KR102109878B1 - 걷기 또는 달리기 중 부하를 운반할 수 있게 하는 외골격 구조물용 연결 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외골격 구조물용 연결 장치(7)로, 지지체(71)에 대해 회전 가능하게 장착되는 입력 피스(72) 및 전달 장치(73)를 포함하고, 전달 장치는, 입력 피스(72)를 제1 회전 방향(D)으로 회전시키려고 하는 부하가 입력 피스(72)에 가해질 때, 전달 장치가 제1 연결 링크(74)를 선회시키려고 하는 힘을 제1 연결 링크(74)로 전달하여 제1 기계식 다리 조립체(3)로 부하를 전달하며 제2 기계식 다리 조립체(4)로부터는 부하를 제거하도록, 그리고 입력 피스(72)를 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향(E)으로 선회시키려고 하는 부하가 입력 피스(72)에 가해질 때, 전달 장치가 제2 연결 링크(75)를 선회시키려고 하는 힘을 제2 연결 링크(75)로 전달하여 제2 기계식 다리 조립체(4)로 부하를 전달하며 제1 기계식 다리 조립체(3)로부터는 부하를 제거하도록 배열되는, 연결 장치에 관한 것이다.

Description

걷기 또는 달리기 중 부하를 운반할 수 있게 하는 외골격 구조물용 연결 장치

본 발명은 외골격 구조물용 연결 장치 및 이러한 유형의 장치를 포함하는 외골격 구조물에 관한 것이다.

군사 분야에 있어서, 보병은 현재 장비들을 운반할 수 있게 하는 백팩들을 갖추고 있다. 보병들이 장기간의 임무를 수행할 때, 백팩의 질량은 50킬로그램에 달할 수 있다. 백팩의 질량은 보병의 이동성을 매우 감소시킬 수 있고 보다 큰 대사 출력(metabolic output)을 야기한다.

더욱이 백팩은 일반적으로 사용자의 어깨 위에 또는 힙 위에 받쳐지는데, 이는 어깨에서의 근골격계 문제, 피부 압력을 발생시킬 수 있거나 혹은 신경 압박으로 인한 신경학적 증상(쓰라림)의 원인이 될 수 있다.

현재의 해결책들은 백팩의 질량을 스트랩들에 의해서는 어깨들에 그리고 복부 벨트에 의해서는 힙들에 분산시키는 것으로 이루어진다. 그러나 이러한 해결책들은 사용자가 백팩의 질량으로부터 완전히 해방되게 하지는 않는다.

근력 보조용 외골격들은 인간 골격의 구조를 복제하여 인체의 신체적 능력을 향상시킬 수 있게 하는 기계적 구조물들이다.

백팩의 질량을 지면에 받칠 수 있게 하는 특정한 외골격 구조물들이 제안된 바 있다.

그러나 공지의 외골격 구조물들(때때로 "보행 로봇들"이라고도 함)은 매우 상당한 부피를 가지며 사용자의 이동성을 감소시킨다.

특히, 이러한 외골격 구조물들에 있어서, 백팩의 부하는 사용자의 다리들을 따라 지면까지 연장하는 외골격의 하측 부분에 받쳐진다. 결과적으로 이 부하는 걸을 때, 특히 사용자가 그의 발을 지면으로부터 떨어지게 이동시킬 때 사용자의 발들의 이동에 반하는 경향이 있다.

본 발명의 목적은 걷기 또는 달리기 중에 신체의 하부 파트의 이동성을 감소시키지 않으면서 사용자에게서 그의 백팩 질량의 상당 부분을 덜어줄 수 있는 해결책을 제안하는 데 있다.

이 목적은,

외골격 구조물용 연결 장치로,

- 허리 벨트에 부착되도록 의도된 지지체,

- 지지체에 대해 회전 가능하게 장착되고, 외골격 구조물의 기계식 등 조립체에 연결될 수 있는 입력 파트,

- 전달 장치,

- 지지체에 대해 회전 가능하게 장착되는 제1 연결 링크로, 전달 장치에 의해 입력 장치에 연결되는 제1 단부 및 외골격 구조물의 제1 기계식 다리 조립체의 제1 힙 조인트에 연결될 수 있는 제2 단부를 구비하는 제1 연결 링크, 및

- 지지체에 대해 회전 가능하게 장착되는 제2 연결 링크로, 전달 장치에 의해 입력 파트에 연결되는 제1 단부 및 외골격 구조물의 제2 기계식 다리 조립체의 제2 힙 조인트에 연결될 수 있는 제2 단부를 구비하는 제2 연결 링크를 포함하고,

전달 장치가,

- 입력 파트를 지지체에 대해 제1 회전 방향으로 선회시키려고 하는 부하가 입력 파트에 가해질 때, 전달 장치는 제1 연결 링크를 선회시키려고 하는 힘을 제1 연결 링크로 전달하여, 제1 기계식 다리 조립체로 부하를 전달하며 제2 기계식 다리 조립체의 부하는 제거하고, 그리고

- 입력 파트를 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 회전시키려고 하는 부하가 입력 파트에 가해질 때, 전달 장치는 제2 연결 링크를 선회시키려고 하는 힘을 제2 연결 링크에 전달하여, 제2 기계식 다리 조립체로 부하를 전달하여 제1 기계식 다리 조립체의 부하는 제거하도록 배열되는 연결 장치로 인해, 본 발명의 범위 내에서 달성된다.

