KR102027069B1 - 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트 - Google Patents

낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트 Download PDF

Info

Publication number
KR102027069B1
KR102027069B1 KR1020180151047A KR20180151047A KR102027069B1 KR 102027069 B1 KR102027069 B1 KR 102027069B1 KR 1020180151047 A KR1020180151047 A KR 1020180151047A KR 20180151047 A KR20180151047 A KR 20180151047A KR 102027069 B1 KR102027069 B1 KR 102027069B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module
exoskeleton
support
suit
soft
Prior art date
Application number
KR1020180151047A
Other languages
English (en)
Inventor
서갑호
한종부
이종일
양견모
이석재
손동섭
Original Assignee
한국로봇융합연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국로봇융합연구원 filed Critical 한국로봇융합연구원
Priority to KR1020180151047A priority Critical patent/KR102027069B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102027069B1 publication Critical patent/KR102027069B1/ko

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
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/015—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with shock-absorbing means
    • A41D13/018—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with shock-absorbing means inflatable automatically
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/0543—Legs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/012—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations inflatable
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/30—Pressure-pads
    • A61F5/34—Pressure pads filled with air or liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0181—Protectors for articulations
    • 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
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0165—Damping, vibration related features

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

본 발명은 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 사용자의 엉덩이, 허벅지, 종아리에 밀착되도록 착용되는 슈트팬츠에 장착되어 낙상보호와 보행지원이 가능한 소프트 외골격 슈트에 있어서, 내부로 공압이 인가, 제거되면서 사용자의 근력을 보조하는 근력보조모듈; 및 내부로 공압이 인가되어 유지되면서 지지력을 보조하는 외골격모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트에 관한 것이다.

