KR101619551B1 - 하지 착용식 로봇의 보행 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하지 착용식 로봇의 보행 장치로서, 제1발을 내리면서 상기 제1무릎 관절을 펴는 선형 동작기, 제2무릎 관절을 구부리면서 에너지를 충전하는 발생기, 및 제1발이 들어올려지면서 제1무릎 관절이 구부려지는 초기화 상태에서, 계단 오름 모드가 선택되면, 선형 동작기를 구동시키고, 계단 내림 모드가 선택되면, 발생기를 구동시키는 제어기를 포함한다. 본 발명에 따르면, 소형 동작기를 이용하여 하지 착용식 로봇의 배터리를 효율적으로 이용할 수 있다.
Description
본 발명은 하지 착용식 로봇의 보행 장치로서, 보다 상세하게는 계단을 오르내리는 동작을 실행하는 동안 베터리를 충전하는 하지 착용식 로봇의 보행 장치에 관한 것이다.
하지 착용식 로봇은 보행보조, 군사용 또는 의료용으로 이용될 수 있다. 하지 착용식 로봇은 빠른 속도 및 큰 힘을 낼 수 있는 모터를 구비함으로써, 부피가 커지고 무거워지는 단점이 있다. 또한 대용량의 모터를 이용하는 경우 배터리 전원이 빠르게 소모되므로, 하지 착용식 로봇의 이용 시간이 줄어드는 문제점이 있다.
따라서, 하지 착용식 로봇을 각각의 동작 모드에 따라 모터를 동작시키거나 정지시킴으로써, 모터를 효율적으로 구동시키고, 가벼운 하지 착용식 로봇을 구현할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명은 하지 착용식 로봇에서 무릎 관절의 선형 동작기의 크키를 줄이고, 하지 착용식 로봇의 중량을 줄임으로써 배터리 사용 시간을 늘릴 수 있는 하지 착용식 로봇의 보행 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 하지 착용식 로봇의 보행 장치로서, 상기 제1발을 내리면서 상기 제1무릎 관절을 펴는 선형 동작기, 상기 제2무릎 관절을 구부리면서 에너지를 충전하는 발생기, 및 상기 제1발이 들어올려지면서 제1무릎 관절이 구부려지는 초기화 상태에서, 계단 오름 모드가 선택되면, 상기 선형 동작기를 구동시키고, 계단 내림 모드가 선택되면, 상기 발생기를 구동시키는 제어기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 하지 착용식 로봇을 경량화할 수 있고, 그에 따른 배터리 소비를 줄일 수 있으며, 오르내리는 동작을 통해 배터리를 충전할 수 있다.
따라서, 하지 착용식 로봇을 장시간 사용할 수 있으며, 소형 동작기를 이용하여 하지 착용식 로봇의 배터리를 효율적으로 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 일부분을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 실제 구현 형태를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 동작방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 동작을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 실제 구현 형태를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 동작방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 동작을 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 일부분을 나타내는 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하지 착용식 로봇의 보행 장치는 제어기(101), 선형 동작기(103), 발생기(105) 및 무릎 보조기(107)를 포함한다. 하지 착용식 로봇은 제1무릎, 제1무릎에 연결된 제1발, 제2무릎 및 제2무릎에 연결된 제2발을 포함한다. 하지 착용식 로봇의 보행 장치는 하지 착용식 로봇을 제어한다.
제어기(101)는 하지 착용식 로봇의 동작 모드에 따라 각각 선형 동작기(103), 발생기(105) 및 무릎 보조기(107)를 동작시킨다. 제어기(101)에 의해 제1발을 들어올리면서 제1무릎 관절을 구부리는 동작이 실행되면, 동작 모드에 따라 제어부(101)가 제어를 실행하기 위한 초기화 상태가 된다. 즉, 동작 모드의 초기화 상태는 하지 착용식 로봇의 제1발이 들어올려지면서 제1무릎 관절이 구부려진 상태이다.
선형 동작기(Linear Actuator, 103)는 초기화 상태에서 계단 오름 모드가 선택되면 상기 제1발을 내리면서 상기 제1무릎 관절을 펴는 동작을 수행한다. 선형 동작기가 구동되는 경우 모터(미도시)가 동작된다. 본 발명에서는 계단 오름 모드의 경우에만 모터(미도시)가 구동되므로, 선형 동작기의 크기 및 용량을 줄일 수 있다.
발생기(Generator, 105)는 초기화 상태에서 계단 내림 모드가 선택되면 상기 제2무릎 관절을 구부리면서 에너지를 충전한다. 에너지는 배터리(미도시)에 충전되고, 충전된 배터리(미도시)는 하지 착용식 로봇을 구동하는데 다시 이용된다.
