KR101885504B1 - 웨어러블 글러브 시스템 - Google Patents

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KR101885504B1
KR101885504B1 KR1020160180051A KR20160180051A KR101885504B1 KR 101885504 B1 KR101885504 B1 KR 101885504B1 KR 1020160180051 A KR1020160180051 A KR 1020160180051A KR 20160180051 A KR20160180051 A KR 20160180051A KR 101885504 B1 KR101885504 B1 KR 101885504B1
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강동중
이성수
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 손의 근력보조를 통한 재활훈련이나 근력강화를 위한 수단으로 사용될 수 있는 웨어러블 글러브 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 사용자의 손등에 위치되는 메인바디와, 상기 메인바디와 탄성을 가지는 복원 와이어를 통해 연결되며, 사용자 각 손가락의 삽입공간을 제공하기 위한 복수의 핑거로 구성되는 핑거부와, 상기 각 핑거의 복원 와이어의 연결 위치와 대향되는 위치에서 굽힘 와이어를 통해 각각의 핑거와 연결되며, 모터의 회전력을 이용하여 상기 굽힘 와이어를 권취하면서 핑거를 굽힘 조작하기 위한 구동장치와, 통신수단을 이용하여 컨트롤러와 연결 가능하며, 연결된 컨트롤러를 통해 수신되는 제어신호를 바탕으로 상기 구동장치를 제어하는 구동 제어부 및 상기 핑거부의 각 핑거에 구비되어 손가락의 굽힘 정도를 감지하고 이를 저항값의 변화로 측정하는 복수의 가변저항을 포함하며, 상기 구동장치는 근력보조를 통한 재활훈련의 목적으로 사용될 경우 상기 컨트롤러의 제어신호를 전달받은 구동 제어부에 의해 굽힘 조작을 위한 보조력을 제공하며, 근력강화를 위한 목적으로 사용될 경우에는 상기 복수의 가변저항을 통해 측정된 저항값을 전달받은 구동 제어부에 의해 굽힘 조작에 대한 부하를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 사용 목적에 따라 근력보조를 통한 재활훈련 또는 근력 강화를 위한 수단으로 선택 사용될 수 있다.

Description

웨어러블 글러브 시스템{ Wearable glove system }
본 발명은 손의 근력보조를 통한 재활훈련이나 근력강화를 위한 수단으로 사용될 수 있는 웨어러블 글러브 시스템에 관한 것이다.
성인 장애(Adult disability)의 주요 원인인 뇌졸중(Stroke)은 뇌 혈류 공급의 감소로 야기되며, 신체 일부의 기능 저하나 마비를 유발시킴으로써 일상 생활 활동(Activities of Daily Living, ADL)을 어렵게 하고 있다.
특히, 뇌졸중 또는 척수손상(Spuinal cord injury)과 같은 신경 손상(Neurological injury)은 손의 장애를 유발시켜 일상생활에 많은 불편함을 겪게 되며, 이로 인해 삶의 질이 급격히 저하된다.
한편, 뇌졸중 직후 마비되었던 기능은 국소적인 부종과 혈종의 개선, 혈액 순환의 개선, 뇌압의 정상화, 대사 이상의 개선에 의해 대개 3개월 내에 90% 이상이 회복되지만, 기능적 회복(Functional recovery)은 뇌가소성(Neuroplasticity)에 의해 환자의 노력과 재활치료를 통하여 수년 후까지도 계속될 수 있다.
이와 관련하여 운동기능의 회복 기전(Motor recovery)이 반복적인 연습에 의한 운동 습득(Motor learning)의 기전과 유사하다는 것이 알려지면서 운동 습득의 이론이 뇌졸중의 재활치료에 도입되고 있다.
그리고, 뇌졸중 후 운동기능의 회복을 유도하기 위하여 행동학적 치료(운동치료, 작업치료 등의 재활치료)가 동반되는 추세를 보이고 있으며, 이를 위해 다양한 재활치료 장치들이 연구 및 개발되고 있다.
일 예로 대한민국 등록특허 제10-1500483“손가락 재활 시스템 및 이의 재활 방법”에는 명령어들을 입력하는 단말기와, 상기 단말기의 지시를 받아 환자의 손가락에 대한 근력 운동을 실행하는 로봇 기구부와, 상기 단말기의 지시를 받아 상기 로봇기구부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 손가락 재활 시스템 기술이 게시되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허 10-2012-0134076“손가락 재활 운동 장치의 능동 보조 제어 방법 및 장치”에도 손가락 재활 운동 장치의 능동 보조를 위한 제어장치가 게시되는 등 손가락 재활훈련을 위한 다양한 연구 개발이 이루어지고 있다.
