KR101630570B1 - Assisting Device for Muscle Strength - Google Patents
Assisting Device for Muscle Strength Download PDFInfo
- Publication number
- KR101630570B1 KR101630570B1 KR1020150027710A KR20150027710A KR101630570B1 KR 101630570 B1 KR101630570 B1 KR 101630570B1 KR 1020150027710 A KR1020150027710 A KR 1020150027710A KR 20150027710 A KR20150027710 A KR 20150027710A KR 101630570 B1 KR101630570 B1 KR 101630570B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wire
- joint
- guide
- rotating body
- user
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J18/00—Arms
-
- A61H2001/02—
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/14—Special force transmission means, i.e. between the driving means and the interface with the user
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/16—Physical interface with patient
- A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
- A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/16—Physical interface with patient
- A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
- A61H2201/165—Wearable interfaces
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/16—Physical interface with patient
- A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
- A61H2201/1659—Free spatial automatic movement of interface within a working area, e.g. Robot
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
- A61H2205/06—Arms
Abstract
Description
본 발명은 근력 보조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 골격을 프레임으로 이용하여 사용자의 관절 운동에 따른 움직임을 보조해 줄 수 있는 근력 보조장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근, 신체의 골격은 남아 있으나 마비와 같은 신경 장애로 인해 신체의 일부를 움직이지 못하는 사람들을 돕기 위하여 입는 형태의 근력 보조장치가 다수 개발되었다.Recently, a number of muscle aiding devices have been developed to help people who are unable to move a part of their body due to neurological disorders such as paralysis, although the body remains.
근력 보조장치는 사용자의 장애, 사용 관절의 종류 등에 따라 다양한 구조를 갖는다. 예컨대, 근육병이나 척수 손상 등으로 근력이 저하되어 본인의 팔의 무게도 버티지 못하여 손이나 팔을 움직이지 못하는 장애인이나 환자를 위해 중력 보상을 위한 근력 보조장치가 개발된 바 있다.The muscle aiding device has various structures depending on the user's trouble, the type of the joint used, and the like. For example, a muscle assist device for gravity compensation has been developed for a handicapped person or a patient who can not move his / her arm or arm because his or her strength has been reduced due to muscle damage or spinal cord injury.
종래의 근력 보조장치는 대부분이 단단한 소재를 이용한 전통적인 기계 기술을 사용하여 제작된다. 대부분의 근력 보조장치들은 팔의 여러 부분들을 지지하기 위해 팔 옆으로 단단한 소재의 링크 구조가 있고, 팔을 고정하기 위한 커브 구조의 지지대로 장치가 구성된다. 그리고 복잡한 사람 관절 구조를 구동하기 위해서 다양한 메커니즘을 적용하여 링크 관절 구조를 사용한다. 또한 근력 보조를 위해 내부에 금속 스프링을 포함하고 있으며 전체 구조의 무게를 지지하기 위해 외부 의자나 벽 등에 고정하기 위한 체결 구조를 가지고 있다. 이러한 종래 근력 보조장치는 등록특허공보 제1241800호(2013. 03. 14.)에도 개시된 바 있다.Conventional muscle aiding devices are fabricated using traditional mechanical techniques, most of which are made of rigid materials. Most muscle aids have a rigid material linkage to support the various parts of the arm, and the device is constructed with a curved support to secure the arms. And we use link joint structure by applying various mechanisms to drive complex human joint structure. It also has a metal spring inside to support muscle strength and has a fastening structure for fixing to an external chair or wall to support the weight of the entire structure. Such a conventional muscle strength assisting device has also been disclosed in Patent Registration No. 1241800 (Mar. 14, 2013).
그런데 종래의 근력 보조장치는 구조의 특성상 착용 부위의 구조 및 외부 지지 부분의 부피가 커지는 문제가 있다. 그리고 단단한 소재를 이용해 장치를 제작하다 보니 장치 자체의 무거운 무게를 지지하기 위해 의자나 외부 구조물에 장치를 설치하여야 해서 사용 장소에 제한이 많다. 또한 수요가 적고 다양한 경우가 발생할 수 있는 생활 보조기구의 특성상 저가의 맞춤형 제작이 필수이나, 종래 장치는 단단한 소재를 사용하므로 가공이 어렵고, 제조 단가가 고가이며, 맞춤 제작이 어려운 문제점이 있다.However, the conventional muscle strength assisting device has a problem in that the structure of the wear part and the volume of the outer supporting part increase due to the nature of the structure. In addition, when a device is manufactured using a rigid material, it is necessary to install the device in a chair or an external structure in order to support the heavy weight of the device itself. In addition, customized production of low cost is required due to the characteristics of the life assisting apparatus which is in a small demand and various cases. However, since the conventional apparatus uses hard material, it is difficult to process, the manufacturing cost is high, and customization is difficult.
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 종래의 특정 동작에만 한정된 단순 보조 기구를 떠나 실제 사용자가 착용을 하여 관절 운동에 따른 움직임을 보조해 줄 수 있는 근력 보조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a muscle assist device capable of supporting a movement according to a joint motion by worn by an actual user, .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 근력 보조장치는, 제 1 뼈대부와, 상기 제 1 뼈대부와 제 1 관절을 통해 연결되는 제 2 뼈대부와, 상기 제 2 뼈대부와 제 2 관절을 통해 연결되는 제 3 뼈대부를 갖는 사용자의 다관절부에서의 관절 운동을 보조해주기 위한 것으로, 상기 제 2 뼈대부에 착용되는 제 1 와이어 결합부재; 일단이 상기 제 1 와이어 결합부재에 고정되는 제 1 와이어; 상기 제 1 와이어의 움직임을 가이드하기 위해 상기 제 1 와이어가 삽입되어 움직일 수 있는 내부 통로를 구비하고, 사용자의 신체에 착용되는 제 1 와이어 가이드; 상기 제 3 뼈대부에 착용되는 제 2 와이어 결합부재; 일단이 상기 제 2 와이어 결합부재에 고정되는 제 2 와이어; 상기 제 2 와이어의 움직임을 가이드하기 위해 상기 제 2 와이어가 삽입되어 움직일 수 있는 내부 통로를 구비하고, 사용자의 신체에 착용되는 제 2 와이어 가이드; 및 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전체와, 상기 제 1 와이어가 감기도록 상기 회전체에 결합되는 와이어 릴과, 상기 베이스 프레임과 상기 회전체의 사이에 설치되어 상기 와이어 릴에 상기 제 1 와이어가 감기는 방향으로 상기 회전체를 회전시키도록 상기 회전체에 탄성력을 제공하는 와이어 지지 스프링과, 상기 와이어 지지 스프링과 연결되도록 상기 회전체에 설치되어 상기 제 2 와이어의 움직임에 따라 상기 회전체의 회전 중심에 대해 상기 와이어 지지 스프링의 탄성력이 작용하는 반경 거리를 변화시킴으로써 상기 와이어 지지 스프링이 상기 회전체에 대해 발생시키는 토크를 조절하는 토크 조절기를 구비하는 지지력 발생기;를 포함하는 점에 특징이 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a muscle assisting apparatus comprising a first skeleton portion, a second skeleton portion connected to the first skeleton portion through a first joint, and a second skeleton portion connected to the second skeleton portion and the second joint, A first wire coupling member worn on the second skeleton part to assist the joint movement of the user with the third skeleton part connected to the first skeleton part through the joint part; A first wire having one end fixed to the first wire engagement member; A first wire guide having an inner passage through which the first wire is inserted to guide the movement of the first wire, the first wire being worn on a user's body; A second wire coupling member worn on the third skeleton portion; A second wire having one end fixed to the second wire engagement member; A second wire guide having an inner passage through which the second wire is inserted to guide the movement of the second wire, the second wire being worn on the user's body; A wire reel coupled to the rotating body so that the first wire is wound; and a wire reel installed between the base frame and the rotating body, A wire support spring for applying an elastic force to the rotating body so as to rotate the rotating body in a direction in which the first wire is wound on the rotating body, And a torque regulator having a torque regulator for adjusting a torque generated by the wire support spring with respect to the rotating body by changing a radial distance at which the elastic force of the wire supporting spring acts on the rotation center of the rotating body, The point is characterized.