Description

낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트{Soft Exo­suit for Fall Prevention and Gait Assistance}
본 발명은 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 노인의 저감된 근력강도와 이로 인해서 발생할 수 있는 낙상에 대해 예비하기 위하여 소프트웨어러블 슈트 형태의 외골격 로봇에 관한 것이다.
일반적으로 노인은 보행주기에서 한쪽으로 서있는 자세(gait cycle 10% 근방) 즉, 한쪽 발에 상체의 하중이 집중되는 구간에서 충분한 힘을 지지하지 못할 경우 미끌림, 헛디딤 등이 발생하여 낙상사고를 유발하고 있다. 이러한 낙상사고에 의한 골절은 노인들에게는 신경손상, 퇴진탕 등의 2차 사고를 유발하여 매우 치명적이다.
착용형 로봇은 말그대로 웨어러블 로봇(wearable robot)이라고 총칭하고, 근력증강을 목표로 산업, 군사 재활 분야에서 시스템의 재질과 형태 그리고 구동 방식에 관한 연구 개발이 이루어지고 있다. 이 시스템은 재료와 구조 및 동장 방식에 따라서 단단한 외골격형(Rigid exoskeleton)과 부드러운 슈트형(soft exosuit)으로 구분된다.
특히 슈트형 시스템을 구성하는 소재가 직물 및 와이어 등으로 구성되기 때문에 가볍고 착용성이 우수하다는 장점이 있다. 따라서 재활이 필요한 장애인 또는 근력이 약한 노인을 위한 근력증강 시스템은 슈트형 으로 개발되는 것이 일반적이다.
최근에 개발된 슈트형 근력 보조 시스템은 미국에서 개발된 장갑형 슈트인Robo-Glove와 하지 근력보조용 soft-exosuit, 그리고 한국에서 개발된 장갑형 Exo-Glove-Poly 등이 있다. 이러한 근력보조 시스템은 대부분 산업현장과 장애인 재활 치료 목적으로 연구되고 있고, 노인이 일반생활에 사용하기에는 보조되는 근력의 크기나 필요한 근력의 위치가 맞지 않는다. 이에 노인의 보행에 도움을 줄 수 있는 시스템으로 가장 최근에 이슈가 되고 있는 Superflex 사의 Aura power clothing은 전기활성고분자(Electro-active polymer) 기술을 적용하여 근력을 증강시키는 슈트형 시스템을 개발 중에 있다.
하지만, 이 시스템에도 낙상에 의한 골절을 예방할 수 있는 장치가 고려되지 않았다.
본 발명이 제안하는 방식은 슈트형 타입의 근력지원 시스템으로서 노인의 보행시 근력지원이 가능하고 필요시(낙상발생시)에 엉덩이, 고관절 측면, 무릎에 충격을 완화할 수 있는 공압을 이용한 가변강성형 슈트이다.
대한민국 등록특허 제1099521호 대한민국 등록특허 제1222914호 대한민국 등록특허 제0654317호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 낙상 사고를 방지하고, 사고시 충격을 완화할 수 있는 소프트 슈트 형태의 외골격 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 일반적으로 사람이 가장 큰 근력이 필요로 하는 보행주기 10%(서있는 자세에서 걷기로 넘어가는 자세)에 해당 할 때 최대 20%의 근력을 지원할 수 있도록 설계되었고, 이는 일반인보다 근력이 저하된 노인에게 중요한 보조력에 해당하며 또한 낙상시 발생되는 충격을 저감하기 위하여 엉덩이, 고관절 측면, 무릎에 위치한 모듈은 최대 30%의 충격을 흡수하도록 설계되었어, 기존에 발생할 수 있는 낙상사고의 피해를 크게 감소시킬 수 있는, 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 일반 하의에 부착가능한 모듈로 구성되어 슈트형태를 가지고,지지역할을 하는 소프트 외골격이 허벅지와 종아리에 위치하며, 그 사이에 힘을 전달할 수 있는 소프트 엑츄에이터가 위치하고, 각 모듈은 힘을 전달하고, 받기 위하여 플라스틱 형태의 바가 융착방식으로 접합된 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트를 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은, 사용자의 엉덩이, 허벅지, 종아리에 밀착되도록 착용되는 슈트팬츠에 장착되어 낙상보호와 보행지원이 가능한 소프트 외골격 슈트에 있어서, 내부로 공압이 인가, 제거되면서 사용자의 근력을 보조하는 근력보조모듈; 및 내부로 공압이 인가되어 유지되면서 지지력을 보조하는 외골격모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트로서 달성될 수 있다.