KR 1500483 B1 KR 20120134076 A
본 발명의 목적은 손의 근력보조를 통한 재활훈련이나 근력강화를 위한 수단으로 사용될 수 있는 웨어러블 글러브 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 근력보조를 위한 동력전달 구조 및 이에 따른 제어계통이 간소화된 웨어러블 글러브 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 근력강화를 위한 부하 공급시 각 손가락별 서로 다른 부하가 공급될 수 있도록 하는 웨어러블 글러브 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 사용자의 손등에 위치되는 메인바디와, 상기 메인바디와 탄성을 가지는 복원 와이어를 통해 연결되며, 사용자 각 손가락의 삽입공간을 제공하기 위한 복수의 핑거로 구성되는 핑거부와, 상기 각 핑거의 복원 와이어의 연결 위치와 대향되는 위치에서 굽힘 와이어를 통해 각각의 핑거와 연결되며, 모터의 회전력을 이용하여 상기 굽힘 와이어를 권취하면서 핑거를 굽힘 조작하기 위한 구동장치와, 통신수단을 이용하여 컨트롤러와 연결 가능하며, 연결된 컨트롤러를 통해 수신되는 제어신호를 바탕으로 상기 구동장치를 제어하는 구동 제어부 및 상기 핑거부의 각 핑거에 구비되어 손가락의 굽힘 정도를 감지하고 이를 저항값의 변화로 측정하는 복수의 가변저항을 포함하며, 상기 구동장치는 근력보조를 통한 재활훈련의 목적으로 사용될 경우 상기 컨트롤러의 제어신호를 전달받은 구동 제어부에 의해 굽힘 조작을 위한 보조력을 제공하며, 근력강화를 위한 목적으로 사용될 경우에는 상기 복수의 가변저항을 통해 측정된 저항값을 전달받은 구동 제어부에 의해 굽힘 조작에 대한 피드백 부하를 제공하는 것을 특징으로 한다.
근력보조를 통한 재활훈련의 목적으로 사용되는 구동장치는 사용자가 손목에 파지 가능한 착용부와, 상기 착용부 일측에 구비되어 엄지손가락의 굽힘 조작을 위한 조작력을 제공하는 엄지구동모터와, 상기 착용부의 타측에 구비되어 검지와 중지, 약지 및 소지의 굽힘 조작을 위한 조작력을 제공하기 위한 각각의 핑거구동모터를 포함하여 구성되며, 상기 엄지구동모터와 각각의 핑거구동모터는 각각 대응되는 굽힘 와이어와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 착용부는 탄성을 가지는 재질로 요철 형상을 포함하도록 성형되는 것을 특징으로 한다.
근력강화를 위한 목적으로 사용되는 구동장치는 근력강화를 수행하고자 하는 손가락과 대응되는 개수의 근력강화모터와, 상기 근력강화모터의 구동을 제어하기 위한 모터 드라이버와, 상기 근력강화모터에 의해 회전하며, 상기 굽힘 와이어와 연결되는 풀리 및 상기 근력강화모터에 공급되는 전원을 제어하기 위한 스위치;를 포함하여 구성되며, 상기 풀리는 원웨이 클러치 타입으로 형성되어 상기 굽힘 와이어를 권취하는 경우에는 동기 회전하여 모터의 회전력을 전달하고, 사용자에 의해 손가락이 펼쳐질 경우에는 헛돌면서 모터로 힘의 전달이 이루어지지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 핑거부는 하나의 핑거가 적어도 2개 이상의 마디로 형성되며, 각각의 마디는 돌출부와 체결부가 억지끼움 방식으로 체결되어 회전 가능하게 구성됨으로써 관절부를 형성하고, 각 핑거의 관절부 중 적어도 어느 일측에는 상기 가변저항이 설치되어 굽힘 조작에 따라 시계방향 또는 반시계 방향으로 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템은 사용 목적에 따라 근력보조를 통한 재활훈련 또는 근력 강화를 위한 수단으로 선택 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템은 원웨이 클러치 방식의 풀리구조를 사용함에 따라 와이어를 풀리에 감을 때는 모터 회전에 의해 감기지만 와이어를 풀 때는 사용자가 당기는 힘에 의해서만 풀리게 된다.