본 발명에 따른 근력 보조장치는 관절로 연결된 두 개의 뼈대부를 포함하는 신체 부위를 움직일 때, 몸통 쪽에 가까운 뼈대부에 지지력을 제공하여 그 신체 부위를 움직이기 위한 근력을 보조해준다. 또한 몸통 쪽에 가까운 뼈대부에 연결된 다른 뼈대부의 관절 운동에 따라 변하는 신체 부위의 무게 중심에 맞춰 그 신체 부위에 제공하는 지지력을 다르게 함으로써, 사용자가 더욱 작은 힘으로 부드러운 관절 운동을 할 수 있도록 해준다.The muscle force assisting device according to the present invention assists muscular force to move the body part by providing a supporting force to a skeleton part near the body when moving a body part including two skeleton parts connected by a joint. In addition, according to the center of gravity of the body part, which varies according to the joint motion of the other skeleton part connected to the skeleton part close to the body part, the supporting force provided to the body part is made different so that the user can perform soft joint motion with smaller force.
또한 본 발명에 따른 근력 보조장치는 사용자의 신체에 간편하게 착용되거나 분리될 수 있고, 사용자의 관절 운동하는 신체 부위에 관절 운동 각도에 따라 변하는 지지력을 제공한다. 따라서, 근력이 떨어진 사용자나 반복적으로 관절 운동을 해야 하는 사용자가 힘을 적게 들이고 관절 운동을 원활하게 수행할 수 있도록 돕는다.Further, the muscle force assisting device according to the present invention can easily be worn or detached from the body of the user, and provides a supporting force that varies depending on the angle of joint motion in the body part of the user's joint. Therefore, a user with low strength or a user who has to exercise repeatedly can help to reduce the force and perform joint exercises smoothly.
또한 본 발명에 따른 근력 보조장치는 단단한 소재의 외골격 부재를 통해 근력을 보조해주는 종래 기술과 달리 사용자의 골격을 프레임으로 이용하고 와이어나 와이어 가이드 등 유연한 소재로 사용자의 근력을 보조해주기 때문에, 구조가 단순하고, 맞춤 제작이 용이하며, 제조 단가가 저렴하여 다양한 사용자들이 쉽고 편하게 접근하여 사용할 수 있는 효과가 있다.Further, unlike the conventional technique in which the muscle force is assisted through the exoskeleton member of the hard material, the muscle aiding device according to the present invention uses the skeleton of the user as a frame and supports the muscular strength of the user with a flexible material such as wire or wire guide. Simple, custom-made, and low in manufacturing cost, so that various users can easily and conveniently access and use the product.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 근력 보조장치가 사용자의 상지 운동 보조용으로 적용된 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 근력 보조장치의 지지력 발생기를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 지지력 발생기의 와이어 지지 스프링과 토크 조절기의 연결 구조를 나타내 보인 것이다.
도 4는 도 2에 나타낸 지지력 발생기의 회전체 상에서 링크 기구의 설치 구조를 나타내 보인 것이다.
도 5 및 도 6은 사용자의 제 1 관절 운동에 따른 지지력 발생기의 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 7 및 도 8은 사용자의 제 2 관절 운동에 따른 지지력 발생기의 작용을 설명하기 위한 것이다.FIG. 1 shows a state in which a muscle force assisting device according to an embodiment of the present invention is applied to a user's upper extremity exercise assistant.
2 is an exploded perspective view illustrating a bearing force generator of a muscle power assisting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a connection structure between a wire support spring and a torque adjuster of the support force generator shown in FIG. 2. FIG.
Fig. 4 shows a mounting structure of the link mechanism on the rotating body of the bearing force generator shown in Fig. 2;
5 and 6 illustrate the operation of the bearing force generator according to the first joint motion of the user.
FIGS. 7 and 8 illustrate the operation of the bearing force generator according to the second articulation of the user.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 근력 보조장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 근력 보조장치가 사용자의 상지 운동 보조용으로 적용된 상태를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 근력 보조장치의 지지력 발생기를 나타낸 분해 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a support force generator of a muscle power assisting apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a perspective view of a support force generator of a muscle force assisting apparatus according to an embodiment of the present invention; .
