KR102031547B1 - Elastic Leg Exoskeleton with a Stiffness-Control-Clutch Mechanism - Google Patents
Elastic Leg Exoskeleton with a Stiffness-Control-Clutch MechanismInfo
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Abstract
본 발명은 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강성 제어 클러치 원리를 이용하여 보행자의 하지 관절 전체의 강성을 보조할 수 있을 뿐만 아니라, 보행자의 골반관절, 무릎관절 및 발목관절 각각의 변화에 대응하여 적합하게 적용 가능한 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable walking assistance device using the rigid control clutch principle, and more particularly, the rigid control clutch principle can not only assist the stiffness of the entire lower leg joint, but also the pelvic joint and knee of the pedestrian. The present invention relates to a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle, which is suitably applicable to changes in joints and ankle joints.
Description
본 발명은 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강성 제어 클러치 원리를 이용하여 보행자의 하지 관절 전체의 강성을 보조할 수 있을 뿐만 아니라, 보행자의 골반관절, 무릎관절 및 발목관절 각각의 변화에 대응하여 적합하게 적용 가능한 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle, and more particularly, can use the rigid control clutch principle to assist the stiffness of the entire lower leg joint, as well as the pelvic joint and knee of the pedestrian. The present invention relates to a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle, which is suitably applicable to changes in joints and ankle joints.
일반적으로 보행 보조 장치는 발목관절 및 무릎관절 중 어느 하나의 관절이 배굴되며 발생하는 힘을 저장하였다가, 이를 보행추진력으로 이용하는 방식으로 사용된다.In general, the walking assistance device is used in a manner in which any one of the ankle joint and the knee joint is stored while the force generated by back flexing, and using this as a walking propulsion force.
이때 종래의 보행 보조 장치는 관절에서 발생하는 힘을 저장하였다가 보행추진력으로 사용하기 때문에, 배굴되는 관절에 힘이 집중됨으로써, 보행자의 관절에 무리가 갈 수 있다.In this case, since the conventional walking assistance device stores the force generated in the joint and uses it as a walking propulsion force, the force is concentrated on the joint to be dug, and the pedestrian's joint may be overwhelmed.
또한, 보행자의 공중동작 구간(보행자의 발이 지면으로부터 떨어진 후 다시 지면으로 닿기 직전까지의 구간, swing phase)에서 보행자의 관절이 배굴되는 운동을 방해하여, 보행자의 공중동작을 불편하게 하는 문제점이 있고, 저장된 힘을 보행추진력으로 얻기 위한 용도로만 사용하기 때문에 관절이 배굴된 상태에서 다리의 형태가 붕괴되지 않도록 펴는 힘을 보조 할 수 없는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the pedestrian's joint movement is obstructed in the pedestrian's aerial operation section (a section of the pedestrian's foot falling from the ground to just before reaching back to the ground, swing phase), thereby making the pedestrian's aerial movement uncomfortable. However, since the stored force is used only for the purpose of obtaining a walking propulsion force, there is a problem in that it cannot assist the straightening force so that the shape of the leg does not collapse in the state where the joint is excavated.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 강성 제어 클러치 원리를 이용하여 보행자의 하지 관절 전체의 강성을 보조할 수 있을 뿐만 아니라, 보행자의 동작에 따라 강성 제어가 가능하여 보행자의 골반관절, 무릎관절 및 발목관절 각각의 변화에 대응하여 적합하게 적용 가능한 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems described above, the object of the present invention can not only assist the stiffness of the lower limb joint of the pedestrian using the stiffness control clutch principle, the stiffness control according to the operation of the pedestrian It is possible to provide a wearable walking aid device using a rigid control clutch principle that can be suitably applied in response to changes in each of the pelvic joint, knee joint and ankle joint of the pedestrian.
본 발명에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는 보행자의 하지 측면에 밀착되는 하지뼈대부; 보행자의 하지 관절부 중 적어도 하나 이상의 관절부 측면에 형성되어 상기 하지뼈대부와 연결되되, 하지 관절부의 각도 변경에 대응하여 상기 하지뼈대부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되는 가이드부; 보행자의 하지 관절부의 배굴 시 각도가 넓어지는 상기 가이드부의 원주면과 접하며, 길이 방향 일측은 최하측의 상기 하지뼈대부에 고정되는 전달자; 및 상기 전달자의 길이 방향 타측이 원주면에 일 방향으로 감겨져 회전 가능하게 형성되되, 하지 관절부의 배굴에 따라 타 방향으로 회전하는 힘보다 상대적으로 작은 강성을 가지는 기본 토션스프링을 포함하는 기본강성제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wearable walking aid device using the rigid control clutch principle according to the present invention is the lower limb skeleton in close contact with the lower side of the pedestrian; A guide part which is formed on at least one joint side of the lower limb joint part of the pedestrian and is connected to the lower limb bone part, and is rotatably formed about a fixed axis with the lower limb bone part in response to a change in the angle of the lower limb joint part; A transmitter in contact with the circumferential surface of the guide portion, the angle of which is wide when the lower limb joint of the pedestrian is deflected, and one side of the longitudinal direction is fixed to the lower extremity skeleton; And a basic torsion spring, the other side of which is longitudinally wound around the circumferential surface and formed to be rotatable, the basic torsion spring having a stiffness relatively smaller than the force rotating in the other direction according to the bending of the lower joint; Characterized in that it comprises a.
또한, 상기 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는 상기 기본강성제어부와 최상측의 가이드부가 회전 가능하게 고정되는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the wearable walking assistance device using the rigid control clutch principle is characterized in that it further comprises a coupling portion that is rotatably fixed to the basic rigidity control unit and the uppermost guide portion.
또한, 상기 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는 높이 방향으로 형성되는 중앙뼈대부와, 길이 방향 일측이 상기 중앙뼈대부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되고, 길이 방향 타측이 상기 결합부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되는 연결뼈대부 및 상기 연결뼈대부의 회전 변위를 제어하도록 탄성체로 형성되는 제어탄성부를 포함하는 고정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the wearable walking assistance device using the rigid control clutch principle is a central skeleton portion formed in the height direction, one side in the longitudinal direction is formed to be rotatable around a fixed axis of the central skeleton portion, the other side in the longitudinal direction is And a fixing part including a connecting skeleton part rotatably formed around a fixed shaft with the coupling part and a control elastic part formed of an elastic body to control the rotational displacement of the connecting skeleton part.
또한, 상기 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는 상기 기본강성제어부와 동일 축에 일정 이격되어 형성되고, 선택되는 강성을 가지는 추가 토션스프링을 포함하며, 선택적으로 상기 기본 토션스프링과 추가 토션스프링이 접촉되도록 이동 가능하게 형성되는 추가강성제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle includes an additional torsion spring which is formed at a predetermined distance from the basic rigidity control unit and has a selected rigidity, and optionally the basic torsion spring and the additional torsion. It further comprises an additional stiffness control unit is formed to be movable to contact the spring.