따라서, 사용자가 손가락을 굽힌 상태에서 펼치는 위치까지만 와이어가 풀리게 되며, 이로 인해 과도한 와이어의 풀림이 방지되어 와이어가 항시 긴장 상태를 유지하게 된다. 또한, 이와 같이 긴장상태가 유지되는 와이어는 깔끔하게 정돈된 형태를 유지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템에서는 핑거부와 메인바디가 복원 와이어에 의해 연결되어 사용자가 손가락을 펼치고자 할 경우 복원 와이어의 탄성이 손가락 펼침 동작을 보조하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템에서는 근력 보조를 통한 재활훈련으로 사용될 경우 자이로센서 또는 가속도 센서를 포함하는 조이스틱 형태의 컨트롤러에 의해 손가락의 굽힘 조작이 이루어질 수 있도록 함으로써 보다 용이하게 재활훈련을 위한 조작이 이루어질 수 있는 이점을 가진다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템을 근력 강화를 위한 형태로 사용하게 될 경우에는 각 관절부에 위치되는 가변저항에 의해 접힘 방향을 인지하고, 각 손가락의 굽힘 정도에 따른 가변 저항값에 따라 부하가 조정됨으로써 보다 저렴하고 간단한 구성과 이에 따른 제어계통으로 근력 강화를 위한 제어가 이루어질 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템의 요부구성인 글러브와 구동장치의 일실시 예를 보인 도면.
도 2 및 도 3 은 본 발명의 요부구성인 핑거부의 상세 구조를 보이기 위한 도면.
도 4 은 본 발명의 요부구성인 핑거부의 굽힘 및 펼침 조작을 보이기 위한 도면.
도 5 는 본 발명의 요부구성인 구동장치의 일실시 예를 보인 도면.
도 6 은 본 발명의 요부구성인 구동장치의 다른 실시 예를 보인 도면.
도 7 은 본 발명의 요부구성인 컨트롤러의 일실시 예를 보인 도면.
도 8 은 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템을 근력보조를 통한 재활 훈련에 적용한 모습을 보이기 위한 도면.
도 9 는 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템을 근력보조를 통한 재활 훈련에 적용한 다른 실시 형태를 보이기 위한 도면.
도 10 은 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템을 근력강화에 적용한 모습을 보이기 위한 도면.
도 11 및 도 12 는 도 10 에서 핑거부의 부하공급 구조를 설명하기 위한 도면.
도 13 은 도 10 에서 구동장치의 일 실시 예를 보인 도면.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1 에는 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템의 요부구성인 글러브와 구동장치의 일실시 예를 보인 도면이 도시되어 있고, 도 2 및 도 3 에는 본 발명의 요부구성인 핑거부의 상세 구조를 보이기 위한 도면이 도시되어 있으며, 도 4 에는 본 발명의 요부구성인 핑거부의 굽힘 및 펼침 조작을 보이기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 5 에는 본 발명의 요부구성인 구동장치의 일실시 예를 보인 도면이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템은 크게 사용자가 착용하는 글러브(100)와, 상기 글러브(100)를 착용한 사용자 손가락을 굽힘 조작하기 위한 구동장치(400)를 포함하며, 근력보조를 위한 보조력을 전달받도록 구성되거나, 근력강화를 위한 부하를 제공받을 수 있도록 구성된다.
우선, 근력보조를 위한 구성일 경우 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템은 사용자의 손등에 위치되는 메인바디(240)와, 상기 메인바디(240)와 탄성을 가지는 복원 와이어(320)를 통해 연결되며, 사용자 각 손가락의 삽입공간을 제공하기 위한 복수의 핑거로 구성되는 핑거부(200) 및 상기 핑거부(200)의 굽힘 조작을 위한 구동장치(400)가 포함된다.
상세히, 상기 메인바디(240)는 사용자의 손등에 안착 가능한 형태로 형성되며, 전원공급을 위한 전원부(280)와, 제어신호의 전달을 위한 통신수단(290) 및 상기 통신수단(290)을 통해 전달되는 신호를 수신하여 상기 구동장치(400)를 제어하는 구동제어부(260)를 포함하여 구성된다.