도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 근력 보조장치(100)는 사용자의 신체에 착용되는 복수의 와이어 결합부재(101)(102) 및 와이어 가이드(104)(105)(106)와, 제 1 와이어 결합부재(101)에 결합되는 제 1 와이어(108)와, 제 2 와이어 결합부재(102)에 결합되는 제 2 와이어(109)와, 제 1 와이어(108) 및 제 2 와이어(109)를 통해 사용자의 신체에 지지력을 제공하는 지지력 발생기(110)를 포함한다. 이러한 근력 보조장치(100)는 사용자의 다관절부에 대한 관절 운동을 보조해준다.1 and 2, the muscle
본 실시예에서 근력 보조장치(100)는 사용자의 상지 운동을 보조하는 용도로 사용되는 것으로 예를 든다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 사용자의 다관절부는 제 1 뼈대부(10)와, 제 2 뼈대부(20)와, 제 3 뼈대부(30)를 포함한다. 제 1 뼈대부(10)와 제 2 뼈대부(20)는 제 1 관절(40)을 통해 제 1 관절 운동 가능하게 연결된다. 제 2 뼈대부(20)와 제 3 뼈대부(30) 는 제 2 관절(50)을 통해 제 2 관절 운동 가능하게 연결된다. 여기에서, 제 1 뼈대부(10)는 사용자의 어깨, 제 2 뼈대부(20)는 사용자의 상박, 제 3 뼈대부(30)는 사용자의 하박에 해당하며, 제 1 관절(40)은 사용자의 어깨 관절, 제 2 관절(50)은 사용자의 팔꿈치 관절에 해당한다.In the present embodiment, the muscle
제 1 와이어 결합부재(101)는 사용자의 제 2 뼈대부(20)에 착용되고, 제 2 와이어 결합부재(102)는 사용자의 제 3 뼈대부(30)에 착용된다. 제 1 와이어 결합부재(101)는 제 2 뼈대부(20)를 감싸면서 제 2 뼈대부(20)에 감기는 구조로 이루어진다. 이러한 제 1 와이어 결합부재(101)는 제 1 와이어 결합부재(101)를 통해 사용자의 신체에 연결되는 제 1 와이어(108)가 사용자의 신체에 가하는 하중을 분산시킬 수 있다. 제 2 와이어 결합부재(102) 역시 제 3 뼈대부(30)를 감싸면서 제 3 뼈대부(30)에 감기는 구조로 이루어져 제 2 와이어 결합부재(102)에 고정되는 제 2 와이어(109)가 사용자의 신체에 가하는 하중을 분산시킬 수 있다. 제 1 와이어 결합부재(101)나 제 2 와이어 결합부재(102)는 벨트나 벨크로를 채용하여 사용자의 신체에 탈착식으로 착용되는 섬유 등 유연한 소재로 이루어질 수 있다. 제 1 와이어 결합부재(101)나 제 2 와이어 결합부재(102)를 섬유 등 유연한 소재로 만들면, 신체에 착용시 움직임에 대한 제약이나 불편함을 줄일 수 있고, 신체 구조나 크기가 다른 다양한 사용자가 범용적으로 사용할 수 있다.The first
와이어 가이드(104)(105)(106)는 제 1 와이어(108)나 제 2 와이어(109)의 움직임을 가이드하기 위해 제 1 와이어(108)나 제 2 와이어(109)가 삽입되어 움직일 수 있는 내부 통로를 구비한다. 제 1 와이어 가이드(104)는 제 1 와이어(108)가 그 내부를 통과하여 움직일 수 있도록 사용자의 제 1 뼈대부(10) 쪽에 착용된다. 제 1 와이어(108)는 지지력 발생기(110)에서 사용자의 제 2 뼈대부(20)까지 연장되며 제 1 와이어 가이드(104)에 의해 그 움직임이 가이드된다. 제 2 와이어(109)를 가이드하는 와이어 가이드(105)와 제 2 와이어 가이드(106)는 지지력 발생기(110)에서 사용자의 제 3 뼈대부(30)까지 연장된 제 2 와이어(109)가 그 내부를 통과하여 움직일 수 있도록 사용자의 제 1 뼈대부(10) 쪽과 제 2 뼈대부(20) 쪽에 각각 착용된다. 제 2 와이어 가이드(106)는 제 1 와이어 결합부재(101)에 결합되어 제 1 와이어 결합부재(101)와 함께 제 2 뼈대부(20)에 탈착식으로 착용될 수 있다.The
사용자의 제 1 뼈대부(10) 쪽에 착용되는 제 1 와이어 가이드(104) 및 와이어 가이드(105)는 벨트나 벨크로에 의해 사용자의 신체에 탈착식으로 착용될 수 있다. 사용자의 제 1 뼈대부(10) 쪽에 착용되는 이들 와이어 가이드(104)(105)는 플라스틱이나, 고무, 실리콘, 직물 등 완충 기능을 갖는 신체 보호대에 결합되어 신체에 착용될 수도 있다. 이러한 신체 보호대는 제 1 와이어(108)나 제 2 와이어(109)에 의해 사용자의 신체에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있다. 이들 와이어 가이드(104)(105)(106)는 착용되는 사용자의 신체 부위에 맞춰 변형될 수 있는 섬유 등 유연한 소재로 이루어질 수 있다. 물론, 와이어 가이드(104)(105)(106)는 경질의 소재로 이루어질 수도 있다.The
제 1 와이어(108)는 지지력 발생기(110)에서 연장되어 그 일단이 사용자의 제 2 뼈대부(20)에 착용되는 제 1 와이어 결합부재(101)에 고정된다. 지지력 발생기(110)에서 발생하는 지지력은 제 1 와이어(108)를 통해 제 1 와이어 결합부재(101)에 전달됨으로써 사용자가 제 2 뼈대부(20)를 움직일 때 사용자의 근력을 보조해줄 수 있다. 제 1 와이어(108)는 사용자의 제 1 뼈대부(10) 쪽에 착용된 제 1 와이어 가이드(104)에 의해 가이드 되므로, 사용자가 제 2 뼈대부(20)를 움직이는 제 1 관절 운동을 할 때 제 2 뼈대부(20)의 움직임 방향으로 안정적으로 지지력을 전달할 수 있다.The
제 2 와이어(109)는 지지력 발생기(110)에서 연장되어 그 일단이 사용자의 제 3 뼈대부(30)에 착용되는 제 2 와이어 결합부재(102)에 고정된다. 지지력 발생기(110)에서 발생하는 지지력은 제 2 와이어(109)를 통해 제 2 와이어 결합부재(102)에 전달됨으로써 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 움직일 때 사용자의 근력을 보조해줄 수 있다. 제 2 와이어(109)는 사용자의 제 1 뼈대부(10) 쪽에 착용된 와이어 가이드(105) 및 제 2 뼈대부(20) 쪽에 착용된 제 2 와이어 가이드(106)에 의해 가이드 되므로, 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 움직이는 제 2 관절 운동을 할 때 제 3 뼈대부(30)의 움직임 방향으로 안정적으로 지지력을 전달할 수 있다. 또한 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 움직일 때 제 2 와이어(109)에서 발생하는 장력이 안정적으로 지지력 발생기(110)에 전달될 수 있다.The
도 1 내지 도 4를 참조하면, 지지력 발생기(110)는 베이스 프레임(111)과, 와이어 지지 스프링(120)과, 와이어 릴(125)과, 회전체(130)와, 토크 조절기(132)를 포함한다. 이러한 지지력 발생기(110)는 사용자가 상지를 들어올리는 관절 운동을 할 때 상지의 무게를 보상해 주는 지지력을 발생하여 사용자의 상지에 제공한다. 지지력 발생기(110)는 도시된 것과 같이 책상이나 운반 수단 등에 올려 놓거나, 사용자의 등에 매는 형태 등으로 사용의 신체에 착용하여 사용할 수 있다.1 to 4, the
베이스 프레임(111)은 바닥 프레임(112)과, 하부 지지 프레임(113)과, 상부 지지 프레임(114)과, 측면 프레임(115)을 포함한다. 바닥 프레임(112)에는 복수의 기둥(116)이 구비되고, 이 기둥(116)에 하부 지지 프레임(113)과 상부 지지 프레임(114)이 높이차를 두고 지지된다. 측면 프레임(115)은 하부 지지 프레임(113)과 상부 지지 프레임(114)의 측부에 배치된다. 측면 프레임(115)에는 와이어 릴(125)에 감겨 제 1 와이어 결합부재(101) 쪽으로 연장되는 제 1 와이어(108)를 가이드하기 위한 가이드 구멍(117)이 마련된다. 제 1 와이어(108)는 가이드 구멍(117)을 통과하여 움직이게 된다. 베이스 프레임(111)의 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 와이어 지지 스프링(120)과, 와이어 릴(125)과, 회전체(130)와, 토크 조절기(132)를 지지할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.The
