바아(175)가 더 마련된다. 이때, 좌우 가이드 바아(175)의 양단부는 슬라이더(174)에 구속될 수 있다.In addition to these configurations, the tilting driver 170 of the present exemplary embodiment is disposed in parallel with the tilting ball screw 172 and further includes a pair of left and right guide bars 175 for guiding the movement of the left and right moving bodies 173. At this time, both ends of the left and right guide bar 175 may be restrained by the slider 174.

이러한 구성을 갖는 인체보행 재현용 하지로봇의 작용에 대해 간략하게 설명한다.The operation of the leg robot for human body walking reproduction having such a configuration will be briefly described.

도 4a 및 도 5a와 같은 초기 상태에서 업/다운 구동부(140)와 틸팅 구동부(170)가 대부분 함께 동작된다. 즉 업/다운 구동부(140)가 동작되어 틸팅 구동부(170)를 비롯한 대다수의 구성들을 다운(down) 동작시키면 도 4b 및 도 5b처럼 더미(120)의 뒤꿈치 부분이 포스 플랫폼(111) 상에 지지된다.In the initial state as shown in FIGS. 4A and 5A, the up / down driving unit 140 and the tilting driving unit 170 are mostly operated together. That is, when the up / down driving unit 140 is operated to operate down the majority of components including the tilting driving unit 170, the heel portion of the dummy 120 is supported on the force platform 111 as shown in FIGS. 4B and 5B. do.

계속되는 업/다운 구동부(140) 및 틸팅 구동부(170)의 동작에 따라 이번에는 업/다운 구동부(140)가 틸팅 구동부(170)를 비롯한 대다수의 구성들을 업(up) 동작시키면서 틸팅 구동부(170)가 좌우 이동체(173)를 도면상 우측으로 소정 거리 이동시킴으로써 도 4c 및 도 5c처럼 더미(120)의 발바닥 전체가 포스 플랫폼(111) 상에 지지된다.As the up / down driving unit 140 and the tilting driving unit 170 continue to operate, the up / down driving unit 140 operates the tilting driving unit 170 while operating the majority of components including the tilting driving unit 170. By moving the left and right movable bodies 173 a predetermined distance to the right in the drawing, the entire sole of the dummy 120 is supported on the force platform 111 as shown in FIGS. 4C and 5C.

계속되는 업/다운 구동부(140) 및 틸팅 구동부(170)의 동작에 따라 이번에는 업/다운 구동부(140)가 틸팅 구동부(170)를 비롯한 대다수의 구성들을 좀 더 업(up) 동작시키면서 틸팅 구동부(170)가 좌우 이동체(173)를 도면상 우측으로 소정 거리 이동시킴으로써 도 4d 및 도 5d처럼 더미(120)의 앞꿈치 부분이 포스 플랫폼(111) 상에 지지된다.In response to the operation of the up / down driving unit 140 and the tilting driving unit 170, the up / down driving unit 140 operates the tilting driving unit (up and down) while operating a plurality of components including the tilting driving unit 170 more up. 170 moves the left and right moving body 173 a predetermined distance to the right in the drawing so that the front heel portion of the dummy 120 is supported on the force platform 111 as shown in FIGS. 4D and 5D.

도 4d 및 도 5d의 동작 이후에 업/다운 구동부(140)가 틸팅 구동부(170)를 비롯한 대다수의 구성들을 좀 더 업(up) 동작시키면서 틸팅 구동부(170)가 좌우 이동체(173)를 도면상 좌측으로 소정 거리 이동시킴으로써 더미(120)는 도 4a 및 도 5a와 같은 초기 상태로 복귀되며, 이러한 동작을 계속해서 정해진 회수만큼 반복한다.After the operation of FIGS. 4D and 5D, the tilting driver 170 moves the left and right moving bodies 173 while the up / down driving unit 140 operates the majority of the components including the tilting driver 170. By moving a predetermined distance to the left, the dummy 120 returns to the initial state as shown in FIGS. 4A and 5A, and the operation is repeated for a predetermined number of times.