걷기 사이클 중에, 외골격 구조물의 기계식 다리 조립체들은 교대로 지면과 접촉한다. 제안된 연결 장치는 백팩의 무게에 의해 발생되는 부하가 지면과 접촉하는 기계식 다리 조립체에 전달되게 하고 지면과 접촉하지 않는 기계식 다리 조립체에는 부하가 덜어지게 할 수 있다.

정확하게는, 각각의 기계식 다리 조립체에 대해,

- 발이 지면과 접촉하고 있는 시기에 대응하는 서 있는 단계 중에는 부하가 기계식 다리 조립체에 의해 지면으로 전달되고,

- 발이 더 이상 지면과 접촉하지 않는 흔들림(oscillation) 단계 중에, 기계식 다리 조립체가 백팩에 의해 발생되는 부하를 받지 않고 이에 따라 흔들리는 발은 자유롭게 움직인다.

더욱이, 사용자가 정지한 상태로 서 있을 때, 외골격 구조물의 기계식 다리 조립체들은 동시에 지면과 접촉하고 있다. 제안된 연결 장치는 백팩에 의해 발생되는 부하가 기계식 다리 조립체들 둘 다에 분산되어서 나누어지게 한다.

연결 장치는 또한 아래와 같은 피처들을 구비할 수 있다.

- 입력 파트가 지지체에 대해 활주 가능하게 장착된다.

- 입력 파트가 슬라이더 및 슬라이더 내부에서 활주할 수 있고 슬라이더에 대해 회전할 수 있는 원통형 핀에 의해 지지체에 대해 활주 가능하게 장착된다.

- 입력 파트가 전달 장치에 의해 제1 연결 링크에 연결되는 하나의 단부를 구비하는 제1 브랜치 및 전달 장치에 의해 제2 연결 링크에 연결되는 하나의 단부를 구비하는 제2 브랜치를 구비한다.

- 전달 장치가 풀리 및 케이블 장치이다.

- 전달 장치가 입력 파트를 제1 연결 링크의 제1 단부에 연결하는 제1 케이블 및 입력 파트를 제2 연결 링크의 제1 단부에 연결하는 제2 케이블을 포함한다.

- 장치가 지지체에 회전 가능하게 장착되는 제1 풀리를 포함하고, 제1 케이블이 입력 파트를 제1 연결 링크의 제1 단부에 연결하면서 제1 풀리의 원주면에 지지된다.

- 장치가 지지체에 회전 가능하게 장착되는 제2 풀리를 포함하고, 제2 케이블이 입력 파트를 제2 연결 링크의 제1 단부에 연결하면서 제2 풀리의 원주면에 지지된다.

- 제1 풀리 및 제2 풀리의 회전 축선이 일치한다.

- 전달 장치가 지지체에 회전 가능하게 장착되는 제1 풀리, 입력 파트를 제1 풀리에 연결하는 제1 케이블 및 제1 풀리를 제1 연결 링크의 제1 단부에 연결하는 제3 케이블을 포함한다.

- 제1 케이블은 제1 풀리의 제1 원주면에 지지되고, 제3 케이블은 제1 풀리의 제3 원주면에 지지되되, 제3 원주면의 반경이 제1 원주면의 반경보다 작다.

- 전달 장치가 지지체에 회전 가능하게 장착되는 제2 풀리, 입력 파트를 제2 풀리에 연결하는 제2 케이블 및 제2 풀리를 제2 연결 링크의 제1 단부에 연결하는 제4 케이블을 포함한다.

- 제2 케이블은 제2 풀리의 제2 원주면에 지지되고 제4 케이블은 제2 풀리의 제4 원주면에 지지되되, 제4 원주면의 반경이 제2 원주면의 반경보다 작다.

- 제1 풀리 및/또는 제2 풀리의 회전 축선이 제1 연결 링크 및/또는 제2 연결 링크의 회전 축선과 일치한다.

본 발명은 또한 외골격 구조물로,

- 사용자의 허리를 둘러쌀 수 있는 허리 벨트,

- 사용자의 제1 다리를 따라 연장할 수 있는 제1 기계식 다리 조립체,

- 사용자의 제2 다리를 따라 연장할 수 있는 제2 기계식 다리 조립체,

- 부하를 운반하기 위해 사용자의 등을 따라 연장할 수 있는 기계식 등 조립체,

- 앞에서 한정된 연결 장치를 포함하되, 연결 장치의 입력 파트가 등 구조물에 연결되고, 지지체는 허리 벨트에 부착되고, 제1 연결 링크는 제1 힙 조인트를 통해 제1 기계식 다리 조립체에 연결되는 제2 단부를 구비하고, 제2 연결 링크는 제2 힙 조인트를 통해 제2 기계식 다리 조립체에 연결되는 제2 단부를 구비하는, 외골격 구조물에 관한 것이다.