바닥 프레임(112)에는 와이어 지지 스프링(120)이 설치된다. 와이어 지지 스프링(120)은 베이스 프레임(111)과 회전체(130)의 사이에서 와이어 릴(125) 및 회전체(130)에 탄성력을 제공한다. 와이어 지지 스프링(120)의 일단은 바닥 프레임(112)에 고정되고 와이어 지지 스프링(120)의 타단은 바닥 프레임(112)에 이동 가능하게 설치되는 슬라이더(122)에 결합된다. 슬라이더(122)는 바닥 프레임(112)에 구비되는 가이드 레일(123)을 따라 수평 이송된다. 슬라이더(122)에는 토크 조절기(132)의 연결 와이어(133)가 연결되며, 연결 와이어(133)가 슬라이더(122)를 당기면 와이어 지지 스프링(120)이 탄성 변형하면서 슬라이더(122)가 움직이게 된다. 와이어 지지 스프링(120)은 사용자의 상지 위치에 따른 위치 에너지와 와이어 지지 스프링(120)이 가지는 탄성 에너지의 합이 일정하게 될 수 있는 적절한 탄성 계수를 갖도록 설계된다.The
와이어 릴(125)은 상부 지지 프레임(114)에 회전 가능하게 결합된다. 와이어 릴(125)에 제 1 와이어(108)가 감긴다. 와이어 릴(125)은 회전체(130)와 함께 회전하며, 와이어 릴(125)의 회전 방향에 따라 제 1 와이어(108)가 와이어 릴(125)에 감기거나 와이어 릴(125)에서 풀려난다. 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력은 와이어 릴(125)이 제 1 와이어(108)를 감는 방향으로 작용한다. 와이어 릴(125)은 제 1 와이어(108)가 외주면에 감기는 와이어 권취 디스크(126)와, 와이어 권취 디스크(126)의 상부 및 하부에 각각 배치되는 상부 디스크(127) 및 하부 디스크(128)를 포함한다. 상부 디스크(127)와 하부 디스크(128)는 와이어 권취 디스크(126)에 감기는 제 1 와이어(108)가 와이어 권취 디스크(126)에서 벗어나는 것을 막아준다. 물론, 와이어 릴(125)의 구조는 제 1 와이어(108)를 감거나 풀어낼 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.The
회전체(130)는 와이어 릴(125)과 결합되어 와이어 릴(125)과 함께 회전할 수 있도록 하부 지지 프레임(113)에 회전 가능하게 설치된다. 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력은 토크 조절기(132)를 통해 회전체(130)에 전달되고, 사용자가 관절 운동할 때의 제 1 와이어(108)의 장력은 와이어 릴(125)을 통해 회전체(130)에 전달된다.The
토크 조절기(132)는 와이어 지지 스프링(120)과 연결되도록 회전체(130)에 설치된다. 토크 조절기(132)는 와이어 지지 스프링(120)과 회전체(130) 사이에서 와이어 지지 스프링(120)이 회전체(130)에 대해 발생시키는 토크를 조절해준다. 토크 조절기(132)는 연결 와이어(133)와, 링크 기구(140)를 포함한다.The
연결 와이어(133)는 그 일단이 와이어 지지 스프링(120)과 연결된 슬라이더(122)에 결합되고 그 타단이 링크 기구(140) 상의 연결 와이어 고정부재(135)에 결합된다. 연결 와이어(133)는 하부 지지 프레임(113)에 설치되는 복수의 연결 와이어 방향전환 가이드(136)와 링크 기구(140) 상에 설치되는 연결 와이어 가이드부재(137)에 의해 가이드된다. 연결 와이어 방향전환 가이드(136)는 롤러 형태로 이루어져 연결 와이어(133)가 그 외주면에 접함으로써 완만하게 방향 전환할 수 있다. 물론, 연결 와이어 방향전환 가이드(136)는 롤러 구조 이외에 연결 와이어(133)의 경로를 전환시킬 수 있는 다양한 다른 구조를 취할 수 있다.One end of the
도 2 및 도 4를 참조하면, 링크 기구(140)는 4개의 링크(141)(142)(143)(144)가 제 1 내지 제 4 관절부(145)(146)(147)(148)로 차례로 연결되어 폐루프를 형성하면서 회전체(130) 상에서 링크 운동 가능하게 설치된다. 제 1 링크(141)와 제 2 링크(142)는 제 1 링크 연결부재(149)에 각각 피봇 결합됨으로써 제 1 링크(141)와 제 2 링크(142) 사이에 제 1 관절부(145)가 형성된다. 제 3 링크(143)와 제 4 링크(144)는 제 2 링크 연결부재(150)에 각각 피봇 결합됨으로써 제 3 링크(143)와 제 4 링크(144) 사이에 제 2 관절부(146)가 형성된다. 또한 제 2 링크(142)와 제 3 링크(143)는 제 3 링크 연결부재(151)에 각각 피봇 결합됨으로써 제 2 링크(142)와 제 3 링크(143) 사이에 제 3 관절부(147)가 형성된다. 그리고 제 1 링크(141)와 제 4 링크(144)는 제 4 링크 연결부재(152)에 각각 피봇 결합됨으로써 제 1 링크(141)와 제 4 링크(144) 사이에 제 4 관절부(148)가 형성된다.2 and 4, the
제 1 링크 연결부재(149)와 제 2 링크 연결부재(150)는 회전체(130) 상에 구비되는 가이드 레일(153)에 각각 수평 이송 가능하게 설치된다. 따라서, 제 1 링크 연결부재(149)와 제 2 링크 연결부재(150)는 가이드 레일(153)을 따라 슬라이딩됨으로써 상호 가까워지거나 멀어질 수 있다. 제 3 링크 연결부재(151)와 제 4 링크 연결부재(152)는 회전체(130) 상에 가이드 레일(153)과 수직으로 구비되는 또 다른 가이드 레일(154)에 각각 수평 이송 가능하게 설치된다. 따라서, 제 3 링크 연결부재(151)와 제 4 링크 연결부재(152)는 가이드 레일(154)을 따라 슬라이딩됨으로써 상호 가까워지거나 멀어질 수 있다.The first
제 1 링크(141)와 제 2 링크(142)를 연결하는 제 1 관절부(145) 즉, 제 1 링크 연결부재(149)에는 연결 와이어 고정부재(135)가 결합된다. 그리고 제 1 관절부(145)와 마주하는 제 2 관절부(146) 즉, 제 3 링크(143)와 제 4 링크(144)를 연결하는 제 2 링크 연결부재(150)에는 연결 와이어 가이드부재(137)가 결합된다. 도 3 및 도 4에 나타낸 것과 같이, 와이어 지지 스프링(120)에서 연장되는 연결 와이어(133)는 연결 와이어 가이드부재(137)에 감기면서 연결 와이어 고정부재(135) 쪽으로 방향 전환되어 연결 와이어 고정부재(135)에 고정된다. 따라서, 회전체(130)의 회전 중심에서 연결 와이어 가이드부재(137)까지의 거리가 회전체(130)의 회전 중심에 대해 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력이 작용하는 반경 거리(R; 도 5 참조)가 될 수 있다. 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137)는 링크 기구(140)의 링크 운동에 의해 상호 가까워지거나 멀어지게 되므로, 회전체(130)의 회전 중심에 대해 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력이 작용하는 반경 거리(R)는 바뀌게 된다. 그리고 이에 의해 와이어 지지 스프링(120)이 회전체(130)에 대해 발생시키는 토크가 조절된다.The connecting
연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137)는 축 형태로 이루어져 각각의 상단이 와이어 릴(125) 쪽으로 연장된다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 와이어 릴(125)의 하부 디스크(128) 하면에는 회전체(130) 상의 가이드 레일(153)에 대응하는 가이드 레일(156)이 마련되고 이 가이드 레일(156)에 한 쌍의 슬라이더(157)가 슬라이딩 가능하게 설치된다. 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137)는 각각의 상단이 한 쌍의 슬라이더(157)에 결합되고, 이에 의해 와이어 릴(125)과 회전체(130)의 결합이 이루어진다. 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137)는 한 쌍의 슬라이더(157)에 의해 그 움직임이 가이드된다.The connecting
