KR102070138B1

KR102070138B1 - 착용형 손 로봇

Info

Publication number: KR102070138B1
Application number: KR1020170157211A
Authority: KR
Inventors: 노성준; 박병걸; 이효석; 조규진; 강병현; 최형민; 권순철
Original assignee: 주식회사 네오펙트; 대한민국(국립재활원장)
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2020-01-28
Also published as: KR20190059529A; US20200324402A1; US11565399B2; WO2019103538A1

Abstract

본 발명은 착용형 손 로봇에 관한 것으로서, 손가락의 말단부를 향하여 연장되다가 상기 손가락의 뿌리 방향으로 연장 방향이 전환되도록 배치되는 하나 이상의 제1와이어; 손가락 등을 따라 손가락의 말단부를 향하여 연장 배치되는 제2와이어; 상기 제2와이어가 이동하는 제2와이어 통로를 형성하며 손가락 등에 거치되는 핑거 거치부와, 상기 핑거 거치부로부터 상호 대향하게 돌출되어 손가락을 부분적으로 둘러싸며 그립하고 상기 제1와이어가 이동하는 제1와이어 통로가 형성된 한 쌍의 핑거 그립을 구비한 핑거 홀더를 가지며, 복수의 상기 핑거 홀더가 손가락의 길이방향을 따라 상호 연결된 핑거 스트랩; 외측에 상기 제1와이어의 이동 방향을 전환하는 와이어 방향 전환부와, 상기 제2와이어의 말단부가 고정되는 와이어 고정부가 마련되고, 손가락의 말단부에 끼움 결합되는 핑거 캡; 상기 제2와이어의 이동을 안내하는 제2와이어 가이드가 마련되고, 손등에 지지되는 손등 지지부; 및 상기 제1와이어의 이동을 안내하는 제1와이어 가이드가 마련되고, 손바닥에 지지되는 손바닥 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

착용형 손 로봇{WEARABLE TYPE HAND ROBOT}

본 발명은 착용형 손 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 손가락에 장착되어 와이어를 통해 전달되는 외력에 의해 손가락을 구부릴 수 있는 착용형 손 로봇에 관한 것이다.

신체의 골격은 남아 있으나 마비와 같은 신경 장애로 인해 신체의 일부를 움직이지 못하는 사람들을 돕기 위하여 입는 형태의 로봇이 다수 개발되었다.

특히, 손가락을 움직이지 못하는 사람들을 돕기 위하여 장갑처럼 손에 끼워서 착용하는 형태의 착용형 손 로봇이 개발되고 있다.

종래의 장갑 형태의 입는 로봇은 외골격(exoskeleton) 구조를 이용하여 각 손가락의 각 관절마다 그 관절을 움직이는 구동부(actuator)를 구비하는 것이 일반적이다.

이와 같이 손가락의 움직이는 부분에 구동부가 설치되면, 착용형 손 로봇의 부피가 매우 커지고 무게도 무거워 진다. 이와 같은 복잡한 구조로 인해 제조비용도 매우 높아지는 문제가 있다. 또한, 복잡한 구조와 큰 부피로 인해 사용자가 착용하기도 불편하고 사용하기도 매우 불편한 문제점이 있다.

또한, 종래의 착용형 손 로봇은 섬유재질로 형성되어 와이어가 당겨질 때 손가락을 경유하는 와이어가 손의 피부에 파고들어 고통을 발생시키는 문제점이 있다.

또한, 종래의 착용형 손 로봇은 섬유재질로 형성되므로 사용자의 땀이나 오물에 의해 오염되기 쉬워 자주 세탁해야 하는 문제점이 있으며 건조하는 동안에는 착용형 손 로봇을 사용자가 사용할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 종래의 착용형 손 로봇이 국내공개특허공보 제10-2017-0056722호에 개시되어 있다.

종래의 착용형 손 로봇은 손가락 마디에 핑거 스트랩을 장착하고, 손가락 끝에는 핑거 캡을 장착하며, 손가락을 구부리거나 펼 수 있도록, 당겨지거나 풀어지는 제1와이어와 제2와이어가 핑거 캡의 내부에 삽입되어, 서로 엇갈리게 배치되는 구조를 가진다.

즉, 핑거 캡 내부에 삽입된 제1와이어와 제2와이어가 각각 간섭하지 않으며 핑거 캡 내부에서 이동하도록, 핑거 캡의 내부에는 제1와이어와 제2와이어가 각각 이동할 수 있는 튜브가 각각 마련되어 있어, 핑거 캡의 내부는 2중 또는 3중의 구조를 갖게 된다.

