KR101949174B1 - Elastic Unit, Elastic Actuator And Wearable Robot Having The Same - Google Patents

Elastic Unit, Elastic Actuator And Wearable Robot Having The Same Download PDF

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KR101949174B1
KR101949174B1 KR1020170138446A KR20170138446A KR101949174B1 KR 101949174 B1 KR101949174 B1 KR 101949174B1 KR 1020170138446 A KR1020170138446 A KR 1020170138446A KR 20170138446 A KR20170138446 A KR 20170138446A KR 101949174 B1 KR101949174 B1 KR 101949174B1
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공경철
나병훈
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주식회사 엔젤로보틱스
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Abstract

The present invention relates to an elastic unit of which a size is minimized, and linearity of an elastic force is improved in accordance with a deformation amount; an elastic actuator provided with the elastic unit as a power transmission means, wherein a size or a weight is minimized; and a wearable robot provided with the elastic actuator, minimizing physical resistance of the elastic actuator in accordance with movement intention of a user, and accurately assisting a walking force of the user with enough size.

Description

탄성유닛, 탄성구동기 및 이를 구비한 착용형 로봇{Elastic Unit, Elastic Actuator And Wearable Robot Having The Same}Technical Field [0001] The present invention relates to an elastic unit, an elastic actuator, and a wearable robot having the elastic unit,

본 발명은 탄성유닛, 탄성구동기 및 이를 구비한 착용형 로봇에 대한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 크기가 최소화되고 변형량에 따른 탄성력의 선형성이 향상되는 탄성유닛, 상기 탄성유닛을 동력 전달수단으로 구비하며 크기 또는 무게가 최소화된 탄성구동기 및 상기 탄성구동기를 구비하고 사용자의 동작 의도에 따른 탄성 구동기의 물리적 저항을 최소화하면서도 사용자의 보행력을 충분한 크기로 정확하게 보조할 수 있는 착용형 로봇에 대한 것이다.The present invention relates to an elastic unit, an elastic actuator, and a wearable robot having the same. More specifically, the present invention relates to an elastic unit that minimizes the size and improves the linearity of the elastic force according to the amount of deformation, an elastic driver having the elastic unit as a power transmission means and minimized in size or weight, The present invention relates to a wearable robot capable of accurately supporting a walking force of a user to a sufficient size while minimizing a physical resistance of an elastic actuator according to an operation intention.

최근 일상 생활이 불가능한 신체능력을 가진 장애인, 환자 또는 노약자를 위한 착용형 로봇 또는 체력이나 신체능력을 강화하기 위한 산업용 또는 군사용 착용형 로봇의 개발이 진행되고 있다. Recently, the development of wearable robots for persons with disabilities, patients or elderly people with physical abilities that can not be practiced in everyday life, or industrial or military wearable robots for enhancing physical strength or body abilities.

장애인, 환자 또는 노약자를 위한 착용형 로봇의 경우에는 신체 능력, 요구되는 보조력의 크기 또는 역할에 따라 완전마비 장애인용 착용형 로봇과 노약자 또는 부분마비 환자 또는 장애인용 착용형 로봇으로 분류될 수 있다.In the case of a wearable robot for the disabled, the patient, or the elderly, it can be classified as a wearable robot for persons with complete paralysis and a wearable robot for the elderly or partial paralysers or persons with disabilities, depending on the body ability, .

전자의 경우, 사용자에게 신체 능력이 없으므로, 사용자의 하지의 움직임에 대한 동작 의도 등은 로봇의 제어변수로 큰 의의가 없으므로, 착용형 로봇은 충분한 힘으로 사용자의 하지의 움직임을 대신하여 정확하게 보행 동작을 수행하면 될 수 있다.In the former case, since the user does not have physical ability, the motion intention of the user's lower limb is not significant as a control variable of the robot, so that the wearable robot can accurately exercise the walking motion As shown in FIG.

따라서, 전자의 착용형 로봇의 경우에는 요구되는 구동력의 크기가 크고 그에 따라 구동장치, 배터리 및 골격구조가 큰 경우가 많다.Therefore, in the case of an electronic wearing-type robot, the required driving force is large, and thus the driving device, the battery, and the skeletal structure are often large.

그러나, 후자의 착용형 로봇의 경우에는 사용자의 신체능력이 부족하여 이를 보조하기 위한 로봇이므로, 착용형 로봇의 크기와 무게가 최소화되고 사용자의 동작 의도에 따라 정확한 보조력을 제공하는 것이 관건이 될 수 있다.However, in the case of the latter type of wearable robot, the size and weight of the wearable robot are minimized, and it is important to provide an accurate auxiliary force according to a user's intention .

특히, 사용자의 움직임 또는 의도와 다른 로봇의 보조력 제공의 경우, 사용자의 불편함 또는 부상을 유발할 수 있으므로, 사용자의 움직임을 허용하면서도 사용자의 동작의도를 파악하여 정확하게 보조력을 제공할 필요가 있다. In particular, in the case of providing assistance force of the robot different from the user's motion or intention, it may cause inconvenience or injury of the user, so it is necessary to grasp the motion of the user while providing the motion of the user, have.

하지만 정확한 보조력 생성을 위해서는 상황에 따른 사용자의 근력의 측정이 필요하고, 일반적으로 사용자의 근력 등을 정밀하게 측정하기 위하여, 착용형 로봇에 사용되는 센서는 고가이고, 부피가 크며, 센서의 신호가 노이즈에 매우 민감하기 때문에 착용형 로봇 등의 모바일 환경에서 실용적으로 사용하기에 어려운 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 스프링과 같은 탄성체를 사용하는 탄성 구동기가 적용되는 경우가 있다.However, in order to accurately generate the assist force, it is necessary to measure the user's strength according to the situation, and in general, in order to precisely measure the strength of the user, the sensor used in the wearable robot is expensive, There is a problem that it is difficult to be practically used in a mobile environment such as a wearable robot because it is very sensitive to noise. In order to solve such a problem, an elastic actuator using an elastic body such as a spring may be applied.

즉, 모터 등과 구동축에 동력 전달수단으로 탄성부재재를 구비하고, 탄성부재재의 변형량을 기초로 사용자의 동작의도를 판단하여, 탄성부재재의 변형량을 제거하는 방향으로 모터를 구동하여, 사용자가 느끼는 기계적 저항을 최소화하면서도 동작의도를 판단하여 그에 따른 보조 구동력을 제공할 수 있다.That is, the motor and the like are provided with a power transmission means for transmitting power to the drive shaft, the operation of the user is determined on the basis of the amount of deformation of the elastic member, and the motor is driven in the direction of removing the deformation amount of the elastic member. It is possible to determine the degree of operation while minimizing the mechanical resistance and provide the auxiliary driving force according to the determination.

이러한, 탄성 구동기는 탄성부재재의 변형량을 기초로 보조 구동력을 제공하므로, 사용자의 근력에 의한 탄성부재재의 변형량의 선형성이 보장되어야 하고 Since the elastic actuators provide the auxiliary driving force based on the deformation amount of the elastic member, the linearity of the deformation amount of the elastic member due to the user's strength must be ensured

하체의 부분 마비 환자 또는 노약자를 위한 착용형 로봇의 경우, 무게와 크기를 최소화하기 위하여 착용형 로봇의 주요 구성인 구동장치의 경량화 및 소형화가 가능해야 하지만 이와 같은 탄성부재 또는 탄성 구동기가 소개된 바가 없다.In order to minimize the weight and size of the wearable robot for the partial paralysis of the lower body or for the elderly, it is necessary to make the driving device, which is the main constituent of the wearable robot, lighter and smaller. However, such an elastic member or elastic actuator none.

본 발명은 크기가 최소화되고 변형량에 따른 탄성력의 선형성이 향상되는 탄성유닛, 상기 탄성유닛을 동력 전달수단으로 구비하며 크기 또는 무게가 최소화된 탄성구동기 및 상기 탄성구동기를 구비하고 사용자의 동작 의도에 따른 탄성 구동기의 물리적 저항을 최소화하면서도 사용자의 보행력을 충분한 크기로 정확하게 보조할 수 있는 착용형 로봇을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention relates to an elastic unit having a minimized size and improved linearity of an elastic force according to a deformation amount, an elastic driver having the elastic unit as a power transmitting means and minimized in size or weight and the elastic driver, A wearable robot capable of accurately supporting a walking force of a user with a sufficient size while minimizing a physical resistance of an elastic actuator is provided.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 구동부재와 연결되는 제1 고정부재, 출력부재와 연결되는 제2 고정부재, 및, 상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재 사이에서 탄성력을 제공하는 탄성부재를 구비하며, 상기 제1고정부재 및 상기 제2 고정부재는 금속 재질로 구성되고, 상기 탄성부재는 수지 재질로 구성되는 탄성유닛을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including a first fixing member connected to a driving member, a second fixing member connected to an output member, and an elastic member for providing an elastic force between the first fixing member and the second fixing member. Wherein the first fixing member and the second fixing member are made of a metal material, and the elastic member is made of a resin material.

또한, 상기 탄성부재는 우레탄 수지 재질로 구성되며, 상기 탄성부재는 상기 제1 고정부재 및 상기 제2 고정부재 사이에 개재되도록 상기 제1 고정부재 및 상기 제2 고정부재는 별도의 부재로 구성될 수 있다.The first fixing member and the second fixing member may be separate members so that the elastic member is made of a urethane resin material and the elastic member is interposed between the first fixing member and the second fixing member .

이 경우, 상기 제1 고정부재 양단에 2개의 탄성부재가 각각 배치되고, 상기 제2 고정부재는 상기 탄성부재 외측에 각각 구비될 수 있다.In this case, two elastic members may be respectively disposed at both ends of the first fixing member, and the second fixing members may be respectively provided outside the elastic member.