또한, 상기 추가강성제어부는 보행자의 발이 지면에 닿는 구간에서 상기 기본강성제어부와 접촉되도록 이동되는 것을 특징으로 한다.The additional stiffness control unit may be moved to contact the basic stiffness control unit in a section where the foot of the pedestrian touches the ground.
또한, 상기 추가강성제어부는 상기 기본강성제어부의 반대면으로 연장되어 형성되는 연장부와, 상기 연장부에 형성되는 탄성체로 이루어져, 상기 연장부의 위치를 제어 가능한 연장탄성체 및 일단이 상기 연장부에 고정되며, 보행자의 발이 지면이 닿는 구간에서 상기 연장부를 상기 기본강성제어부 방향으로 당기도록 형성되는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.The additional stiffness control part may include an extension part formed to extend to the opposite surface of the basic stiffness control part, an elastic body formed on the extension part, an extension elastic body capable of controlling the position of the extension part, and one end fixed to the extension part. And, the foot of the pedestrian is characterized in that it comprises a cable formed to pull the extension in the direction of the basic stiffness control unit in the section in contact with the ground.
또한, 상기 케이블은 타단이 상기 중앙뼈대부에 고정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the cable is characterized in that the other end is fixed to the central skeleton.
또한, 상기 가이드부는 적어도 둘 이상이 서로 상이한 선택되는 직경을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the guide portion is characterized in that at least two or more are formed to have a selected diameter different from each other.
본 발명에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는 보행자의 하지 관절부 전체의 강성을 보조할 수 있어 보행자로 하여금 보행에 따른 도움을 줄 수 있는 장점이 있다.The wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the present invention can assist the stiffness of the entire lower leg joint part of the pedestrian, which can help the pedestrian in walking.
또한, 본 발명에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는 보행자의 발이 지면에 닿는 구간과 공중동작 구간에서의 강성 제어가 가능하므로, 보행자의 보행에 따른 방해를 최소화할 수 있는 장점이 있다.In addition, the wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the present invention is capable of controlling the stiffness in the section in which the foot of the pedestrian touches the ground and in the mid-air operation section, thereby minimizing the interference caused by the pedestrian's walking. have.
또한, 본 발명에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는 보행자의 골반관절, 무릎관절 및 발목관절 각각의 변화에 대응하여 적합하게 강성을 분배 및 제어할 수 있으므로, 보행자의 보행에 적합하게 적용될 수 있으므로, 보행자가 착용에 따른 불편함을 최소화할 수 있는 장점이 있다.In addition, the wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the present invention can be appropriately distributed and controlled in response to changes in the pelvic joint, knee joint and ankle joint of the pedestrian, so it is suitable for pedestrian walking Since it can be applied, there is an advantage that can minimize the inconvenience caused by the pedestrian wearing.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 측면도로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 개념도로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 확대도로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 사시도로 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 정면도로 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 사시도로 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 확대사시도로 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치의 효과를 설명하기 위한 하지 관절부의 각도 변경을 나타낸 그래프
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치의 추가강성제어부를 개념적으로 나타낸 도면
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 추가강성제어부의 동작 설명을 위한 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치의 확대도를 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 개념도로 나타낸 도면1 is a side view of a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a first embodiment of the present invention;
2 is a conceptual diagram illustrating a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a first embodiment of the present invention;
3 is an enlarged view of a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a first embodiment of the present invention;
4 is a perspective view of a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a first embodiment of the present invention;
5 is a front view of the wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention;
6 is a perspective view of a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a second embodiment of the present invention;
7 is an enlarged perspective view of a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a second embodiment of the present invention;
8 is a graph showing a change in the angle of the lower limb joint for explaining the effect of the wearable walking aid device using the rigidity control clutch principle according to the second embodiment of the present invention
9 is a conceptual view illustrating an additional rigidity control unit of the wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 10 is an enlarged view of a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle for explaining an operation of an additional rigidity control unit according to a second exemplary embodiment of the present invention.
11 is a conceptual diagram illustrating a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a third embodiment of the present invention;
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, a wearable walking assistance device using the rigid control clutch principle according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<제1 실시예><First Embodiment>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 측면도로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 개념도로 나타낸 도면이다.1 is a side view of a wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention, Figure 2 is a wearable type using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention It is a figure which shows the walking assistance apparatus in a conceptual diagram.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 크게 하지뼈대부(100), 가이드부(200), 전달자(300) 및 기본강성제어부(400)를 포함하여 이루어진다.1 to 2, the wearable walking assistance device 1000 using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention has a large lower limb bone 100, a guide part 200, and a transmitter 300. ) And the basic stiffness control unit 400.
하지뼈대부(100)는 보행자의 하지와 밀착되도록 형성됨으로써, 보행자의 보행에 따른 보조적인 뼈대역할을 수행할 수 있으며, 하지뼈대부(100)는 보행자의 하지와 고정되어 밀착되도록 형성되는 결합수단 등이 구비될 수 있다.The lower limbs 100 are formed to be in close contact with the lower part of the pedestrian, so that the secondary bone band can be performed according to the pedestrian's walking, and the lower limbs 100 are fixed to the lower part of the pedestrian so as to be in close contact with each other. Etc. may be provided.
가이드부(200)는 보행자의 하지 관절부 중 적어도 하나 이상의 관절부 측면에 형성되어 하지뼈대부(100)와 연결되되, 가이드부(200)는 보행자의 보행에 따른 하지 관절부의 각도 변경에 대응하여 하지뼈대부(100)와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성된다.Guide portion 200 is formed on at least one joint side of the lower limb joint portion of the pedestrian is connected to the lower limb bone 100, the guide portion 200 in response to the change in the angle of the lower limb joint according to the pedestrian walking It is formed to be rotatable about a fixed axis with the part 100.
이때, 상술된 하지 관절부는 보행자의 보행에 따라 각도가 변경되는 부위로서, 크게 발목관절부, 무릎관절부 및 발목관절부를 포함한다.At this time, the above-described lower limb joint is a portion where the angle is changed according to the pedestrian's walking, and includes ankle joint, knee joint and ankle joint.
그러므로 가이드부(200)는 보행자의 수월한 보행을 위해 하지 관절부 중 적어도 하나 이상의 측면에 형성되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 골반관절부, 무릎관절부 및 발목관절부 측면에 모두 형성되어, 보행자의 수월한 보행이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, the guide portion 200 is preferably formed on at least one side of the lower leg joint for easier walking of the pedestrian, more preferably formed on all of the pelvic joint, knee joint and ankle joint side, the pedestrian easy walking It is desirable to make this possible.