따라서, 핑거 캡의 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 손가락 운동을 할 때 핑거 캡의 착용감이 저하되고, 사용자는 손가락 끝으로 촉감을 느끼며 손가락을 움직이기 곤란한 문제점이 있다.

또한, 종래의 착용형 로봇은 핑거 스트랩이 손가락 마디에만 장착되므로, 손가락의 움직임시 핑거 스트랩이 손가락의 마디로부터 들뜨게 되어, 핑거 스트랩이 손가락으로부터 쉽게 이탈하여 안정적으로 손가락을 움직일 수 없는 문제점이 있다.

국내등록특허공보 제10-1263933호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 와이어에 의해 사용자의 손에 상처가 발생하는 것을 방지하고, 핑거 캡의 구조를 단순화하며 착용감을 향상시키고, 촉감을 가지며 안정적으로 손가락을 움직일 수 있는 착용형 손 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 손가락의 말단부를 향하여 연장되다가 상기 손가락의 뿌리 방향으로 연장 방향이 전환되도록 배치되는 하나 이상의 제1와이어; 손가락 등을 따라 손가락의 말단부를 향하여 연장 배치되는 제2와이어; 상기 제2와이어가 이동하는 제2와이어 통로를 형성하며 손가락 등에 거치되는 핑거 거치부와, 상기 핑거 거치부로부터 상호 대향하게 돌출되어 손가락을 부분적으로 둘러싸며 그립하고 상기 제1와이어가 이동하는 제1와이어 통로가 형성된 한 쌍의 핑거 그립을 구비한 핑거 홀더를 가지며, 복수의 상기 핑거 홀더가 손가락의 길이방향을 따라 상호 연결된 핑거 스트랩; 외측에 상기 제1와이어의 이동 방향을 전환하는 와이어 방향 전환부와, 상기 제2와이어의 말단부가 고정되는 와이어 고정부가 마련되고, 손가락의 말단부에 끼움 결합되는 핑거 캡; 상기 제2와이어의 이동을 안내하는 제2와이어 가이드가 마련되고, 손등에 지지되는 손등 지지부; 및 상기 제1와이어의 이동을 안내하는 제1와이어 가이드가 마련되고, 손바닥에 지지되는 손바닥 지지부를 포함하는, 착용형 손 로봇에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 손등 지지부와 상기 손바닥 지지부를 손에 장착하는 장착수단을 더 포함할 수 있다.

상기 장착수단은, 상기 손등 지지부와 상기 손바닥 지지부를 연결하며, 복수의 로킹홈이 관통 형성된 밴드; 및 상기 손등 지지부 또는 손바닥 지지부에 돌출 형성되어, 상기 밴드의 복수의 로킹홈에 선택적으로 끼움 결합되는 로킹돌기를 포함할 수 있다.

엄지에 착탈되는 엄지용 핑거 튜브; 복수의 보조 로킹홈을 형성하며, 상기 엄지용 핑거 튜브를 지지하는 핑거 튜브용 밴드; 및 상기 손바닥 지지부 또는 손등 지지부에 돌출 형성되어, 상기 핑거 튜브용 밴드의 복수의 보조 로킹홈에 선택적으로 끼움 결합되는 보조 로킹돌기를 포함할 수 있다.

상기 핑거 스트랩은 2개 마련되어 사용자의 검지 및 중지에 각각 하나씩 장착되고, 상기 제1와이어는 상기 검지와 중지에 장착되는 핑거 캡과 핑거 스트랩을 각각 경유하도록 설치될 수 있다.

상기 핑거 스트랩은 사용자의 손가락 길이에 맞추어 상호 인접하는 상기 핑거 홀더들 사이의 간격이 조절되거나, 또는 상호 인접하는 상기 핑거 캡과 상기 핑거 홀더 사이의 간격이 조절될 수 있도록 신축가능하게 형성될 수 있다.