그리고, 상기 탄성유닛은 180도 이하의 각도 크기를 갖는 원호 형태로 구성되고, 상기 탄성유닛을 구성하는 상기 제1 고정부재 및 한 쌍의 상기 제2 고정부재는 각각 20도 내지 40도의 크기로 구성될 수 있다.The elastic unit is formed in an arc shape having an angular size of 180 degrees or less, and the first fixing member and the pair of second fixing members constituting the elastic unit are each configured to have a size of 20 degrees to 40 degrees .

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 회전축을 구비하고, 상기 회전축을 통해 구동력을 제공하는 모터, 상기 모터의 구동력에 의하여 구동되는 구동기어, 상기 구동기어에 연결되는 탄성유닛, 및, 상기 탄성유닛에 연결되는 출력부재를 포함하고, 상기 구동기어 및 상기 출력부재는 상대적 회전 구동이 가능하고, 상기 구동기어 및 상기 출력부재의 회전축은 동축 상에 일치하되 상기 모터의 회전축과 평행할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a driving apparatus for a vehicle, including: a motor having a rotation shaft, the motor providing a driving force through the rotation shaft; a driving gear driven by a driving force of the motor; Wherein the drive gear and the output member are rotatable relative to each other and the rotational axis of the drive gear and the output member is coaxial with and parallel to the rotational axis of the motor .

이 경우, 상기 모터의 회전축과 연결되는 적어도 하나의 감속기어를 포함하며, 상기 모터 및 상기 구동기어에 사이에 연결되는 감속부를 더 포함할 수 있다.In this case, the motor may further include at least one reduction gear connected to the rotation shaft of the motor, and a deceleration unit connected between the motor and the drive gear.

그리고, 상기 탄성유닛은 원호 형태로 구성되어 상대 회전 구동이 가능한 상기 구동기어 및 상기 출력부재 사이에 개재되며, 상기 탄성유닛의 양단은 상기 출력부재 및 상기 구동기어 중 일측에 체결되고, 상기 탄성유닛의 중심부는 타측에 연결될 수 있다.The elastic unit is interposed between the driving gear and the output member which are formed in an arc shape and are capable of relatively rotating, and both ends of the elastic unit are fastened to one side of the output member and the driving gear, Can be connected to the other side.

이 경우, 상기 모터 또는 상기 출력부재의 회전각도, 회전속도 또는 회전방향을 감지하기 위한 적어도 하나의 엔코더 및 상기 엔코더에서 수집된 정보를 근거로 상기 모터를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In this case, the apparatus may further include at least one encoder for sensing a rotation angle, a rotation speed, or a rotation direction of the motor or the output member, and a controller for controlling the motor based on the information collected by the encoder.

또한, 상기 제어부는 상기 출력부재가 회전하여 상기 탄성유닛에 탄성 변형이 발생한 경우에 상기 탄성유닛의 탄성 변형이 제거되는 방향으로 상기 모터가 구동되도록 제어할 수 있다.The control unit may control the motor to be driven in a direction in which elastic deformation of the elastic unit is removed when the output member rotates and elastic deformation occurs in the elastic unit.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 구동력이 전달되는 탄성유닛; 상기 탄성유닛과 연결되어 전달된 구동력에 의하여 구동되는 출력부재;를 포함하고, 상기 출력부재가 회전하여 상기 탄성유닛에 탄성 변형이 발생한 경우에 탄성 변형을 제거하는 방향으로 상기 모터가 구동되는 제공하는 것을 특징으로 하는 탄성구동기를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a motor comprising: a motor; An elastic unit to which a driving force of the motor is transmitted; And an output member connected to the elastic unit and driven by the transmitted driving force, wherein when the output member rotates and elastic deformation occurs in the elastic unit, the motor is driven in a direction to remove the elastic deformation And an elastic driving unit.

이 경우, 전술한 탄성구동기가 착용자의 고관절 및 슬관절에 구비되고, 착용자의 대퇴와 하퇴를 각각 지지하는 상부 프레임부 또는 하부 프레임부의 일단이 각각의 탄성구동기를 구성하는 출력부재에 장착되고, 착용자의 보행시 각각의 탄성구동기의 출력부재는 각각의 상부 프레임부 또는 하부 프레임부를 회전 구동하여 착용자의 보행을 보조할 수 있다.In this case, one end of the upper frame portion or the lower frame portion, which supports the wearer's femur and lower back, is mounted on the output member constituting each elastic driver, and the wearer's The output members of the elastic actuators at the time of walking can support the walking of the wearer by rotationally driving the upper frame part or the lower frame part, respectively.

그리고, 상기 복수 개 의 탄성구동기 중 어느 하나의 탄성구동기를 구성하는 모터가 정지된 상태에서 해당 탄성구동기를 구성하는 출력부재가 회전하여 상기 탄성유닛에 탄성 변형이 발생한 경우, 상기 모터는 상기 탄성유닛의 탄성 변형을 제거하는 방향으로 상기 모터가 구동될 수 있다.When a motor constituting one of the plurality of elastic actuators is stopped and an output member constituting the elastic actuator is rotated to cause elastic deformation in the elastic unit, The motor can be driven in a direction to eliminate the elastic deformation of the motor.

전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면 착용형 로봇 등에 사용될 수 있는 탄성구동기에 있어서 착용자가 과도한 힘을 사용하지 않는 경우에도 착용자의 의도를 파악하여 보조력을 제공할 수 있다. According to the present invention having the above-described configuration, even when the wearer does not use excessive force in an elastic driver that can be used in a wearable robot or the like, an assist force can be provided by grasping the intention of the wearer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇의 측면 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇의 정면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성구동기의 사시도 및 투시도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 탄성구동기의 분해사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 탄성구동기를 구성하는 탄성구동모듈의 하나의 실시예의 전면 및 후면 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 탄성구동모듈의 분해사시도를 도시한다.
도 7은 도 5에 도시된 탄성구동모듈을 구성하는 본 발명의 탄성유닛의 사시도를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 탄성유닛에 구동력이 인가에 따른 변형 상태를 도시한다. 1 is a side perspective view of a wearable robot according to an embodiment of the present invention.
2 shows a front view of a wearable robot according to an embodiment of the present invention.
3 shows a perspective view and a perspective view of an elastic actuator according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 shows an exploded perspective view of the elastic actuator shown in Fig.
Fig. 5 shows a front and rear perspective view of one embodiment of an elastic drive module constituting the elastic actuator of the present invention.
Figure 6 shows an exploded perspective view of the elastic drive module shown in Figure 5;
Fig. 7 shows a perspective view of the elastic unit of the present invention constituting the elastic driving module shown in Fig.
8 shows a deformed state in response to application of a driving force to the elastic unit shown in Fig.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇(1000)의 측면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇(1000)의 정면도이다.FIG. 1 is a side perspective view of a wearable robot 1000 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view of a wearable robot 1000 according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 명세서에서 상기 착용형 로봇(1000)은 장애인, 노약자 또는 환자(이하, '착용자'라 함)의 하체에 착용하여, 보행 동작을 보조하는 로봇일 수 있다. 여기서 보행 동작을 보조한다는 의미는 하체의 운동 기능이 일부 존재하는 착용자의 독립적인 보행을 가능하도록 고관절과 슬관절에 부족한 근력 등을 보전하기 위한 구동력을 제공한다는 의미이다.Referring to FIGS. 1 and 2, the wearable robot 1000 may be a robot that walks on the lower body of a person with a disability, an elderly person, or a patient (hereinafter referred to as a wearer) to assist a walking operation. Here, the meaning of assisting the gait operation means to provide the driving force to maintain the weakness in the hips and the knee so that the wearer who has a partial movement function can independently walk.

상기 착용형 로봇(1000)은 착용자의 허리 부위에 배치되는 본체(500)와, 상기 본체(500)에서 아래로 연장되어 착용자의 각각의 다리를 지지하는 한 쌍의 다리 유닛(600l, 600r)을 포함할 수 있다. The wearable robot 1000 includes a main body 500 disposed at a waist portion of a wearer and a pair of leg units 600l and 600r extending downward from the main body 500 to support respective legs of the wearer .

여기서, 상기 다리 유닛(600l, 600r)은 고관절과 슬관절에 각각 구비되어 대퇴와 하퇴에 보조 토크를 제공하여 착용자의 독립 보행을 보조할 수 있다.Here, the leg units 600l and 600r are provided in the hip joint and the knee joint, respectively, to provide an assist torque to the femur and the lower leg, thereby assisting the independent walking of the wearer.

따라서, 각각의 다리 유닛(600l, 600r)의 고관절과 슬관절 대응영역에는 구동 토크 제공을 위한 구동장치가 구비될 수 있다. 각각의 구동장치는 탄성부재재 등을 매개로 구동력을 출력하는 탄성구동기로 구성될 수 있다. Therefore, a driving device for providing a driving torque may be provided in the hip and knee joint regions of the leg units 600l and 600r. Each of the driving devices may be constituted by an elastic driver that outputs a driving force via an elastic member or the like.

각각의 다리유닛은 탄성구동기(100a, 100b)와, 각각 탄성구동기(100a, 100b)에 연결되어 착용자의 대퇴와 하퇴를 지지 또는 보조하는 상부 및 하부 프레임부(410, 430) 그리고 하부 프레임부(430)과 연결되며 착용자의 발을 지지하는 족지지부(300)를 구비할 수 있다.Each of the leg units includes elastic actuators 100a and 100b and upper and lower frame members 410 and 430 connected to the elastic actuators 100a and 100b to support or support the wearer's femur and lower legs, 430 and a foot support part 300 for supporting the wearer's foot.

