KR102193845B1 - 외골격 장치용 조정 가능한 몸통 및 엉덩이 조립체 - Google Patents
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Abstract
다양한 실시예에 따라, 외골격 조립체는 착용자에게 결합되도록 구성되고, 상기 착용자의 대응하는 신체 세그먼트와 함께 움직이는 복수의 부재를 포함한다. 제 1 부재는 길이가 조정 가능하고 제 1 구성요소, 제 2 구성요소를 포함한다. 상기 조립체는 각각 잠금 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되는, 제 1 잠금 기구 및 제 2 잠금 기구를 추가로 포함한다. 상기 제 1 잠금 기구 및 상기 제 2 잠금 기구가 각각의 잠금 해제 위치에 있을 때, 상기 제 1 구성요소 및 상기 제 2 구성요소는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되어 상기 제 1 부재의 길이를 조정한다. 제 1 잠금 기구 또는 제 2 잠금 기구가 각각의 잠금 위치에 있을 때, 제 1 구성요소 및 제 2 구성요소가 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는다.
Description
관련
출원에 대한 교차 참조
본 출원은 35 U.S.C. §119(e)하에서 2017년 5월 25일자로 출원되고 발명의 명칭이 "외골격 장치용 조정 가능한 몸통 및 엉덩이 조립체"인 미국 가출원 제 62/510,753호의 우선권을 주장하며, 이들 각각의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
기술 분야
본 개시는 일반적으로 교정 시스템(orthesis system)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 운동 장애를 가진 사람들에 의해 사용되는 외골격(exoskeleton)에 관한 것이다.
걷는 데 어려움을 겪고 있는 환자는 종종 이동성을 위해 휠체어를 사용한다. 휠체어의 사용을 연기하면 다른 유형의 2 차 장애 및 질병의 발병이 지연될 것이라는 것은 이 분야에서 보편적이고 존중되는 의견이다. 장기 휠체어 사용의 파급 효과는 엉덩이, 무릎, 및 발목 관절염, 하체 관절의 이종성 골화증, 잦은 요로 감염, 경련, 및 심장 및 순환 기능 저하를 포함하는 인체에 대한 2차 상해이다. 이러한 상해는 병원 치료, 약물 치료, 및 몇 가지 수술 절차로 치료해야 한다. 25-30 년의 치료 프로그램에서, 한 명의 하반신마비 환자의 평균 치료 비용은 약 750,000 달러로 환자와 의료 자원 모두에 큰 부담이 된다. 의사들은 환자가 휠체어를 사용하지 않고 직립하고 가능한 한 많이 움직이는 것이 필수적이라는 아이디어를 강하게 지지한다.
전원이 공급되는 외골격과 같은 장치를 사용하여 이동성과 직립 자세를 복원하고 휠체어의 사용을 지연 또는 대체할 수 있다. 그러나 기존의 외골격에는 단점이 있다. 따라서, 개선된 외골격, 특히 외골격 장치(exoskeleton apparatus)를 사용자에게 고정하기 위한 장착 기구에 대한 필요성이 존재한다.
다음은 본 개시의 특정 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 개시의 간략화된 요약을 제공한다. 이러한 요약은 개시에 대한 광범위한 개요는 아니며 본 개시의 핵심/중요 요소를 식별하거나 본 개시의 범위를 설명하지는 않는다. 본 요약의 유일한 목적은 본 명세서에 개시된 일부 개념을 후술되는 보다 상세한 설명의 서두로서 간단한 형태로 제시하는 것이다.
일반적으로, 본 개시의 특정 실시예는 외골격 장치용 몸통(trunk) 및 엉덩이 조립체를 제공한다. 상기 외골격 조립체는 기부(base portion)와 상기 기부에 슬라이드 가능하게 결합된 견부 지지대(shoulder brace)를 포함하는 조정 가능한 척추(spine)를 포함한다. 외골격 조립체는 제 1 잠금 위치와 제 1 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 1 잠금 기구와, 제 2 잠금 위치와 제 2 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 2 잠금 기구를 더 포함한다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 해제 위치에 있고 제 2 잠금 기구가 제 2 로크 해제 위치에 있을 때, 견부 지지대와 기부는 자유롭게 서로 슬라이드되어 조정 가능한 척추의 길이를 조정한다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있거나 제 2 잠금 기구가 제 2 잠금 위치에 있을 때, 견부 지지대와 기부는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는다.
조정 가능한 척추는 착용자의 실질적으로 후방에 위치하고 착용자의 척추에 실질적으로 평행하게 위치되도록 구성될 수 있다.
제 1 잠금 기구는 기부에 결합된 적어도 하나의 척추 인덱싱 핀(spine indexing pin)과, 견부 지지대에 결합된 노치(notch) 세트를 포함할 수 있다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있을 때, 인덱싱 핀은 연동 위치에서 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성됨으로써, 견부 지지대와 기부가 서로 슬라이드되는 것을 방지한다.