상기 통신수단(290)은 근거리 무선통신 모듈일 수 있으며, 본 실시 예에서는 NRF24101 무선모듈을 이용하여 아래에서 설명할 컨트롤러(600, 도 7 참조)를 통해 제어신호가 전달될 수 있도록 한다.
상기 구동제어부(260)는 메인제어부(262, 도 6 참조)와 모터제어부(264, 도 6 참조)로 구분된다.
상기 메인제어부(262, 도 6 참조)는 상기 컨트롤러(600, 도 7 참조)를 통해 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호를 상기 모터제어부(264, 도 6 참조)로 전달한다.
상기 모터제어부(264, 도 6 참조)는 상기 메인제어부(262, 도 6 참조)를 통해 수신된 제어신호에 따라 상기 핑거부(200)의 굽힘 조작을 위한 모터의 구동을 제어한다.
상기 핑거부(200)를 구성하는 핑거는 적어도 2개 이상의 마디가 결합되어 형성된다. 즉, 엄지손가락이 삽입되는 핑거의 경우 2마디 구조로 형성될 수 있으며, 검지와 중지, 약지 및 소지의 경우에는 3마디의 구조를 가지도록 형성되어 사용자의 손가락 관절과 대응되는 굽힘 형태를 가진다.
도 2를 참조하면, 중지가 삽입되는 핑거의 경우 제1마디(210)와 제2마디(230) 및 제3마디(250)가 제1관절부(211)와 제2관절부(231)를 중심으로 굽힘 조작 가능하도록 결합된다.
이를 위해 상기 제1관절부(211)는 상기 제1마디(210)의 후단 좌우 양측에서 각각 외측으로 돌출 형성되어 회전 중심을 형성하는 제1돌출부(212)와 상기 제2마디(230)의 전단 좌우 양측에서 상기 제1돌출부(212)와 대응되는 형상의 홀이 형성되는 제1체결부(232)로 구성된다.
제2관절부(231)는 제2마디(230)의 후단 좌우 양측에서 각각 외측으로 돌출 형성되어 회전 중심을 형성하는 제2돌출부(234)와, 상기 제3마디(250)의 전단 좌우 양측에서 상기 제2돌출부(234)와 대응되는 형상의 홀이 형성되는 제2체결부(252)로 구성된다.
또한, 상기 제2관절부(231)의 일측에는 가변저항(270)이 끼움 장착되어 핑거의 회전 시 함께 회전하면서 회전 정도에 따른 저항값을 측정하게 된다.
상기 제1마디(210)와 제2마디(230) 및 제3마디(250)의 하면에는 굽힘 와이어(340)의 연결을 위한 와이어 연결부(216, 236, 256)가 형성되어 결합 완료된 핑거가 굽힘 와이어(340)에 의해 굽힘 조작될 수 있다.
그리고, 상기 핑거의 상측에는 굽혀진 핑거가 펼침 위치로 용이하게 복귀할 수 있도록 상기 제1마디(210)와 제2마디(230), 제3마디(250) 및 상기 메인바디(240)의 상측을 연결하는 복원 와이어(320)가 더 구비된다.
또한, 상기 제3마디(250)에는 복원 와이어(320)의 연결을 위한 와이어 고정구(254)가 더 구비될 수 있으며, 이와 같은 와이어 고정구(254)는 상기 메인바디(240)에도 더 형성될 수 있다.
상기 핑거부(200)를 구성하는 각 핑거는 PLA(Poly Lactic Acid) 재질로 형성되어 환경호르몬은 물론 중금속 등 유해물질이 검출되지 않아 사용자가 보다 안전하게 장착할 수 있다.
또한, 복원 와이어(320)의 탄성에 의해서 핑거부(200)의 펼침 조작이 이루어 짐에 따라 불필요한 동력 소모를 방지할 수 있다.
한편, 상기 구동장치(400)는 사용자가 파지하는 착용부(420)와, 상기 착용부(420) 일측에 구비되어 상기 핑거부(200)를 굽힘 조작하기 위한 회전력을 제공하는 복수의 모터를 포함하여 구성된다.