무릎 보조기(107)는 초기화 상태에서 평지 걸음 모드가 선택되면, 제1무릎 관절을 지지하여 제어기(101)가 상기 제1무릎 관절을 펴고 상기 제1발을 내리도록 보조한다. 상기 무릎 보조기(107)는 브레이크 기능을 이용하여 제1무릎 관절을 편다. 상기 제어기(107)는 평지 걸음 모드에서, 제1발의 뒤꿈치, 발바닥 전체 및 뒤꿈치가 차례대로 바닥을 치는 경우, 무릎 보조기(107)의 브레이크 기능을 풀어서 제1무릎 관절을 다시 구부린다. 따라서, 평지 걸음 모드에서 제1무릎에 자연스러운 스윙이 이루어진다.
계단 오름 모드, 계단 내림 모드 및 평지 걸음 모드는 사용자에 의해 설정될 수 있고, 초기화 상태가 발생한 후에 선택될 수 있고, 초기화 상태가 발생하기 전에 미리 선택될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 실제 구현 형태를 나타내는 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하지 착용식 로봇에서 제1무릎은 선형 동작기(201), 발생기(203) 및 무릎 보조기(205)를 포함하고, 계단 오름 모드, 계단 내림 모드 및 평지 걸음 모드 따라 제어기(미도시)에 의해 각각 구동된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 동작방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 제어부(107)는 제1발을 들어올리면서 제1무릎 관절을 구부리는 초기화를 수행한다(S300). 초기화 상태에서, 계단 오름 모드가 선택되는지 판단되고(S301), 계단 오름 모드가 선택된 경우, 제어기(101)는 선형 동작기(103)를 구동시키고(S302), 선형 동작기(103)의 동작에 따라 제1발이 내려지면서 제1무릎 관절이 펴진다(S303).
초기화 상태에서 계단 내림 모드가 선택된 경우, 제어기(101)는 발생기(105)를 구동시키고(S305), 발생기(105)의 동작에 따라 제2무릎 관절이 구부러진다(S306). 또한, 발생기(105)의 동작에 따라, 배터리가 충전된다(S307).
초기화 상태에서 평지 걸음 모드가 선택된 경우, 제어기(101)는 무릎 보조기(107)를 이용하여(S308), 제1무릎 관절을 펴고 상기 제1발을 내리고, 무릎 보조기(107)의 브레이크 기능을 해제하여 상기 제1무릎 관절을 다시 구부린다(S309).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하지 착용식 로봇의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 계단 오름 모드를 나타낸다. 계단 앞에서 초기화 상태가 실행된다. 선형 동작기(103)가 구동되어 제1발이 계단 위에 올려지고, 제1무릎 관절이 펴진다. 제1무릎이 완전히 펴지면 제2발이 들여올려진다.
도 4의 (b)는 계단 내림 모드를 나타낸다. 계단 앞에서 초기화 상태가 실행된다. 발생기(105)가 구동되어 제2무릎 관절이 구부러지고, 제2무릎 관절이 구부러지면서 배터리가 충전된다. 제1발의 발바닥이 바닥에 닿으면 제2발을 내린다.
도 4의 (c)는 평지 걸음 모드를 나타낸다. 초기화 상태가 실행된 후, 무릎 보조기(107)의 브레이크 기능에 따라 제1무릎 관절이 펴지고, 제1발이 뒤꿈치, 발바닥 전체 및 뒤꿈치 순으로 바닥을 치는 경우, 상기 브레이크 기능을 해제하여 상기 제1무릎 관절을 다시 구부린다.
본 발명은 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 본 발명은 상술된 일실시예에 한정되지 아니하며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능하다.
Claims (4)
- 제1무릎, 상기 제1무릎에 연결된 제1발, 제2무릎 및 상기 제2무릎에 연결된 제2발을 포함하는 하지 착용식 로봇의 보행 장치에 있어서,
상기 제1발을 내리면서 상기 제1무릎 관절을 펴는 선형 동작기;
상기 제2무릎 관절을 구부리면서 에너지를 충전하는 발생기; 및
상기 제1발이 들어올려지면서 제1무릎 관절이 구부려지는 초기화 상태에서, 계단 오름 모드가 선택되면, 상기 선형 동작기를 구동시키고, 계단 내림 모드가 선택되면, 상기 발생기를 구동시키는 제어기를 포함하는 하지 착용식 로봇의 보행 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 초기화 상태에서 평지 걸음 모드가 선택되면, 무릎 보조기를 이용하여 상기 제1무릎 관절을 펴고 상기 제1발을 내리는 것을 특징으로 하는 하지 착용식 로봇의 보행 장치. - 제2항에 있어서,
상기 무릎 보조기는 브레이크 기능을 이용하여 상기 제1무릎 관절을 펴는 것을 특징으로 하는 하지 착용식 로봇의 보행 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제어기는 상기 평지 걸음 모드에서, 상기 제1발이 뒤꿈치, 발바닥 전체 및 뒤꿈치 순으로 바닥을 치는 경우, 상기 브레이크 기능을 해제하여 상기 제1무릎 관절을 다시 구부리는 것을 특징으로 하는 하지 착용식 로봇의 보행 장치.
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ID=46683452
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