또한 도 2 및 도 3에 나타낸 것과 같이, 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137)는 와이어 릴(125)과 회전체(130) 사이에 구비되는 축 가이드 부재(158)에 의해 그 움직임이 가이드된다. 축 가이드 부재(158)의 중간에는 회전체(130) 상의 가이드 레일(153)과 같은 방향으로 연장된 가이드 홈(159)이 마련된다. 축 가이드 부재(158)는 회전체(130)에 결합된 기둥(160)에 의해 지지된다. 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137)는 그 중간 부분이 축 가이드 부재(158)의 가이드 홈(159)에 삽입되어 가이드 홈(159)을 따라 이동하게 된다.2 and 3, the connecting
이와 같이, 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137)는 그 하단과 상단 및 중간 부분이 지지되어 안정적으로 움직일 수 있고, 와이어 릴(125)과 회전체(130) 사이에서 회전력을 안정적으로 전달할 수 있다. 도면에 연결 와이어 고정부재(135)나 연결 와이어 가이드부재(137)가 축 형태로 이루어진 것으로 나타냈으나, 이들의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.The connecting
도 5에 나타낸 것과 같이, 와이어 릴(125)에 감겨 그 일단이 사용자의 제 2 뼈대부(20)에 연결되는 제 1 와이어(108)는 토크 조절기(132)를 통해 와이어 지지 스프링(120)이 연결된 슬라이더(122)에 연결된다. 따라서, 도 6에 나타낸 것과 같이, 사용자가 제 2 뼈대부(20)를 움직이면 제 1 와이어(108)의 장력이 와이어 릴(125)에 전달되어 와이어 릴(125)과 링크 기구(140) 및 회전체(130)가 회전하게 된다. 이때, 링크 기구(140)에 결합된 연결 와이어 고정부재(135) 및 연결 와이어 가이드부재(137)가 연결 와이어(133)를 당겨 슬라이더(122)가 움직이면서 와이어 지지 스프링(120)이 탄성 변형된다. 그리고 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력이 토크 조절기(132)와 와이어 릴(125) 및 제 1 와이어(108)를 통해 사용자의 제 2 뼈대부(20)에 전달되어 사용자의 상지를 지지하게 된다.5, the
도 2 및 도 4를 참조하면, 링크 기구(140)에는 제 2 와이어(109)의 연결을 위한 와이어 고정부재(162) 및 와이어 가이드부재(163)와, 링크 기구(140)를 링크 운동시키기 위한 링크 복원기구(168)가 결합된다. 와이어 고정부재(162)와 와이어 가이드부재(163)는 링크 기구(140)의 서로 마주하는 제 3 관절부(147)와 제 4 관절부(148)에 각각 설치된다. 즉, 와이어 고정부재(162)는 제 2 링크(142)와 제 3 링크(143)를 연결하는 제 3 링크 연결부재(151)에 결합되고, 와이어 가이드부재(163)는 제 1 링크(141)와 제 4 링크(144)를 연결하는 제 4 링크 연결부재(152)에 결합된다. 제 2 와이어(109)는 그 한쪽 끝단이 와이어 고정부재(162)에 고정된다. 와이어 고정부재(162)에서 연장되는 제 2 와이어(109)는 와이어 가이드부재(163)에 감겨 회전체(130)의 회전 중심으로 방향 전환되도록 가이드된다.2 and 4, the
회전체(130) 상에는 제 2 와이어(109)를 가이드하기 위한 와이어 방향전환 가이드(164)가 설치된다. 와이어 방향전환 가이드(164)는 회전체(130)에 결합되는 지지대(165)에 의해 링크 기구(140) 위쪽에 위치하도록 지지된다. 와이어 방향전환 가이드(164)는 제 2 와이어(109)를 회전체(130)의 회전 중심에서 제 2 와이어 결합부재(102) 쪽으로 연장되도록 가이드한다. 와이어 방향전환 가이드(164)에 의해 가이드되는 제 2 와이어(109)는 축 가이드 부재(158)와 와이어 릴(125) 및 상부 지지 프레임(114)을 관통하여 제 2 와이어 결합부재(102) 쪽으로 연장된다.A wire
이와 같이, 토크 조절기(132)에 연결되는 제 2 와이어(109)는 회전체(130)의 회전 중심에서 제 2 와이어 결합부재(102) 쪽으로 연장되므로 회전체(130)의 회전과 상관없이 제 2 와이어(109)의 장력은 변하지 않는다. 즉, 사용자가 제 2 뼈대부(20)를 움직이는 제 1 관절 운동을 하여 회전체(130)가 회전하더라도 제 2 와이어(109)의 장력은 변하지 않으며, 제 2 와이어(109)가 연결된 사용자의 제 3 뼈대부(30)는 영향을 받지 않게 된다.Since the
도 7에 나타낸 것과 같이, 링크 기구(140)에 연결되는 제 2 와이어(109)는 사용자의 제 3 뼈대부(30)에 착용되는 제 2 와이어 결합부재(102)에 결합되므로, 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 움직이는 제 2 관절 운동을 할 때 제 2 와이어(109)의 장력이 링크 기구(140)에 전달된다. 도 8에 나타낸 것과 같이, 사용자가 제 2 뼈대부(20)에 대해 제 3 뼈대부(30)를 펼 때, 제 2 와이어(109)의 장력이 와이어 고정부재(162)와 와이어 가이드부재(163)를 상호 접근시키는 방향으로 작용한다. 이때, 링크 기구(140)는 그 제 3 관절부(147)와 제 4 관절부(148)가 상호 가까워지고 제 1 관절부(145)와 제 2 관절부(146)는 상호 멀어지는 링크 운동을 하게 된다. 제 1 관절부(145)와 제 2 관절부(146)가 상호 멀어지면 이들 각각에 설치된 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137) 사이의 간격이 벌어진다. 따라서, 회전체(130)의 회전 중심에 대해 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력이 작용하는 반경 거리(R2)는 도 7과 같이 제 3 뼈대부(30)가 펴지기 전의 회전체(130)의 회전 중심에 대해 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력이 작용하는 반경 거리(R1)보다 커지게 된다. 그리고 이에 의해 와이어 지지 스프링(120)이 회전체(130)에 대해 발생시키는 토크도 커지게 된다.7, since the
사용자가 상지를 움직이는 관절 운동을 함에 있어서, 제 2 뼈대부(20)에 대한 제 3 뼈대부(30)의 각도에 따라 상지 전체의 무게 중심(C)이 변하게 되며, 이에 의해 제 2 뼈대부(20)를 들어올리기 위해 필요한 힘도 변하게 된다. 즉, 도 7에 나타낸 것과 같이, 제 3 뼈대부(30)를 굽힐 때 상지 전체의 무게 중심(C)은 제 1 뼈대부(10) 쪽에 가까이 위치하여 제 2 뼈대부(20)를 들어올리기 위한 힘은 상대적으로 작다. 반면, 도 8에 나타낸 것과 같이, 제 3 뼈대부(30)를 펴면 상지 전체의 무게 중심(C)은 제 1 뼈대부(10) 쪽에서 더욱 멀어져 제 2 뼈대부(20)를 들어올리기 위한 힘은 상대적으로 크다. 본 발명의 지지력 발생기(110)는 도 7에 나타낸 것과 같이, 제 2 뼈대부(20)를 들어올리기 위한 힘이 상대적으로 작을 때는 와이어 지지 스프링(120)이 회전체(130)에 대해 발생시키는 토크도 이에 대응하여 작게 발생하고, 도 8에 나타낸 것과 같이, 제 2 뼈대부(20)를 들어올리기 위한 힘이 상대적으로 클 때는 와이어 지지 스프링(120)이 회전체(130)에 대해 발생시키는 토크도 이에 대응하여 크게 발생한다. 따라서, 사용자의 다관절부에서의 관절 운동 상황에 따라 적절한 지지력 프로파일을 형성함으로써 사용자의 관절 운동을 안정적으로 보조할 수 있다.The center of gravity C of the entire upper limb is changed according to the angle of the