상세히, 상기 착용부(420)는 탄성을 가지는 재질로 요철형상을 포함하는 밴드 형상으로 형성된다. 따라서, 재질이 가지는 탄성과 형상 변형에 따른 확장이 가능하게 되어 사용자가 용이하게 착용할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 착용부(420)는 전술한 핑거부(200)와 마찬가지로 PLA(Poly Lactic Acid) 재질로 형성됨으로써 사용자가 보다 안전하게 장착할 수 있도록 한다.
또한, 상기 착용부(420)에는 복수의 모터를 설치하기 위한 브래킷(410)이 더 형성된다.
상기 브래킷(410)은 모터의 개수와 일대일 대응되어 모터의 장착공간을 제공한다.
상기 복수의 모터는 상기 글러브(100)를 착용한 사용자의 엄지손가락을 굽힘 조작하기 위한 엄지구동모터(440)와, 검지와 중지, 약지 및 소지를 굽힘 조작하기 위한 4개의 핑거구동모터(460)로 구분된다.
그리고, 상기와 같이 구분되는 각각의 모터는 상기 핑거부(200)를 구성하는 각각의 핑거와 일대일 대응되어 굽힘 와이어(340)로 연결된다.
한편, 도 6 에는 본 발명의 요부구성인 구동장치의 다른 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있다.
본 실시 예에서는 구동장치(400)를 구성하는 착용부(420)에 일체로 형성되는 브래킷(410)이 모터의 설치공간을 제공함은 물론, 구동제어부(260)의 설치공간을 함께 제공하도록 구성된다.
그리고, 상기 착용부(420)에는 커버(430)가 더 체결되어 상기 착용부(420) 외측을 감싸면서 상기 구동제어부(260)가 설치된 브래킷(410)의 상측을 차폐하게 된다.
도 7 에는 본 발명의 요부구성인 컨트롤러의 일실시 예를 보인 도면이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 컨트롤러(600)는 사용자가 파지하는 하우징(610)과, 상기 하우징(610)의 상측에 구비되어 상/하/좌/우로 방향 조작이 가능한 레버(620)와, 상기 하우징(610) 내부에 수용되어 기울기를 감지하기 위한 기울기 감지센서(680) 및 하우징(610) 일측에 구비되어 사용자가 누름 조작 가능한 제1버튼(640) 및 제2버튼(660)을 포함하도록 구성된다.
상세히, 상기 레버(620)는 상기 구동 제어부(260)로 검지와 중지, 약지 및 소지의 굽힘 조작을 위한 제어명령을 전달하기 위한 구성으로 사용자의 조작 방향에 따라 해당되는 손가락을 굽히기 위한 모터의 구동이 이루어지도록 한다.
본 실시 예에서는 사용자가 레버(620)를 상측으로 이동시킬 경우 중지, 하측은 소지, 좌측은 약지, 우측은 검지를 굽힐 수 있도록 설정된다.
그리고, 상기 기울기 감지센서(680)는 컨트롤러(600)의 상하 위치 이동을 감지하여 주먹을 쥐거나 펼칠 수 있도록 제어명령을 발생시키는 구성으로, 본 실시 예에서는 상측으로 위치이동 할 경우 주먹을 펼치고, 하측으로 위치이동 할 경우 주먹을 쥐도록 설정된다.
상기 제1버튼(640)은 엄지를 굽힘 조작하기 위한 제어명령을 전달하기 위한 구성이며, 상기 제2버튼(660)은 역기능 버튼으로 제2버튼(660)을 누른 상태에서 레버(620)를 조작할 경우 해당 방향으로 설정된 손가락이 펴지도록 제어명령이 전달된다. 그리고, 엄지의 경우에는 제2버튼(660)을 누른 상태에서 제1버튼(640)을 누를 경우 엄지의 펼침 조작을 위한 제어명령이 전달된다.
상기와 같이 구성은 전술한 바와 같이 근력보조를 위한 재활훈련을 목적으로 하는 형태로 도 8 에 도시된 바와 같이 적용될 수 있다.
도 8 은 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템을 근력보조를 통한 재활 훈련에 적용한 모습을 보이기 위한 도면으로, 사용자가 글러브(100)와 구동장치(400)를 장착한 상태에서 상기 컨트롤러(600)를 제어하여 재활훈련을 수행하게 된다.
상세히, 사용자가 검지 손가락의 재활훈련을 수행하고자 할 경우 사용자는 상기 컨트롤러(600)의 레버(620)를 좌측 방향으로 이동시켜 구동제어부(260)로 제어명령을 전달하게 되고, 상기 구동제어부(260)에서는 검지와 굽힘 와이어(340)로 연결된 핑거모터(460)를 작동시켜 검지의 굽힘 조작을 보조하게 된다.