상기 탄성구동기(100a, 100b)의 착용자의 고관절과 슬관절 관절부위에 각각 설치될 수 있으며, 제1 탄성구동기(100a)가 설치되고, 다리의 무릎 부위에 제2 탄성구동기(100b)가 설치될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 착용형 로봇은 착용자의 고관절과 슬관절에만 탄성구동기가 구비되는 예가 도시되었으나, 필요에 따라 발목관절에도 별도의 구동장치를 구비할 수 있다.The first elastic driver 100a and the second elastic driver 100b may be installed on the hip joints and the knee joints of the wearers of the elastic actuators 100a and 100b, have. Although the wearable robot shown in FIGS. 1 and 2 has an elastic actuator only in the wearer's hip joint and knee joint, a separate drive device may be provided in the ankle joint according to need.

그리고, 각각의 프레임부(410, 430)에는 착용자의 대퇴와 하퇴를 프레임부(410, 430)에 고정하기 위한 착용부(420)를 구비할 수 있으며, 각각의 탄성구동기에서 제공되는 구동력은 결국 착용부(420)를 통해 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 전달되어 독립 보행을 보조하게 될 수 있다.Each of the frame parts 410 and 430 may have a wear part 420 for fixing the femur and the lower part of the wearer to the frame parts 410 and 430. The driving force provided by each elastic driver And is transmitted to the wearer's femur or lower leg through the wear part 420 to assist in independent walking.

착용형 로봇이 착용자의 움직임 또는 의도와 다른 로봇의 보조력 제공의 경우, 사용자의 불편함 또는 부상을 유발할 수 있으므로, 사용자의 움직임을 허용하면서도 사용자의 동작의도를 파악하여 정확하게 보조력을 제공할 필요가 있으므로 본 발명에 따른 착용형 로봇은 구동장치로서 탄성구동기를 적용한다.In the case of providing assistance force of the robot different from the wearer's motion or intention, the wearable robot may cause inconvenience or injury of the user, so that it is possible to grasp the motion of the user while allowing the movement of the user, The wearable robot according to the present invention employs an elastic driver as a drive device.

이하에서는 본 발명에 따른 착용형 로봇(1000)에 사용되는 탄성구동기(100)에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서 고관절 및 슬관절에 설치되는 탄성구동기는 각각 구동 시점 또는 구동력의 크기는 다를 수 있으나 그 구조의 공통점이 있으므로 이하에서 설명되는 탄성구동기는 고관절 또는 슬관절 영역에 각각 장착될 수 있는 구동장치로 이해되어야 한다.Hereinafter, the elastic actuator 100 used in the wearable robot 1000 according to the present invention will be described in detail. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the elastic actuators installed in the hip joint and the knee joint may have different driving points or driving forces, respectively. However, since the elastic actuators described below have a common structure, It should be understood as a driving device that can be mounted.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성구동기의 사시도 및 투시도를 도시한다. 도 4는 도 3에 도시된 탄성구동기의 분해사시도를 도시한다.3 shows a perspective view and a perspective view of an elastic actuator according to an embodiment of the present invention. Fig. 4 shows an exploded perspective view of the elastic actuator shown in Fig.

도 3의 (a)는 탄성구동기(100)의 사시도를 도시하며, 도 3의 (b)는 탄성구동기(100)의 투시도를 도시한다. Fig. 3 (a) shows a perspective view of the elastic actuator 100, and Fig. 3 (b) shows a perspective view of the elastic actuator 100. Fig.

또한, 도 4의 (a)는 탄성구동기(100)의 일방향 분해 사시도이고, 도 4의 (b)는 탄성구동기(100)의 타방향 분해 사시도를 도시한다.4A is an exploded perspective view of the elastic actuator 100 in one direction, and FIG. 4B is an exploded perspective view of the elastic actuator 100 in the other direction.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 탄성구동기(100)는 외관을 형성하는 하우징(110a, 110c)과, 상기 하우징(110a, 110c) 사이에 구비됨고 동시에 후술하는 탄성구동모듈(130) 및 감속부(160) 등 각종 구성요소의 장착공간으로 사용될 수 있는 베이스부재(110b)를 포함할 수 있다. 3 and 4, the elastic actuator 100 includes housings 110a and 110c for forming an outer appearance, and elastic driving modules 130 and 114, which are provided between the housings 110a and 110c, And a base member 110b that can be used as a mounting space for various components such as the unit 160.

상기 탄성구동기(100)는 구동력을 제공하는 모터(120), 상기 모터(120)의 회전속도를 감속하고 토크를 증대하기 위한 감속부(160), 상기 감속부(160)와 기어 방식으로 체결되며, 감속부(160)를 매개로 전달된 구동력을 출력으로 변환하여 전달하는 탄성구동모듈(130)을 포함하여 구성될 수 있다.The elastic driver 100 includes a motor 120 for providing a driving force, a deceleration unit 160 for reducing the rotation speed of the motor 120 and for increasing torque, And an elastic driving module 130 that converts the driving force transmitted through the deceleration unit 160 into an output and transmits the output.

상기 감속부(160) 및 상기 탄성구동모듈(130)은 상기 하우징(110a, 110c) 내의 상기 베이스부재(110b) 일면에 장착되어 기어 등이 외부로 노출되지 않도록 하고 상기 모터(120)는 상기 베이스부재(110b) 타면에 장착되어, 그 구동축(121)만 상기 베이스부재(110b)를 관통하여 상기 감속부(160)에 연결될 수 있다.The deceleration unit 160 and the elastic driving module 130 are mounted on one surface of the base member 110b in the housings 110a and 110c to prevent gears and the like from being exposed to the outside, Only the drive shaft 121 can be connected to the decelerator 160 through the base member 110b.

이 경우, 상기 모터(120)의 회전축의 회전각도를 감지하기 위하여 제1 엔코더(encoder)(e1)를 구비할 수 있다. 상기 제1 엔코더는 상기 모터(120) 측에 구비되어, 상기 회전축(121)이 회전하는 경우에 상기 회전축(121)의 회전각도를 감지하여 상기 착용형 로봇(1000)의 제어부(미도시, 중앙 컨트롤러)로 전송하게 될 수 있다. 상기 제어부는 상기 모터(120)의 구동을 제어하는 경우에 상기 제1 엔코더(e1)에서 감지된 회전각도 정보에 기초하여 탄성구동기의 모터(120)를 제어할 수 있다.In this case, a first encoder e1 may be provided to sense the rotation angle of the rotation shaft of the motor 120. [ The first encoder is provided on the motor 120 side and senses the rotation angle of the rotation shaft 121 when the rotation shaft 121 rotates to detect a rotation angle of the control unit Controller). The control unit may control the motor 120 of the elastic driving unit based on the rotation angle information sensed by the first encoder e1 when the driving of the motor 120 is controlled.

상기 모터(120)에서 제공되는 구동력은 상기 탄성구동모듈(130)로 전달되는데, 이때 상기 모터(120)와 상기 탄성구동모듈(130) 사이에 적어도 하나의 감속부(160)를 구비할 수 있다.The driving force provided by the motor 120 is transmitted to the elastic driving module 130. At this time, at least one deceleration portion 160 may be provided between the motor 120 and the elastic driving module 130 .

본 발명에서 상기 감속부(160)는 제1 감속부(160), 제2 감속부(162) 및 제3 감속부(164)의 3단의 감속부를 사용하는 것으로 도시되지만, 이에 한정되지는 않으며 탄성구동기가 적용되는 착용형 로봇의 종류, 요구되는 출력, 모터의 종류 등에 따라 다양한 조합이 사용될 수 있다.In the present invention, the deceleration unit 160 is shown using three deceleration units including the first deceleration unit 160, the second deceleration unit 162, and the third deceleration unit 164, but is not limited thereto Various combinations can be used depending on the type of the wearable robot to which the elastic actuator is applied, the required output, the type of the motor, and the like.

상기 감속부(160)는 상기 모터(120)의 회전축(121)의 회전 속도 및 구동 토크를 필요에 따라 변경할 수 있다. 즉, 모터의 구동력을 요구되는 비율로 증폭시켜 상기 탄성구동모듈(130)로 전달하게 될 수 있다.The deceleration unit 160 may change the rotation speed and the drive torque of the rotation shaft 121 of the motor 120 as needed. That is, the driving force of the motor may be amplified at a required ratio and transmitted to the elastic driving module 130.

상기 탄성구동모듈(130)은 상기 모터(120)에서 생성되어, 상기 감속부(160)에서 증폭된 구동력을 상기 출력부재(140)를 매개로 각각의 관절로 전달하게 될 수 있다.The elastic driving module 130 may generate the driving force amplified by the motor 120 and transmit the amplified driving force to the respective joints via the output member 140.

도 5는 본 발명의 탄성구동기(100)를 구성하는 탄성구동모듈(130)의 하나의 실시예의 전면 및 후면 사시도를 도시하며, 도 6은 도 5에 도시된 탄성구동모듈(130)의 분해사시도를 도시하며, 도 7은 도 5에 도시된 탄성구동모듈을 구성하는 본 발명의 탄성유닛(200)의 사시도를 도시한다.5 is a front and rear perspective view of one embodiment of the elastic driving module 130 constituting the elastic driving device 100 of the present invention. FIG. 6 is an exploded perspective view of the elastic driving module 130 shown in FIG. And Fig. 7 shows a perspective view of the elastic unit 200 of the present invention constituting the elastic driving module shown in Fig.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 모터(120)의 회전축(121)과 연결된 감속부(160)는 탄성구동모듈(130)을 구성하는 구동부재로서의 구동기어(170)와 연결되며, 상기 구동기어(170)는 상기 탄성유닛(200)에 연결됨과 동시에 상기 탄성유닛(200)은 출력부재(140)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 구동기어(170)가 상기 감속부(160)를 구성하는 어느 하나의 감속기어에 의하여 회전 구동되는 경우 상기 구동기어(170)의 구동력이 상기 탄성유닛(200)을 매개로 상기 출력부재(140)으로 전달될 수 있다.5 to 7, a deceleration unit 160 connected to the rotation shaft 121 of the motor 120 is connected to a driving gear 170 as a driving member of the elastic driving module 130, The gear 170 may be connected to the elastic unit 200 and the elastic unit 200 may be connected to the output member 140. Therefore, when the driving gear 170 is rotationally driven by any one of the reduction gears constituting the reduction unit 160, the driving force of the driving gear 170 is transmitted to the output member 160 via the elastic unit 200, (Not shown).