링크 복원기구(168)는 제 2 와이어(109)에 의해 움직인 링크 기구(140)를 원래 상태로 복원시키는 역할을 한다. 링크 복원기구(168)는 링크 기구(140)의 제 1 관절부(145)와 제 2 관절부(146)를 연결하는 스프링 구조로 이루어진다. 도 8에 나타낸 것과 같이, 제 2 와이어(109)의 장력에 의해 링크 기구(140)가 그 제 1 관절부(145)와 제 2 관절부(146)가 상호 멀어지도록 링크 운동할 때 링크 복원기구(168)는 탄성 변형된다. 그리고 제 2 와이어(109)의 장력이 해제되면 도 7에 나타낸 것과 같이, 링크 복원기구(168)가 링크 기구(140)를 그 제 1 관절부(145)와 제 2 관절부(146)가 상호 접근하도록 링크 운동시킨다.The
링크 복원기구(168)는 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 움직이는 제 2 관절 운동을 할 때 제 2 와이어(109)를 통해 제 3 뼈대부(30)에 지지력을 제공함으로써 사용자의 제 2 관절 운동을 보조하는 역할도 한다. 사용자는 제 2 와이어(109)를 통해 링크 복원기구(168)가 발생하는 지지력을 제공받음으로써 작은 힘으로 제 3 뼈대부(30)를 들어올린 상태를 유지할 수 있다.The
제 2 와이어(109)를 감아서 가이드하는 와이어 가이드부재(163)는 일방향으로만 회전할 수 있는 원웨이 클러치 구조를 갖는다. 이러한 와이어 가이드부재(163)는 제 2 와이어(109)를 제 2 와이어 결합부재(102) 쪽으로 풀어내는 방향으로만 회전한다. 따라서, 와이어 가이드부재(163)는 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 펴면서 제 2 와이어(109)가 당겨지면 제 2 와이어(109)가 마찰 없이 풀려나갈 수 있도록 회전하고, 사용자가 제 3 뼈대부(30)의 움직임을 멈추면 회전하지 않아 제 2 와이어(109)를 단단히 잡아줄 수 있다. 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 접을 경우, 제 2 와이어(109)가 와이어 가이드부재(163) 상에서 느슨해져 슬립될 수 있는 상태가 된다. 이 상태에서 링크 복원기구(168)의 탄성력에 의해 링크 기구(140)의 제 3 관절부(147)와 제 4 관절부(148)가 상호 접근하도록 움직이고 제 2 와이어(109)는 링크 기구(140) 쪽으로 당겨진다. 와이어 고정부재(162) 역시 와이어 가이드부재(163)와 같은 작용을 하도록 원웨이 클러치 구조를 취할 수 있다.The
이하, 본 실시예에 따른 근력 보조장치(100)의 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the
사용자가 복수의 와이어 결합부재(101)(102) 및 와이어 가이드(104)(105)(106)를 착용한 상태에서, 도 5 및 도 6에 나타낸 것과 같이 제 2 뼈대부(20)를 움직이는 제 1 관절 운동을 하면, 제 2 뼈대부(20)에 연결된 제 1 와이어(108)의 장력이 와이어 릴(125)에 전달되어 와이어 릴(125)과 링크 기구(140) 및 회전체(130)가 회전하게 된다. 이때, 링크 기구(140)에 결합된 연결 와이어 고정부재(135) 및 연결 와이어 가이드부재(137)가 연결 와이어(133)를 당겨 슬라이더(122)가 움직이면서 와이어 지지 스프링(120)이 탄성 변형된다. 그리고 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력이 토크 조절기(132)와 와이어 릴(125) 및 제 1 와이어(108)를 통해 사용자의 제 2 뼈대부(20)에 전달되어 사용자의 상지를 지지하게 된다.5 and 6, in a state in which the user wears the plurality of
그리고 도 7 및 도 8에 나타낸 것과 같이, 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 움직이는 제 2 관절 운동을 할 때 제 3 뼈대부(30)에 연결된 제 2 와이어(109)의 장력과 링크 복원기구(168)의 탄성력에 의해 링크 기구(140)에 결합된 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137) 사이의 거리가 변한다. 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137) 사이의 거리는 회전체(130)의 회전 중심에 대해 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력이 작용하는 반경 거리(R)에 영향을 준다.7 and 8, the tension of the
도 8에 나타낸 것과 같이, 사용자가 제 3 뼈대부(30)를 펼 때 사용자의 상지의 무게 중심(C)이 제 1 뼈대부(10)로부터 멀어져 사용자가 제 2 뼈대부(20)를 들어올리는데 필요한 힘은 커지게 되는데, 이때, 제 3 뼈대부(30)에 연결된 제 2 와이어(109)의 장력에 의해 링크 기구(140)가 링크 운동을 하여 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137) 사이의 간격이 벌어진다. 연결 와이어 고정부재(135)와 연결 와이어 가이드부재(137) 사이의 간격이 벌어지면 회전체(130)의 회전 중심에 대해 와이어 지지 스프링(120)의 탄성력이 작용하는 반경 거리(R)가 커져 와이어 지지 스프링(120)이 회전체(130)에 대해 발생시키는 토크도 커진다. 따라서, 사용자가 제 1 관절 운동을 하는데 필요한 힘에 맞춰 적절한 크기의 지지력을 사용자의 제 2 뼈대부(20)에 제공함으로써 사용자의 관절 운동을 더욱 안정적으로 보조할 수 있다.8, when the user unfolds the
이와 같이, 본 실시예에 따른 근력 보조장치(100)는 관절로 연결된 두 개의 뼈대부를 포함하는 신체 부위를 움직일 때, 몸통 쪽에 가까운 뼈대부에 지지력을 제공하여 그 신체 부위를 움직이기 위한 근력을 보조해준다. 또한, 몸통 쪽에 가까운 뼈대부에 연결된 다른 뼈대부의 관절 운동에 따라 변하는 신체 부위의 무게 중심에 맞춰 그 신체 부위에 제공하는 지지력을 다르게 함으로써 사용자가 더욱 작은 힘으로 부드러운 관절 운동을 할 수 있도록 해준다.As described above, the muscle
또한 본 실시예에 따른 근력 보조장치(100)는 사용자의 신체에 착용되는 부분을 직물이나 가죽과 같이 가공이 쉬운 유연한 소재를 사용하여 다양한 사용자의 요구에 맞춰 제작할 수 있다.In addition, the muscle
또한 본 실시예에 따른 근력 보조장치(100)는 기존 장치들이 단단한 소재를 사용하여 외부 골격을 제작해 줘야 해서 필요 공간이 많았던 것에 비해, 사용자의 골격을 프레임으로 하여 기능을 수행하기 때문에 필요 공간을 획기적으로 줄일 수 있다.In addition, since the existing devices use the rigid material to make the external skeleton, the muscle
또한 본 실시예에 따른 근력 보조장치(100)는 근력 보조를 위한 지지력을 발생시킬 때 불필요한 뼈대부 방향의 힘을 최소화할 수 있는 지지력 발생 구조를 취함으로써, 불필요한 힘의 발생으로 오는 불편을 줄일 수 있었다.In addition, the
또한 본 실시예에 따른 근력 보조장치(100)는 상체 근력이 부족하여 상지를 움직이기 어려운 사람들과, 장시간 상지를 들고 있어야 하는 직업군의 사람들이 일상 생활에서 상지를 움직이고 사용하는데 큰 도움을 줄 수 있다. 따라서, 생활 보조 및 장애인 재활 분야 등에서 유용하게 활용될 수 있다. In addition, the muscle
이상 본 발명에 대하여 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described above.