순전히 예시적이고 비제한적이며 첨부 도면을 참조해서 읽어야만 하는 아래의 상세한 설명에 의해 본 발명의 다른 특징들 및 장점들이 밝혀질 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 외골격 구조물을 도식적으로 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 외골격 구조물을 도식적으로 나타낸 측면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결 장치를 도식적으로 나타낸다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 연결 장치의 작동을 도식적인 윤곽으로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연결 장치를 도식적으로 나타낸다.

도 1 및 도 2에서, 외골격 구조물은 허리 벨트(2), 제1 기계식 다리 조립체(3), 제2 기계식 다리 조립체(4) 및 기계식 등 조립체(5)를 포함한다.

허리 벨트(2)는 사용자의 허리를 둘러쌀 수 있다. 허리 벨트는 사용자의 허리 둘레에 배치되고, 사용자의 힙들 위에 지지된다. 허리 벨트는 외골격 구조물의 각기 다른 액추에이터들이 전력을 공급받을 수 있게 하는 배터리 및 각기 다른 액추에이터들을 제어하도록 프로그램된 제어 유닛을 지지할 수 있다. 배터리와 제어 유닛은 허리 벨트에 부착된다.

제1 기계식 다리 조립체(3)는 사용자의 제1 하부 멤버(우측 다리)를 따라 연장한다. 제1 기계식 다리 조립체(3)는 제1 하부 멤버에 부착되어 걷기 또는 달리기 중에 제1 하부 멤버의 운동을 보조할 수 있다.

제2 기계식 다리 조립체(4)는 사용자의 제2 하부 멤버(좌측 다리)를 따라 연장한다. 제2 기계식 다리 조립체(4)는 제2 하부 멤버에 부착되어 걷기 도는 달리기 중에 제2 하부 멤버의 운동을 보조할 수 있다.

제1 기계식 다리 조립체(3) 및 제2 기계식 다리 조립체(4)가 서로 대칭이라는 것에 유의하자. 따라서 이 조립체들(3, 4)은 동일하거나 유사한 부분들을 포함한다.

제1 기계식 조립체(3)는 제1 대퇴부 파트(31), 제1 정강이 파트(32) 및 제1 발 파트(33)를 포함한다.

제1 대퇴부 파트(31)는 사용자의 제1 허벅지(우측 허벅지)를 따라 연장하도록 의도된 제1 대퇴부 세그먼트(311) 및 사용자의 제1 허벅지를 둘러싸서 대퇴부 세그먼트(311)를 제1 허벅지에 부착시킬 수 있는 부착 스트랩(312)들을 포함한다.

제1 정강이 파트(32)는 사용자의 제1 정강이(우측 정강이)를 따라 연장하도록 의도된 제1 정강이 세그먼트(321) 및 사용자의 제1 정강이를 둘러싸서 정강이 세그먼트(321)를 제1 정강이에 부착시킬 수 있는 부착 스트랩(322)들을 포함한다.

제1 발 파트(33)는 사용자의 제1 신발(35)에, 예를 들어 신발(37)의 솔(351)에 부착된다. 제1 발 파트(33)는 스크루들에 의해 솔(371)에 부착될 수 있다.

제1 대퇴부 세그먼트(311)는 제1 힙 조인트(34)에 의해 허리 벨트(2)에 연결되는 제1 단부(313) 및 제1 무릎 조인트(35)에 의해 제1 정강이 세그먼트(321)에 연결되는 제2 단부(314)를 포함한다.

제1 정강이 세그먼트(321)는 제1 무릎 조인트(36)에 의해 제1 대퇴부 세그먼트(311)에 연결되는 제1 단부(323) 및 제1 발목 조인트(36)에 의해 제1 발 파트(33)에 연결되는 제2 단부(324)를 포함한다.

제2 기계식 조립체(4)는 제1 기계식 조립체(3)와 대칭이다.

제2 기계식 조립체(4)는 또한 제2 대퇴부 파트(41), 제2 정강이 파트(42) 및 제2 발 파트(43)를 포함한다.

제2 대퇴부 파트(41)는 사용자의 제2 허벅지(좌측 허벅지)를 따라 연장하도록 의도된 제2 대퇴부 세그먼트(411) 및 사용자의 제2 허벅지를 둘러싸서 대퇴부 세그먼트(411)를 제2 허벅지에 부착시킬 수 있는 부착 스트랩(412)들을 포함한다.

제2 정강이 파트(42)는 사용자의 제2 정강이(좌측 정강이)를 따라 연장하도록 의도된 제2 정강이 세그먼트(421) 및 사용자의 제2 정강이를 둘러싸서 정강이 세그먼트(421)를 제2 정강이에 부착시킬 수 있는 부착 스트랩(422)들을 포함한다.

제2 발 파트(43)는 사용자의 제2 신발(47)에, 예를 들어 신발(47)의 솔(471)에 부착된다. 제2 발 파트(43)는 스크루들에 의해 솔(471)에 고정될 수 있다.

제2 대퇴부 세그먼트(411)는 제2 힙 조인트(44)에 의해 허리 벨트(2)에 연결되는 제1 단부(413) 및 제2 무릎 조인트(45)에 의해 제2 정강이 세그먼트(421)에 연결되는 제2 단부(414)를 포함한다.