이때, 로드 셀(153)은 더미(120)가 포스 플랫폼(111) 상을 디딜 때의 중량(압력)을 체크하게 됨으로써 인체보행을 정확하게 재현할 수 있게 된다.In this case, the load cell 153 checks the weight (pressure) when the dummy 120 treads on the force platform 111, thereby accurately reproducing human walking.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 간단하면서도 효율적인 구조로써 인체보행을 재현할 수 있어 건강을 위한 운동처방을 비롯하여 신발 제조에 이르기까지 과학적으로 두루 적용할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, the human body can be reproduced with a simple and efficient structure, and thus it can be scientifically applied to the manufacture of shoes, including exercise prescription for health.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

110 : 로봇 케이싱 111 : 포스 플랫폼
112a,112b : 푸트부 113 : 제어반
114 : 입력수단 115 : 모니터
120 : 더미 130 : 더미 서포트
131 : 더미 샤프트 132 : 힌지
133 : 고정부 134 : 회전부
140 : 업/다운 구동부 141 : 업/다운 서보 액추에이터
142 : 업/다운 볼스크루 143 : 업/다운 프레임
144 : 제1 업/다운 플레이트 145 : 제2 업/다운 플레이트
146 : 업/다운 가이드부 147 : 제1 고정 플레이트
148 : 제2 고정 플레이트 149 : 제1 업/다운 가이드부
150 : 제2 업/다운 가이드부 151 : 고정 브래킷
152 : 업/다운 가이드 플레이트 153 : 로드 셀
170 : 틸팅 구동부 171 : 틸팅 서보 액추에이터
172 : 틸팅 볼스크루 173 : 좌우 이동체
174 : 슬라이더 175 : 좌우 가이드 바아110: robot casing 111: force platform
112a and 112b: foot 113: control panel
114: input means 115: monitor
120: dummy 130: dummy support
131: dummy shaft 132: hinge
133: fixing part 134: rotating part
140: up / down drive unit 141: up / down servo actuator
142: up / down ball screw 143: up / down frame
144: first up / down plate 145: second up / down plate
146: up / down guide part 147: first fixing plate
148: second fixing plate 149: first up / down guide part
150: second up / down guide part 151: fixing bracket
152: up / down guide plate 153: load cell
170: tilting driver 171: tilting servo actuator
172: tilting ball screw 173: left and right moving body
174: slider 175: left and right guide bar

Claims (15)