예를 들어, 도면에는 본 발명에 따른 근력 보조장치(100)가 사용자의 상지 운동을 보조하는 용도로 사용된 것으로 나타냈으나, 본 발명에 따른 근력 보조장치는 상지 이외에 사용자의 다양한 신체 부위에 대한 관절 운동을 보조하는데 이용될 수 있다.For example, although the figure shows that the muscle
또한 도면에는 토크 조절기(132)가 4절 링크 기구 구조의 링크 기구(140)를 갖는 것으로 나타냈으나, 토크 조절기(132)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 링크 복원기구(168)는 스프링 구조 이외에 링크 기구(140)를 링크 운동시킬 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다. Also, although the figure shows that the
또한 도면에는 와이어 릴(125)과 회전체(130)가 연결 와이어 고정부재(135) 및 가 연결 와이어 가이드부재(137)를 통해 결합되는 것으로 나타냈으나, 와이어 릴과 회전체는 베이스 프레임 상에서 함께 회전할 수 있는 다양한 다른 결합 구조를 취할 수 있다.Although the
10 ~ 30 : 제 1, 2, 3 뼈대부 40, 50 : 제 1, 2 관절
100 : 근력 보조장치 101, 102 : 제 1, 2 와이어 결합부재
104, 106 : 제 1, 2 와이어 가이드 105 : 와이어 가이드
108, 109 : 제 1, 2 와이어 110 : 지지력 발생기
111 : 베이스 프레임 112 : 바닥 프레임
113 : 하부 지지 프레임 114 : 상부 지지 프레임
115 : 측면 프레임 116, 160 : 기둥
117 : 가이드 구멍 120 : 와이어 지지 스프링
122, 157 : 슬라이더 123, 153, 154, 156 : 가이드 레일
125 : 와이어 릴 126 : 와이어 권취 디스크
127 : 상부 디스크 128 : 하부 디스크
130 : 회전체 132 : 토크 조절기
133 : 연결 와이어 135 : 연결 와이어 고정부재
136 : 연결 와이어 방향전환 가이드 137 : 연결 와이어 가이드부재
140 : 링크 기구 141 ~ 144 : 제 1, 2, 3, 4 링크
145 ~ 148 : 제 1, 2, 3, 4 관절부
149 ~ 152 : 제 1, 2, 3, 4 링크 연결부재
158 : 축 가이드 부재 159 : 가이드 홈
162 : 와이어 고정부재 163 : 와이어 가이드부재
164 : 와이어 방향전환 가이드 165 : 지지대10 to 30: first, second and third
100: muscle
104, 106: first and second wire guides 105: wire guides
108, 109: first and second wires 110: bearing force generator
111: base frame 112: bottom frame
113: lower support frame 114: upper support frame
115:
117: guide hole 120: wire supporting spring
122, 157:
125: wire reel 126: wire winding disc
127: upper disk 128: lower disk
130: Rotor 132: Torque regulator
133: connecting wire 135: connecting wire fixing member
136: connection wire direction change guide 137: connection wire guide member
140:
145 to 148: First, second, third and fourth joints
149 to 152: First, second, third and fourth link connecting members
158: Shaft guide member 159: Guide groove
162: wire fixing member 163: wire guide member
164: wire direction switching guide 165:
Claims (8)
상기 제 2 뼈대부에 착용되는 제 1 와이어 결합부재;
일단이 상기 제 1 와이어 결합부재에 고정되는 제 1 와이어;
상기 제 1 와이어의 움직임을 가이드하기 위해 상기 제 1 와이어가 삽입되어 움직일 수 있는 내부 통로를 구비하고, 사용자의 신체에 착용되는 제 1 와이어 가이드;
상기 제 3 뼈대부에 착용되는 제 2 와이어 결합부재;
일단이 상기 제 2 와이어 결합부재에 고정되는 제 2 와이어;
상기 제 2 와이어의 움직임을 가이드하기 위해 상기 제 2 와이어가 삽입되어 움직일 수 있는 내부 통로를 구비하고, 사용자의 신체에 착용되는 제 2 와이어 가이드; 및
베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전체와, 상기 제 1 와이어가 감기도록 상기 회전체에 결합되는 와이어 릴과, 상기 베이스 프레임과 상기 회전체의 사이에 설치되어 상기 와이어 릴에 상기 제 1 와이어가 감기는 방향으로 상기 회전체를 회전시키도록 상기 회전체에 탄성력을 제공하는 와이어 지지 스프링과, 상기 와이어 지지 스프링과 연결되도록 상기 회전체에 설치되어 상기 제 2 와이어의 움직임에 따라 상기 회전체의 회전 중심에 대해 상기 와이어 지지 스프링의 탄성력이 작용하는 반경 거리를 변화시킴으로써 상기 와이어 지지 스프링이 상기 회전체에 대해 발생시키는 토크를 조절하는 토크 조절기를 구비하는 지지력 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 보조장치.A joint part in a joint of a user having a first skeletal part, a second skeletal part connected to the first skeletal part through the first joint, and a third skeletal part connected to the second skeletal part through the second joint, 1. A muscle power assisting apparatus for assisting movement,
A first wire coupling member worn on the second skeleton portion;
A first wire having one end fixed to the first wire engagement member;
A first wire guide having an inner passage through which the first wire is inserted to guide the movement of the first wire, the first wire being worn on a user's body;
A second wire coupling member worn on the third skeleton portion;
A second wire having one end fixed to the second wire engagement member;
A second wire guide having an inner passage through which the second wire is inserted to guide the movement of the second wire, the second wire being worn on the user's body; And
1. A wire reel comprising: a base frame; a rotating body rotatably installed in the base frame; a wire reel coupled to the rotating body so that the first wire is wound; and a wire reel provided between the base frame and the rotating body, A wire support spring for providing an elastic force to the rotating body so as to rotate the rotating body in a direction in which the first wire is wound and a wire support spring installed in the rotating body so as to be connected to the wire support spring, And a torque regulator having a torque regulator for adjusting a torque generated by the wire support spring with respect to the rotating body by changing a radial distance at which the elastic force of the wire supporting spring acts on the rotation center of the rotating body Features a muscle auxiliary device.
상기 지지력 발생기의 토크 조절기는,
4개의 링크가 제 1 내지 제 4 관절부로 차례로 연결되어 폐루프를 형성하면서 상기 제 2 와이어가 연결되어 상기 제 2 와이어의 장력에 의해 상기 회전체 상에서 링크 운동 가능하게 설치되는 링크 기구와,
상기 와이어 지지 스프링과 연결되는 연결 와이어와,
상기 연결 와이어가 고정되도록 상기 링크 기구의 서로 마주하는 상기 제 1 관절부와 제 2 관절부 중 상기 제 1 관절부에 설치되는 연결 와이어 고정부재와,
상기 연결 와이어 고정부재에서 연장되는 상기 연결 와이어를 감아서 상기 와이어 지지 스프링 쪽으로 가이드하도록 상기 제 2 관절부에 설치되는 연결 와이어 가이드부재와,
상기 제 2 와이어의 장력에 의해 상기 제 1 관절부와 상기 제 2 관절부는 상호 멀어지고 상기 제 3 관절부와 상기 제 4 관절부는 상호 접근하도록 움직인 상기 링크 기구를 원래 상태로 복원시키도록 상기 링크 기구에 힘을 가하는 링크 복원기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 보조장치.The method according to claim 1,
The torque regulator of the support force generator includes:
A link mechanism that is connected to the first to fourth joints so as to form a closed loop while the second wire is connected and is capable of linking on the rotating body by the tension of the second wire;
A connection wire connected to the wire support spring,
A connecting wire fixing member installed at the first joint part of the first joint part and the second joint part facing each other of the link mechanism to fix the connection wire,
A connecting wire guide member installed on the second joint to wind the connecting wire extending from the connecting wire fixing member to guide the wire to the wire support spring;
The first joint part and the second joint part are moved away from each other by the tension of the second wire and the third joint part and the fourth joint part are moved to approach each other, And a link restoring mechanism for applying a force to the muscle.
상기 지지력 발생기의 토크 조절기는,
상기 제 2 와이어가 고정되도록 상기 링크 기구의 서로 마주하는 상기 제 3 관절부와 제 4 관절부 중 상기 제 3 관절부에 설치되는 와이어 고정부재와,
상기 와이어 고정부재에서 연장되는 상기 제 2 와이어를 감아서 상기 제 2 와이어 결합부재 쪽으로 가이드하도록 상기 제 2 관절부에 설치되는 와이어 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 보조장치.3. The method of claim 2,
The torque regulator of the support force generator includes:
A wire fixing member provided at the third joint part of the third joint part and the fourth joint part facing each other of the link mechanism to fix the second wire,
Further comprising a wire guide member installed on the second joint to wind the second wire extending from the wire fixing member to guide the wire to the second wire engagement member.