제2 정강이 세그먼트(421)는 제2 무릎 조인트(45)에 의해 제2 대퇴부 세그먼트(411)에 연결되는 제1 단부(423) 및 발목 조인트(36)에 의해 제2 발 파트(43)에 연결되는 제2 단부(424)를 포함한다.

힙 조인트들(33, 44) 및 무릎 조인트들(35, 45)은 힙 또는 무릎의 굴곡 또는 신장 운동 중에 사용자를 보조할 수 있게 하는 액추에이터들을 포함할 수 있다.

기계식 등 조립체(5(도 2에 도시됨)는 부하(6), 예를 들어 백팩을 운반하기 위해 사용자의 등을 따라 연장할 수 있다.

외골격 구조물(1)은 기계식 등 조립체(5)를 허리 벨트(1) 및 기계식 다리 조립체들(3, 4)에 연결할 수 있게 하는 연결 장치(7)를 또한 포함한다.

부하(6)가 기계식 등 조립체(5)에 부착될 때, 부하(6)는 허리 벨트(2) 및 기계식 다리 조립체들(3, 4)을 거쳐 지면으로 전달된다.

도 2 및 도 3은 기계식 등 조립체(5)를 허리 벨트(2) 및 기계식 다리 조립체들(3, 4)에 연결하는, 제1 실시예에 따른 연결 장치(7)를 도식적으로 나타낸다.

연결 장치(7)는 지지체(71), 입력 파트(72), 전달 장치(73), 제1 연결 링크(74) 및 제2 연결 링크(75)를 포함한다.

지지체(71)는 허리 벨트(2)에 부착된다.

입력 파트(72)는 기계식 등 조립체(5)에 연결된다. 입력 파트(72)는 슬라이더(711) 및 슬라이드 내부에서 활주 가능하며 슬라이더(711)에 대해 회전되는 원통형 핀(721)에 의해 지지체(71)에 대해 활주 가능하게 장착된다. 정확하게는, 핀(721)은 입력 파트(72)에 고정되게 장착되고, 슬라이더(711)는 지지체(71)에 고정되게 장착된다. 이에 따라 핀(721)과 슬라이더(711)는 사용자가 서 있는 자세를 유지할 때 입력 파트(72)가 지지체(71)에 대해 실질적으로 수직 방향으로 병진 이동할 수 있게 한다. 핀(721) 및 슬라이더(711)는 또한 입력 파트(72)가 지지체(71)에 대해 사용자의 시상 축선(sagittal axis)과 평행한 회전 축선을 따라 회전할 수 있게 한다.

입력 파트(72)는 제1 브랜치(722) 및 제2 브랜치(723)를 구비하는 대체로 U자 형상을 갖는다. 제1 브랜치(722)는 제1 단부(724)를 구비하고, 제2 브랜치(723)는 제2 단부(725)를 구비한다.

전달 장치(73)는 제1 풀리(76), 제2 풀리(77), 제1 케이블(78) 및 제2 케이블(79)을 포함한다.

제1 풀리(76)는 지지체(71) 위에 제1 회전 축선(763) 둘레로 회전 가능하게 장착된다. 제1 풀리(76)는 제1 원주면(762)을 구비하는 제1 휠(761)을 포함한다. 제1 원주면(762)은 제1 케이블(78)을 수용하고 안내하기 위한 제1 리세스를 구비할 수 있다.

제2 풀리(77)도 또한 지지체(71) 위에 제2 회전 축선(773) 둘레로 회전 가능하게 장착된다. 제2 풀리(77)는 제2 원주면(772)을 구비하는 제2 휠(771)을 포함한다. 제2 원주면(772)은 제2 케이블(79)을 수용하고 안내하기 위한 제2 리세스를 구비할 수 있다.

두 개의 풀리(76, 77)는 나란히 그리고 서로 다르고 평행한 회전 축선들(763, 773)을 구비면서 배치될 수 있거나, 혹은 회전 축선들(763, 773)이 일치하면서 중첩되도록 배치될 수 있다.

제1 연결 링크(74)는 지지체(71) 위에 회전 가능하게 장착된다. 바람직하게는, 제1 연결 링크(74)는 사용자의 제1 힙 관절(우측 힙 관절)의 내전/외전 축선과 일치하는 회전 축선 둘레로 회전 가능하게 장착된다. 제1 연결 링크(74)는 전달 장치(73)에 의해 입력 파트(72)에 연결되는 제1 단부(741) 및 제1 기계식 다리 조립체(3)의 제1 힙 조인트(34)에 연결되는 제2 단부(742)를 구비한다.

제2 연결 로드(75)는 지지체(71)에 대해 회전 가능하게 장착된다. 바람직하게는, 제2 연결 링크(75)는 제1 연결 링크(74)의 회전 축선(743)과 평행하고 사용자의 제2 힙 관절(좌측 힙 관절)의 내전/외전 축선과 일치하는 회전 축선 둘레로 회전 가능하게 장착된다. 제2 연결 링크(75)는 전달 장치(73)에 의해 입력 파트(72)에 연결되는 제1 단부(751) 및 제2 기계식 다리 조립체(40의 제2 힙 조인트(44)에 연결되는 제2 단부(752)를 구비한다.