대안적으로, 상기 제 1 잠금 기구는 상기 기부에 연결된 적어도 하나의 척추 인덱싱 핀과 상기 견부 지지대에 결합된 노치 세트를 포함할 수 있다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있을 때, 인덱싱 핀은 연동 위치에서 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성됨으로써, 견부 지지대와 기부가 서로 슬라이드되는 것을 방지한다.
제 1 잠금 기구는 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있을 때 척추 인덱싱 핀을 연동 위치로 압박하도록 구성된 스프링 기구를 더 포함할 수 있다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 해제 위치에 있을 때, 척추 인덱싱 핀은 연동 위치 밖으로 이동된다.
제 2 잠금 기구는 척추 캠 레버(cam lever)에 결합된 척추 클램프 피스(spine clamp piece)를 포함할 수 있다. 척추 캠 레버 및 척추 클램프 피스는 기부와 견부 지지대 사이에 마찰력을 생성하여 제 2 잠금 기구가 제 2 잠금 위치에 있을 때 견부 지지대와 기부가 서로 슬라이드되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
또 다른 양태에서, 센터피스(centerpiece)와, 센터피스의 제 1 측면으로부터 연장되는 제 1 엉덩이 프레임을 포함하는 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체가 제공된다. 외골격 조립체는 제 1 잠금 위치와 제 1 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 1 잠금 기구와, 제 2 잠금 위치와 제 2 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 2 잠금 기구를 더 포함한다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 해제 위치에 있고 제 2 잠금 기구가 제 2 잠금 해제 위치에 있을 때, 제 1 엉덩이 프레임은 센터피스에 대해 자유롭게 슬라이드되어 엉덩이 조립체의 폭을 조정한다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있거나 제 2 잠금 기구가 제 2 잠금 위치에 있을 때, 제 1 엉덩이 프레임 및 센터피스(102)는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는다. 센터피스는 실질적으로 착용자의 골반 뒤에 위치되도록 구성될 수 있다.
제 1 잠금 기구는 센터피스에 결합된 엉덩이 인덱싱 핀 및 제 1 엉덩이 프레임에 결합된 노치 세트를 포함할 수 있다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있을 때, 엉덩이 인덱싱 핀은 연동 위치에서 노치 세트의 노치와 연동하여 제 1 엉덩이 프레임 및 센터피스가 서로 슬라이드되는 것을 방지하도록 구성된다. 상기 잠금 기구는 상기 제 1 잠금 기구가 상기 잠금 위치에 있을 때 상기 엉덩이 인덱싱 핀을 상기 연동 위치로 압박하도록 구성된 스프링 기구를 더 포함할 수 있다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 해제 위치로 이동될 때, 엉덩이 인덱싱 핀은 연동 위치 밖으로 이동된다.
상기 제 2 잠금 기구는 엉덩이 캠 레버에 결합된 엉덩이 클램프 피스를 포함할 수 있다. 엉덩이 캠 레버 및 엉덩이 클램프 피스는 제 1 엉덩이 프레임과 센터피스 사이에 마찰력을 생성하여, 제 2 잠금 기구가 제 2 잠금 위치에 있을 때 제 1 엉덩이 프레임 및 센터피스가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
상기 외골격 조립체는 상기 제 1 엉덩이 프레임으로부터 연장되는 다리 조립체를 더 포함할 수 있다. 다리 조립체는 조정 가능한 허벅지 조립체 및 조정 가능한 정강이 조립체를 포함한다. 조정 가능한 허벅지 조립체는 착용자의 허벅지에 결합되고 허벅지와 함께 움직이도록 구성되며, 조정 가능한 정강이 조립체는 착용자의 정강이에 결합되고 정강이와 함께 움직이도록 구성된다.
조정 가능한 허벅지 조립체는 하부 허벅지 부재에 슬라이드 가능하게 결합된 상부 허벅지 부재, 제 3 잠금 위치와 제 3 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되는 제 3 잠금 기구, 및 제 4 잠금 위치와 제 4 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되는 제 4 잠금 기구를 포함할 수 있다. 제 3 잠금 기구가 제 3 잠금 해제 위치에 있고 제 4 잠금 기구가 제 4 잠금 해제 위치에 있을 때, 상부 허벅지 부재 및 하부 허벅지 부재는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드됨으로써 조정 가능한 허벅지 조립체의 길이를 조정한다. 제 3 잠금 기구가 제 3 잠금 위치에 있거나 제 4 잠금 기구가 제 4 잠금 위치에 있을 때, 상부 허벅지 부재와 하부 허벅지 부재는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는다.