그리고 근력보조모듈은 무릎 뒤에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 외골격모듈은 허벅지 양측 각각과, 종아리 양측 각각에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 외골격 모듈 각각과 상기 근력보조모듈 사이에 융착방식으로 결합되어 상기 근력보조모듈 측의 힘을 상기 외골격 모듈 측으로 전달하도록 플라스틱으로 구성된 연결모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 근력보조모듈로 사용자의 보행주기로 공압을 인가, 제거하여 근력을 보조하는 공압구동부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 고관절 측면, 엉덩이, 및 무릎 중 적어도 어느 하나에 위치되어 필요시 내부로 공기가 주입되는 충격저감모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 필요시 상기 외골격 모듈 내의 공기가 상기 충격저감모듈로 인입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 외골격모듈, 상기 근력보조모듈, 상기 충격저감모듈은 유연한 형태로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 본 발명의 제2목적은 앞서 언급한 제 1목적에 따른 소프트 외골격 슈트를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법에 있어서, 사용자가 지원모듈이 장착된 슈트 팬츠를 착용하는 단계; 외골격모듈 내부로 공압이 인가되어 외골격 모듈에 의해 지지력이 보조되는 단계; 사용자가 보행을 시작하고, 근력보조모듈로 공압이 보행 주기에 부합되도록 인가, 제거되면서 근력이 보조되는 단계; 및 낙상이 발생되는 경우, 외골격 내의 공기가 충격저감모듈로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 외골격 슈트를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법으로서 달성될 수 있다.
또한 상기 근력보조모듈은 무릎 뒤에 위치되고, 상기 외골격모듈은 허벅지 양측 각각과, 종아리 양측 각각에 위치되며, 상기 충격저감모듈은 고관절 측면, 엉덩이, 및 무릎 중 적어도 어느 하나에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 외골격 모듈 각각과 상기 근력보조모듈 사이에 융착방식으로 결합된 플라스틱 연결모듈에 의해 상기 근력보조모듈 측의 힘이 상기 외골격 모듈 측으로 전달되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 근력이 보조되는 단계는, 공압구동부가 상기 근력보조모듈로 사용자의 보행주기에 부합되도록 공압을 인가, 제거하여 근력을 보조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트에 따르면, 낙상 사고를 방지하고, 사고시 충격을 완화할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트에 따르면, 일반적으로 사람이 가장 큰 근력이 필요로 하는 보행주기 10%(서있는 자세에서 걷기로 넘어가는 자세)에 해당 할 때 최대 20%의 근력을 지원할 수 있도록 설계되었고, 이는 일반인보다 근력이 저하된 노인에게 중요한 보조력에 해당하며 또한 낙상시 발생되는 충격을 저감하기 위하여 엉덩이, 고관절 측면, 무릎에 위치한 모듈은 최대 30%의 충격을 흡수하도록 설계되었어, 기존에 발생할 수 있는 낙상사고의 피해를 크게 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트의 지원모듈의 평면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트의 지원모듈의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트가 착용된 사용자를 후방측에서 바라본 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트가 착용된 사용자를 전방측에서 바라본 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트의 사진,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소프트 외골격 슈트를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트(1)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트(1)의 지원모듈(100)의 평면도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트(1)의 지원모듈(100)의 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트(1)가 착용된 사용자를 후방측에서 바라본 도면을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트(1)가 착용된 사용자를 전방측에서 바라본 도면을 도시한 것이다. 그리고 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트(1)의 사진을 도시한 것이다. 또한, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트(1)의 구성도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 엉덩이, 허벅지, 종아리에 밀착되도록 착용되는 슈트팬츠(2)에 장착되어 낙상보호와 보행지원이 가능한 소프트 외골격 슈트(1)에 대한 것이다. 먼저 이러한 슈트팬츠(2)의 다리측 각각에 지원모듈(100)과, 충격저감모듈(40)이 장착되게 된다.