전달자(300)는 보행자의 하지 관절부의 배굴 시 각도가 넓어지는 각각의 가이드부(200)의 원주면과 접하며, 길이 방향 일측은 최하측의 하지뼈대부(100)에 고정된다.Transmitter 300 is in contact with the circumferential surface of each guide portion 200 when the angle of the lower limb joint of the pedestrian is wide, one side in the longitudinal direction is fixed to the lower extremity skeleton 100.
기본강성제어부(400)는 전달자의 길이 방향 타측이 원주면에 감겨져 고정되며, 가이드부(200)의 회전에 의해 전달자(300)의 길이를 제어 가능하도록 형성된다.The basic stiffness control unit 400 is fixed to the other side in the longitudinal direction of the transmitter is wound around the circumferential surface, it is possible to control the length of the transmitter 300 by the rotation of the guide portion (200).
좀 더 상세하게 설명하자면, 기본강성제어부(400)는 전달자(300)의 길이 방향 타측이 원주면에 일 방향으로 감겨져 회전 가능하게 형성되되, 하지 관절부의 배굴에 따라 타 방향으로 회전하는 힘보다 상대적으로 작은 강성을 가지는 기본 토션스프링을 포함하여 이루어진다.In more detail, the basic stiffness control unit 400 is formed so that the other end of the longitudinal direction of the transmitter 300 is wound in one direction on the circumferential surface, and is rotatable, relative to the force that rotates in the other direction according to the bending of the lower limb joint. It consists of a basic torsion spring with a small stiffness.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 전달자(300)의 일측이 최하측에 위치되는 하지뼈대부(100)에 고정되고, 타측은 기본강성제어부(400)에 감겨져 고정된 상태에서, 관절부의 배굴에 의한 가이드부(200)의 회전에 따라 전달자(300)는 길이가 길어지기 위한 기본강성제어부(400)로부터 풀리는 방향으로 힘이 가해지게 되고, 이에 대응하여 기본강성제어부(400)는 전달자(300)가 풀리기 위한 타 방향으로 회전하게 됨으로써, 전달자(300)의 길이를 증대시킬 수 있다.That is, the wearable walking assistance device 1000 using the rigid control clutch principle according to the first embodiment of the present invention is fixed to the lower limb skeleton 100 in which one side of the transmitter 300 is located at the lowermost side, and the other side is In the state wound and fixed to the basic stiffness control unit 400, as the guide part 200 is rotated by the bending of the joint part, the transmitter 300 is applied with a force in a direction to be released from the basic stiffness control unit 400 to increase the length. Correspondingly, the basic stiffness control unit 400 rotates in the other direction to release the forwarder 300, thereby increasing the length of the forwarder 300.
이와 반대로, 전달자(300)는 관절부(200)가 최초의 각도를 가지도록 배굴하여 배굴에너지가 삭제되면, 기본강성제어부(400)는 기본 토션스프링의 강성에 의해 전달자(300)가 감기는 일 방향으로 회전하게 됨으로써, 전달자(300)로 하여금 최초의 길이를 가지도록 제어할 수 있다.On the contrary, when the transmitter 300 flexes the joint part 200 to have an initial angle, and the flexural energy is deleted, the basic stiffness control unit 400 is one direction in which the transmitter 300 is wound by the rigidity of the basic torsion spring. By rotating to, the transmitter 300 can be controlled to have an initial length.
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)에서 전달자(300)가 가지는 최초의 길이는 보행자가 직립한 상태를 기준으로 할 수 있다.In this case, in the wearable walking assistance device 1000 using the rigid control clutch principle according to the first embodiment of the present invention, the first length of the transmitter 300 may be based on a state in which the pedestrian is standing upright.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 확대도로 나타낸 도면이다.3 is an enlarged view of a wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 기본강성제어부(400)와 이웃한 최상측의 가이드부(200)가 회전 가능하게 고정되는 결합부(210)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, in the wearable walking assistance apparatus 1000 using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention, the basic stiffness control unit 400 and the neighboring uppermost guide part 200 may rotate. It may further include a coupling portion 210 is fixed.
결합부(210)는 관절부의 배굴에 따른 최상측의 가이드부(200)의 회전에 방해하지 않고, 전달자(300)의 강성 제어를 위한 회전에 방해되지 않도록 형성되는 것이 바람직하며, 결합부(210)는 최상의 위치하는 가이드부(200)와 기본강성제어부(400)의 위치를 함께 고정시킴으로써, 보행자의 보행에 따른 가이드부(200)의 회전 및 위치 변화에 방해받지 않고, 기본강성제어부(400)로 하여금 전달자(300)의 길이 제어를 위한 정확한 강성 제어가 가능하도록 할 수 있다.Coupling portion 210 is preferably formed so as not to interfere with the rotation of the guide portion 200 of the upper side along the back of the joint portion, the rotation for the rigidity control of the transmitter 300, the coupling portion 210 By fixing the position of the guide portion 200 and the basic stiffness control unit 400 which is best positioned together, the basic stiffness control unit 400 without being disturbed by the rotation and positional change of the guide unit 200 according to the pedestrian's walking It is possible to enable accurate rigidity control for controlling the length of the transmitter (300).
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 정면도로 나타낸 도면이다.4 is a perspective view of a wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a wearable type using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the walking assistance apparatus in a front view.
도 4, 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 보행자의 양 하지에 형성된 결합부(210)들을 서로 연결하며, 보행자의 상체에 고정 가능하게 형성되는 고정부(500)를 더 포함할 수 있다.4 and 5, the wearable walking assistance device 1000 using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment of the present invention connects the coupling parts 210 formed on both lower surfaces of a pedestrian to each other. It may further include a fixing part 500 is formed to be fixed to the upper body.
고정부(500)는 크게 중앙뼈대부(510), 연결뼈대부(520) 및 제어탄성부(530)를 포함하여 이루어질 수 있다.The fixing part 500 may include a central skeleton part 510, a connection skeleton part 520, and a control elastic part 530.
중앙뼈대부(510)는 높이 방향으로 일정 길이를 가지도록 형성되고, 보행자의 등 부위에 고정되는 별도의 고정수단이 더 구비될 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 착용형 보행 보조 장치와 보행자간의 결합을 견고히 할 수 있다.The central skeleton portion 510 is formed to have a predetermined length in the height direction, it may be further provided with a separate fixing means fixed to the back portion of the pedestrian, through which the coupling between the wearable walking aid and the pedestrian of the present invention Can be solidified.