이 경우, 상기 구동기어(170)와 상기 출력부재(140)는 각각의 회전축이 동축 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 구동기어(170)와 상기 출력부재(140)는 서로 중심이 일치하도록 배치될 수 있다. 이와 같이 상기 구동기어(170)와 출력부재(140)의 양 회전축이 동축 상에 적층되도록 배치되면, 상기 탄성구동기(100)의 부피를 최소화할 수 있으므로, 착용형 로봇(1000)의 경량화에 훨씬 유리하다.In this case, the rotation shaft of the driving gear 170 and the output member 140 may be disposed coaxially. That is, the driving gear 170 and the output member 140 may be disposed so that their centers are coincident with each other. The volume of the elastic driving unit 100 can be minimized when the driving shaft 170 and the output member 140 are stacked coaxially with each other so that the weight of the wearable robot 1000 is reduced It is advantageous.

한편, 상기 탄성유닛(200)은 상기 구동기어(170)와 상기 출력부재(140)에 각각 연결될 수 있다. The elastic unit 200 may be connected to the driving gear 170 and the output member 140, respectively.

구체적으로, 상기 구동기어(170)는 기어부(172)과, 파이프형 몸체부(175)와, 상기 파이프형 몸체부(175)에서 반경 반향으로 연장 형성되어, 상기 파이프형 몸체부(175)와 상기 기어부(172)를 연결하는 연결부(174)를 구비할 수 있다.Specifically, the driving gear 170 includes a gear portion 172, a pipe-shaped body portion 175, and a pipe-shaped body portion 175. The drive gear 170 extends radially from the pipe-shaped body portion 175, And a connecting portion 174 connecting the gear portion 172 with each other.

상기 구동기어(170)의 연결부(174)에는 제1 체결홀(174h)이 형성되어, 볼트 등의 체결부재에 의해 상기 구동기어(170)와 상기 탄성유닛(200)을 서로 연결할 수 있다.A first coupling hole 174h is formed in the coupling portion 174 of the driving gear 170 so that the driving gear 170 and the elastic unit 200 can be connected to each other by a coupling member such as a bolt.

한편, 상기 출력부재(140)는 상기 구동기어(170)와 별도로 상기 탄성유닛(200)와 연결될 수 있다.The output member 140 may be connected to the elastic unit 200 separately from the driving gear 170.

또한, 상기 탄성구동모듈(130)은 복수 개의 베어링부를 구비할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 탄성구동모듈(130)은 제1 베어링부(150a), 제2 베어링부(150b) 및 제3 베어링부(150c)를 구비할 수 있다.In addition, the elastic driving module 130 may include a plurality of bearings. 5 and 6 may include a first bearing portion 150a, a second bearing portion 150b, and a third bearing portion 150c.

상기 출력부재(140) 및 상기 구동기어(170)는 상기 탄성유닛(200)을 매개로 연결되지만 각각 어느 정도의 회전이 보장되므로, 내측 하우징(110a) 및 베이스 부재(110b) 등과 마찰을 방지하기 위하여, 제1 베어링부(150a) 및 제3 베어링부(150c)가 상기 탄성구동모듈(130)과 각각의 내측 하우징(110a) 및 베이스 부재(110b) 방향으로 구비될 수 있으며, 상기 출력부재(140) 및 상기 구동기어(170) 사이에도 상기 출력부재(140) 및 상기 구동기어(170)의 상대 회전이 가능하도록 제2 베어링부(150b)가 구비될 수 있다.The output member 140 and the driving gear 170 are connected to each other through the elastic unit 200 but are prevented from friction with the inner housing 110a and the base member 110b, A first bearing part 150a and a third bearing part 150c may be provided in the direction of the elastic driving module 130 and the respective inner housing 110a and the base member 110b, The second bearing portion 150b may be provided between the driving gear 170 and the output gear 140 so that the output member 140 and the driving gear 170 can rotate relative to each other.

이 경우, 상기 제1 베어링(150a)는 상기 출력부재(140)의 파이프 형태의 출력부(141) 외주면을 감싸도록 구비되고, 상기 제2 베어링(150b)는 파이프형 몸체부(175)의 내주면과 후술하는 엔코더 자석 장착부(144) 외주면 사이에 장착될 수 있다.In this case, the first bearing 150a is disposed to surround the outer circumferential surface of the output portion 141 of the output member 140 of the output member 140, and the second bearing 150b is disposed on the inner circumferential surface of the pipe- And an outer circumferential surface of the encoder magnet mounting portion 144 described later.

이와 같은 구조에 의하여, 상기 출력부재(140) 및 상기 구동기어(170)는 각각의 독립적인 회전이 허용되는 구조로 구성될 수 있다. According to this structure, the output member 140 and the driving gear 170 can be configured to allow independent rotation of the output member 140 and the driving gear 170, respectively.

그리고, 상기 출력부재(140) 및 상기 구동기어(170)는 상호 독립적 회전이 허용되되 도 7에 도시된 상기 탄성유닛(200)의 서로 다른 부위에 각각 체결될 수 있다.The output member 140 and the driving gear 170 are allowed to rotate independently of each other and can be fastened to different portions of the elastic unit 200 shown in FIG.

상기 출력부재(140)는 상기 탄성유닛(200)와 연결되는 플랜지부(146)를 구비한다. 상기 플랜지부(146)는 한 개 또는 도면에 도시된 바와 같이 두 개로 구성될 수 있다. 상기 제1 플랜지부(146A)와 제2 플랜지부(146B)는 각각 제2 체결홀(148A, 148B)을 구비하여, 상기 제2 체결홀(148A, 148B)을 통해 상기 탄성유닛(200)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 출력부재(140)는 전술한 착용형 로봇(1000)의 관절(미도시)에 볼트 등으로 체결되는 체결홀(142)을 구비한다. 나아가, 상기 출력부재(140)의 중앙부에는 상기 출력부재(140)의 회전각도를 감지하는 제2 엔코더(e2)의 자석이 장착되는 엔코더 자석 장착부(144)를 구비할 수 있다.The output member 140 includes a flange portion 146 connected to the elastic unit 200. The flange portion 146 may be formed as one or two as shown in the drawing. The first flange portion 146A and the second flange portion 146B have second fastening holes 148A and 148B respectively and are connected to the elastic unit 200 and the second fastening holes 150A through the second fastening holes 148A and 148B. Can be connected. The output member 140 has a fastening hole 142 that is fastened to the joint (not shown) of the wearable robot 1000 by bolts or the like. The output member 140 may include an encoder magnet mounting portion 144 mounted at a central portion thereof with a magnet of a second encoder e2 for sensing a rotation angle of the output member 140. [

전술한 제어부는 상기 모터(120)의 구동을 제어하는 경우에 상기 제1 엔코더와 제2 엔코더에서 감지된 회전각도, 회전방향 또는 회전속도 등의 정보에 따라 제어하게 될 수 있다.The control unit may control the driving of the motor 120 according to information about the rotation angle, the rotation direction, or the rotation speed sensed by the first encoder and the second encoder.

한편, 착용자가 전술한 착용형 로봇(1000)을 착용하고 능동적인 움직임을 수행하는 경우 그 움직임은 상기 출력부재(140)를 통해 탄성유닛(200)로 전달될 수 있다. Meanwhile, when the wearer wears the above-described wearable robot 1000 and performs active motion, the movement can be transmitted to the elastic unit 200 through the output member 140.

보행 보조를 위한 착용형 로봇 중 완전 마비 환자를 위한 착용형 로봇의 경우에는 하체가 완전 마비 상태인 착용자의 동작이 불가능하므로 동작 의도 등을 판단할 필요가 없다.In the case of a wearable robot for walking assistance, a wearable robot for a complete paralysis patient does not need to determine the operation intention because the wearer can not operate the wearer with a complete paralysis.

하체의 기능이 어느 정도 남아있는 환자를 위한 로봇으로 사용자의 움직임 또는 의도와 다른 로봇의 보조력이 제공되는 경우, 사용자의 불편함 또는 부상을 유발할 수 있으므로, 사용자의 움직임을 허용하면서도 사용자의 동작의도를 파악하여 정확하게 보조력을 제공할 필요가 있으므로, 본 발명에 따른 탄성 구동기는 탄성유닛을 구비한다.A robot for a patient whose function of the lower body remains to some extent is provided. If the motion or intention of the user is different from that of an assist force of the user, it may cause inconvenience or injury of the user. Therefore, The elastic driver according to the present invention is provided with an elastic unit.

즉, 탄성유닛(200)은 사용자의 움직임에 따라 변형이 가능한 탄성부재를 포함하여 구성되어, 그 변형량을 통해 특정 관절에 대한 동작 의도를 파악하여 보행상황과 착용자의 의도를 분석하여 각각의 관절에 보조력을 제공할 수 있다. That is, the elastic unit 200 includes an elastic member that can be deformed according to the movement of the user. By analyzing the motion intention of the specific joint through the amount of deformation, the walking situation and the intention of the wearer are analyzed, An auxiliary force can be provided.