상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 적어도 어느 하나의 이동 경로상에 마련되어, 상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 적어도 어느 하나에 작용하는 장력을 측정하는 장력측정센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 적어도 어느 하나의 이동 경로상에 각각 마련되어, 상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 적어도 어느 하나가 이동하는 길이에 따라 손가락의 관절 각도를 측정하는 관절 각도 측정센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 당겨지거나 풀어지는 와이어와 핑거 캡의 연결 구조를 개선함으로써, 와이어에 의해 사용자의 손에 상처가 발생하는 것을 방지하고, 핑거 캡의 구조를 단순화하며 착용감을 향상시키고, 촉감을 가지며 안정적으로 손가락 운동을 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 손 로봇의 구성도,
도 2는 도 1의 요부 확대도
도 3은 도 1의 배면 사시도,
도 4는 도 1의 착용형 손 로봇을 손등 방향에서 바라본 모습을 도시한 도면,
도 5는 도 1의 착용형 손 로봇을 손바닥 방향에서 바라본 모습을 도시한 도면,
도 6은 도 1의 착용형 손 로봇이 손가락에 착용된 상태의 요부 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

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 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부 도면들을 참조하며, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 손 로봇이 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 손 로봇(1)은 제1와이어(10), 제2와이어(20), 핑거 스트랩(30), 핑거 캡(50), 손등 지지부(60), 손바닥 지지부(70)를 포함한다.

설명에 앞서, 본 실시예에서는 핑거 스트랩(30)과 핑거 캡(50)이 사용자의 검지와 중지에 장착되는 것에 대해 설명하지만 이에 한정되지 않고, 핑거 스트랩(30)과 핑거 캡(50)은 나머지 손가락에도 선택적으로 장착될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 또한, 핑거 스트랩(30)과 핑거 캡(50)은 어느 하나의 손가락에만 장착될 수도 있다.

제1와이어(10)는 손가락의 말단부를 향하여 연장되다가 손가락의 뿌리 방향으로 연장 방향이 전환되도록 배치된다. 본 실시예에서의 제1와이어(10)는 1개로 마련되어, 도시하지 않은 하나의 제1구동수단에 의해 당겨지거나 풀어지는 동작을 한다. 즉, 본 실시예에서의 제1와이어(10)는 손바닥 지지부(70)를 통과하여, 검지에 장착된 핑거 스트랩(30)과 핑거 캡(50)의 외측을 경유하고 나서 검지의 뿌리방향을 향해 이동방향이 전환된 후, 다시 핑거 스트랩(30)을 거쳐 손바닥 지지부(70)로 유입되어 손바닥 지지부(70)에서 중지를 향해 이동방향이 전환된 후, 중지에 장착된 ??거 스트랩(30)과 핑거 캡(50)의 외측을 경유하고 나서 중지의 뿌리방향을 향해 이동방향이 전환된 후, 다시 핑거 스트랩(30)을 거쳐 손바닥 지지부(70)를 통과하도록 설치된다.

이로써, 하나의 제1와이어(10)로 2개의 손가락을 동시에 굽힐 수 있게 된다.

제2와이어(20)는 손가락 등을 따라 손가락의 말단부를 향하여 연장 배치된다. 본 실시예에서의 제2와이어(20)는 2개로 마련되어, 도시하지 않은 각기 다른 제2구동수단에 의해 각각 독립적으로 당겨지거나 풀어지는 동작을 한다. 즉, 2개의 제2와이어(20)는 검지 및 중지에 하나씩 배치된다.

하나의 제2와이어(20)는 손등 지지부(60)를 통과하여, 검지에 장착된 핑거 스트랩(30)을 거쳐 핑거 캡(50)의 외측에 고정된다. 나머지 하나의 제2와이어(20)는 손등 지지부(60)를 통과하여, 중지에 장착된 핑거 스트랩(30)을 거쳐 핑거 캡(50)의 외측에 고정된다.

이로써, 각 제2와이어(20)는 각기 다른 제2구동수단에 의해 각각 당겨지며 손가락을 편다. 제1와이어(10)가 당겨질 때는 제2와이어(20)를 풀어주고, 제2와이어(20)를 당길 때는 제1와이어(10)를 풀어준다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 손 로봇(1)은, 제1와이어(10)의 이동 경로상에 마련되어 제1와이어(10)에 작용하는 장력을 측정하는 제1와이어용 장력측정센서(11)와, 제2와이어(20)의 이동 경로상에 마련되어 제2와이어(20)에 작용하는 장력을 측정하는 제2와이어용 장력측정센서(21)를 더 포함한다.