그리고, 굽혀진 검지를 다시 펼치고자 할 경우에는 상기 컨트롤러(600)의 제2버튼(660)을 누른 상태에서 검지의 굽힘 조작과 마찬가지로 레버(620)를 좌측 방향으로 이동시킴으로써 검지의 펼침 조작을 위한 보조력이 제공된다.
한편, 도 9 에는 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템을 근력보조를 통한 재활 훈련에 적용한 다른 실시 형태를 보이기 위한 도면이 도시되어 있다. 본 도면에서는 전술한 실시 예와 동일한 기능의 구성일 경우 도면부호의 표기를 생략하고, 동일명칭으로 설명한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 형태에서는 전술한 실시 예에서 사용자가 손목에 착용하는 구동장치(400)가 상기 메인바디(240)와 연결되어 사용자의 손바닥 하측에 위치하는 형태로 구성될 수 있다.
이를 위해서 본 실시 예에서는 상기 메인바디(240)와 착용부가 하나의 원을 형성하여 사용자의 손을 감싸는 형태로 형성되며, 이와 같이 형성되는 착용부에는 전술한 실시예와 마찬가지로 복수의 모터가 장착되며, PLA 재질로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템은 전술한 바와 같이 근력 강화를 위한 목적으로 사용될 수 있다.
도 10 에는 본 발명에 따른 웨어러블 글러브 시스템을 근력강화에 적용한 모습을 보이기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 11 및 도 12 에는 도 10 에서 핑거부의 부하공급 구조를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있으며, 도 13 에는 도 10 에서 구동장치의 일 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 근력 강화의 경우에는 전술한 구동장치(400)의 실시 형태와 달리 모터를 이용하여 부하를 제공하는 근력강화 구동장치(700)가 포함되며, 각각의 핑거에 설치된 가변저항(270)에 의해 제어명령이 전달된다.
상세히, 근력 강화 실시형태의 경우에는 사용자가 직접 각각의 핑거를 굽힘 조작할 경우 굽힘 정도에 따라 가변 부하를 제공하도록 구성된다.
이를 위해 본 실시 예에서는 상기 각 핑거의 관절부에 가변저항(270)을 하나씩 구비하여 각각의 핑거가 회전하는 정도에 따른 저항값을 감지하게 된다.
상기 가변저항(270)은 전술한 바와 같이 상기 관절부를 구성하는 돌출부에 끼움 장착되어 함께 회전 가능하도록 구성되어 회전 정도와 회전 방향에 따라 다른 저항값을 나타낸다.
그리고, 상기와 같은 구조로 감지되는 저항값은 메인제어부(262)로 전달되며, 상기 메인제어부(262)에서는 각각의 핑거를 굽힘 조작하기 위한 근력강화 구동장치(700)로 저항값에 해당하는 동작 신호를 전달하여 사용자가 손가락을 굽힘 조작할 경우 이에 따른 부하를 제공하게 된다.
또한, 상기 메인제어부(262)와 가변저항(270) 및 모터 사이에는 도 11에 도시된 바와 같이 별도의 근력강화 보드(720)가 더 구비될 수 있으며, 간단한 배선 연결을 통해 용이하게 제어계통을 형성할 수 있다.
한편, 상기 근력강화 구동장치(700)는 근력을 강화하고자 하는 손가락 일부만 연결하여 동작 될 수 있으며, 본 실시 예에서는 2개의 손가락을 연결하는 구조로 2개의 근력강화모터(780)와 이에 연결되는 풀리(760) 및 이의 구동을 위한 모터드라이버(790)와 전원제어를 위한 스위치(740)가 하나의 케이스(720)에 수용 및 장착되어 구성된다.
그리고, 상기 풀리(760)는 굽힘 와이어(340)를 통해 핑거와 연결되어 모터의 회전력을 사용자 굽힘 조작시 부하로 제공하게 된다.
또한, 상기 풀리(760)는 원웨이 클러치 타입으로 형성되어 힘의 방향이 일방향으로만 전달되도록 구성된다.