연결뼈대부(520)는 길이 방향 일측이 중앙뼈대부(510)와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되고, 길이 방향 타측이 결합부(210)와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성된다.The connection skeleton portion 520 is formed so that one side in the longitudinal direction is rotatable around the fixed axis with the central skeleton portion 510, the other side in the longitudinal direction is formed rotatably around the fixed axis with the coupling portion (210).
제어탄성부(530)는 연결뼈대부(520)의 회전 변위를 제어하도록 탄성체로 이루어지며, 바람직하게는 연결뼈대부(520)의 길이 방향으로 연결되는 스프링 등으로 이루어질 수 있다.The control elastic part 530 is made of an elastic body to control the rotational displacement of the connecting bone 520, preferably may be made of a spring or the like connected in the longitudinal direction of the connecting bone 520.
제어탄성부(530)는 보행자의 보행에 따른 연결뼈대부(520)의 회전 변위를 탄성을 통해 제어하도록 형성된다.The control elastic part 530 is formed to control the rotational displacement of the connecting bone 520 according to the walking of the pedestrian through elasticity.
즉, 고정부(500)는 중앙뼈대부(510)를 통해 보행자의 상체와 고정되고, 연결뼈대부(520)를 통해 양 발에 위치되는 결합부(210)들을 서로 연결시킴으로써, 본 발명의 제1 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)와 보행자 간의 착용성을 견고하게 할 수 있다.That is, the fixing part 500 is fixed to the upper body of the pedestrian through the central skeleton portion 510, by connecting the coupling portion 210 is located on both feet through the connecting skeleton 520, the first of the present invention The wearable walking assistance device 1000 using the rigidity control clutch principle according to the first embodiment may be firmly worn to the pedestrian.
더불어, 연결뼈대부(520)는 중앙뼈대부(510) 및 결합부(210)와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되므로, 보행자의 보행에 따른 하지의 위치 변화에 대응이 수월함으로써, 보행자가 착용에 있어 느끼는 불편함과 이질감 등을 최소화할 수 있다.In addition, since the connection skeleton 520 is formed to be rotatable around a fixed axis with the central skeleton 510 and the coupling portion 210, it is easy to respond to the change in the position of the lower leg according to the pedestrian walking, pedestrian wear This can minimize discomfort and heterogeneity.
또한, 고정부(500)는 제어탄성부(530)가 보행자의 보행에 따라 위치 변화가 이루어지는 연결뼈대부(520)에 의해 발생하는 힘을 저장 및 방출하도록 함으로써, 보행자의 보행에 따라 회전 변화 및 위치 변화가 이루어지는 연결뼈대부(520)로 하여금 위치 제어가 가능할 뿐만 아니라, 탄성을 통해 보행자로 하여금 수월한 보행이 이루어지도록 한다.In addition, the fixed part 500 allows the control elastic part 530 to store and release the force generated by the connecting bone 520 where the position change is made according to the pedestrian's walking, thereby changing the rotational change and the pedestrian's walking. Not only the position control is possible to the connection skeleton 520 is a position change, but also allows the pedestrian to walk easily through the elasticity.
<제2 실시예>Second Embodiment
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 확대사시도로 나타낸 도면이다.6 is a perspective view of a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a wearable type using a rigid control clutch principle according to a second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the walking assistance apparatus in the enlarged perspective view.
도 6, 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 선택적으로 기본강성제어부(400)로 추가 강성을 제공함으로써, 기본강성제어부(400)의 강성을 증대시키는 추가강성제어부(410)를 포함하여 이루어진다.6 and 7, the wearable walking assistance apparatus 1000 using the rigidity control clutch principle according to the second embodiment of the present invention selectively provides additional rigidity to the basic rigidity control unit 400, thereby providing basic rigidity. It comprises an additional stiffness control unit 410 to increase the rigidity of the control unit 400.
추가강성제어부(410)는 기본강성제어부(400)와 동일 축에 일정 이격되어 형성되고, 선택되는 가성을 가지는 추가 토션스프링을 포함하여 이루어지며, 회전 가능하게 형성될 수 있다.The additional stiffness control unit 410 is formed at regular intervals on the same axis as the basic stiffness control unit 400, and includes an additional torsion spring having a selected caustic, and may be rotatably formed.
이때, 추가강성제어부(410)는 선택적으로 기본강성제어부(400) 방향으로 이동 가능하며, 이를 통해 기본강성제어부(400)의 기본 토션스프링과 추가강성제부(410)의 추가 토션스프링이 접촉되도록 함으로써, 기본 토션스프링과 추가 토션스프링과의 접촉을 통해 기본강성제어부(400)로 하여금 기존의 강성보다 상대적으로 큰 강성을 가지도록 할 수 있다.At this time, the additional stiffness control unit 410 can be selectively moved in the direction of the basic stiffness control unit 400, through which the basic torsion spring of the basic stiffness control unit 400 and the additional torsion spring of the additional stiffening unit 410 contact. In addition, the contact between the basic torsion spring and the additional torsion spring may allow the basic stiffness control unit 400 to have a relatively large stiffness than the existing stiffness.
즉, 추가강성제어부(410)가 기본강성제부(400)와 이격되어 위치될 경우, 기본강성제어부(400)는 추가강성제어부(410)로부터의 영향을 받지 않으므로, 기본 토션스프링이 가지는 강성을 통해 전달자(300)의 길이를 제어하게 되며, 추가강성제어부(410)가 기본강성제어부(400)와 접촉하게 되면 기본 토션스프링으로 하여금 상대적으로 큰 강성을 가지고 전달자(300)의 길이를 제어하게 한다.That is, when the additional stiffness control unit 410 is spaced apart from the basic stiffness control unit 400, since the basic stiffness control unit 400 is not affected by the additional stiffness control unit 410, through the rigidity of the basic torsion spring The length of the transmitter 300 is controlled, and when the additional stiffness control unit 410 comes into contact with the basic stiffness control unit 400, the basic torsion springs control the length of the transmitter 300 with relatively large rigidity.
다시 말해, 기본강성제어부(400)는 추가강성제어부(410)에 의해 강성 값이 선택적으로 제어됨으로써, 하지 관절부의 배굴에 따른 전달자(300)의 길이 변화를 선택되는 강성 값으로 제어할 수 있다.In other words, the basic stiffness control unit 400 may selectively control the stiffness value by the additional stiffness control unit 410 to control the change in the length of the transmitter 300 according to the bending of the lower limb joint part to the selected stiffness value.
이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 추가강성제어부(410)가 보행자의 발이 지면에 닿는 구간(stance phase라 함)에 기본강성제어부(400)와 접촉되도록 이동된다.In this case, the wearable walking assistance apparatus 1000 using the rigidity control clutch principle according to the second embodiment of the present invention has a basic stiffness control unit in a section in which the additional stiffness control unit 410 touches the pedestrian's foot on the ground. Is moved to be in contact with 400.