구체적으로 본 발명에서는 착용자의 미세한 움직임을 감지할 수 있으면서도 상대적으로 비용이 저렴한 착용형 로봇(1000)을 제공하기 위하여 탄성유닛(200)을 전술한 모터(120)와 출력부재(140) 사이에 장착하고, 탄성유닛(200)을 구동력 전달수단으로 사용함과 동시에 사용자의 동작 의도 구현 수단으로 활용할 수 있다.More specifically, in the present invention, the elastic unit 200 is mounted between the motor 120 and the output member 140 in order to provide a wearable robot 1000 that is capable of sensing a fine movement of the wearer and is relatively inexpensive. And the elastic unit 200 can be used as driving force transmitting means and as means for realizing the user's operation intention.

구체적으로, 전술한 착용형 로봇(1000)의 착용자가 스스로의 동작 의도에 따라 어느 정도 움직이고자 하는 경우에 상기 모터(120) 또는 감속부(160)가 구동되지 않아도, 미리 결정된 허용범위 내에서 상기 출력부재(140)를 회전시키고, 상기 출력부재(140)의 회전은 상기 탄성유닛(200)을 변형시킬 수 있다. More specifically, even if the wearer of the wearable robot 1000 wants to move to some extent according to his / her intention of his / her own motion, the motor 120 or the decelerator 160 may not be driven, Rotation of the output member 140 and rotation of the output member 140 may deform the elastic unit 200. [

상기 출력부재(140)의 회전은 제2 엔코더(e2)를 통해 그 회전각 또는 회전방향이 감지되며, 상기 제2 엔코더(e2)에 의해 감지된 상기 출력부재(140)의 회전각도, 회전방향 또는 회전속도 등의 정보는 상기 모터(120) 측에 구비된 제1 엔코더(e1)를 통해 감지된 모터 등의 회전각도, 회전방향 또는 회전속도 등의 정보와 함께 제어부에 수집되어, 사용자의 동작 의도를 판단하기 위한 자료로 활용될 수 있다.The rotation angle of the output member 140 is sensed through the second encoder e2 and the rotational angle of the output member 140 sensed by the second encoder e2, Or rotation speed of the motor 120 are collected in the control unit together with information such as the rotation angle, the rotation direction or the rotation speed of the motor or the like sensed through the first encoder e1 provided on the motor 120 side, It can be used as data to judge intention.

상기 제어부에서 수집된 자료에 근거하여 모터(120)의 회전각 또는 회전방향과 무관하게 상기 출력부재(140)의 회전각 또는 회전방향의 변화량이 감지되면, 해당 변화 방향으로의 사용자의 동작 의도가 있다고 판단할 수 있다.If the amount of change in the rotation angle or the rotation direction of the output member 140 is detected regardless of the rotation angle or the rotation direction of the motor 120 based on the data collected by the control unit, .

모터와 감속부를 구성하는 기어 등을 사용하여 관절 등을 구동하는 로봇에 있어서, 모터의 구동과 무관하게 착용자의 움직임이 발생하는 경우, 착용자는 상당한 크기의 기계적 저항을 느끼거나 기계적 저항으로 인하여 움직임이 불가능할 수 있다.In a robot for driving joints or the like using gears constituting a motor and a decelerating portion, when a wearer's motion occurs regardless of the drive of the motor, the wearer feels mechanical resistance of a considerable size, It may not be possible.

따라서, 상기 탄성유닛(200)을 출력부재(140)와 구동기어(170) 사이에 장착하는 것은 사용자의 움직임에 대한 기계적 저항을 줄이는 효과도 있다.Therefore, mounting the elastic unit 200 between the output member 140 and the driving gear 170 also has the effect of reducing the mechanical resistance against the movement of the user.

결국, 상기 탄성유닛(200)을 장착하면, 사용자의 움직임에 대한 기계적 저항을 줄임과 동시에 출력부재(140) 및 모터(120) 측에 각각 구비되는 엔코더를 통해 회전각도, 회전방향 또는 회전속도 등의 정보를 수집하여 사용자의 동작의도를 분석하기 위한 제어신호의 수집이 가능함을 의미한다.As a result, when the elastic unit 200 is mounted, the mechanical resistance against the movement of the user is reduced, and at the same time, the rotational angle, the rotational direction, the rotational speed or the like of the output member 140 and the motor 120 It is possible to collect control signals for analyzing the user's operation intention.

또한, 본 발명에 따른 착용형 로봇은 각각의 엔코더에서 수집된 정보를 통해 저저항-구동모드를 가능하게 한다.Furthermore, the wearable robot according to the present invention enables a low resistance-drive mode through the information collected from each encoder.

즉, 각각의 엔코더 등에서 수집된 회전각도, 회전방향 또는 회전속도 등의 정보를 활용하여, 상기 탄성유닛(200)의 변형량이 제거되는 방향으로 모터의 회전각도, 회전방향 또는 회전속도가 제어되면, 사용자의 동작 의도 또는 움직임에 따라 모터의 구동력이 제공되는 효과를 얻을 수 있으며, 이와 같은 효과는 저저항-구동모드의 동작을 가능하게 한다.That is, when the rotation angle, the rotation direction, or the rotation speed of the motor is controlled in the direction in which the deformation amount of the elastic unit 200 is removed by utilizing the information such as the rotation angle, the rotation direction, It is possible to obtain the effect that the driving force of the motor is provided according to the intention or motion of the user, and this effect enables the operation of the low resistance-drive mode.

상기 저저항-구동모드에서 착용자는 마치 착용형 로봇의 무게 또는 기계적 마찰이 없거나 크게 줄어든 상태 또는 동작 의도에 따라 추가적인 보조력을 제공받으며 움직임이 가능해진다.In the low-resistance-drive mode, the wearer is provided with an additional auxiliary force and is able to move according to the state of the wearing robot or the state in which there is no mechanical friction or a greatly reduced state or operation intention.

즉, 스스로의 동작이 어느 정도 가능한 착용자의 경우에는 이러한 저저항-구동모드에서 마치 로봇을 착용하지 않은 것과 같은 느낌으로 움직임이 가능해질 수 있다.That is, in the case of a wearer who can perform his / her own operation to some extent, the motion can be made in such a low resistance-drive mode as if the robot is not worn.

또한, 적극적인 보행 보조를 위한 보행보조-구동모드에서는 각각의 탄성구동기의 모터는 저저항-구동모드와 다른 충분한 구동력을 제공하여 착용자의 보행을 보조할 수 있다.Further, in the walking assist-driving mode for active walking assistance, each elastic driver motor can provide a sufficient driving force different from the low resistance-driving mode to assist the walking of the wearer.

정리하면, 상기 저저항-구동모드에서는 본 발명에 따른 탄성구동기(100)에서 상기 출력부재(140)의 회전으로 상기 탄성유닛(200)에 변형이 발생한 경우에 상기 변형을 제거하는 방향으로 상기 모터(120)가 구동력을 제공할 수 있으며, 보행보조-구동모드 등에서는 착용자의 움직임을 가이드 또는 안내하며 충분한 구동력을 제공할 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 탄성유닛(200)의 하나의 실시예의 상세한 구조에 대하여 설명한다.In summary, in the low resistance-drive mode, when the elastic member 200 according to the present invention is deformed by the rotation of the output member 140 in the elastic actuator 100, (120) can provide a driving force, and in a walking aiding-driving mode or the like, the wearer's guide can be guided or guided and a sufficient driving force can be provided. Hereinafter, the detailed structure of one embodiment of the elastic unit 200 according to the present invention will be described.

그리고, 보행보조-구동모드가 수행되는 과정에서도 갑자기 돌발상황, 예를 들면 로봇 착용자가 중심을 잃고 정상 보행을 하지 않는 경우에는 보행보조-구동모드가 정지되고, 로봇 착용자가 스스로의 신체 능력에 의하여 중심을 잡을 수 있도록 저저항-구동모드가 수행될 수 있다.In addition, even in the process of performing the walking assist-driving mode, when the sudden situation, for example, the wearer of the robot loses weight and does not perform the normal walking, the walking assist-driving mode is stopped, A low-resistance-drive mode can be performed to center.

따라서, 본 발명에 따른 탄성 구동기는 탄성 구조체를 구비하여 보행보조-구동모드가 수행되는 과정에서도 일시적으로 저저항-구동모드로 작동되도록 제어될 수 있으며, 이를 통해 사용자에게 최적의 보행 보조력을 제공하면서도 로봇 자체의 기계적 저항을 최소화하여 불편함을 최소화할 수 있다.Therefore, the elastic actuator according to the present invention can be controlled to operate in a low resistance-drive mode temporarily in the course of performing the walking assist-driving mode by providing the elastic structure, thereby providing the user with an optimal walking assist force The mechanical resistance of the robot itself can be minimized and the inconvenience can be minimized.

도 7은 본 발명에 따른 탄성유닛(200)의 사시도를 도시한다. 본 발명에 따른 탄성유닛(200)는 구동부재와 연결되는 제1 고정부재(210), 출력부재와 연결되는 제2 고정부재(230) 및, 상기 제1 고정부재(210)와 상기 제2 고정부재(230) 사이에서 탄성력을 제공하는 탄성부재(250)를 구비하며, 상기 제1 고정부재(210) 및 상기 제2 고정부재(230)는 금속 재질로 구성되고, 상기 탄성부재(250)는 수지 재질로 구성될 수 있다. 7 shows a perspective view of an elastic unit 200 according to the present invention. The elastic unit 200 according to the present invention includes a first fixing member 210 connected to a driving member, a second fixing member 230 connected to an output member, and a second fixing member 230 connected to the first fixing member 210, The first fixing member 210 and the second fixing member 230 are made of a metal material and the elastic member 250 is made of a metal material. And may be made of a resin material.