지원모듈(100)은 좌측 다리측과 우측 다리측 슈트 팬츠(2)에 장착되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 지원 모듈 각각은 한개의 근력보조모듈(20)과, 4개의 외골격모듈(10) 그리고 2개의 연결모듈(30)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
외골격모듈(10)은 내부로 공압이 인가되어 유지되면서 지지력을 보조하는 기능을 수행한다. 즉, 지지역할로 근골격 역할을 하는 모듈로서, 작용전에는 슈트 형태를 유지하다가 착용 후 동작 시에는 공압이 인가되어 지지대 역할을 수행한다.
그리고 낙상이 발생할 시에는 공기를 제거(지지대효과를 제거)하여 부자연스러운 움직임을 없앤다. 이때 외골격모듈(10)에 있던 공기는 후에 설명되는 바와 같이, 충격저감모듈(40)로 전이 된다.
이러한 외골격모듈(10)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 허벅지 양측 각각과, 종아리 양측 각각에 위치됨을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 근력보조모듈(20) 내부로 공압이 인가, 제거되면서 사용자의 근력을 보조하도록 구성된다. 이러한 근력보조모듈(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 무릎 뒤에 위치됨을 알 수 있다.
또한, 공압구동부(21)는 근력보조모듈(20)로 사용자의 보행주기에 맞춰 공압을 인가, 제거하면서 근력을 보조하도록 한다. 즉, 근력조조모듈은 무릎 뒤에 위치하며 제자리 서있기, 보행시 부족한 근력을 지원하는 소프트엑추에이터 모듈이다. 공압구동부(21)에 의해 근력보조모듈(20)에 공압을 인가하고, 제거하여 근력보조 역할을 수행한다. 개인의 보행주기에 맞추어 공압을 인가할 경우 외골격모듈(10)에 힘이 전달되어 무릎토크를 지원하게 된다. 마찬가지로 공압을 제어하여 무릎을 접을때 쉽게 접힐 수 있도록 도와준다.
또한, 연결모듈(30)은 도 1에 도시된 바와 같이, 외골격모듈(10) 각각과 근력보조모듈(20) 사이에 융착방식으로 결합되어 근력보조모듈(20) 측의 힘을 외골격모듈(10) 측으로 전달하도록 한다. 즉 연결모듈(30)은 근력보조모듈(20)의 힘을 골격역할의 외골격모듈(10)에 전달하기 위하여 플라스틱 구조물로 구성되며, 이는 폴리프로필렌을 사용하여 제작하고, 인체의 형상에 맞게 자유롭게 구부러짐이 가능하다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트(1)는, 고관절 측면, 엉덩이, 및 무릎에 위치되어 필요시 내부로 공기가 주입되는 충격저감모듈(40)을 포함하여 구성된다. 낙상시 외골격모듈(10) 내의 공기가 충격저감모듈(40)로 인입되게 된다.
즉, 충격저감모듈(40)은 낙상시 충격을 완화시켜주는 역할을 하는 모듈이다. 충격저감모듈(40)은 각각 엉덩이, 고관절 측면, 무릎에 위치한다. 충격저감모듈(40)은 동작전에는 일반적인 움직임에 불편함이 없도록 유연한 형태를 가진다. 낙상이 발생시 외골격모듈(10)에 있던 공기를 받아서 부풀어 오르며 낙상의 충격을 감소시키는 역할을 한다.
앞서 언급한 외골격모듈(10), 근력보조모듈(20), 충격저감모듈(40)은 모두 유연한 형태로 구성되어 움직임에 불편이 없도록 구성된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소프트 외골격 슈트(1)를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법의 흐름도를 도시한 것이다. 앞서 언급한 소프트 외골격 슈트(1)를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법은, 먼저 사용자가 지원모듈(100)이 장착된 슈트 팬츠(2)를 착용하게 된다(S1).
그리고 외골격모듈(10) 내부로 공압이 인가되어(S2) 상기 외골격모듈(10)은 허벅지 양측 각각과, 종아리 양측 각각에 위치되며, 외골격모듈(10)에 의해 지지력이 보조되게 된다(S3).
그리고 사용자가 보행을 시작하고(S4), 무릎 뒤에 위치된 근력보조모듈(20)로 공압이 보행 주기에 부합되도록 인가, 제거되면서(S5) 근력이 보조되게 된다(S6). 이때 공압구동부(21)가 근력보조모듈(20)로 사용자의 보행주기에 부합되도록 공압을 인가, 제거하여 근력을 보조하게 된다. 또한 외골격모듈(10) 각각과 근력보조모듈(20) 사이에 융착방식으로 결합된 플라스틱 연결모듈(30)에 의해 근력보조모듈(20) 측의 힘이 외골격모듈(10) 측으로 전달되게 된다.
그리고 낙상이 발생되는 경우, 충격저감모듈(40)로 유입되게 된다. 즉, 외골격 내의 공기가 고관절 측면, 엉덩이, 및 무릎에 위치된 충격저감모듈(40)에 유입되어 부풀어 오르면서 낙상의 충격을 감소시키게 된다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트
2:슈트팬츠
10:외골격모듈
20:근력보조모듈
21:공압구동부
30:연결모듈
40:충격저감모듈
100:지원모듈