따라서, 상기 굽힘 와이어(340)를 권취하는 경우에는 풀리(760)에 모터의 힘이 전달되어 굽힘 와이어(340)를 감게 되지만 사용자에 의해 손가락이 펼쳐질 경우에는 모터가 역방향으로 회전하더라도 풀리(760)에 회전력이 전달되지 않고 헛돌면서 굽힘 와이어(340)가 풀어지지 않게 된다.
따라서, 과도한 굽힘 와이어(340)의 늘어짐이 방지됨에 따라 굽힘 와이어(340)가 긴장 상태를 유지할 수 있도록 한다.
100........ 글러브 200........ 핑거부
210........ 제1마디 230........ 제2마디
240........ 메인바디 250........ 제3마디
270........ 가변저항 320........ 복원 와이어
340........ 굽힘 와이어 400........ 구동장치
420........ 착용부 440........ 엄지구동모터
460........ 핑거구동모터 600........ 컨트롤러
700........ 근력강화 구동장치

Claims (5)

  1. 사용자의 손등에 위치되는 메인바디;
    상기 메인바디와 탄성을 가지는 복원 와이어를 통해 연결되며, 사용자 각 손가락의 삽입공간을 제공하기 위한 복수의 핑거로 구성되는 핑거부;
    상기 각 핑거의 복원 와이어 연결 위치와 대향되는 위치에서 굽힘 와이어를 통해 각각의 핑거와 연결되며, 모터의 회전력을 이용하여 상기 굽힘 와이어를 권취하면서 핑거를 굽힘 조작하기 위한 구동장치;
    통신수단을 이용하여 컨트롤러와 연결 가능하며, 연결된 컨트롤러를 통해 수신되는 제어신호를 바탕으로 상기 구동장치를 제어하는 구동 제어부; 및
    상기 핑거부의 각 핑거에 구비되어 손가락의 굽힘 정도를 감지하고 이를 저항값의 변화로 측정하는 복수의 가변저항;을 포함하며,
    상기 구동장치는,
    근력보조를 통한 재활훈련의 목적으로 사용될 경우 상기 컨트롤러의 제어신호를 전달받은 구동 제어부에 의해 굽힘 조작을 위한 보조력을 제공하며,
    근력강화를 위한 목적으로 사용될 경우에는 상기 복수의 가변저항을 통해 측정된 저항값을 전달받은 구동 제어부에 의해 굽힘 조작에 대한 피드백 부하를 제공하고,
    근력강화를 위한 목적으로 사용되는 구동장치는,
    근력강화를 수행하고자 하는 손가락과 대응되는 개수의 근력강화모터와,
    상기 근력강화모터의 구동을 제어하기 위한 모터 드라이버와,
    상기 근력강화모터에 의해 회전하며, 상기 굽힘 와이어와 연결되는 풀리; 및
    상기 근력강화모터에 공급되는 전원을 제어하기 위한 스위치;를 포함하여 구성되며,
    상기 풀리는 원웨이 클러치 타입으로 형성되어 상기 굽힘 와이어를 권취하는 경우에는 동기 회전하여 모터의 회전력을 전달하고, 사용자에 의해 손가락이 펼쳐질 경우에는 헛돌면서 모터로 힘의 전달이 이루어지지 않는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글러브 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 근력보조를 통한 재활훈련의 목적으로 사용되는 구동장치는,
    사용자가 손목에 파지 가능한 착용부와,
    상기 착용부 일측에 구비되어 엄지손가락의 굽힘 조작을 위한 조작력을 제공하는 엄지구동모터와,
    상기 착용부의 타측에 구비되어 검지와 중지, 약지 및 소지의 굽힘 조작을 위한 조작력을 제공하기 위한 각각의 핑거구동모터;를 포함하여 구성되며,
    상기 엄지구동모터와 각각의 핑거구동모터는 각각 대응되는 굽힘 와이어와 연결되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글러브 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 착용부는 탄성을 가지는 재질로 요철 형상을 포함하도록 성형되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글러브 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 핑거부는,
    하나의 핑거가 적어도 2개 이상의 마디로 형성되며, 각각의 마디는 돌출부와 체결부가 억지끼움 방식으로 체결되어 회전 가능하게 구성됨으로써 관절부를 형성하고, 각 핑거의 관절부 중 적어도 어느 일측에는 상기 가변저항이 설치되어 굽힘 조작에 따라 시계방향 또는 반시계 방향으로 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글러브 시스템.
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