상기 탄성유닛(200)은 전체적으로 원호형 형상을 가질 수 있으며, 원호 방향으로 수축 또는 신장될 수 있다. 탄성부재(250)를 구비하는 탄성유닛(200)이 원호 형상으로 구성되는 경우, 변위량에 따라 비선형적 탄성 복원력이 발생되는 일반적인 코일 스프링 등과 달리 탄성력의 선형성이 향상될 수 있으므로, 탄성유닛(200)의 변형에 따른 모터의 구동력 제어가 용이해지는 장점을 가질 수 있다.The elastic unit 200 may have an overall arc shape and may be contracted or elongated in a circular arc direction. When the elastic unit 200 having the elastic member 250 is formed in the shape of an arc, the linearity of the elastic force can be improved unlike a general coil spring or the like in which a nonlinear elastic restoring force is generated according to the displacement amount. The control of the driving force of the motor according to the deformation of the motor can be facilitated.

상기 탄성유닛(200)은 상기 구동기어(170)와 상기 출력부재(140) 사이의 공간에 개재된 상태로 상기 구동기어(170)와 상기 출력부재(140)에 각각 체결되므로 전체적으로 납작한 스트립 형태로 구성되고, 상기 탄성유닛(200)에 의한 두께 증가가 거의 존재하지 않는다. 그리고, 상기 탄성유닛(200)이 납작한 스트립 형태로 구성되어 탄성구동기(100)가 더욱 슬림화될 수 있다. 상기 탄성유닛(200)을 구성하는 각각의 고정부재는 열처리된 금속 재질로 구성될 수 있으며, 상기 탄성부재(250)는 수지재질, 구체적으로는 우레탄 등의 재질로 구성되어, 각각의 고정부에 토크가 가해지는 경우 탄성 변형될 수 있다. 우레탄(폴리우레탄)은 고유의 거품 구조에 의하여 탄성이 좋고 내구성이 우수하여 탄성부재로서 활용될 수 있다.Since the elastic unit 200 is fastened to the driving gear 170 and the output member 140 in a state interposed in the space between the driving gear 170 and the output member 140, And there is almost no increase in thickness by the elastic unit 200. Further, the elastic unit 200 is formed in a flat strip shape, so that the elastic driver 100 can be further slimmed. Each of the fixing members constituting the elastic unit 200 may be made of a heat-treated metal material. The elastic member 250 is made of a resin material, specifically, urethane or the like, It can be elastically deformed when a torque is applied. Urethane (polyurethane) has good elasticity due to its inherent foam structure and is excellent in durability and can be utilized as an elastic member.

도 7에 도시된 상기 탄성부재(250)는 원기둥 형태로 구성되고, 각각의 탄성부재(250)에 인접한 제1 고정부재(210) 및 제2 고정부재(230)의 단부는 원기둥 형태의 탄성부재(250) 변형시 탄성부재(250)의 이탈을 방지하기 위하여 폭방향 양단부가 걸림턱(211)이 돌출된 형태로 구성될 수 있다.The elastic members 250 shown in FIG. 7 are formed in a cylindrical shape, and the end portions of the first fixing member 210 and the second fixing member 230 adjacent to the respective elastic members 250 are connected to the elastic members 250, The latching protrusions 211 may protrude from both ends in the width direction to prevent the elastic member 250 from being separated from the main body 250 when the main body 250 is deformed.

그러나, 상기 탄성부재(250)와 제1 고정부재(210) 및 제2 고정부재(230)와 별도로 구성되고 탄성을 가진 수지 재질 등으로 구성되는 경우, 그 형태는 다양하게 변경이 가능하다.However, if the elastic member 250 and the first fixing member 210 and the second fixing member 230 are formed separately from each other and made of a resin material having elasticity, the shape of the elastic member 250 may be variously changed.

여기서, 상기 탄성유닛(200)은 상기 모터(120)의 구동력이 전달되는 구동기어(170)와 연결되는 제1 고정부재(210), 각각의 관절(또는 대퇴부재 또는 하퇴부재가 장착)가 장착되며 출력부재(140)과 연결되는 제2 고정부재(230) 및 상기 제1 고정부재(210)와 상기 제2 고정부재(230) 사이에서 탄성력을 제공하는 탄성부재(250)를 포함하여 구성될 수 있으므로, 상기 탄성유닛(200)의 제1 고정부재(210)는 전술한 바와 같이 상기 상기 구동기어(170)의 연결부(174)에 연결되어 구동기어(170)가 구동되는 경우 회전 토크를 상기 탄성유닛(200) 전체로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.The elastic unit 200 includes a first fixing member 210 connected to the driving gear 170 through which the driving force of the motor 120 is transmitted and respective joints (or a thigh member or a thigh member) A second fixing member 230 connected to the output member 140 and an elastic member 250 providing an elastic force between the first fixing member 210 and the second fixing member 230. [ The first fixing member 210 of the elastic unit 200 is connected to the connecting portion 174 of the driving gear 170 as described above so that when the driving gear 170 is driven, Unit 200 as a whole.

그러나, 구동기어 또는 출력부재의 체결홀 등의 위치를 변경하여 상기 탄성유닛(200)의 제1 고정부재(210)를 출력부재(140) 측에 체결하고 제2 고정부재(230)를 구동기어(170) 측에 체결하는 방법으로 구성하는 방법도 가능하다.However, by changing the positions of the coupling holes of the driving gear or the output member, the first fixing member 210 of the elastic unit 200 is fastened to the output member 140 side, And a method of fastening it to the side of the base plate 170 is also possible.

상기 탄성유닛(200)의 제1 고정부재(210)를 매개로 전달된 구동토크는 제2 고정부재(230)를 통해 출력부재(140)에 전달되어 각각의 관절의 구동 토크로 작용할 수 있다.The driving torque transmitted through the first fixing member 210 of the elastic unit 200 is transmitted to the output member 140 through the second fixing member 230 and can act as a driving torque of each joint.

상기 제1 고정부재(210)에는 제1 연결홀(212)이 형성되어 상기 탄성부재(250)의 체결홀(173)을 관통한 볼트 등이 체결될 수 있다.A first connection hole 212 is formed in the first fixing member 210 so that a bolt or the like passing through the fastening hole 173 of the elastic member 250 can be fastened.

한편, 상기 탄성유닛(200)에 구비되는 상기 탄성부재의 개수는 증감이 가능하다. 즉, 탄성부재의 개수가 1개 또는 3개 이상으로 구성될 수도 있다.Meanwhile, the number of elastic members included in the elastic unit 200 can be increased or decreased. That is, the number of the elastic members may be one or three or more.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 탄성유닛(200)은 180도 이하의 각도 크기를 갖는 원호 형태로 구성되고, 상기 탄성유닛을 구성하는 상기 제1 고정부재 및 한 쌍의 상기 제2 고정부재는 각각 20도 내지 40도의 크기 정도로 구성되는 것이 바람직함을 반복적인 실험을 통해 확인하였다.7, the elastic unit 200 is formed in an arc shape having an angular size of 180 degrees or less, and the first fixing member and the pair of second fixing members, which constitute the elastic unit, Are preferably configured to have a size of about 20 degrees to about 40 degrees, respectively, through repetitive experiments.

도 7에 도시된 실시예에서, 상기 탄성부재(250A, 250B)는 상기 제1 고정부재(210)의 양측에 한 쌍이 구비되어 제1 탄성부재(250A)와 제2 탄성부재(250B)를 구비하고 이때 상기 제2 고정부재(230)는 한 쌍의 상기 탄성부재(250A, 250B)를 각각 지지할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 7, the elastic members 250A and 250B are provided on both sides of the first fixing member 210 and include a first elastic member 250A and a second elastic member 250B And the second fixing member 230 may support the pair of elastic members 250A and 250B, respectively.

상기 제2 고정부재(230)는 상기 출력부재(140)의 제2 체결홀(148A, 148B)과 연결되는 제2 연결홀(232A, 232B)을 구비할 수 있으며, 볼트 등의 부재가 상기 제2 체결홀(148A, 148B)과 상기 제2 연결홀(232A, 232B)을 관통하여 체결될 수 있다.The second fixing member 230 may include second connection holes 232A and 232B that are connected to the second coupling holes 148A and 148B of the output member 140, And can be fastened through the second connection holes 148A and 148B and the second connection holes 232A and 232B.

전술한 바와 같이 상기 탄성유닛(200)이 상기 구동기어(170)와 출력부재(140)을 서로 연결하는 경우, 상기 탄성유닛(200)은 상기 모터(120) 또는 구동기어(170)의 회전에 관계없이 상기 출력부재(140)의 어느 정도의 회전을 허용할 수 있다.When the elastic unit 200 connects the driving gear 170 and the output member 140 to each other as described above, the elastic unit 200 is rotated by the rotation of the motor 120 or the driving gear 170 The output member 140 can be allowed to rotate to some extent regardless.

즉, 상기 탄성유닛(200)은 상기 제1 고정부재(210)에 의해 상기 구동기어(170)와 연결되며, 상기 제1 고정부재(210)와 탄성부재(250A, 250B)로 연결된 상기 제2 고정부재(230)에 의해 상기 출력부재(140)와 연결되므로, 도 5의 (a)에서 상기 출력부재(140)가 반시계 방향으로 회전하는 경우에 상기 출력부재(140)의 회전력은 상기 구동기어(170) 또는 상기 감속부(160)로 즉시 전달되지 않고 상기 탄성유닛(200)의 제1 탄성부재(250A)를 압축시킴과 동시에 제2 탄성부재(250B)를 신장 변형시킬 수 있다.That is, the elastic unit 200 is connected to the driving gear 170 by the first fixing member 210, and the second fixing member 210 is connected to the elastic members 250A and 250B. When the output member 140 is rotated in the counterclockwise direction in FIG. 5A, the rotational force of the output member 140 is transmitted to the output member 140 by the fixing member 230, The first elastic member 250A of the elastic unit 200 can be compressed and the second elastic member 250B can be deformed without being immediately transferred to the gear 170 or the deceleration unit 160. [

그리고 각각의 탄성부재의 변형과 함께 제2 엔코더(e2) 등에서 출력부재(140)의 회전을 감지하는 경우, 이는 사용자의 움직임 의도로 파악하여 각각의 탄성부재의 변형을 제거하는 방향으로 모터를 구동시켜 구동력을 제공하여 저저항-구동모드를 제공하거나, 미리 결정된 보행 동작에 따라 보행보조-구동모드을 수행할 수 있다.When the rotation of the output member 140 is sensed by the second encoder e2 or the like together with the deformation of the respective elastic members, this is detected by the intention of the user's motion and the motor is driven in the direction of removing the deformation of each elastic member Driving mode to provide a low resistance-driving mode, or to perform a walking assist-driving mode according to a predetermined walking motion.