여기서, 본 실시예에서는 제1와이어용 장력측정센서(11)가 도 5에 도시된 바와 같이 손바닥 지지부(70)의 제1와이어(10) 이동 경로상에 마련되고, 제2와이어용 장력측정센서(21)가 도 4에 도시된 바와 같이 손등 지지부(60)의 제2와이어(20) 이동 경로상에 마련되어 있지만, 제1와이어용 장력측정센서(11)와 제2와이어용 장력측정센서(21)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에서는 장력측정센서(11,21)가 제1와이어(10)와 제2와이어(20) 각각의 이동 경로상에 마련되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 장력측정센서는 제1와이어와 제2와이어 중 어느 하나의 이동 경로상에만 마련될 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 손 로봇(1)은, 제1와이어(10)의 이동 경로상에 마련되어 제1와이어(10)가 이동하는 길이의 측정에 의해, 손가락의 관절 각도를 측정하는 제1와이어용 관절 각도 측정센서(15)와, 제2와이어(20)의 이동 경로상에 마련되어 제2와이어(20)가 이동하는 길이의 측정에 의해, 손가락의 관절 각도를 측정하는 제2와이어용 관절 각도 측정센서(25)를 더 포함한다.

여기서, 본 실시예에서는 제1와이어용 관절 각도 측정센서(15)가 도 5에 도시된 바와 같이 손바닥 지지부(70)의 제1와이어(10) 이동 경로상에 마련되고, 제2와이어용 관절 각도 측정센서(25)가 도 4에 도시된 바와 같이 손등 지지부(60)의 제2와이어(20) 이동 경로상에 마련되어 있지만, 제1와이어용 관절 각도 측정센서(15)와 제2와이어용 관절 각도 측정센서(25)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에서는 관절 각도 측정센서(15,25)가 제1와이어(10)와 제2와이어(20) 각각의 이동 경로상에 마련되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 관절 각도 측정센서는 제1와이어와 제2와이어 중 어느 하나의 이동 경로상에만 마련될 수도 있다.

핑거 스트랩(30)은 복수의 핑거 홀더(31)가 손가락의 길이방향을 따라 일렬로 배치하여 형성된다. 핑거 스트랩(30)은 신축 및 벤딩가능하게 상호 연결된 띠 형상을 가진다. 핑거 스트랩(30)은 사용자의 손가락 길이에 맞추어 상호 인접하는 핑거 홀더(31)들 사이의 간격이 조절되거나, 또는 상호 인접하는 핑거 캡(50)과 핑거 홀더(31) 사이의 간격이 조절될 수 있도록 신축가능하게 형성될 수 있다.

핑거 홀더(31)는 핑거 거치부(33)와, 한 쌍의 핑거 그립(41)을 포함한다.

핑거 거치부(33)는 마름모 형태로 천공된 단면형상을 가진다. 복수의 핑거 거치부(33)는 손가락의 길이방향을 따라 신축가능하게 상호 연결됨과 동시에, 손가락을 움직일 때 벤딩가능하게 상호 연결된다. 여기서, 본 실시예에서의 핑거 거치부(33)는 마름모 형태로 천공된 단면형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 단면형상을 가질 수 있다.

핑거 거치부(33)의 중앙에는 제2와이어(20)가 이동하는 제2와이어 통로(35)가 손가락의 길이방향을 따라 형성되어 있다. 본 실시예에서는 제2와이어 통로(35)로서, 제2와이어(20)가 삽입 관통하는 튜브가 마련되어 있다. 이에 따라, 제2와이어(20)는 복수의 제2와이어 통로(35)에 삽입 관통하여 손가락 길이방향을 따라 일직선을 이루며, 손가락 등에 배치된다.

한 쌍의 핑거 그립(41)은 핑거 거치부(33)로부터 상호 대향하게 돌출되어 예컨대, 제2와이어 통로(35)를 사이에 두고 핑거 거치부(33)에 대칭되게 돌출 형성되어 있다. 핑거 홀더(31)는 손가락을 부분적으로 둘러싸며 그립하도록 원호 단면형상을 가진다. 한 쌍의 핑거 그립(41)은 손가락이 그립될 때, 한 쌍의 핑거 그립(41)이 손가락의 양측면에 미끄러지면서 서로 벌어진 후, 자체 탄성력에 의해 다시 서로 접근하여 손가락을 부분적으로 둘러싸며 밀착하도록 탄성 변형 가능한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 각 핑거 그립(41)에는 제1와이어(10)가 이동하는 제1와이어 통로(43)가 제2와이어 통로(35)와 나란하게 형성되어 있다. 이에 따라, 제1와이어(10)는 일렬로 배치되는 복수의 제1와이어 통로(43)에 삽입 관통하여, 손가락의 길이방향을 따라 일직선을 이루며, 손가락 등을 사이에 두고 손가락의 양측에 배치된다. 이로써, 핑거 스트랩(30)의 각 핑거 그립(41)을 통해, 각 핑거 홀더(31)를 간편하게 손가락 등의 상방에서 손가락 등에 장착할 수 있게 된다.