포스 플랫폼(force platform)이 구비되는 로봇 케이싱(robot casing);
신발이 착탈 가능하게 결합되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 보행되는 더미(dummy);
상기 더미를 지지하는 더미 서포트(dummy support);
상기 더미 서포트와 부분적으로 연결되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 상기 더미의 보행을 위하여 상기 더미를 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동부(up/down generator); 및
상기 더미 서포트와 부분적으로 연결되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 상기 더미의 보행을 위하여 상기 업/다운 구동부와 상호작용하면서 상기 더미를 틸팅(tilting) 구동시키는 틸팅 구동부(tilting generator)를 포함하며,
상기 업/다운 구동부는,
상기 더미의 업/다운 동작을 위한 동력을 제공하는 업/다운 서보 액추에이터;
상기 업/다운 서보 액추에이터에 의해 정역 방향으로 회전되는 업/다운 볼스크루;
상기 업/다운 볼스크루에 의해 업/다운 동작되되 일측에서 상기 더미 서포트와 연결되는 업/다운 프레임; 및
상기 업/다운 프레임의 업/다운 동작을 가이드하는 업/다운 가이드부를 포함하며,
상기 업/다운 프레임은,
상기 더미 쪽에 배치되는 넓은 판상체로서의 제1 업/다운 플레이트; 및
상기 제1 업/다운 플레이트와 연결되되 상기 제1 업/다운 플레이트의 중앙 영역에서 다단으로 배치되는 제2 업/다운 플레이트를 포함하며,
상기 업/다운 가이드부는,
양단부가 제1 고정 플레이트와 상기 포스 플랫폼에 연결되어 상기 제1 업/다운 플레이트의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제1 업/다운 가이드부; 및
양단부가 제2 고정 플레이트와 상기 제2 업/다운 플레이트에 연결되어 상기 제2 업/다운 플레이트의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제2 업/다운 가이드부를 포함하며,
상기 제1 및 제2 고정 플레이트는 고정 브래킷에 의해 상호 연결되며,
상기 제1 및 제2 고정 플레이트 사이에는 상기 제2 업/다운 가이드부와 함께 동작되는 업/다운 가이드 플레이트가 마련되며,
상기 업/다운 가이드 플레이트 상에는 로드 셀(road cell)이 마련되는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.
A robot casing equipped with a force platform;
A dummy detachably coupled to the shoe and walking on the force platform;
Dummy support for supporting the dummy;
An up / down generator partially connected to the dummy support and driving the dummy up / down to walk the dummy on the force platform; And
A tilting generator partially connected with the dummy support, the tilting driver driving the dummy while interacting with the up / down drive for walking the dummy on the force platform,
Wherein the up /
An up / down servo actuator providing power for the dummy up / down operation;
An up / down ball screw rotated by the up / down servo actuator in the forward / downward direction;
An up / down frame operated up / down by the up / down ball screw and connected to the dummy support at one side; And
It includes an up / down guide unit for guiding the up / down operation of the up / down frame,
The up / down frame,
A first up / down plate as a wide plate-like body disposed on the dummy side; And
A second up / down plate connected to the first up / down plate and disposed in multiple stages in a central area of the first up / down plate;
The up / down guide part,
A plurality of first up / down guides connected at both ends to a first fixing plate and the force platform to guide an up / down operation of the first up / down plate; And
Both ends are connected to a second fixing plate and the second up / down plate and includes a plurality of second up / down guides for guiding the up / down operation of the second up / down plate,
The first and second fixing plate is interconnected by a fixing bracket,
An up / down guide plate which is operated together with the second up / down guide part is provided between the first and second fixing plates.
A human body walking reproduction robot, characterized in that a load cell is provided on the up / down guide plate.
제1항에 있어서,
상기 더미 서포트는,
상기 더미와 직결되는 더미 샤프트; 및
상기 더미 샤프트의 단부에 마련되는 힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.
The method of claim 1,
The dummy support,
A dummy shaft directly connected to the dummy; And
A human body walking reproduction robot, characterized in that it comprises a hinge provided at the end of the dummy shaft.
제2항에 있어서,
상기 힌지는,
고정부; 및
상기 고정부에 대해 상대 회전되는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.The method of claim 2,
The hinge includes:
Fixed government; And
A human body walking reproduction robot, characterized in that it comprises a rotating part that is relatively rotated relative to the fixing part. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 업/다운 서보 액추에이터는 상기 제2 고정 플레이트에 대해 일정 높이 이격 지지되는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.
The method of claim 1,
The up / down servo actuator is a human body walking reproduction robot, characterized in that the support is spaced apart a predetermined height relative to the second fixed plate.
제1항에 있어서,
상기 틸팅 구동부는,
상기 더미의 틸팅 동작을 위한 동력을 제공하는 틸팅 서보 액추에이터;
상기 틸팅 서보 액추에이터에 의해 정역 방향으로 회전되는 틸팅 볼스크루;
상기 틸팅 볼스크루에 결합되어 상기 틸팅 볼스크루의 회전 시 상기 틸팅 볼스크루의 길이 방향을 따라 이동되되 일측에서 상기 더미 서포트와 연결되는 좌우 이동체; 및
상기 업/다운 프레임과 연결되어 상기 업/다운 프레임과 함께 동작되는 다수의 슬라이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.
The method of claim 1,
The tilting driver,
A tilting servo actuator for providing power for tilting the dummy;
A tilting ball screw rotated in a forward and reverse direction by the tilting servo actuator;
Left and right movable body coupled to the tilting ball screw is moved along the longitudinal direction of the tilting ball screw when the tilting ball screw is rotated and connected to the dummy support at one side; And
A lower body robot for reproducing human body walking, characterized in that it comprises a plurality of sliders connected to the up / down frame and operated together with the up / down frame.
제11항에 있어서,
상기 틸팅 구동부는,
상기 틸팅 볼스크루와 나란하게 배치되며, 상기 좌우 이동체의 이동을 가이드하는 한 쌍의 좌우 가이드 바아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.The method of claim 11,
The tilting driver,
It is disposed side by side with the tilting ball screw, the lower body robot for human walking reproduction, characterized in that it further comprises a pair of left and right guide bars for guiding the movement of the left and right moving body. 제12항에 있어서,
상기 좌우 가이드 바아의 양단부는 상기 슬라이더에 구속되는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.The method of claim 12,
Both ends of the left and right guide bar, the lower body robot for human walking reproduction, characterized in that the restraint on the slider. 제1항에 있어서,
상기 로봇 케이싱을 하부에서 지지하는 푸트부; 및
상기 로봇 케이싱의 일측에 배치되는 제어반을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.The method of claim 1,
A foot part supporting the robot casing from below; And
The human body walking reproduction robot, characterized in that it further comprises a control panel disposed on one side of the robot casing. 제1항에 있어서,
상기 업/다운 구동부의 업/다운 동작 시 상기 틸팅 구동부가 함께 업/다운 구동되는 것을 특징으로 하는 인체보행 재현용 하지로봇.The method of claim 1,
The lower body robot for reproducing human body walking, characterized in that when the up / down operation of the up / down driving unit, the tilting driving unit is driven up / down together.
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WO2001085402A3 (en) 2000-05-12 2002-05-16 Alberta Res Council Motion platform with six linear electromagnetic actuators

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