저저항-구동모드를 보다 상세하게 설명하면, 상기 제2 엔코더(e2)는 출력부재의 회전을 감지하고, 상기 제1 엔코더(e1)는 회전이 감지되지 않는 경우, 사용자의 움직임이 발생된 것으로 판단하여, 상기 모터(120)는 상기 출력부재(140)의 회전 방향으로 구동토크를 발생시키고 그 구동토크에 의하여 구동기어(170)를 회전시키면, 결국 모터(120)의 구동력은 상기 탄성유닛(200)을 매개로 출력부재(140)로 전달되어 사용자의 동작 의도에 따라 구동토크를 보조하여 사용자는 기계적 저항이 최소화됨과 더불어 의도한 동작에 대한 토크 보조를 받을 수 있다.More specifically, the second encoder e2 senses the rotation of the output member, and when the rotation of the first encoder e1 is not detected, it is determined that the movement of the user has occurred The motor 120 generates the driving torque in the rotating direction of the output member 140 and rotates the driving gear 170 by the driving torque so that the driving force of the motor 120 is transmitted to the elastic unit 200 to the output member 140 to assist the driving torque according to the intention of the user so as to minimize the mechanical resistance and receive the torque assist for the intended operation.

즉, 본 발명에 따른 착용형 로봇은 전술한 탄성구동기(100)가 착용자의 좌우측 고관절 및 슬관절에 구비되고, 착용자의 대퇴와 하퇴를 각각 지지하는 상부 프레임부 또는 하부 프레임부의 일단이 각각의 탄성구동기를 구성하는 출력부재에 장착되는 것으로 가정할 때, 보행 보조 구동모드에서는 로봇 착용자의 각각의 관절의 탄성구동기는 보행 사이클에 맞춰 각각의 프레임부를 회전 구동시켜 사용자의 보행을 보조할 수 있다.That is, in the wearable robot according to the present invention, the above-described elastic driver 100 is provided in the left and right hip joints and the knee joint of the wearer, and one end of the upper frame part or the lower frame part, The elastic actuators of the respective joints of the wearer of the robot can rotate the respective frame parts in accordance with the gait cycle to assist the user in walking.

또한, 저저항 보행모드에서는 복수 개의 탄성구동기가 먼저 구동되지 않지만 상기 복수 개 의 탄성구동기 중 어느 하나의 탄성구동기를 구성하는 모터가 정지된 상태에서 해당 탄성구동기를 구성하는 출력부재가 회전하여 상기 탄성유닛에 탄성 변형이 발생한 경우, 해당 관절이 지지하는 대퇴 또는 하퇴의 움직임이 발생된 경우에 해당하므로, 로봇 착용자의 동작 의도가 있는 것으로 판단하여, 해당 탄성구동기를 구성하는 모터는 해당 탄성구동기의 탄성유닛의 탄성 변형을 제거하는 방향으로 상기 모터가 구동시켜, 로봇 착용자가 느낄 수 있는 기계적 저항을 최소화 또는 추가적인 보조력을 제공하며 관절의 움직임이 가능하도록 할 수 있다.In addition, in the low resistance walking mode, the plurality of elastic actuators are not driven first, but when the motor constituting one of the plurality of elastic actuators is stopped, the output member constituting the elastic actuators rotates, It is judged that there is an intention to operate the robot wearer and the motor constituting the elastic drive unit is determined to have the elasticity of the elastic drive unit It is possible to drive the motor in the direction of eliminating the elastic deformation of the unit to minimize the mechanical resistance felt by the wearer of the robot or to provide an additional auxiliary force and to enable movement of the joint.

그리고, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄성구동기(100)는 상기 출력부재(140)의 회전각도를 제한하는 회전각도 제한부(111)를 구비할 수 있다.3 (b), the elastic actuator 100 according to the present invention may include a rotation angle restricting unit 111 for restricting the rotation angle of the output member 140.

상기 회전각도 제한부(111)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 출력부재(140)에 인접하여 상기 하우징(110a, 110c)에 형성된 하나 이상의 고정홈(112)과, 상기 고정홈(112)에 착탈 가능하게 연결되어 상기 출력부재(140)의 회전각도를 제한하는 고정핀(113)을 구비할 수 있다.The rotation angle restricting unit 111 includes at least one fixing groove 112 formed in the housing 110a and 110c adjacent to the output member 140 as shown in FIG. And a fixing pin 113 detachably connected to the output member 140 to limit the rotation angle of the output member 140.

즉, 도 3와 같이 상기 고정핀(113)을 상기 고정홈(112)에 삽입하여 고정하는 경우에 상기 출력부재(140)의 플랜지부(146)가 회전하는 중에 상기 고정핀(113)과 서로 간섭되어 상기 출력부재(140)이 더 이상 회전하지 않도록 제한할 수 있고, 상기 고정홈(112)이 복수 개가 구비되어 회전각도의 제한 범위를 설정할 수 있으므로 사용자의 특성 또는 필요에 따라 회전각도의 범위를 제한할 수 있는 효과가 있다.3, when the fixing pin 113 is inserted into the fixing groove 112 and fixed, the flange 146 of the output member 140 is rotated with the fixing pin 113 The output member 140 can be prevented from rotating further, and a plurality of the fixing grooves 112 can be provided to set the limit range of the rotation angle. Therefore, the range of the rotation angle Can be limited.

도 8은 도 7에 도시된 탄성유닛(200)에 구동력이 인가에 따른 변형 상태를 도시한다. 구체적으로, 도 8(a)은 탄성유닛(200)에 탄성 변형이 발생되지 않은 상태를 도시하고, 도 8(b)는 탄성유닛(200)의 제1 고정부재(210) 또는 제2 고정부재(230)에 연결된 구동기어(170) 또는 출력부재(140)가 반시계 방향으로 회전되는 경우의 탄성유닛(200)이 변형된 상태를 도시한다.Fig. 8 shows a deformation state in response to application of driving force to the elastic unit 200 shown in Fig. 8 (b) shows a state in which no elastic deformation is generated in the elastic unit 200, and FIG. 8 (b) shows a state in which the first fixing member 210 or the second fixing member 210 of the elastic unit 200 The elastic unit 200 is deformed when the driving gear 170 or the output member 140 connected to the output shaft 230 is rotated counterclockwise.

본 발명에 따른 탄성유닛(200)은 구동기어(170) 또는 출력부재(140)의 회전에 따라 발생되는 구동토크를 출력부재(140) 또는 구동기어(170)로 전달하게 된다. The elastic unit 200 according to the present invention transmits the driving torque generated by the rotation of the driving gear 170 or the output member 140 to the output member 140 or the driving gear 170.

탄성유닛(200)이 변형 전 제1 고정부재(210) 및 각각의 제2 고정부재(230A, 230B)의 단부 사이의 각도는 각각 △t1 이나, 구동기어(170) 또는 출력부재(140)가 반시계 방향으로 회전되는 경우, 제1 탄성부재(250A)가 개재된 탄성유닛(200)의 제1 고정부재(210) 및 좌측 제2 고정부재(230A)의 단부 사이의 각도는 △t1 보다 작은 각도로 변경되어 압축되고, 제2 탄성부재(250B)가 개재된 제1 고정부재(210) 및 우측 제2 고정부재(230B)의 단부 사이의 각도는 △t1 보다 큰 △t2로 증가된다.The angles between the ends of the first fixing member 210 before the deformation of the elastic unit 200 and the ends of the respective second fixing members 230A and 230B are Δt 1 and the angle between the ends of the driving gear 170 or the output member 140, If that is rotated in the counterclockwise direction, the angle between the end of the first elastic member the first fixing member 210 and the left second fixing member (230A) of the elastic unit 200 is interposed (250A) is △ t 1 than being compressed is changed at a small angle, the second resilient member (250B) is interposed a first to a fixed member 210 and the right second fixed angle between the end of the member (230B) is △ t large △ t 2 than the first .

즉, 주행모드에 따라 상기 탄성유닛(200)을 변형시키는 외력이 탄성유닛(200)의 제1 고정부재(210) 또는 제2 고정부재(230)에서 제공될 수 있고, 그에 따라 탄성유닛의 제1 탄성부재(250A) 및 제2 탄성부재(250B) 중 어느 하나를 압축시키고 다른 하나를 신장시킬 수 있다.That is, an external force for deforming the elastic unit 200 according to the running mode can be provided in the first fixing member 210 or the second fixing member 230 of the elastic unit 200, One of the first elastic member 250A and the second elastic member 250B may be compressed and the other one may be stretched.

보행보조-구동모드에서는 상기 탄성유닛(200)은 2개의 탄성부재(250A, 250B)를 구비하지만 변형시와 미변형시의 변형 각도가 크지는 않아서 모터의 구동력이 구동기어(170)를 매개로 신속하게 출력부재(140)로 전달될 수 있고, 저저항-보행모드에서는 변형시와 미변형시의 변형 각도가 크지 않더라도 각각의 엔코더의 감도 등을 조절하면 사용자의 움직임이 발생하면 이를 즉시 감지하여 탄성유닛의 변형을 제거하는 방향으로 즉시 구동력을 발생시켜 로봇 착용자의 보조할 수 있다.In the walking assist-driving mode, the elastic unit 200 includes two elastic members 250A and 250B, but the angle of deformation at the time of deformation and at the time of deformation is not large, so that the driving force of the motor is transmitted through the driving gear 170 Can be quickly transmitted to the output member 140. In the low resistance-walking mode, even if the angle of deformation at the time of deformation and undrawn is not large, if the sensitivity of each encoder is adjusted, The driving force is immediately generated in the direction of removing the deformation of the elastic unit, so that the wearer of the robot can assist.

이와 같이 구동장치 내에 탄성유닛을 구비하여 사용자가 느끼는 기계적 저항을 최소화하면서도 특정 관절의 움직임에 대한 사용자의 의도의 파악이 가능하도록 로봇을 구성하여 주행모드에 따라 다양한 보행보조가 가능하게 된다.In this manner, the robot is provided with an elastic unit in the driving unit so that the user can grasp the intention of the user with respect to the movement of the specific joint while minimizing the mechanical resistance felt by the user, and various walking aids can be provided according to the driving mode.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. . It is therefore to be understood that the modified embodiments are included in the technical scope of the present invention if they basically include elements of the claims of the present invention.

100..탄성구동기
200..탄성유닛
1000..착용형 로봇100 .. elastic actuator
200 .. elastic unit
1000 .. Wearable Robot

Claims (12)

모터의 구동력에 의하여 구동되는 구동부재와 연결되는 제1 고정부재;
출력부재와 연결되는 상기 제1 고정부재 외측에 구비되는 한 쌍의 제2 고정부재; 및,
상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재 사이에 각각 구비되며, 탄성력을 제공하기 위한 한 쌍의 탄성부재;를 구비하며,
상기 제1고정부재 및 상기 제2 고정부재는 금속 재질로 구성되고, 상기 탄성부재는 우레탄 수지 재질의 원기둥 형태로 구성되며,
상기 제1 고정부재, 상기 한 쌍의 탄성부재 및 상기 한 쌍의 제2 고정부재는 원호 형태로 배치되어 구성되고,
각각의 상기 탄성부재에 인접한 제1 고정부재 및 제2 고정부재의 단부는 원기둥 형태의 탄성부재의 이탈을 방지하기 위하여 폭방향 양단부에 걸림턱이 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성유닛.A first fixing member connected to a driving member driven by a driving force of the motor;
A pair of second fixing members provided outside the first fixing member connected to the output member; And
And a pair of elastic members provided between the first fixing member and the second fixing member, respectively, for providing an elastic force,
Wherein the first fixing member and the second fixing member are made of a metal material, the elastic member is made of a urethane resin material,
Wherein the first fixing member, the pair of elastic members, and the pair of second fixing members are arranged in an arc shape,
Wherein an end of each of the first fixing member and the second fixing member adjacent to each elastic member is provided with a latching jaw at both ends in the width direction to prevent separation of the elastic member in the shape of a cylinder. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 탄성유닛은 180도 이하의 각도 크기를 갖는 원호 형태로 배치되고, 상기 탄성유닛을 구성하는 상기 제1 고정부재 및 한 쌍의 상기 제2 고정부재는 각각 20도 내지 40도의 크기로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄성유닛.The method according to claim 1,
Wherein the elastic unit is arranged in an arc shape having an angular size of 180 degrees or less and the first fixing member and the pair of second fixing members constituting the elastic unit are each configured to have a size of 20 to 40 degrees Features an elastic unit. 하체 보조를 위한 착용형 로봇에서 착용자의 대퇴와 하퇴를 각각 지지하는 상부 프레임부 및 하부 프레임부를 구동하기 위하여 고관절 영역 또는 슬관절 영역에 장착되는 탄성구동기에 있어서,
회전축을 구비하고, 상기 회전축을 통해 구동력을 제공하는 모터;
상기 모터의 구동력에 의하여 구동되는 구동기어;
상기 구동기어에 연결되는 탄성유닛; 및,
상기 탄성유닛에 연결되고, 상기 상부 프레임부 또는 상기 하부 프레임부에에 체결되어 상기 상부 프레임부 또는 상기 하부 프레임부로 구동력을 전달하는 출력부재;
상기 구동기어 및 상기 출력부재는 상대적 회전 구동이 가능하고, 상기 구동기어 및 상기 출력부재의 회전축은 동축 상에 일치하되 상기 모터의 회전축과 평행하며,
상기 탄성유닛은 제1 고정부재, 상기 제1 고정부재 외측에 배치되는 한 쌍의 탄성부재 및 상기 탄성부재 외측에 각각 구비되는 한 쌍의 제2 고정부재를 구비하여 원호 형태로 배치되고, 상기 탄성유닛은 상기 구동기어 및 상기 출력부재 사이에 개재되며, 상기 탄성유닛의 제1 고정부재는 구동기어에 체결되고, 상기 탄성유닛의 제2 고정부재는 상기 출력부재에 체결되고,
상기 제1 고정부재 및 상기 제2 고정부재는 금속 재질로 구성되고, 상기 탄성부재는 우레탄 수지 재질의 원기둥 형태로 구성되며, 각각의 상기 탄성부재에 인접한 제1 고정부재 및 제2 고정부재의 단부는 원기둥 형태의 탄성부재의 이탈을 방지하기 위하여 폭방향 양단부에 걸림턱이 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성구동기.An elastic actuator mounted on a hip or knee area for driving an upper frame part and a lower frame part supporting a femur and a lower part of a wearer in a wearable robot for lower body support,
A motor provided with a rotation shaft and providing a driving force through the rotation shaft;
A driving gear driven by a driving force of the motor;
An elastic unit connected to the driving gear; And
An output member connected to the elastic unit and coupled to the upper frame part or the lower frame part to transmit a driving force to the upper frame part or the lower frame part;
Wherein the driving gear and the output member are rotatable relative to each other, the rotational axis of the driving gear and the output member coinciding with the rotational axis of the motor,
Wherein the elastic unit is arranged in an arc shape with a first fixing member, a pair of elastic members disposed outside the first fixing member, and a pair of second fixing members respectively provided outside the elastic member, The first fixing member of the elastic unit is fastened to the driving gear, the second fixing member of the elastic unit is fastened to the output member, and the second fixing member of the elastic unit is fastened to the output member,
Wherein the first fixing member and the second fixing member are made of a metal material, and the elastic member is formed in a cylindrical shape of a urethane resin material, and each of the first fixing member and the second fixing member Is provided with a locking step at both ends in the width direction in order to prevent the separation of the cylindrical elastic member. 제5항에 있어서,
상기 모터의 회전축과 연결되는 적어도 하나의 감속기어를 포함하며, 상기 모터 및 상기 구동기어에 사이에 연결되는 감속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성구동기.6. The method of claim 5,
Further comprising at least one reduction gear connected to a rotation axis of the motor, and a reduction portion connected between the motor and the drive gear. 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 모터 또는 상기 출력부재의 회전각도, 회전속도 또는 회전방향을 감지하기 위한 적어도 하나의 엔코더 및 상기 엔코더에서 수집된 정보를 근거로 상기 모터를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성구동기.6. The method of claim 5,
At least one encoder for sensing a rotation angle, a rotation speed or a rotation direction of the motor or the output member, and a control unit for controlling the motor based on the information collected by the encoder. 제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 출력부재가 회전하여 상기 탄성유닛에 탄성 변형이 발생한 경우에 상기 탄성유닛의 탄성 변형이 제거되는 방향으로 상기 모터가 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탄성구동기.9. The method of claim 8,
Wherein the controller controls the motor to be driven in a direction in which elastic deformation of the elastic unit is removed when the output member rotates and elastic deformation occurs in the elastic unit. 삭제delete 착용자의 고관절 및 슬관절에 구비되는 제5항, 제6항, 제8항 및 제9항 중에 선택된 어느 한 항에 따른 복수 개의 탄성구동기;
착용자의 고관절에 장착된 탄성구동기의 출력부재에 일단이 연결되며, 착용자의 대퇴를 지지하기 위한 상부 프레임부; 및,
착용자의 슬관절에 장착된 탄성구동기의 출력부재에 일단이 연결되며, 착용자의 하퇴를 지지하기 위한 하부 프레임부;를 포함하며,
착용자의 보행시 각각의 탄성구동기의 출력부재는 각각의 상부 프레임부 또는 하부 프레임부를 회전 구동하여 착용자의 보행을 보조하는 것을 특징으로 하는 하체 보조를 위한 착용형 로봇.A plurality of elastic actuators according to any one of claims 5, 6, 8 and 9, which are provided to the wearer's hip and knee joint;
An upper frame part connected at one end to an output member of an elastic driver mounted on a wearer's hip and supporting a femur of a wearer; And
And a lower frame part, one end of which is connected to the output member of the elastic driver mounted on the wearer's knee joint, for supporting the lower part of the wearer,
Wherein the output member of each of the elastic actuators rotates and drives the upper frame portion or the lower frame portion when the wearer is walking, thereby assisting the walking of the wearer. 제11항에 있어서,
상기 복수 개의 탄성구동기 중 어느 하나의 탄성구동기를 구성하는 모터가 정지된 상태에서 해당 탄성구동기를 구성하는 출력부재가 회전하여 상기 탄성유닛에 탄성 변형이 발생한 경우, 상기 모터는 상기 탄성유닛의 탄성 변형을 제거하는 방향으로 상기 모터가 구동되는 것을 특징으로 하는 하체 보조를 위한 착용형 로봇.12. The method of claim 11,
When an output member constituting the elastic driving unit rotates and elastic deformation occurs in the elastic unit in a state where the motor constituting one elastic driving unit of the plurality of elastic driving units is stopped, the motor causes elastic deformation of the elastic unit And the motor is driven in a direction in which the motor is removed.
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