핑거 캡(50)은 골무 형상을 가지며, 손가락 말단부를 감싸도록 손가락 말단부에 끼워진다.

핑거 캡(50)의 외측에는 예컨대, 손가락 등과 동일 평면을 이루는 핑거 캡(50)의 외측에는, 제1와이어(10)의 이동 방향을 전환하는 와이어 방향 전환부(51)가 마련되어 있다. 또한, 와이어 방향 전환부(51)와 핑거 스트랩(30) 사이에는 제2와이어(20)의 말단부가 고정되는 와이어 고정부(53)가 마련되어 있다.

이로써, 본 발명에서의 핑거 캡(50)은 그 내부에 제1와이어(10)와 제2와이어(20)의 이동 경로가 형성되어 있지 않아, 핑거 캡(50)의 착용시 사용자는 촉감을 가질 수 있게 된다.

손등 지지부(60)는 사용자의 손등을 지지할 수 있도록 손등에 배치된다. 손등 지지부(60)는 검지와 중지에 장착되는 각 핑거 스트랩(30)의 일단부가 연결된다.

또한, 손등 지지부(60)에는 제2와이어(20)의 이동을 안내하는 제2와이어 가이드(61)가 마련되어 있다. 제2와이어 가이드(61)는 제2와이어(20)가 노출되지 않게 삽입 관통하는 튜브 형상을 가진다.

손바닥 지지부(70)는 사용자의 손바닥을 지지한다. 손바닥 지지부(70)에는 제1와이어(10)의 이동을 안내하는 제1와이어 가이드(71)가 마련되어 있다. 제1와이어 가이드(71)는 제1와이어(10)가 노출되지 않게 삽입 관통하는 관통공 형상을 가진다.

한편, 손등 지지부(60)와 손바닥 지지부(70)는 장착수단(80)에 의해 손에 장착된다. 본 실시예에서는 장착수단(80)으로서, 밴드(81)와 로킹돌기(85)를 포함한다.

밴드(81)는 일정 길이의 띠 형상을 가지며, 3개의 밴드(81)가 손등 지지부(60)의 길이 방향에 대해 가로로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 밴드(81)는 손가락 길이방향에 대해 가로방향으로 손등 지지부(60)와 손바닥 지지부(70)를 연결함과 동시에, 손바닥 지지부(70)의 일측으로부터 연장 배치되어 있다. 또한, 밴드(81)에는 밴드(81)의 길이방향을 따라 복수의 로킹홈(83)이 관통 형성되어 있다. 로킹홈(83)은 장공의 단면형상을 갖지만, 로킹홈(83)은 장공 이외에, 원형, 타원형, 다각형 등의 단면형상을 가질 수 있다.

로킹돌기(85)는 로킹홈(83)에 대응하는 단면형상을 가지며, 손등 지지부(60)에 돌출 형성되어 있다, 이 로킹돌기(85)에는 밴드(81)에 형성된 복수의 로킹홈(83) 중 어느 하나에 선택적으로 끼움 결합된다.

이로써, 장착수단(80)은 손등 지지부(60)와 손바닥 지지부(70)를 상호 연결하여, 사용자의 손에 장착할 수 있게 된다.

여기서, 본 실시예에서는 로킹돌기(85)가 손등 지지부(60)에 돌출 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 로킹돌기(85)는 손바닥 지지부(70)에 돌출 형성될 수도 있다. 그리고, 본 실시예에서는 장착수단(80)으로서 로킹홈(83)과 로킹돌기(85)가 마련되어 있지만 이에 한정되지 않고, 벨크로 천, 양면테이프 등이 마련될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 손 로봇(1)은 사용자의 엄지에 착탈되는 엄지용 핑거 튜브(100)를 더 포함한다.

엄지용 핑거 튜브(100)는 엄지가 삽입 수용되고, 손가락 운동시 엄지를 고정하는 역할을 한다.

엄지용 핑거 튜브(100)의 일측에는 핑거 튜브용 밴드(101)가 마련되어 있다. 핑거 튜브용 밴드(101)는 일정 길이의 띠 형상을 가지며, 핑거 튜브용 밴드(101)의 길이방향을 따라 연장 배치되어 있다. 또한, 핑거 튜브용 밴드(101)에는 핑거 튜브용 밴드(101)의 길이방향을 따라 복수의 보조 로킹홈(103)이 관통 형성되어 있다. 보조 로킹홈(103)은 장공의 단면형상을 갖지만, 보조 로킹홈(103)은 장공 이외에, 원형, 타원형, 다각형 등의 단면형상을 가질 수 있다.