상기 와이어 가이드 부재는 상기 제 2 와이어를 상기 제 2 와이어 결합부재 쪽으로 풀어내는 방향으로만 회전할 수 있도록 상기 링크 기구의 제 3 관절부에 일방향 회전 가능하게 설치되는 원웨이 클러치 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근력 보조장치.The method of claim 3,
And the wire guide member is constituted by a one-way clutch structure which is rotatable in one direction to a third joint part of the link mechanism so as to be rotatable only in a direction of unwinding the second wire toward the second wire engagement member Power assist device.
상기 링크 복원기구는 상기 링크 기구의 제 1 관절부와 제 2 관절부는 상호 접근하고 상기 링크 기구의 제 3 관절부와 제 4 관절부는 상호 멀어지는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 링크 기구에 연결되는 스프링 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근력 보조장치.3. The method of claim 2,
Wherein the link restoring mechanism comprises a spring structure that is connected to the link mechanism such that the first joint portion and the second joint portion of the link mechanism approach each other and the third joint portion and the fourth joint portion of the link mechanism move away from each other Wherein the first and second muscular assist devices are configured to be rotated.
상기 토크 조절기는 상기 제 2 와이어를 상기 회전체의 회전 중심에서 상기 제 2 와이어 결합부재 쪽으로 연장되도록 가이드하기 위해 상기 회전체 상에 설치되는 와이어 방향전환 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 보조장치.3. The method of claim 2,
Wherein the torque regulator further comprises a wire direction switching guide provided on the rotating body so as to guide the second wire from the rotation center of the rotating body to the second wire coupling member. .
상기 와이어 지지 스프링 및 상기 연결 와이어 사이에서 이들을 연결하도록 상기 베이스 프레임에 수평 이송 가능하게 설치되는 슬라이더; 및
상기 링크 기구와 상기 슬라이더 사이에서 상기 연결 와이어를 방향 전환되도록 가이드하는 연결 와이어 방향전환 가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 보조장치.3. The method of claim 2,
A slider that is horizontally transportable to the base frame to connect the wire support spring and the connection wire between them; And
Further comprising: a connection wire direction switching guide for guiding the connection wire between the link mechanism and the slider so as to change directions.
상기 제 1 와이어 결합부재 및 상기 제 2 와이어 결합부재는 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어에 의해 사용자의 신체에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있도록 사용자의 신체에 감기는 형태로 착용되는 것을 특징으로 하는 근력 보조장치.The method according to claim 1,
The first wire coupling member and the second wire coupling member are worn in the form of winding on the user's body so as to disperse a load applied to the user's body by the first wire and the second wire. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150027710A KR101630570B1 (en) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | Assisting Device for Muscle Strength |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150027710A KR101630570B1 (en) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | Assisting Device for Muscle Strength |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101630570B1 true KR101630570B1 (en) | 2016-06-15 |
Family
ID=56135351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150027710A KR101630570B1 (en) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | Assisting Device for Muscle Strength |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101630570B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20200038218A1 (en) * | 2016-10-05 | 2020-02-06 | Bioservo Technologies Aktiebolag | Armlifting support device |
KR20210056581A (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-20 | 박명석 | Sliding Exercise Equipment |
KR102265666B1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-06-16 | 금오공과대학교 산학협력단 | Muscle force assisting device of the exoskeleton robot |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0542036B2 (en) * | 1983-06-01 | 1993-06-25 | Omron Tateisi Electronics Co | |
US20030223844A1 (en) * | 2002-05-22 | 2003-12-04 | Organisation Intergouvernementale Dite Agence Spatiale Europeenne | Exoskeleton for the human arm, in particular for space applications |
JP4542036B2 (en) | 2003-03-28 | 2010-09-08 | 学校法人東京理科大学 | Wearable joint drive |
KR101241800B1 (en) * | 2010-12-09 | 2013-03-14 | 전자부품연구원 | Exoskeleton Apparatus For Assistant physical strength |
KR20150019944A (en) * | 2013-08-16 | 2015-02-25 | 서울대학교산학협력단 | Assisting robot for eating |
-
2015
- 2015-02-27 KR KR1020150027710A patent/KR101630570B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0542036B2 (en) * | 1983-06-01 | 1993-06-25 | Omron Tateisi Electronics Co | |
US20030223844A1 (en) * | 2002-05-22 | 2003-12-04 | Organisation Intergouvernementale Dite Agence Spatiale Europeenne | Exoskeleton for the human arm, in particular for space applications |
JP4542036B2 (en) | 2003-03-28 | 2010-09-08 | 学校法人東京理科大学 | Wearable joint drive |
KR101241800B1 (en) * | 2010-12-09 | 2013-03-14 | 전자부품연구원 | Exoskeleton Apparatus For Assistant physical strength |
KR20150019944A (en) * | 2013-08-16 | 2015-02-25 | 서울대학교산학협력단 | Assisting robot for eating |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20200038218A1 (en) * | 2016-10-05 | 2020-02-06 | Bioservo Technologies Aktiebolag | Armlifting support device |
KR20210056581A (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-20 | 박명석 | Sliding Exercise Equipment |
KR102323984B1 (en) | 2019-11-11 | 2021-11-09 | 박명석 | Sliding Exercise Equipment |
KR102265666B1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-06-16 | 금오공과대학교 산학협력단 | Muscle force assisting device of the exoskeleton robot |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11617700B2 (en) | Robot for upper-limb rehabilitation | |
KR101963869B1 (en) | Upper and lower limbs gait rehabilitation apparatus | |
US10413470B2 (en) | Lower limb rehabilitation training robot | |
US20200206063A1 (en) | Actuation system for hip orthosis | |
KR101637678B1 (en) | Assisting device for muscle strength | |
KR101508552B1 (en) | Weight-supporting apparatus of a wearable robot for lower-limb rehabilitation | |
US10124209B2 (en) | Walking training apparatus | |
KR102583289B1 (en) | Human body flexion and extension assist device | |
KR101630570B1 (en) | Assisting Device for Muscle Strength | |
JP2017533833A (en) | Arm support system | |
KR101207614B1 (en) | Tendon-Driven Exoskeletal Power Assistive Robot | |
KR102436837B1 (en) | arm support device | |
KR102603039B1 (en) | Wearable chair with four-link structure | |
US20220117825A1 (en) | Hip exoskeleton | |
KR20140134477A (en) | Gait rehabilitation having passive mechanism for shifting center of fravity | |
CN110664585B (en) | Waist control mechanism and waist rehabilitation robot | |
JP7275260B2 (en) | Wearable chair with truss structure | |
CN113101150B (en) | Flexible transmission walking aid rehabilitation exoskeleton system considering individual difference | |
WO2018213363A1 (en) | Arm support systems | |
CN209662127U (en) | A kind of exoskeleton ankle joint mechanism and exoskeleton system | |
KR101205343B1 (en) | Apparatus for the Rehabilitation training of the people with disability for bipedal walking | |
TWM578120U (en) | Stand assitive cushion | |
CN206424230U (en) | A kind of standing rehabilitation wheelchair car with backrest seat and provided with the seat | |
CN109276417A (en) | Rehabilitation assists self-care vehicle | |
KR102042393B1 (en) | Assisting device of muscular strength for arm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190520 Year of fee payment: 4 |