제1 케이블(78)은 입력 파트(72)를 제1 연결 링크(74)에 연결하며, 제1 풀리(76)의 원주면(762)에 지지된다. 정확하게는, 제1 케이블(78)은 입력 파트(72)의 제1 단부(724)에 연결되는 제1 단부(781) 및 제1 연결 링크(74)의 제1 단부(741)에 부착되는 제2 단부(782)를 구비한다.

마찬가지로, 제2 케이블(79)은 입력 파트(72)를 제2 연결 링크(75)에 연결하며, 제2 풀리(77)의 원주면(771)에 지지된다. 정확하게는, 제2 케이블(79)은 입력 파트(72)의 제2 단부(725)에 연결되는 제1 단부(791) 및 제2 연결 링크(75)의 제1 단부(751)에 부착되는 제2 단부(792)를 구비한다.

또한, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 연결 링크(74, 75)는 관절 세그먼트들(84, 85)에 의해 각각의 기계식 다리 조립체(3, 4)에 연결될 수 있다. 정확하게는, 제1 세그먼트(84)가 피벗 연결부(843)에 의해 관절식으로 연결된 두 개의 세그먼트 부분(841, 842)을 포함하고, 피벗 연결부는 세그먼트 부분들이 수직 축선 둘레로 서로에 대해 회전할 수 있게 한다. 마찬가지로, 제2 세그먼트(85)는 피벗 연결부(853)에 의해 관절식으로 연결된 두 개의 세그먼트 부분(851, 852)을 포함하고, 피벗 연결부는 세그먼트 부분들이 수직 축선 둘레로 서로에 대해 회전할 수 있게 한다. 피벗 연결부들(843, 853)은 사용자의 힙들의 내측 및 외측 회전 운동들을 수용할 수 있게 한다.

도 5는 연결 장치(7)의 작동 원리를 나타낸다.

연결 장치(7)는 다음과 같은 방식으로 작동한다.

사용자가 정지된 자세에서 두 다리로 서 있을 때, 기계식 등 조립체(5)에 의해 지지되는 부하(6)의 무게는 입력 파트(72)로 전달된다(화살표 A). 무게는 제1 케이블(78) 및 제2 케이블(79)에 장력을 가하는 효과를 갖는다. 제1 케이블(78)에 가해지는 장력은 제2 케이블(79)에 가해지는 장력과 동일하다. 이 장력은 부하의 절반과 같다.

결과적으로, 제1 케이블(78)은 제1 연결 링크(74)를 제1 회전 방향(화살표 B)으로 선회시키려고 하는 제1 힘을 제1 연결 링크(74)에 가한다.

마찬가지로, 제2 케이블(79)은 제2 연결 링크(75)를 제2 회전 방향(화살표 C)으로 선회시키려고 하는 제2 힘을 제2 연결 링크(75)에 가한다.

따라서 제1 연결 링크(74)는 제1 힘을 제1 기계식 다리 조립체(3)로 전달하고, 제2 연결 링크(75)는 제2 힘을 제2 기계식 다리 조립체(4)로 전달한다. 제1 힘은 제2 힘과 동일하고, 이에 따라 두 개의 기계식 다리 조립체(3, 4)는 부하의 절반과 같은, 동일한 지지력을 지지한다.

사용자가 걷고 있는 동안, 사용자는 그의 제1 다리(우측 다리) 및 제2 다리(좌측 다리)로 그 자신을 교대로 지지하는데, 이는 입력 파트(72)에 그 회전 축선 둘레로의 약간의 흔들림을 초래한다.

걷기 사이클의 제1 단계 중에, 사용자가 제1 다리로 지탱하고 있을 때, 입력 파트(72)는 지지체 파트(71)에 대해 그 회전 축선 둘레로 제1 회전 방향(화살표 D)으로 선회하려고 한다.

입력 파트(72)의 제1 방향으로의 회전은 제1 케이블(78)을 신장시키고 제2 케이블(79)은 이완시키는 효과를 갖는다. 달리 말하면, 제1 케이블(78)의 장력이 제2 케이블(79)의 장력보다 크다. 제1 케이블(78)은 제1 연결 링크(74)를 지지체 파트(71)에 대해 그 회전 축선(743) 둘레로 제1 회전 방향(화살표 B)으로 회전시키려고 하는 힘을 제1 연결 링크(74)에 전달한다. 이는 기계식 등 조립체(5)에 가해지는 부하 전부가 제1 연결 링크(74)에 의해 제1 힙 조인트(34)를 거쳐 제1 기계식 다리 조립체(3)로 전달되는 효과를 나타낸다.

반대로, 제2 기계식 다리 조립체(4)로 전달되는 부하 부분은 크게 감소되며, 이는 사용자가 과도한 힘을 가하지 않고도 그의 제2 다리를 지면으로부터 들어 올릴 수 있게 한다.

걷기 사이클의 제2 단계 중에, 사용자가 제2 다리로 지탱하고 있을 때, 입력 파트(72)는 지지체 파트(71)에 대해 그 회전 축선 둘레로 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향(화살표 E)으로 선회하려고 한다.

입력 파트(72)의 제2 방향으로의 회전은 제2 케이블(79)을 신장시키고 제1 케이블(78)을 이완시키는 효과를 나타낸다. 달리 말하면, 제2 케이블(79)의 장력이 제1 케이블(78)의 장력보다 크다. 제2 케이블(79)은 제2 연결 링크(75)를 그 회전 축선(753) 둘레로 제2 회전 방향(화살표 C)지지체 파트(71)에 대해 회전시키려고 하는 힘을 제2 연결 링크(79)에 전달한다. 이는 기계식 등 조립체(5)에 다해지는 부하 전부가 제2 연결 링크(75)에 의해 제2 힙 조인트(44)를 거쳐 제2 기계식 다리 조립체(4)로 전달되는 효과를 나타낸다.

반대로, 제1 기계식 다리 조립체(3)로 전달되는 부하 부분은 크게 감소되며, 이는 사용자가 과도한 힘을 가하지 않고도 그의 제1 다리를 지면으로부터 들어 올릴 수 있게 한다.

이에 따라, 걷기 사이클 중에, 부하는 제1 기계식 다리 조립체(3) 및 제2 기계식 다리 조립체(4)에 교대로 전달된다. 제안된 연결 장치 덕분에, 부하는 항상 지면과 접촉하고 있는 기계식 다리 조립체(3 또는 4)로 전달된다. 다른 기계식 다리 조립체는 단지 부하의 감소된 부분만을 지지하며 이에 따라 사용자는 상응하는 다리를 용이하게 들어 올릴 수 있다.

도 6은 제2 실시예에 따른 연결 장치(7)를 도식적으로 나타낸다.

제1 실시예와 같이, 연결 장치(7)는 지지체(71), 입력 파트(72), 전달 장치(73), 제1 연결 링크(74) 및 제2 연결 링크(75)를 포함한다.

지지체(71)는 허리 벨트(2)에 부착된다.

입력 파트(72)는 기계식 등 조립체(5)에 연결된다. 입력 파트(72)는 슬라이더(711) 및 슬라이더(711) 내부에서 활주 가능하며 슬라이더(711)에 대해 회전되는 핀(712)에 의해 지지체(71)에 대해 활주 가능하게 장착된다.

제2 실시예에서, 입력 파트(72)가 제1 브랜치(722) 및 제2 브랜치(723)를 구비하는 대체로 역 T자 형상을 갖는다. 제1 브랜치(722)는 제1 단부(724)를 구비하고, 제2 브랜치(723)는 제2 단부(725)를 구비한다.

전달 장치(73)는 제1 풀리(76), 제2 풀리(77), 제3 풀리(86), 제4 풀리(87), 제1 케이블(78), 제2 케이블(79), 제3 케이블(88) 및 제4 케이블(89)을 포함한다.

제1 풀리(76)는 지지체(71) 위에 제1 회전 축선(763) 둘레로 회전 가능하게 장착된다. 제1 풀리(76)는 반경이 서로 다른 두 개의 원주면(762, 764)을 구비하는 제1 휠을 포함한다. 원주면(764)의 반경은 원주면(762)의 반경보다 작다. 원주면(762)은 제1 케이블(78)을 수용하고 안내하기 위한 리세스를 구비할 수 있다. 원주면(764)은 제3 케이블(88)을 수용하고 안내하기 위한 리세스를 구비할 수 있다.

제2 풀리(77)도 또한 지지체(71) 위에 제2 회전 축선(773) 둘레로 회전 가능하게 장착된다. 제2 풀리(77)는 역시 두 개의 원주면(772, 774)을 구비하는 제2 휠(771)을 포함한다. 제2 원주면(774)의 반경은 원주면(772)의 반경보다 작다. 원주면(772)은 제2 케이블(78)을 수용하고 안내하기 위한 리세스를 구비할 수 있다. 제4 원주면(764)은 제4 케이블(89)을 수용하고 안내하기 위한 리세스를 구비할 수 있다.

제1 연결 링크(74)는 지지체(71)에 대해 회전 가능하게 장착된다. 정확하게는, 제1 연결 링크는 제1 풀리(76)의 회전 축선(763)과 일치하는 회전 축선 둘레로 회전 가능하게 장착된다. 제1 연결 링크(74)는 전달 장치(73)에 의해 입력 파트(72)에 연결되는 제1 단부(741) 및 제1 기계식 다리 조립체(3)의 제1 힙 조인트(34)에 연결되는 제2 단부(742)를 포함한다.

제2 연결 링크(74)는 지지체(71)에 대해 회전 가능하게 장착된다. 정확하게는, 제2 연결 링크(75)는 제2 풀리(77)의 회전 축선과 일치하는 회전 축선(753) 둘레로 회전 가능하게 장착된다. 제2 연결 링크(75)는 전달 장치(73)에 의해 입력 파트(72)에 연결되는 제1 단부(751) 및 제2 기계식 다리 조립체(4)의 제2 힙 조인트(44)에 연결되는 제2 단부(752)를 구비한다.

제1 케이블(78)은 입력 파트(72)를 제1 풀리(76)에 연결하며, 제1 풀리(76)의 원주면(762)에 지지된다. 제3 케이블(88)은 제1 풀리를 제1 연결 링크(74)에 연결하며, 제1 풀리(76)의 원주면(764) 및 제3 풀리(86)의 원주면(828)에 지지된다.

정확하게는, 제1 케이블(78)은 입력 파트(72)의 제1 단부(724)에 부착되는 제1 단부(781) 및 제1 풀리(76)의 제1 원주면(762)에 부착되는 제2 단부(782)를 구비한다.

제3 케이블(88)은 제1 풀리(76)의 원주면(76)에 부착되는 제1 단부(881) 및 제1 연결 링크(74)의 제1 단부(741)에 부착되는 제2 단부(882)를 구비한다.

마찬가지로, 제2 케이블(79)은 입력 파트(72)를 제2 풀리(77)에 연결하며, 제2 풀리(77)의 원주면(772)에 지지된다. 제4 케이블(89)은 제2 풀리(77)를 제2 연결 링크(75)에 연결하며, 제2 풀리(77)의 원주면(774) 및 제4 풀리(87)의 원주면(872)에 지지된다.

정확하게는, 제2 케이블(79)은 입력 파트(72)의 제2 단부(725)에 부착되는 제1 단부(791) 및 제2 풀리(77)의 원주면(772)에 부착되는 제2 단부(792)를 포함한다.

제4 케이블(89)은 제2 풀리(77)의 원주면(774)에 부착되는 제1 단부(891) 및 제2 연결 링크(75)의 제1 단부(751)에 부착되는 제2 단부(892)를 구비한다.

각각의 풀리(76)(각각 77)는 반경이 서로 다른 두 개의 원주면(762, 764)(각각 772, 774)을 구비하는데, 전달 장치(73)는 제1 케이블(78)(각각 제2 케이블(88))에 의해 가해져 제3 케이블(88)(각각 제4 케이블(89))로 전달되는 장력이 배가될 수 있게 한다.

이러한 구성 형태는 특히 간소한 전달 장치(73)가 얻어질 수 있게 한다.

작동 시, 입력 파트(72)의 제1 회전 방향(화살표 D)으로의 회전은 제1 케이블(78)이 신장되는 효과를 나타낸다. 제1 케이블(78)은 제1 풀리(76)를 지지체 파트(71)에 대해 회전 축선(763) 둘레로 제1 회전 방향(화살표 B)으로 회전시키려고 하는 힘을 제1 풀리(76)에 전달한다.

제1 풀리(76)의 제1 회전 방향으로의 회전은 제3 케이블(88)이 제1 풀리(76) 둘레에 권취되게 하는 효과를 나타낸다. 그러나, 원주면(764)의 반경이 원주면(62)의 반경보다 작으므로, 제3 케이블(88)에 전달되는 장력은 제1 케이블(78)에 의해 가해지는 장력보다 크다.

반대로, 입력 파트(72)의 제2 회전 방향(화살표 E)으로의 회전은 제2 케이블(79)이 신장되는 효과를 나타낸다. 제2 케이블(79)은 제2풀리(77) 지지체 파트(71)에 대해 회전 축선(773) 둘레로 제2 회전 방향(화살표 C)으로 회전시키려고 하는 힘을 제2 풀리(77)에 전달한다.

제2 풀리(77)의 제2 회전 방향으로의 회전은 제4 케이블(89)이 제2 풀리(77) 둘레에 권취되게 하는 효과를 나타낸다. 그러나, 원주면(774)의 반경이 원주면(772)의 반경보다 작으므로, 제4 케이블(89)에 전달되는 장력은 제2 케이블(79)에 의해 가해지는 장력보다 크다.

제1 실시예와 같이, 걷기 사이클 중에, 부하는 제1 기계식 다리 조립체(3) 및 제2 기계식 다리 조립체(4)에 교대로 전달된다. 제안된 연결 장치(7) 덕분에, 부하는 항상 지면과 접촉하고 있는 기계식 다리 조립체(3, 4)로 전달된다. 다른 기계식 다리 조립체는 부하의 감소된 부분만을 지지하고 이에 따라 사용자는 상응하는 다리를 용이하게 들어 올릴 수 있다.

Claims (15)

1. 외골격 구조물용 연결 장치(7)로,
   - 허리 벨트(2)에 부착되도록 의도된 지지체(71),
   - 지지체(71)에 대해 회전 가능하게 장착되고, 외골격 구조물의 기계식 등 조립체(5)에 연결될 수 있는 입력 파트(72),
   - 전달 장치(73),
   - 지지체(71)에 대해 회전 가능하게 장착되는 제1 연결 링크(74)로, 전달 장치(73)에 의해 입력 파트(72)에 연결되는 제1 단부(741) 및 외골격 구조물의 제1 기계식 다리 조립체(3)의 제1 힙 조인트(34)에 연결될 수 있는 제2 단부(742)를 구비하는 제1 연결 링크(74), 및
   - 지지체(71)에 대해 회전 가능하게 장착되는 제2 연결 링크(75)로, 전달 장치(73)에 의해 입력 파트(72)에 연결되는 제1 단부(751) 및 외골격 구조물의 제2 기계식 다리 조립체(4)의 제2 힙 조인트(44)에 연결될 수 있는 제2 단부(752)를 구비하는 제2 연결 링크(75)를 포함하고,
   전달 장치(73)가,
   - 입력 파트(72)를 지지체(71)에 대해 제1 회전 방향(D)으로 회전시키려고 하는 부하가 입력 파트(72)에 가해질 때, 전달 장치는 제1 연결 링크(74)를 선회시키려고 하는 힘을 제1 연결 링크(74)로 전달하여, 제1 기계식 다리 조립체(3)로 부하를 전달하며 제2 기계식 다리 조립체(4)의 부하는 제거하고, 그리고
   - 입력 파트(72)를 제1 회전 방향과 반대인, 지지체에 대해 제2 회전 방향(E)으로 회전시키려고 하는 부하가 입력 파트(72)에 가해질 때, 전달 장치(73)는 제2 연결 링크(75)를 선회시키려고 하는 힘을 제2 연결 링크(75)에 전달하여, 제2 기계식 다리 조립체(5)로 부하를 전달하며 제1 기계식 다리 조립체(3)의 부하는 제거하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   입력 파트(72)가 지지체(71)에 대해 활주 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   입력 파트(72)가 슬라이더(711) 및 슬라이더(711) 내부에서 활주할 수 있고 슬라이더(711)에 대해 회전할 수 있는 원통형 핀(721)에 의해 지지체(71)에 대해 활주 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 청구항에 있어서,
   입력 파트(72)가 전달 장치(73)에 의해 제1 연결 링크(74)에 연결되는 하나의 단부(724)를 구비하는 제1 브랜치(722) 및 전달 장치(73)에 의해 제2 연결 링크(75)에 연결되는 하나의 단부(725)를 구비하는 제2 브랜치(723)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 청구항에 있어서,
   전달 장치(73)가 풀리(76-77) 및 케이블(78-79) 장치인 것을 특징으로 하는 연결 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   전달 장치(73)가 입력 파트(72)를 제1 연결 링크(74)의 제1 단부(741)에 연결하는 제1 케이블(78) 및 입력 파트(72)를 제2 연결 링크(75)의 제1 단부(751)에 연결하는 제2 케이블(79)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   지지체(71)에 회전 가능하게 장착되는 제1 풀리(76)를 포함하고, 제1 케이블(78)이 입력 파트(72)를 제1 연결 링크(74)의 제1 단부(741)에 연결하면서 제1 풀리(76)의 원주면(761)에 지지되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   지지체(71)에 회전 가능하게 장착되는 제2 풀리(77)를 포함하고, 제2 케이블(79)이 입력 파트(72)를 제2 연결 링크(75)에 연결하면서 제2 풀리(77)의 원주면(771)에 지지되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   제1 풀리(76) 및 제2 풀리(77)의 회전 축선이 일치하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    전달 장치(73)가 지지체(71)에 회전 가능하게 장착되는 제1 풀리(76), 입력 파트(72)를 제1 풀리(76)에 연결하는 제1 케이블(78) 및 제1 풀리(77)를 제1 연결 링크(74)의 제1 단부(741)에 연결하는 제3 케이블(88)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    제1 케이블(78)은 제1 풀리(76)의 제1 원주면(762)에 지지되고, 제3 케이블(88)은 제1 풀리(76)의 제3 원주면(764)에 지지되되, 제3 원주면(764)의 반경이 제1 원주면(762)의 반경보다 작은 것을 특징으로 하는 연결 장치.
12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    전달 장치(73)가 지지체(71)에 회전 가능하게 장착되는 제2 풀리(77), 입력 파트(72)를 제2 풀리(77)에 연결하는 제2 케이블(79) 및 제2 풀리(77)를 제2 연결 로드(75)의 제1 단부(751)에 연결하는 제4 케이블(89)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    제2 케이블(88)은 제2 풀리(77)의 제2 원주면(772)에 지지되고, 제4 케이블(89)은 제2 풀리(77)의 제4 원주면(774)에 지지되되, 제4 원주면(774)의 반경이 제2 원주면(772)의 반경보다 작은 것을 특징으로 하는 연결 장치.
14. 청구항 8에 있어서,
    제1 풀리(76) 및/또는 제2 풀리(77)의 회전 축선(763, 773)이 제1 연결 링크(74) 및/또는 제2 연결 링크(75)의 회전 축선(743, 753)과 일치하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
15. 외골격 구조물(1)로,
    - 사용자의 허리를 둘러쌀 수 있는 허리 벨트(2),
    - 사용자의 제1 다리를 따라 연장할 수 있는 제1 기계식 다리 조립체(3),
    - 사용자의 제2 다리를 따라 연장할 수 있는 제2 기계식 다리 조립체(4),
    - 부하(6)를 운반하기 위해 사용자의 등을 따라 연장할 수 있는 기계식 등 조립체(5), 및
    - 청구항 1에 따른 연결 장치(7)를 포함하되,
    연결 장치의 입력 파트(72)가 등 구조물(5)에 연결되고, 지지체(71)는 허리 벨트(2)에 부착되고, 제2 연결 링크는 제1 힙 조인트(34)를 통해 제1 기계식 다리 조립체(3)에 연결되는 제2 단부(742)를 구비하고, 제2 연결 링크(75)는 제2 힙 조인트(44)를 통해 제2 기계식 다리 조립체(4)에 연결되는 제2 단부(752)를 구비하는 것을 특징으로 하는 외골격 구조물.

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