Claims (12)

  1. 사용자의 엉덩이, 허벅지, 종아리에 밀착되도록 착용되는 슈트팬츠에 장착되어 낙상보호와 보행지원이 가능한 소프트 외골격 슈트에 있어서,
    내부로 공압이 인가, 제거되면서 사용자의 근력을 보조하는 근력보조모듈; 및
    내부로 공압이 인가되어 유지되면서 지지력을 보조하는 외골격모듈;을 포함하고,
    고관절 측면, 엉덩이, 및 무릎 중 적어도 어느 하나에 위치되어 필요시 내부로 공기가 주입되는 충격저감모듈을 더 포함하며,
    상기 필요시 상기 외골격 모듈 내의 공기가 상기 충격저감모듈로 인입되는 것을 특징으로 하는 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 근력보조모듈은 무릎 뒤에 위치되는 것을 특징으로 하는 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 외골격모듈은 허벅지 양측 각각과, 종아리 양측 각각에 위치되는 것을 특징으로 하는 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 외골격 모듈 각각과 상기 근력보조모듈 사이에 융착방식으로 결합되어 상기 근력보조모듈 측의 힘을 상기 외골격 모듈 측으로 전달하도록 플라스틱으로 구성된 연결모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 근력보조모듈로 사용자의 보행주기로 공압을 인가, 제거하여 근력을 보조하는 공압구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 외골격모듈, 상기 근력보조모듈, 상기 충격저감모듈은 유연한 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트.
  9. 제 1항 내지 제 5항, 제 8항 중 어느 한 항에 따른 소프트 외골격 슈트를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법에 있어서,
    사용자가 지원모듈이 장착된 슈트 팬츠를 착용하는 단계;
    외골격모듈 내부로 공압이 인가되어 외골격 모듈에 의해 지지력이 보조되는 단계;
    사용자가 보행을 시작하고, 근력보조모듈로 공압이 보행 주기에 부합되도록 인가, 제거되면서 근력이 보조되는 단계; 및
    낙상이 발생되는 경우, 외골격 내의 공기가 충격저감모듈로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 외골격 슈트를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 근력보조모듈은 무릎 뒤에 위치되고,
    상기 외골격모듈은 허벅지 양측 각각과, 종아리 양측 각각에 위치되며,
    상기 충격저감모듈은 고관절 측면, 엉덩이, 및 무릎 중 적어도 어느 하나에 위치되는 것을 특징으로 하는 소프트 외골격 슈트를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 외골격 모듈 각각과 상기 근력보조모듈 사이에 융착방식으로 결합된 플라스틱 연결모듈에 의해 상기 근력보조모듈 측의 힘이 상기 외골격 모듈 측으로 전달되는 것을 특징으로 하는 소프트 외골격 슈트를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 근력이 보조되는 단계는, 공압구동부가 상기 근력보조모듈로 사용자의 보행주기에 부합되도록 공압을 인가, 제거하여 근력을 보조하는 것을 특징으로 하는 소프트 외골격 슈트를 이용한 낙상보호 및 보행지원방법.
KR1020180151047A 2018-11-29 2018-11-29 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트 KR102027069B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180151047A KR102027069B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180151047A KR102027069B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102027069B1 true KR102027069B1 (ko) 2019-09-30

Family

ID=68098536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180151047A KR102027069B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102027069B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021095944A1 (ko) * 2019-11-15 2021-05-20 한국로봇융합연구원 웨어러블 슈트 제어 방법 및 이를 이용한 모듈 제어 웨어러블 슈트
KR20210059377A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 한국로봇융합연구원 웨어러블 슈트 제어방법
KR20210059850A (ko) * 2019-11-15 2021-05-26 한국로봇융합연구원 낙상 예방 웨어러블 슈트
KR20210059851A (ko) * 2019-11-15 2021-05-26 한국로봇융합연구원 충격 저감 웨어러블 슈트
KR20210059913A (ko) * 2019-11-18 2021-05-26 한국로봇융합연구원 사용자 적응형 웨어러블 슈트

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100654317B1 (ko) 2005-03-15 2006-12-05 (주)동성전기기술단 반신욕슈트
KR101099521B1 (ko) 2009-12-24 2011-12-27 한국산재의료원 웨어러블 로봇보행 슈트
US20120123308A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-17 Nace Richard A Hyperextension knee brace
KR101222914B1 (ko) 2010-12-29 2013-01-16 경북대학교 산학협력단 보행용 발목 보조기구 및 이를 이용한 하지 근력지원 로봇슈트.
CN103190715A (zh) * 2013-03-18 2013-07-10 王德普 一种裤及其用途
KR20160052881A (ko) * 2014-10-29 2016-05-13 한국생산기술연구원 낙상 보호장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100654317B1 (ko) 2005-03-15 2006-12-05 (주)동성전기기술단 반신욕슈트
KR101099521B1 (ko) 2009-12-24 2011-12-27 한국산재의료원 웨어러블 로봇보행 슈트
US20120123308A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-17 Nace Richard A Hyperextension knee brace
KR101222914B1 (ko) 2010-12-29 2013-01-16 경북대학교 산학협력단 보행용 발목 보조기구 및 이를 이용한 하지 근력지원 로봇슈트.
CN103190715A (zh) * 2013-03-18 2013-07-10 王德普 一种裤及其用途
KR20160052881A (ko) * 2014-10-29 2016-05-13 한국생산기술연구원 낙상 보호장치