보조 로킹돌기(105)는 보조 로킹홈(103)에 대응하는 단면형상을 가지며, 손바닥 지지부(70)에 돌출 형성되어 있다, 이 보조 로킹돌기(105)에는 핑거 튜브용 밴드(101)에 형성된 복수의 보조 로킹홈(103) 중 어느 하나에 선택적으로 끼움 결합된다.

이로써, 엄지용 핑거 튜브(100)는 보조 로킹홈(103)과 보조 로킹돌기(105)에 의해, 사용자의 손에 장착할 수 있게 된다.

여기서, 본 실시예에서는 보조 로킹돌기(105)가 손바닥 지지부(70)에 돌출 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 보조 로킹돌기(105)는 손등 지지부(60)에 돌출 형성될 수도 있다. 그리고, 본 실시예에서는 장착수단(80)으로서 보조 로킹홈(103)과 보조 로킹돌기(105)가 마련되어 있지만 이에 한정되지 않고, 벨크로 천, 양면테이프 등이 마련될 수도 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 손 로봇(1)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 핑거 캡(50)을 사용자의 검지 및 중지에 끼운다. 아울러, 엄지용 핑거 튜브(100)를 엄지에 끼운다.

그리고, 핑거 스트랩(30)의 각 핑거 홀더(31)를 검지, 중지의 각 손가락 등의 상방에서 각 손가락의 길이방향을 따라 각 손가락 등에 장착한다. 이 때, 각 핑거 홀더(31)의 핑거 그립(41)은 각 손가락을 부분적으로 감싸며, 핑거 홀더(31)는 각 손가락 등에 끼움 결합된다.

이 때, 핑거 스트랩(30)은 사용자의 손가락의 길이에 따라 늘어나거나 줄어들며 사용자의 손가락에 맞춰진다.

이어서, 손등 지지부(60)를 사용자의 손등에 배치하고, 손바닥 지지부(70)를 사용자의 손바닥에 배치한 후, 장착수단(80)을 이용해 사용자의 손 크기에 맞추어 길이 조절하여 손등 지지부(60)와 손바닥 지지부(70)를 사용자의 손에 장착한다.

그리고, 손바닥 지지부(70)에 형성된 보조 로킹돌기(105)를 사용자의 엄지 길이에 맞추어 핑거용 튜브 밴드(101)에 형성된 복수의 보조 로킹홈(103) 중 어느 하나에의 보조 로킹홈(103)에 끼움 결합하여, 핑거용 튜브 밴드(101)를 고정한다.

한편, 제1와이어(10)는 손바닥 지지부(70)를 통과하여, 검지에 장착된 핑거 스트랩(30)과 핑거 캡(50)의 외측을 경유하며, 핑거 캡(50)에 마련된 와이어 방향 전환부(51)에 의해 검지의 뿌리방향을 향해 이동방향이 전환되고 나서, 다시 검지에 장착된 핑거 스트랩(30)을 거쳐 손바닥 지지부(70)로 유입되어 손바닥 지지부(70)에서 중지를 향해 이동방향이 전환된 후, 중지에 장착된 ??거 스트랩(30)과 핑거 캡(50)의 외측을 경유하며, 핑거 캡(50)에 마련된 와이어 방향 전환부(51)에 의해 중지의 뿌리방향을 향해 이동방향이 전환되고 나서, 다시 핑거 스트랩(30)을 거쳐 손바닥 지지부(70)를 통과하도록 설치된다.

제2와이어(20) 중 하나는 손등 지지부(60)를 통과하여, 검지에 장착된 핑거 스트랩(30)을 거쳐 핑거 캡(50)의 외측에 마련된 와이어 고정부(53)에 고정되고, 제2와이어(20) 중 나머지 하나는 손등 지지부(60)를 통과하여, 중지에 장착된 핑거 스트랩(30)을 거쳐 핑거 캡(50)의 외측에 마련된 와이어 고정부(53)에 고정된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 손 로봇(1)이 사용자의 손에 장착이 완료된 상태에서, 구동부가 작동하기 전에는 제1와이어(10)와 제2와이어(20)가 모두 풀려 있어, 사용자의 손은 펼쳐진 상태가 된다.

이러한 상태에서 사용자가 잡고자 하는 물체에 인접하게 손가락을 위치시킨다.

다음, 엄지를 구부려 엄지용 핑거 튜브(100)를 물체에 접촉시키고, 검지와 중지에 장착되는 핑거 스트랩(30)과 핑거 캡(50)을 경유하는 제1와이어(10)를 제1구동수단(미도시)에 의해 잡아 당겨, 검지와 중지를 물체를 향해 구부린다. 이 때, 제1와이어(10)는 검지와 중지를 순차적으로 경유하므로 제1와이어(10)가 당겨지면 검지가 먼저 물체를 향해 구부러지고, 검지가 물체에 접촉되면 검지는 더 이상 구부러지지 않고 중지가 물체를 향해 구부러지게 된다. 제1와이어(10)에 의해 손가락이 구부려지면 각 핑거 스트랩(30)은 손가락의 관절을 따라 함께 구부려짐과 동시에 늘어나며 사용자의 손가락에 접촉한 상태를 유지한다. 이러한 과정을 통해 사용자의 엄지와 검지 및 중지가 물체를 잡을 수 있게 된다.

한편, 제2와이어(20)에 의해 제1와이어(10)의 구동에 간섭이 발생하지 않도록 제1와이어(10)가 당겨지는 만큼 제2와이어(20)를 제2구동수단(미도시)으로 풀어준다.

다시, 제1구동수단을 작동시켜 당겨진 제1와이어(10)를 풀어줌과 동시에, 제2구동수단을 작동시켜 검지 및 중지에 각각 장착된 핑거 캡(50)과 핑거 스트랩(30)을 경유하는 제2와이어(20)를 잡아 당겨 구부러진 손가락을 편다.

이와 같이, 본 발명에 따른 착용형 손 로봇(1)은 당겨지거나 풀어지는 와이어와 핑거 캡(50)의 연결 구조를 개선하여 즉, 제1와이어(10)와 제2와이어(20)가 경유하는 핑거 스트랩(30)과 핑거 캡(50), 손등 지지부(60) 및 손바닥 지지부(70)를 통해 제1와이어(10)와 제2와이어(20)가 각각 제1구동수단 및 제2구동수단에 의해 당겨지거나 풀어지면서 사용자의 손을 가압해 사용자의 피부에 파고들거나 마찰로 인해 찰과상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 제1와이어(10)와 제2와이어(20)가 핑거 캡(50)의 내부에 배치되지 않고, 핑거 캡(50)의 외부에 배치됨에 따라, 각 와이어를 수용하기 위한 핑거 캡(50)의 내부를 2중, 또는 3중의 구조로 할 필요가 없게 되어, 핑거 캡(50)의 구조를 단순화하며 착용감을 향상시키고, 촉감을 가지며 안정적으로 손가락을 움직일 수 있다.

그리고, 핑거 홀더(31)가 손가락 마디뿐만 아니라 손가락 절에도 장착이 가능하므로, 손가락을 움직일 때 핑거 스트랩(30)이 손가락의 마디로부터 들뜨지 않게 되어, 핑거 스트랩(30)이 손가락으로부터 쉽게 이탈하지 않으며 안정적으로 손가락을 움직일 수 있게 된다.

한편, 전술한 실시예에서는 하나의 제1와이어가 검지와 중지에 장착된 핑거 스트랩과 핑거 캡을 순차적으로 경유하는 것으로 설명하고 있지만, 다른 실시예로서 도시되어 있지 않지만, 제1와이어는 2개로 구성되어, 제1와이어를 검지에 장착된 핑거 스트랩과 핑거 캡에 독립적으로 경유하도록 설치하고, 중지에 장착된 핑거 스트랩과 핑거 캡에 독립적으로 경유하도록 설치하여, 제1구동수단은 각각의 제1와이어를 개별적으로 당겨 해당 제1와이어가 설치된 손가락을 구부릴 수도 있다.

또한, 제1와이어는 하나로 구성되어, 엄지, 검지 및 중지에 각각 장착된 핑거 스트랩과 핑거 캡을 순차적으로 경유하도록 배치되어, 제1와이어가 당겨지면 엄지가 먼저 물체를 향해 구부러지고, 엄지가 물체에 접촉되면 엄지는 더 이상 구부러지지 않고 검지와 중지가 물체를 향해 순차적으로 구부러지며 물체를 잡을 수도 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1 : 착용형 손 로봇
10 : 제1와이어
20 : 제2와이어
30 : 핑거 스트랩
31 : 핑거 홀더
33 : 핑거 거치부
41 : 핑거 그립
50 : 핑거 캡
51 : 와이어 방향 전환부
53 : 와이어 고정부
60 : 손등 지지부
70 : 손바닥 지지부
80 : 장착수단
100 : 엄지용 핑거 튜브

Claims

손가락의 말단부를 향하여 연장되다가 상기 손가락의 뿌리 방향으로 연장 방향이 전환되도록 배치되는 하나 이상의 제1와이어;
손가락 등을 따라 손가락의 말단부를 향하여 연장 배치되는 제2와이어;
상기 제2와이어가 이동하는 제2와이어 통로를 형성하며 손가락 등에 거치되는 핑거 거치부와, 상기 핑거 거치부로부터 상호 대향하게 돌출되어 손가락을 부분적으로 둘러싸며 그립하고 상기 제1와이어가 이동하는 제1와이어 통로가 형성된 한 쌍의 핑거 그립을 구비한 핑거 홀더를 가지며, 복수의 상기 핑거 홀더가 손가락의 길이방향을 따라 상호 연결된 핑거 스트랩;
외측에 마련되어 상기 제1와이어가 노출되게 결합되고 상기 제1와이어의 이동 방향을 전환하는 와이어 방향 전환부와, 상기 와이어 방향 전환부와 상기 핑거 스트랩 사이의 상기 제2와이어 통로의 연장선상에 마련되어 상기 제2와이어의 말단부가 고정되는 와이어 고정부를 가지며, 손가락의 말단부에 끼움 결합되는 핑거 캡;
상기 제2와이어의 이동을 안내하는 제2와이어 가이드가 마련되고, 손등에 지지되는 손등 지지부; 및
상기 제1와이어의 이동을 안내하는 제1와이어 가이드가 마련되고, 손바닥에 지지되는 손바닥 지지부를 포함하며,
상기 핑거 홀더는 손가락을 움직일 때 상기 핑거 스트랩이 손가락의 마디로부터 들뜨지 않도록 손가락 마디와 손가락 절에 장착되고,
상기 제1와이어는 손가락의 손톱이 형성된 부분에 위치한 상기 와이어 방향 전환부에서 상기 제2와이어와 상호 엇갈리지 않게 'U'자형으로 방향 전환되고,
상기 제2와이어의 말단부는 손가락의 손톱에 인접한 부분에 위치한 상기 와이어 고정부에 고정되며, 상기 와이어 방향 전환부와 상기 와이어 고정부는 상기 핑거 캡의 외측에 결합되는, 착용형 손 로봇.
제1항에 있어서,
상기 손등 지지부와 상기 손바닥 지지부를 손에 장착하는 장착수단을 더 포함하는, 착용형 손 로봇.
제2항에 있어서,
상기 장착수단은,
상기 손등 지지부와 상기 손바닥 지지부를 연결하며, 복수의 로킹홈이 관통 형성된 밴드; 및
상기 손등 지지부 또는 손바닥 지지부에 돌출 형성되어, 상기 밴드의 복수의 로킹홈에 선택적으로 끼움 결합되는 로킹돌기를 포함하는, 착용형 손 로봇.
제1항에 있어서,
엄지에 착탈되는 엄지용 핑거 튜브;
복수의 보조 로킹홈을 형성하며, 상기 엄지용 핑거 튜브를 지지하는 핑거 튜브용 밴드; 및
상기 손바닥 지지부 또는 손등 지지부에 돌출 형성되어, 상기 핑거 튜브용 밴드의 복수의 보조 로킹홈에 선택적으로 끼움 결합되는 보조 로킹돌기를 포함하는, 착용형 손 로봇.
제1항에 있어서,
상기 핑거 스트랩은 2개 마련되어 사용자의 검지 및 중지에 각각 하나씩 장착되고,
상기 제1와이어는 상기 검지와 중지에 장착되는 핑거 캡과 핑거 스트랩을 각각 경유하도록 설치된, 착용형 손 로봇.
제1항에 있어서,
상기 핑거 스트랩은 사용자의 손가락 길이에 맞추어 상호 인접하는 상기 핑거 홀더들 사이의 간격이 조절되거나, 또는 상호 인접하는 상기 핑거 캡과 상기 핑거 홀더 사이의 간격이 조절될 수 있도록 신축가능하게 형성되는, 착용형 손 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 적어도 어느 하나의 이동 경로상에 마련되어, 상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 적어도 어느 하나에 작용하는 장력을 측정하는 장력측정센서를 더 포함하는, 착용형 손 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 적어도 어느 하나의 이동 경로상에 각각 마련되어, 상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 적어도 어느 하나가 이동하는 길이에 따라 손가락의 관절 각도를 측정하는 관절 각도 측정센서를 더 포함하는, 착용형 손 로봇.