즉, 추가강성제어부(410)는 보행자의 발이 지면에 닿는 구간에서 기본강성제어부(400)로 하여금 추가 강성을 가지도록 이동하여 접촉하며, 보행자의 발이 지면으로부터 떨어져 다시 지면으로 닿기 전까지의 공중동작 구간(swing phase라 함)에는 기본강성제어부(400)로부터 이격되어 위치됨으로써, 기본강성제어부(400)로 하여금 기존의 강성을 가지도록 한다.That is, the additional stiffness control unit 410 moves and contacts the basic stiffness control unit 400 to have additional stiffness in the section where the foot of the pedestrian touches the ground, and the aerial operation section before the foot of the pedestrian touches the ground again. In the swing phase, the base stiffness control unit 400 is spaced apart from the base stiffness control unit 400 so that the basic stiffness control unit 400 has existing rigidity.
다시 말해, 추가강성제어부(410)는 보행자의 발이 지면에 닿는 구간일 경우에는 기본강성제어부(400)로 추가 강성을 공급하여 전달자(300)의 길이를 제어하도록 하고, 보행자의 발이 공중동작 구간일 경우에는 추가적으로 강성을 공급하지 않도록 동작함으로써, 보행자 하지 관절부의 배굴에 대한 영향을 최소화한다.In other words, the additional stiffness control unit 410 is a section in which the foot of the pedestrian touches the ground to supply additional stiffness to the basic stiffness control unit 400 to control the length of the transmitter 300, and the foot of the pedestrian is an aerial operation section. In the case of additionally operating so as not to provide rigidity, the impact on the dorsiflexion of the lower limb joint is minimized.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치의 효과를 설명하기 위한 하지 관절부의 각도 변경을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing a change in the angle of the lower limb joint for explaining the effect of the wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle according to the second embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 도 8에 도시된 그래프는 보행자의 선택되는 한 쪽의 발이 지면에 닿기 시작하는 구간에서, 그 발이 지면으로부터 떨어졌다가 다시 지면에 닿는 구간까지의 한 사이클 동안의 골반관절부, 무릎관절부 및 발목관절부의 각도와, 이의 합을 나타낸 도면이다.Referring to FIG. 8, the graph shown in FIG. 8 shows a pelvic joint during one cycle from a section where one foot of the pedestrian starts to touch the ground, where the foot falls from the ground and then touches the ground again. It is a figure which shows the angle of a knee joint part and an ankle joint part, and the sum thereof.
이때, 보행자의 직립 자세를 0°라고 할 때, 보행자의 발이 지면에 닿는 구간일 경우와 보행자의 발이 공중동작 구간일 경우에 각도 변화를 나타낸 것으로, (+)값은 0°를 기준으로 관절이 펴지는 값이며, (-)값은 0°를 기준으로 관절이 굽혀지는 값이다.At this time, when the pedestrian's upright posture is 0 °, the angle change is shown when the pedestrian's foot is in contact with the ground and when the pedestrian's foot is in the air movement section. It is a value to be unfolded, and a negative value is a value at which the joint is bent based on 0 °.
아울러, 보행자의 무릎 관절은 항상 (-)값을 가지며, 골반관절부의 값은 보행을 위해 발을 올리는 경우가 (+)값이다.In addition, the knee joint of the pedestrian always has a negative value, and the value of the pelvic joint is a positive value when the foot is raised for walking.
골반관절부, 무릎관절부 및 발목관절부에서의 각도 변화 합의 경우, 보행자의 발이 지면에 닿기 시작하는 구간에서는 무릎관절부와 발목관절부의 값은 거의 0°이지만, 골반관절부의 경우 상체와의 각도에 따라 (+)값을 가지게 된다.In the case of agreement of the angle change in the pelvic joint, knee joint and ankle joint, the knee and ankle joint values are almost 0 ° in the section where the pedestrian's foot starts to touch the ground, but in the case of pelvic joint, the angle of the upper body (+ Will have a value.
이때, 기본강성제어부(400)는 하지 관절부의 배굴에 따라 전달자(300)가 풀리는 힘보다 작은 강성을 가지므로, 하지 관절부가 (-)값을 가질 때에 전달자(300)의 길이가 증대되지만, 관절부가 (+)값을 가지는 구간에서는 기본강성제어부(400)의 강성만으로 전달자(300)의 길이 제어가 어렵다.At this time, the basic stiffness control unit 400 has a stiffness less than the force released by the transmitter 300 according to the back joint of the lower limb joint, the length of the transmitter 300 is increased when the lower limb joint has a negative value, but the joint portion In the section having a positive value, it is difficult to control the length of the transmitter 300 only by the stiffness of the basic stiffness control unit 400.
즉, 기본강성제어부(400)는 관절부의 각도 값이 (-)일 경우에만 전달자의 길이를 제어할 수 있다.That is, the basic stiffness control unit 400 may control the length of the transmitter only when the angle value of the joint is negative.
이에 반해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 보행자의 발이 지면에 닿는 구간에서 추가강성제어부(410)로 하여금 기본강성제어부(400)로 추가 강성을 공급함으로써, 기본강성제어부(400)로 하여금 보행자의 발이 지면에 닿는 시점의 전 구간에서 전달자의 길이 제어가 가능하도록 할 수 있다.On the contrary, the wearable walking assistance device 1000 using the rigidity control clutch principle according to the second embodiment of the present invention causes the additional stiffness control unit 410 to the basic stiffness control unit 400 in the section where the foot of the pedestrian touches the ground. By supplying additional rigidity, the basic rigidity control unit 400 may enable the length of the transmitter to be controlled in all sections of the point in time when the foot of the pedestrian touches the ground.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 보행자의 발이 지면에 닿는 구간에서 추가강성제어부(410)로 하여금 기본강성제어부(400)로 추가 강성을 제공함으로써, 하지 관절부의 각도 값에 상관없이 전달자(300)의 길이 제어가 수월하며, 보행자의 발이 공중동작 구간에서는 추가강성제어부(410)가 기본강성제어부(400)와 이격되어 추가 강성을 제공하지 않음으로써, 추가 강성에 따른 보행자의 공중동작 구간에서의 관절의 배굴을 위한 별도의 힘이 추가되지 않도록 한다.That is, the wearable walking assistance apparatus 1000 using the rigidity control clutch principle according to the second embodiment of the present invention allows the additional stiffness control unit 410 to be added as the basic stiffness control unit 400 in the section where the foot of the pedestrian touches the ground. By providing the rigidity, it is easy to control the length of the transmitter 300 irrespective of the angle value of the lower limb joint, the additional stiffness control unit 410 is spaced apart from the basic stiffness control unit 400 when the pedestrian's foot is in the air movement section. By not providing, no additional force is added for the back flexion of the joint in the pedestrian's mid-air section according to the additional stiffness.
상술된 추가강성제어부(410)의 구성을 좀 더 상세하게 설명한다.The configuration of the additional stiffness control unit 410 described above will be described in more detail.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치의 추가강성제어부를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 추가강성제어부의 동작 설명을 위한 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치의 확대도를 나타낸 도면이다.9 is a conceptual view illustrating an additional stiffness control unit of the wearable walking assistance device using the stiffness control clutch principle according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an additional stiffness control unit according to the second embodiment of the present invention. A diagram illustrating an enlarged view of a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle for explaining an operation.
도 9를 참조하면, 추가강성제어부(410)는 연장부(411), 연장탄성체(412) 및 케이블(413)로 이루어진다.Referring to FIG. 9, the additional rigidity control unit 410 includes an extension part 411, an extension elastic body 412, and a cable 413.
연장부(411)는 추가강성제어부(410)로부터 기본강성제어부(410)의 반대면으로 연장되어 형성되며, 기본강성제어부(400)와 추가강성제어부(410)를 보호하도록 감싸는 보호커버(401)와는 별도로 관통되어 추가강성제어부(410)와 고정된다.The extension part 411 extends from the additional stiffness control part 410 to the opposite surface of the basic stiffness control part 410 and surrounds the protection cover 401 which protects the basic stiffness control part 400 and the additional stiffness control part 410. It penetrates separately from and is fixed to the additional stiffness control unit 410.
연장탄성체(412)는 연장부에 구비되는 탄성체로 이루어지며, 탄성을 통해 연장탄성체(412)의 위치를 제어 가능하게 형성된다.The extension elastic body 412 is formed of an elastic body provided in the extension portion, and is formed to control the position of the extension elastic body 412 through elasticity.
케이블(413)은 일단이 연장부(411)의 선택되는 위치에 고정되며, 보행자의 발이 지면에 닿는 구간에서 연장부(411)를 기본강성제어부(410) 방향으로 당기도록 형성됨으로써, 연장부(411)가 형성되는 추가강성제어부(410)를 기본강성제어부(400) 방향으로 이동시켜 추가 강성을 공급할 수 있도록 한다.One end of the cable 413 is fixed to the selected position of the extension part 411, and the extension part 411 is formed to pull the extension part 411 in the direction of the basic stiffness control part 410 in the section where the foot of the pedestrian touches the ground. The additional stiffness control unit 410 in which the 411 is formed is moved in the direction of the basic stiffness control unit 400 to supply additional stiffness.
즉, 케이블(413)이 연장부(411)를 기본강성제어부(400) 방향으로 당겨 추가 강성을 공급하도록 할 수 있으며, 케이블(413)이 연장부(411)를 당기는 힘이 삭제되면 연장탄성체(412)에 의해 연장부(411)는 본래 위치로 이동된다.That is, the cable 413 may pull the extension part 411 toward the basic stiffness control part 400 to supply additional rigidity, and when the cable 413 pulls the extension part 411, the extension elastic body ( Extension 411 is moved to its original position by 412.
이때, 케이블(413)은 제어 수단 등을 통해 보행자의 발이 지면에 닿는 구간에서 연장부(411)를 기본강성제어부(410)로 당길 수 있으나, 케이블(413)의 타단은 연결뼈대부(520) 일측에 고정되는 것이 바람직하다.In this case, the cable 413 may pull the extension part 411 to the basic stiffness control part 410 in a section where the foot of the pedestrian touches the ground through a control means, etc., but the other end of the cable 413 is connected to the bone 520. It is preferable to be fixed to one side.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 발이 지면에 닿는 구간에서 추가강성제어부(410)가 기본강성제어부(400)와 접촉되어 추가 강성을 제공하도록 하며, 선택되는 한 측의 하지가 지면에서 닿기 시작하는 구간에서 결합부(210)는 실제 보행자의 보행에 따른 하지의 동작에 대응하여 바깥 방향으로 일정 이동됨과 함께 상측으로 이동된다.Referring to FIG. 10, in the wearable walking assistance device 1000 using the stiffness control clutch principle according to the second embodiment of the present invention, the additional stiffness control unit 410 is connected to the basic stiffness control unit 400 in a section where the foot touches the ground. The contact portion 210 provides additional stiffness, and in the section in which the lower leg of the selected side starts to touch from the ground, the coupling part 210 moves upwardly in response to the movement of the lower leg according to the actual pedestrian's walking and moves upwards. Is moved.
이에 중앙뼈대부(510)는 결합부(210)의 상측 이동에 대응하여 상대적으로 하부 방향으로 이동되므로, 결합부(210)와 중앙뼈대부(510)는 각각 다른 방향으로의 이동에 따라 중앙뼈대부(510)와 결합부(210) 사이의 간격이 커지게 된다.The central skeleton 510 is moved relative to the lower direction in response to the upper movement of the coupling portion 210, the coupling portion 210 and the central skeleton portion 510, respectively, according to the movement in the other direction the central skeleton The gap between the portion 510 and the coupling portion 210 is increased.
이를 통해 중앙뼈대부(510)에 일측이 고정된 연결뼈대부(520)는 중앙뼈대부(510)의 하강에 따라 함께 이동되므로, 이를 통해 케이블(413)을 하부 방향으로 당기게 되어 케이블(413)의 일단과 고정된 연장부(411)를 기본강성제어부(400)로 이동시켜 추가 강성을 제공하게 된다.As a result, the connection skeleton 520 having one side fixed to the central skeleton 510 is moved together according to the descending of the central skeleton 510, thereby pulling the cable 413 downward and thereby the cable 413. One end of the fixed portion 411 is moved to the basic stiffness control unit 400 to provide additional rigidity.
이와 반대로, 초기 위치로 중앙뼈대부(510)가 이동(상승)하게 되면, 이에 대응하여 연결뼈대부(520) 또한 본연의 위치로 이동되어 케이블(413)을 당기는 힘이 삭제되므로, 연장탄성체(412)의 탄성에 의해 추가강성제어부(410)는 기본강성제어부(400)와 이격된 본래의 위치로 이동하게 된다.On the contrary, when the central skeleton portion 510 is moved (ascended) to the initial position, the connecting skeleton portion 520 is also moved to its original position in response to the force to pull the cable 413, thereby extending the elastic body ( By the elasticity of the 412, the additional stiffness control unit 410 is moved to the original position spaced apart from the basic stiffness control unit 400.
다시 말해, 추가강성제어부(410)는 상술된 구성을 통해 보행자의 선택되는 한 측의 하지가 지면에 닿는 구간에서 간단한 구성 및 별도의 제어 동작 없이 기본강성제어부(400)로 추가 강성을 공급하도록 할 수 있다.In other words, the additional stiffness control unit 410 to supply the additional stiffness to the basic stiffness control unit 400 without a simple configuration and a separate control operation in the section where the lower side of the selected side of the pedestrian touches the ground through the above-described configuration. Can be.
<제3 실시예>Third Embodiment
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치를 개념도로 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a wearable walking assistance device using a rigid control clutch principle according to a third embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 가이드부(200) 중 선택되는 적어도 둘 이상은 서로 직경이 상이하도록 형성된다.Referring to FIG. 11, the wearable walking assistance device 1000 using the rigidity control clutch principle according to the third embodiment of the present invention is formed such that at least two or more selected among the guide parts 200 have different diameters from each other.
즉, 보행자의 골반관절부에 대응하는 위치에 형성되는 가이드부(200a), 무릎관절부에 대응하는 위치에 형성되는 가이드부(200b) 및 발목관절부에 대응하는 위치에 형성되는 가이드부(200c) 중 적어도 둘 이상은 직경이 서로 상이하도록 형성됨으로써, 관절부의 각도가 동일하게 변화하더라도 각각의 가이드부(200) 원주면에서의 전달자(300)가 늘어나는 길이가 달라지므로, 강성의 변화에 따른 강성 배분을 제어할 수 있다.That is, at least one of a guide portion 200a formed at a position corresponding to the pelvic joint portion of the pedestrian, a guide portion 200b formed at a position corresponding to the knee joint portion, and a guide portion 200c formed at a position corresponding to the ankle joint portion. Two or more are formed so that the diameter is different from each other, so that even if the angle of the joint portion is changed the same, the length of the transmission 300 extends on the circumferential surface of each guide portion 200 is different, thereby controlling the stiffness distribution according to the change in rigidity can do.
이때, 본 발명의 제3 실시예에 따른 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치(1000)는 무릎관절부와 발목관절부에 대응하는 위치에 형성되는 가이드부(200b, 200c)의 직경을 서로 상이하게 할 수 있으며, 무릎관절부와 골반관절부에 대응하는 위치에 형성되는 가이드부(200b, 200a)의 직경을 서로 상이하게 할 수 있는 등 다양한 실시예가 가능하다.At this time, the wearable walking assistance device 1000 using the rigid control clutch principle according to the third embodiment of the present invention differs from each other in the diameters of the guide parts 200b and 200c formed at positions corresponding to the knee joint part and the ankle joint part. Various embodiments are possible such that the diameters of the guide parts 200b and 200a formed at positions corresponding to the knee joint part and the pelvic joint part may be different from each other.
다만, 보행자의 보행과 강성 제어가 수월하도록 골반관절부, 무릎관절부 및 발목관절부에 대응하능 위치에 형성되는 가이드부(200a, 200b, 200c) 모두 직경을 서로 달리하여 강성 분배를 제어하는 것이 바람직하다.However, it is preferable to control the stiffness distribution by varying the diameters of the guide parts 200a, 200b, and 200c formed at the lowering positions corresponding to the pelvic joint, knee joint, and ankle joint to facilitate pedestrian walking and stiffness control.
도 11에서는 각각의 관절부에서의 각도 변화가 큰 순서인 무릎관절부, 발목관절부 및 골반관절부 순으로 대응하여, 무릎관절부에 대응하는 위치에 형성되는 가이드부(200b), 발목관절부에 대응하는 위치에 형성되는 가이드부(200c) 및 골반관절부에 대응하는 위치에 형성되는 가이드부(200a) 순으로 직경이 상이하도록 형성한 것으로, 각각의 가이드부(200)에서의 전달자(300)의 길이를 각각 상이하게 제어할 수 있으므로, 보행자의 보행에 따른 각각의 가이드부(200)가 가지는 강성을 제어할 수 있다.In FIG. 11, the guides 200b and the ankle joints are formed at the positions corresponding to the knee joints, the ankle joints, and the pelvic joints, respectively, in order of increasing angular change at each joint. The diameter of the guide portion 200c and the guide portion 200a formed at positions corresponding to the pelvic joint portion are formed so as to be different, and the length of the transmitter 300 in each guide portion 200 is different. Since it can control, the rigidity which each guide part 200 according to the pedestrian walking can control.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications are possible.
1000 : 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치
100 : 하지뼈대부
200 : 가이드부
210 : 결합부
300 : 전달자
400 : 기본강성제어부
410 : 추가강성제어부 411 : 연장부
412 : 연장탄성체 413 : 케이블
500 : 고정부 510 : 중앙뼈대부
520 : 연결뼈대부 530 : 제어탄성부1000: Wearable walking assistance device using rigid control clutch principle
100: lower limb bone
200: guide part
210: coupling part
300: forwarder
400: basic stiffness control unit
410: additional rigidity control unit 411: extension part
412: Extended elastic body 413: Cable
500: fixed part 510: central skeleton part
520: connecting skeleton portion 530: control elastic portion
Claims (10)
보행자의 하지 관절부 중 적어도 하나 이상의 관절부 측면에 형성되어 상기 하지뼈대부와 연결되되, 하지 관절부의 각도 변경에 대응하여 상기 하지뼈대부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되는 가이드부;
보행자의 하지 관절부의 배굴 시 각도가 넓어지는 상기 가이드부의 원주면과 접하며, 길이 방향 일측은 최하측의 상기 하지뼈대부에 고정되는 전달자;
상기 전달자의 길이 방향 타측이 원주면에 일 방향으로 감겨져 회전 가능하게 형성되되, 하지 관절부의 배굴에 따라 타 방향으로 회전하는 힘보다 상대적으로 작은 강성을 가지는 기본 토션스프링을 포함하는 기본강성제어부; 및
상기 기본강성제어부와 동일 축에 일정 이격되어 형성되고, 선택되는 강성을 가지는 추가 토션스프링을 포함하며,
선택적으로 상기 기본 토션스프링과 추가 토션스프링이 접촉되도록 이동 가능하게 형성되는 추가강성제어부;를 포함하는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
Lower limb bone close to the lower side of the pedestrian;
A guide part which is formed on at least one joint side of the lower limb joint part of the pedestrian and is connected to the lower limb bone part, and is rotatably formed around a fixed axis with the lower limb bone part in response to a change in the angle of the lower limb joint part;
A transmitter in contact with the circumferential surface of the guide portion, the angle of which is wide when the lower limb joint of the pedestrian is deflected, and one side of the longitudinal direction is fixed to the lower extremity skeleton;
A basic stiffness control unit including a basic torsion spring having the other side in the longitudinal direction of the transmitter wound around the circumferential surface and being rotatably formed, the basic torsion spring having a relatively smaller rigidity than the force rotating in the other direction according to the flexion of the lower joint; And
It is formed on the same axis and spaced apart from the basic stiffness control unit, and includes an additional torsion spring having a selected rigidity,
And an additional rigidity control unit selectively formed to be movable to contact the basic torsion spring and the additional torsion spring.
보행자의 하지 관절부 중 적어도 하나 이상의 관절부 측면에 형성되어 상기 하지뼈대부와 연결되되, 하지 관절부의 각도 변경에 대응하여 상기 하지뼈대부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되는 가이드부;
보행자의 하지 관절부의 배굴 시 각도가 넓어지는 상기 가이드부의 원주면과 접하며, 길이 방향 일측은 최하측의 상기 하지뼈대부에 고정되는 전달자;
상기 전달자의 길이 방향 타측이 원주면에 일 방향으로 감겨져 회전 가능하게 형성되되, 하지 관절부의 배굴에 따라 타 방향으로 회전하는 힘보다 상대적으로 작은 강성을 가지는 기본 토션스프링을 포함하는 기본강성제어부;
상기 기본강성제어부와 최상측의 가이드부가 회전 가능하게 고정되는 결합부; 및
높이 방향으로 형성되는 중앙뼈대부와, 길이 방향 일측이 상기 중앙뼈대부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되고 길이 방향 타측이 상기 결합부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되는 연결뼈대부 및 상기 연결뼈대부의 회전 변위를 제어하도록 탄성체로 형성되는 제어탄성부를 포함하는 고정부;를 포함하는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
Lower limb bone close to the lower side of the pedestrian;
A guide part which is formed on at least one joint side of the lower limb joint part of the pedestrian and is connected to the lower limb bone part, and is rotatably formed around a fixed axis with the lower limb bone part in response to a change in the angle of the lower limb joint part;
A transmitter in contact with the circumferential surface of the guide portion, the angle of which is wide when the lower limb joint of the pedestrian is deflected, and one side of the longitudinal direction is fixed to the lower extremity skeleton;
A basic stiffness control unit including a basic torsion spring having the other side in the longitudinal direction of the transmitter wound around the circumferential surface and being rotatably formed, the basic torsion spring having a relatively smaller rigidity than the force rotating in the other direction according to the flexion of the lower joint;
A coupling part to which the basic rigidity control part and the uppermost guide part are rotatably fixed; And
Central skeleton portion formed in the height direction, one side in the longitudinal direction is rotatably formed around the fixed axis with the central skeleton portion, the other side in the longitudinal direction is rotatably formed around the fixed axis with the coupling portion And a fixing part including a control elastic part formed of an elastic body to control a rotational displacement of the connecting bone part.
상기 추가강성제어부는
보행자의 발이 지면에 닿는 구간에서 상기 기본강성제어부와 접촉되도록 이동되는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
The method of claim 1,
The additional stiffness control unit
Wearable walking assistance device using the principle of the stiffness control clutch is moved so as to contact the basic stiffness control unit in the section where the foot of the pedestrian touches the ground.
상기 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는
상기 기본강성제어부와 최상측의 가이드부가 회전 가능하게 고정되는 결합부를 더 포함하는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
The method of claim 3, wherein
Wearable walking assistance device using the rigid control clutch principle
Wearable walking aid device using the rigidity control clutch principle further comprises a coupling part rotatably fixed to the basic rigidity control unit and the top guide portion.
상기 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는
높이 방향으로 형성되는 중앙뼈대부와,
길이 방향 일측이 상기 중앙뼈대부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되고, 길이 방향 타측이 상기 결합부와의 고정축을 중심으로 회전 가능하게 형성되는 연결뼈대부 및
상기 연결뼈대부의 회전 변위를 제어하도록 탄성체로 형성되는 제어탄성부를 포함하는 고정부;를 더 포함하는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
The method of claim 4, wherein
Wearable walking assistance device using the rigid control clutch principle
A central skeleton formed in the height direction,
One side of the longitudinal direction is rotatably formed around the fixed axis with the central skeleton portion, the other side of the longitudinal direction is rotatably formed around the fixed axis with the coupling portion and
Wearable walking aid device using the rigid control clutch principle further comprises a; fixing portion comprising a control elastic portion formed of an elastic body to control the rotational displacement of the connecting skeleton.
상기 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치는
상기 기본강성제어부와 동일 축에 일정 이격되어 형성되고, 선택되는 강성을 가지는 추가 토션스프링을 포함하며,
선택적으로 상기 기본 토션스프링과 추가 토션스프링이 접촉되도록 이동 가능하게 형성되는 추가강성제어부를 더 포함하는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
The method of claim 2,
Wearable walking assistance device using the rigid control clutch principle
It is formed on the same axis and spaced apart from the basic stiffness control unit, and includes an additional torsion spring having a selected rigidity,
Optionally further comprising an additional stiffness control unit configured to be movable to contact the basic torsion spring and the additional torsion springs.
상기 추가강성제어부는
보행자의 발이 지면에 닿는 구간에서 상기 기본강성제어부와 접촉되도록 이동되는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
The method of claim 6,
The additional stiffness control unit
Wearable walking assistance device using the principle of the stiffness control clutch is moved so as to contact the basic stiffness control unit in the section where the foot of the pedestrian touches the ground.
상기 추가강성제어부는
상기 기본강성제어부의 반대면으로 연장되어 형성되는 연장부와,
상기 연장부에 형성되는 탄성체로 이루어져, 상기 연장부의 위치를 제어 가능한 연장탄성체 및
일단이 상기 연장부에 고정되며, 보행자의 발이 지면이 닿는 구간에서 상기 연장부를 상기 기본강성제어부 방향으로 당기도록 형성되는 케이블을 포함하는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
The method according to claim 5 or 7,
The additional stiffness control unit
An extension part formed to extend to the opposite surface of the basic stiffness control part;
Extended elastic body made of an elastic body formed in the extension portion, the controllable position of the extension portion and
One end is fixed to the extension, wearable walking aid device using a rigid control clutch principle comprising a cable formed to pull the extension in the direction of the basic stiffness control unit in the section where the foot of the pedestrian touches the ground.
상기 케이블은
타단이 상기 연결뼈대부 일측에 고정되는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.
The method of claim 8,
The cable is
Wearable walking assistance device using the rigid control clutch principle that the other end is fixed to one side of the connecting bone.
상기 가이드부는
적어도 둘 이상이 서로 상이한 선택되는 직경을 가지도록 형성되는 강성 제어 클러치 원리를 이용한 착용형 보행 보조 장치.The method according to claim 1 or 2,
The guide part
A wearable walking assistance device using the rigidity control clutch principle wherein at least two or more are formed to have different selected diameters from each other.
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