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021095944A1 (ko) * 2019-11-15 2021-05-20 한국로봇융합연구원 웨어러블 슈트 제어 방법 및 이를 이용한 모듈 제어 웨어러블 슈트
KR20210059377A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 한국로봇융합연구원 웨어러블 슈트 제어방법
KR20210059850A (ko) * 2019-11-15 2021-05-26 한국로봇융합연구원 낙상 예방 웨어러블 슈트
KR20210059851A (ko) * 2019-11-15 2021-05-26 한국로봇융합연구원 충격 저감 웨어러블 슈트
KR102288425B1 (ko) 2019-11-15 2021-08-10 한국로봇융합연구원 웨어러블 슈트 제어방법
KR102370567B1 (ko) 2019-11-15 2022-03-07 한국로봇융합연구원 낙상 예방 웨어러블 슈트
KR102371989B1 (ko) * 2019-11-15 2022-03-08 한국로봇융합연구원 충격 저감 웨어러블 슈트
KR20210059913A (ko) * 2019-11-18 2021-05-26 한국로봇융합연구원 사용자 적응형 웨어러블 슈트
KR102309199B1 (ko) 2019-11-18 2021-10-05 한국로봇융합연구원 사용자 적응형 웨어러블 슈트

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102027069B1 (ko) 낙상보호 및 보행지원용 소프트 외골격 슈트
Wang et al. Comfort-centered design of a lightweight and backdrivable knee exoskeleton
Kalita et al. Development of active lower limb robotic-based orthosis and exoskeleton devices: a systematic review
US11071675B2 (en) Lower limb exoskeleton system having jump-down cushioning function and method of using the same
KR101986933B1 (ko) 전방 또는 후방을 향하는 외골격
CN107411939B (zh) 一种单侧下肢残疾人士专用助力康复机器人
Winfree et al. Design of a minimally constraining, passively supported gait training exoskeleton: ALEX II
Farris et al. Preliminary evaluation of a powered lower limb orthosis to aid walking in paraplegic individuals
KR101363834B1 (ko) 족관절 보조장치
KR101417895B1 (ko) 보행 보조 장치
KR101233649B1 (ko) 근력 지원용 착용형 로봇
Langlois et al. Design and development of customized physical interfaces to reduce relative motion between the user and a powered ankle foot exoskeleton
WO2017105996A1 (en) Torque control methods and devices for powered orthosis
Yan et al. A novel adaptive oscillators-based control for a powered multi-joint lower-limb orthosis
Chen et al. Design of a lower extremity exoskeleton for motion assistance in paralyzed individuals
EP3378446B1 (en) System for assisting walking
Kiguchi et al. Walking assist for a stroke survivor with a power-assist exoskeleton
CA3053082C (en) Posterior upright of ankle foot orthosis and ankle foot orthosis
Park et al. Design and control of a powered lower limb orthosis using a cable-differential mechanism, COWALK-Mobile 2
Hojjati Najafabadi et al. Mechanical design and simulation of a saddle-assistive device for sit-to-stand transfer in healthy subjects
Kiguchi et al. Emg-based control of a lower-limb power-assist robot
Osiński et al. Conception of turning module for orthotic robot
Jung et al. A wearable robotic orthosis with a spring-assist actuator
Huang et al. A weight-supporting wearable robot for walking assist
Karthikeyan et al. Geriatric walk assist robot-design, analysis and implementation of a modular lower limb exoskeleton robot

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant