KR102161533B1 - 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치 - Google Patents

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Abstract

높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치는 무릎을 기준으로 상부 골격과 하부 골격을 형성하는 복수의 골격부들, 상기 복수의 골격부들 중 하부 골격과 나선 체결되고 모터의 구동에 따라 상하방향으로 이동하여 상기 하부 골격의 높이를 조절하는 제1 높이 조절부, 상기 복수의 골격부들 중 상부 골격과 나선 체결되고 모터의 구동에 따라 상하방향으로 이동하여 상기 상부 골격의 높이를 조절하는 제2 높이 조절부, 및 의족을 착용하고 보행시에 사용자가 균형 상태를 유지하도록 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치{AUTOMATED HEIGHT CALIBRATION PROSTHETIC LEG APPARATUS}
본 발명은 높이 조절이 가능한 로봇 의족 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사용자의 안전한 보행 및 편리한 착용을 할 수 있도록 사용자의 신체 특성 또는 부착한 부속품에 따라 다리 골격 높이를 조절할 수 있는 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치에 관한 것이다.
과학 기술의 발전에 따라 형태만 취했던 손실된 신체의 일부분에 대해 보다 능동적이고 적극적인 대체 수단이 개발되고 있다.
그 중에서 가장 수요가 많으면서도 가장 진보적으로 연구되는 분야는 의족이며, 의족은 의수와는 다르게 크게 2개의 관절만 존재하고 각 관절의 자유도도 제한돼 있기 때문에 제작이 비교적 수월한 편이다.
이러한 의족은 교통사고나 기타의 사유로 인해 대퇴 혹은 하퇴가 절단되었을 때 원래의 다리를 대신하여 다리 기능을 수행할 수 있도록 개발된 인공다리를 말하며, 다리의 절단 부위에 따라 다양한 종류로 구분된다.
이러한 다양한 종류의 의족 중 대퇴부 이하가 절단된 환부에 착용되는 의족은 환자의 다리 형상에 따라 다양한 동적 중심 즉, 관절의 동작을 모사하도록 제작된다.
최근에는 스마트 로봇 의족 기술이 개발되어 사람의 발목과 유사한 움직임과 걸을 때 바닥을 차는 힘을 구현해 훨씬 자연스러우면서 의족 착용 시 피로와 통증을 줄일 수 있다.
한편, 사용자는 의족을 착용할 때마다 부상이나 불편함을 해소할 수 있도록, 양말 두께에 따라 혹은 신발 등의 새로운 부속품을 적용할 때마다 다리 골격 높이를 보정해야 한다. 즉, 의족의 다리 골격 높이를 사용자에게 최적화하지 못할 경우 보행이 불편할 수밖에 없고 한 다리에 더 많은 압력을 가하게 하여 오히려 건강한 다리를 손상시킬 수 있다. 이에, 의족을 처음 착용할 때에는 전문가(prosthetist)의 도움을 받아 다리 골격 높이를 조절하게 되지만, 이후 일상생활에서 다리 골격 높이를 조정하고자 할 때마다 전문가의 도움을 받을 수 없고 사용자가 자유롭게 조정하기도 쉽지 않다.
한국 공개특허공보 제10-2007-0032026호(2007.03.20 공개)
본 발명의 일 실시예는 사용자의 안전한 보행 및 편리한 착용을 할 수 있도록 사용자의 신체 특성 또는 부착한 부속품에 따라 의족의 다리 골격 높이를 조절할 수 있는 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 보행패턴 및 양쪽 다리의 균형(balance)을 파악하여 의족의 다리 골격 높이를 자동 조절할 수 있는 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치는 무릎을 기준으로 상부 골격과 하부 골격을 형성하는 복수의 골격부들, 상기 복수의 골격부들 중 하부 골격과 나선 체결되고 모터의 구동에 따라 상하방향으로 이동하여 상기 하부 골격의 높이를 조절하는 제1 높이 조절부, 상기 복수의 골격부들 중 상부 골격과 나선 체결되고 모터의 구동에 따라 상하방향으로 이동하여 상기 상부 골격의 높이를 조절하는 제2 높이 조절부, 및 의족을 착용하고 보행시에 사용자가 균형 상태를 유지하도록 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 복수의 골격부들은 일단이 발목 부분에 연결되고 내주면을 따라 나사산이 형성되는 종아리 골격부재, 및 일단이 상기 무릎 부분에 연결되고 내주면을 따라 나사산이 형성되는 허벅지 골격부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 높이 조절부는 모터, 상기 모터의 동력을 전달하는 벨트부재, 및 일단이 상기 종아리 골격부재에 내삽되고 상기 종아리 골격부재와 나사 결합하도록 표면에 나사산이 형성되고 상기 벨트부재를 통해 상기 모터의 동력을 전달받아 상기 종아리 골격부재에 인입 또는 인출되어 골격의 높이를 가변하는 높이 가변부재를 포함할 수 있다.
상기 제2 높이 조절부는 모터, 상기 모터의 동력을 전달하는 벨트부재, 및 일단이 상기 허벅지 골격부재에 내삽되고 상기 허벅지 골격부재와 나사 결합하도록 표면에 나사산이 형성되고 상기 벨트부재를 통해 상기 모터의 동력을 전달받아 상기 허벅지 골격부재에 인입 또는 인출되어 골격의 높이를 가변하는 높이 가변부재를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 자이로스코프를 통해 상기 복수의 골격부들의 움직임 위치와 정상의 건강한 다리의 움직임 위치를 파악하고 파악된 두 움직임 위치를 비교하여 위치 차이가 있으면 불균형 상태로 판단하여 균형 상태가 유지되게 상기 모터의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 음성인식을 기반으로 하여 입력되는 사용자의 음성을 텍스트로 변환하고 변환된 텍스트를 높이 조절 명령으로 생성하여 상기 모터의 구동을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 사용자 스마트폰과의 페어링을 통해 상기 사용자 스마트폰으로부터 사용자의 요구가 있을 때에 사용자의 요구에 맞게 상기 골격의 높이가 조절되게 상기 모터의 구동을 제어할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치는 사용자의 신체 특성 또는 부착한 부속품에 따라 의족의 다리 골격 높이를 조절함으로써, 사용자의 안전한 보행 및 편리한 착용을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치는 보행패턴 및 양쪽 다리의 균형(balance)을 파악하여 의족 다리 골격 높이를 자동 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치는 사용자의 외모나 패션과 같은 개인적인 선호도에 따라 의족의 다리 높이를 높일 수 있어 사용자의 욕구 충족 등 만족도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 있는 로봇 의족 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 로봇 의족 장치를 설명하는 블록도이다.
도 5는 도 1에 있는 로봇 의족 장치의 높이 조절된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 로봇 의족 장치(100)은 복수의 골격부들(110), 제1 및 제2 높이 조절부(120,130), 다리 끼움부(140)를 포함한다.
복수의 골격부들(110)은 무릎을 기준으로 상부 골격과 하부 골격을 형성할 수 있도록 종아리 골격부재(110a)와 허벅지 골격부재(110b)를 포함한다.
종아리 골격부재(110a)는 사람의 종아리에 해당하는 부위를 포함하고, 로봇 의족 장치(100)의 보행 과정에서 무릎의 꺾임과 몸체의 무게를 지지할 수 있다.
허벅지 골격부재(110b)는 사람의 허벅지에 해당하는 부위를 포함하고, 몸체의 무게를 지지할 수 있다.
제1 높이 조절부(120)는 종아리 골격부재(110a)의 골격 높이를 조절할 수 있게 구성된다.
제2 높이 조절부(130)는 허벅지 골격부재(110b)의 골격 높이를 조절할 수 있게 구성된다.
제1 및 제2 높이 조절부(120,130)의 상세 구성에 대해서는 도2 및 도 3을 통해 후술하기로 한다.
다리 끼움부(140)는 사람의 허벅지의 나머지 일부에 해당하는 부위를 포함하고, 사람의 몸체를 용이하게 착용하도록 설계될 수 있다. 여기에서, 몸체는 허벅지 상부의 일부를 포함한 상부 구조물을 의미할 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1에 있는 로봇 의족 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 로봇 의족 장치(100)는 복수의 골격부(110), 제1 및 제2 높이 조절부(120,130), 그리고 다리 끼움부(140)를 포함할 수 있다.
복수의 골격부(110)는 무릎을 기준으로 하부 골격을 형성하는 종아리 골격부재(110a)와 무릎을 기준으로 상부 골격을 형성하는 허벅지 골격부재(110b)를 포함할 수 있다.
종아리 골격부재(110a)는 일단이 사람의 발목에 해당하는 부위에 연결되어 종아리 골격을 형성하며 종아리 내의 중앙에 배치되고 내주면을 따라 나사산이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 종아리 골격부재(110a)는 일정높이의 원통 형상으로 제작될 수 있으며, 이러한 형상은 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 다양한 형태를 통해 구현될 수 있다.
허벅지 골격부재(110b)는 일단이 사람의 무릎에 해당하는 부위에 연결되어 허벅지 골격을 형성하며 허벅지 내의 중앙에 배치되고 내주면을 따라 나사산이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 허벅지 골격부재(110b)는 일정높이의 원통 형상으로 제작될 수 있으며, 이러한 형상은 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 다양한 형태를 통해 구현될 수 있다.
제1 높이 조절부(120)는 모터(121)의 구동에 따라 종아리 골격부재(110a)의 골격 높이를 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 높이 조절부(120)는 구동부재인 모터(121), 모터(121)의 동력을 전달하는 벨트부재(123) 및 종아리 골격부재(110a)에 내삽되고 종아리 골격부재(110a)와 나사 결합하도록 표면에 나사산이 형성되고 벨트부재(123)를 통해 모터(121)의 동력을 전달받아 상하로 이동하는 높이 가변부재(125)를 포함할 수 있다. 여기에서, 높이 가변부재(125)는 모터(121)의 회전 방향을 통해 상하로 이동할 수 있고 모터(121)의 구동력을 특정 범위 내에서 제어하여 상하 이동 높이를 가변적으로 조절할 수 있다.
즉, 제1 높이 조절부(120)의 높이 가변부재(125)는 그 일단에서 종아리 골격부재(110a) 내부에 수용되어 연결되고 그 다른 일단에서 벨트부재(123)를 통해 모터(121)와 연결되어 모터(121)로부터 전달된 동력을 통해 종아리 골격부재(110a)로부터 인출되거나 또는 인입되어 결과적으로 종아리 골격부재(110a)의 높이를 높이거나 또는 낮출 수 있다.
제2 높이 조절부(130)는 모터(131)의 구동에 따라 허벅지 골격부재(110b)의 골격 높이를 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 높이 조절부(130)는 구동부재인 모터(131), 모터(131)의 동력을 전달하는 벨트부재(133) 및 허벅지 골격부재(110b)에 내삽되고 허벅지 골격부재(110b)와 나사 결합하도록 표면에 나사산이 형성되고 벨트부재(133)를 통해 모터(131)의 동력을 전달받아 상하로 이동하는 높이 가변부재(135)를 포함할 수 있다. 여기에서, 높이 가변부재(135)는 모터(131)의 회전 방향을 통해 상하로 이동할 수 있고 모터(131)의 구동력을 특정 범위 내에서 제어하여 상하 이동 높이를 가변적으로 조절할 수 있다.
즉, 제2 높이 조절부(130)의 높이 가변부재(135)는 그 일단에서 허벅지 골격부재(110b) 내부에 수용되어 연결되고 그 다른 일단에서 벨트부재(133)를 통해 모터(131)와 연결되어 모터(131)로부터 전달된 동력을 통해 허벅지 골격부재(110b)로부터 인출되거나 또는 인입되어 허벅지 골격부재(110b)의 높이를 높이거나 또는 낮출 수 있다.
일 실시예에서, 제1 및 제2 높이 조절부(120,130)는 보행 상황에 맞춰 사람 또는 몸체의 균형이 유지되도록 모터(121,131)의 구동력을 특정 범위 내에서 제어하여 높이 가변부재(125,135)의 상하 이동 높이를 가변적으로 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 높이 조절부(120) 또는 제2 높이 조절부(130)는 모터(121,131)를 제1 방향으로 회전시켜 높이 가변부재(125,135)를 상부 방향으로 이동시켜서 종아리 골격 또는 허벅지 골격의 높이를 높일 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 높이 조절부(120) 또는 제2 높이 조절부(130)는 모터(121,131)를 제2 방향으로 회전시켜 높이 가변부재(125,135)를 하부 방향으로 이동시켜서 종아리 골격 또는 허벅지 골격의 높이를 낮출 수 있다. 즉, 제1 및 제2 높이 조절부(120,130)는 두께가 다른 양말이나 높이가 다른 새 신발과 같은 새로운 부속품을 적용할 때마다 로봇 의족 장치의 종아리 골격 혹은 허벅지 골격의 높이를 재보정할 수 있다.
도 4는 도 1에 있는 로봇 의족 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 로봇 의족 장치(100)는 상태 파악부(210), 음성 인식부(220) 및 제어부(230)를 더 포함할 수 있다. 여기에서, 제어부(420)는 상태 파악부(210), 음성 인식부(220), 제1 및 제2 높이 조절부(120,130)의 모터들(121,131)를 연계할 수 있다.
여기에서, 상태 파악부(210)는 비록 도 2 및 도 3에 도시되어 있지 않지만, 의족 착용자의 걸음걸이 또는 양쪽 다리의 균형을 파악하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 상태 파악부(210)는 복수의 골격부(110) 중 적어도 하나의 골격부재(110a,110b) 혹은 제1 및 제2 높이 조절부(120,130)에 내장할 수 있으며, 자이로스코프로 구현할 수 있다. 상태 파악부(210)는 자이로스코프를 통해 보행시 복수의 골격부들(110)의 움직임 위치와 정상의 건강한 다리의 움직임 위치를 파악하고 파악된 두 움직임 위치를 비교하여 위치 차이가 있으면 불균형 상태로 판단할 수 있다.
음성 인식부(220)는 사용자의 음성을 입력받고 음성인식 알고리즘을 이용하여 입력된 사용자의 음성의 특징벡터를 추출하여 추출된 특징벡터를 텍스트로 변환하고 변환된 텍스트를 높이 조절 명령으로 생성할 수 있다. 예를 들면, 음성 인식부(220)는 "종아리 골격을 1센티미터 낮춰주세요" 혹은 "의족 높이가 높아 불편해요" 등의 사용자의 요구를 인식하여 그에 맞게 높이가 조절될 수 있게 한다. 일 실시예에서, 음성 인식부(220)는 사용자 스마트폰에 탑재된 음성 인식 기능을 활용할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 로봇 의족 장치(100)에 사물 인터넷(IoT)을 접목하고 사용자 스마트폰을 통해 사용자의 요구가 음성 인식되고 인식된 사용자 음성이 제어부(230)에서 처리 가능한 명령으로 변환되어 전송할 수 있다.
제어부(230)는 상태 파악부(210) 또는 음성 인식부(220)를 통해 사용자의 걸음걸이나 균형 상태를 파악하거나 사용자의 요구를 인식하여 제1 및 제2 높이 조절부(120,130)를 제어함으로써 의족 높이를 자동 조절할 수 있다.
우선, 제어부(230)에서 상태 파악결과를 토대로 높이 조절부의 모터를 제어하여 높이를 자동으로 조절하는 과정을 살펴본다.
제어부(230)는 상태 파악부(210)로부터 의족 착용자의 걸음걸이를 통해 발생되는 종아리 골격부재(110a) 및 허벅지 골격부재(110b)의 움직임에 관한 검출을 수신한다. 일 실시예에서, 제어부(230)는 상태 파악부(210)를 통해 의족의 움직임 위치와 정상의 건강한 다리의 움직임 위치를 검출하여 검출된 두 움직임 위치를 비교하여 위치 차이가 있으면 불균형 상태로 판단하고 균형 상태가 유지되게 의족의 높이를 조절할 수 있도록 한다. 여기에서, 종아리 골격부재(110a) 및 허벅지 골격부재(110b)의 움직임 위치를 기준으로 종아리 골격의 움직임에 대해 위치 차이가 있으면 제1 높이 조절부(120)를 제어하고, 허벅지 골격의 움직임에 대해 위치 차이가 있으면 제2 높이 조절부(130)를 제어할 수 있다.
제어부(230)는 종아리 골격부재(110a)의 높이 조절이 필요한 경우에 제1 높이 조절부(120)의 모터(121)를 제어하여 벨트 부재(123)를 통해 모터(121)의 구동력을 연결부재(125)로 전달하여 높이 가변부재(125)가 종아리 골격부재(110a)로부터 상하 방향으로 인입 혹인 인출되면서 종아리 골격부재(110a)의 높낮이를 자동 조절할 수 있다.
제어부(230)는 허벅지 골격부재(110b)의 높이 조절이 필요한 경우에는 제2 높이 조절부(130)에 있는 구동부재인 모터(131)를 제어하여 벨트 부재(133)를 통해 높이 가변부재(135)를 상하 방향으로 움직이게 하여 허벅지 골격부재(110b)의 높낮이를 자동 조절할 수 있다.
다음으로, 제어부(230)에서 음성인식을 기반으로 사용자 요구에 맞게 의족 높이를 자동으로 조절하는 과정을 살펴본다.
제어부(230)는 음성 인식부(220)를 통해 사용자의 균형 상태 혹은 사용자 요구를 음성 인식하고, 사용자의 불균형이 있거나 높이 조절 요구가 있다고 판단되면 제1 및 제2높이 조절부(120,130)를 제어하여 종아리 골격부재(110a) 및 허벅지 골격부재(110b)의 골격 높이를 조절시키도록 할 수 있다.
예를 들면, 제어부(230)는 음성 인식부(220)를 통해 인식된 사용자 음성이 의족의 종아리 골격 높이를 높여줄 것을 요구한 것으로 판단되면 제1 높이 조절부(120)의 모터(121)를 일방향으로 회전시켜 높이 가변부재(125)를 종아리 골격부재(110a)로부터 위쪽 방향으로 올라오게 함으로써 발목부분부터 무릎부분 사이의 종아리 골격부재(110a)의 높이가 점진적으로 높아질 수 있다.
반대로, 제어부(230)는 음성 인식부(220)를 통해 인식된 사용자 음성이 의족의 종아리 골격 높이를 낮춰줄 것을 요구한 것으로 판단되면 제1 높이 조절부(120)의 모터(121)를 그 반대 방향으로 회전시켜 높이 가변부재(125)를 종아리 골격부재(110a)로부터 아래쪽 방향으로 내려가게 함으로써 종아리 골격부재(110a)의 높이가 점진적으로 낮아질 수 있다.
한편, 제어부(230)는 사용자 스마트폰(240)과의 페어링을 통해 사용자 스마트폰(240)으로부터 사용자의 요구가 있을 때에 사용자의 요구에 맞게 종아리 골격부재(110a) 혹은 허벅지 골격부재(110b)의 골격 높이가 조절되게 모터(121,131)의 구동을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(230)는 사용자 스마트폰(240)과 연계하여 사용자 스마트폰(240)을 통해 사용자의 신체특성 및 사용자의 선호도를 포함하는 골격 높이 조절 요구를 수신하여 사용자의 요구를 처리할 수 있다.
도 5는 도 1에 있는 로봇 의족 장치의 높이가 조절된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5에서, 로봇 의족 장치(100)는 제1 높이 조절부(120) 및 제2 높이 조절부(130)에 의해 무릎을 기준으로 상부 골격과 하부 골격의 전체적인 높이가 높아질 수 있다. 즉, 높이 가변부재(125,135) 각각을 종아리 골격부재(110a) 및 허벅지 골격부재(110b)에 연결하고 그 높이 가변부재(125,135)를 종아리 골격부재(110a) 및 허벅지 골격부재(110b)에 인입 혹은 인출되게 함으로써 높이를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른 본 발명의 높이 조절이 가능한 로봇 의족 장치는 전문가의 도움없이 각자에 맞는 최적의 의족 높이를 손쉽게 조절할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 로봇 의족 장치
110: 복수의 골격부
110a: 종아리 골격부재 110b: 허벅지 골격부재
120: 제1 높이 조절부
121: 모터 123: 벨트 부재
125: 높이 가변부재
130: 제2 높이 조절부
131: 모터 133: 벨트 부재
135: 높이 가변부재
140: 다리 끼움부
210: 상태 파악부 220: 음성 인식부
230: 제어부 240: 사용자 스마트폰

Claims (7)

  1. 무릎을 기준으로 상부 골격과 하부 골격을 형성하는 복수의 골격부들;
    상기 복수의 골격부들 중 하부 골격과 나선 체결되고 모터의 구동에 따라 상하방향으로 이동하여 상기 하부 골격의 높이를 조절하는 제1 높이 조절부;
    상기 복수의 골격부들 중 상부 골격과 나선 체결되고 모터의 구동에 따라 상하방향으로 이동하여 상기 상부 골격의 높이를 조절하는 제2 높이 조절부; 및
    의족을 착용하고 보행시에 사용자가 균형 상태를 유지하도록 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 로봇 의족 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 골격부들은
    일단이 발목 부분에 연결되고 내주면을 따라 나사산이 형성되는 종아리 골격부재; 및
    일단이 상기 무릎 부분에 연결되고 내주면을 따라 나사산이 형성되는 허벅지 골격부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 높이 조절부는
    모터;
    상기 모터의 동력을 전달하는 벨트부재; 및
    일단이 상기 종아리 골격부재에 내삽되고 상기 종아리 골격부재와 나사 결합하도록 표면에 나사산이 형성되고 상기 벨트부재를 통해 상기 모터의 동력을 전달받아 상기 종아리 골격부재에 인입 또는 인출되어 골격 높이를 가변하는 높이 가변부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 높이 조절부는
    모터;
    상기 모터의 동력을 전달하는 벨트부재; 및
    일단이 상기 허벅지 골격부재에 내삽되고 상기 허벅지 골격부재와 나사 결합하도록 표면에 나사산이 형성되고 상기 벨트부재를 통해 상기 모터의 동력을 전달받아 상기 허벅지 골격부재에 인입 또는 입출되어 골격 높이를 가변하는 높이 가변부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    자이로스코프를 통해 상기 복수의 골격부들의 움직임 위치와 정상의 건강한 다리의 움직임 위치를 파악하고 파악된 두 움직임 위치를 비교하여 위치 차이가 있으면 불균형 상태로 판단하여 균형 상태가 유지되게 상기 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    음성인식을 기반으로 하여 입력되는 사용자의 음성을 텍스트로 변환하고 변환된 텍스트를 높이 조절 명령으로 생성하여 상기 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    사용자 스마트폰과의 페어링을 통해 상기 사용자 스마트폰으로부터 사용자의 요구가 있을 때에 사용자의 요구에 맞게 상기 골격의 높이가 조절되게 상기 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족 장치.
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