조정 가능한 정강이 조립체는 하부 정강이 부재에 슬라이드 가능하게 결합된 상부 정강이 부재, 제 5 잠금 위치와 제 5 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 5 잠금 기구, 및 제 6 잠금 위치와 제 6 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 6 잠금 기구를 포함할 수 있다. 제 5 잠금 기구가 제 5 잠금 해제 위치에 있고 제 6 잠금 기구가 제 6 잠금 해제 위치에 있을 때, 상부 정강이 부재및 하부 정강이 부재는 자유롭게 서로 슬라이드되어 조정 가능한 정강이 조립체의 길이를 조정한다. 제 5 잠금 기구가 제 5 잠금 위치에 있거나 제 6 잠금 기구가 제 6 잠금 위치에 있을 때, 상부 정강이 부재와 하부 정강이 부재는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는다.
다른 양태에서, 외골격 조립체는 착용자에 결합되도록 구성되며, 상기 외골격은 착용자의 대응하는 신체 세그먼트와 함께 움직이는 다수의 부재를 갖는다. 제 1 부재는 길이가 조정 가능하고, 신체 세그먼트에 실질적으로 평행한 제 1 구성요소, 신체 세그먼트에 실질적으로 평행한 제 2 구성요소, 제 1 잠금 위치와 제 1 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 1 잠금 기구, 및 제 2 잠금 위치와 제 2 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 2 잠금 기구를 포함한다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 해제 위치에 있고 제 2 잠금 기구가 제 2 잠금 해제 위치에 있을 때, 제 1 구성요소 및 제 2 구성요소는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되어 제 1 부재의 길이를 조정한다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있거나 제 2 잠금 기구가 제 2 잠금 위치에 있을 때, 제 1 구성요소와 제 2 구성요소는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는다.
제 1 잠금 기구는 제 1 구성요소에 결합된 적어도 하나의 인덱싱 핀 및 제 2 구성요소에 결합된 노치 세트를 포함할 수 있다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있을 때, 인덱싱 핀은 연동 위치에서 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성된다. 제 1 잠금 기구는 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 위치에 있을 때 인덱싱 핀을 연동 위치로 압박하도록 구성된 스프링 기구를 더 포함할 수 있다. 제 1 잠금 기구가 제 1 잠금 해제 위치에 있을 때, 인덱싱 핀은 연동 위치 밖으로 이동된다.
제 2 잠금 기구는 캠 레버에 결합된 클램프 피스를 포함할 수 있다. 캠 레버 및 클램프 피스는 제 1 구성요소와 제 2 구성요소 사이에 마찰력을 생성하여 제 2 잠금 장치가 제 2 잠금 위치에 있을 때 제 1 구성요소와 제 2 구성요소가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어기, 전원, 및 몸통(torso) 조립체를 포함하는 시스템이 기술된다. 몸통 조립체는 센터피스, 센터피스로부터 수직으로 연장되는 조정 가능한 척추 조립체를 포함한다. 상기 척추 구조체는 제 1 노치 세트를 포함하는 기부(base portion)와, 상기 기부에 슬라이드 가능하게 결합된 견부 지지대(shoulder brace)를 포함한다. 몸통 조립체는 제 1 모드에 있을 때 견부 지지대가 기부를 따라 슬라이드되도록 하고 제 2 모드에 있을 때 제 1 노치 세트의 노치와 연동하여 기부 상에 견부 지지대를 고정하도록 구성된 제 1 조정 기구를 더 포함한다. 몸통 조립체는 제 1 엉덩이 프레임의 제 1 단부에서 센터피스에 결합되고 센터피스의 제 1 측부로부터 측방향으로 연장되는 제 1 엉덩이 프레임, 및 제 2 엉덩이 조립체의 제 1 단부에서 센터피스에 결합되고 센터피스의 제 2 측부로부터 측방향으로 연장하는 제 2 엉덩이 프레임을 더 포함한다.
제 1 조정 기구는 제 1 노치 세트와 연동하도록 구성된 인덱싱 핀 및 캠 레버에 결합된 클램핑 피스를 포함할 수 있다. 캠 레버 및 클램핑 피스는 척추 구조체의 기부에 대해 마찰을 발생시키도록 구성될 수 있다.
상기 시스템은 제 3 모드에 있을 때 상기 제 1 엉덩이 프레임이 상기 센터피스에 대해 측방향으로 슬라이드되도록 허용하고 제 4 모드에 있을 때 상기 제 1 엉덩이 프레임 상에 위치된 제 2 노치 세트의 노치와 연동하여 센터피스에 제 1 엉덩이 프레임을 고정하도록 구성되는 제 2 조정 기구를 더 포함할 수 있다.
상기 시스템은 제 5 모드에 있을 때 상기 제 2 엉덩이 프레임이 상기 센터피스에 대해 측방향으로 슬라이드되도록 허용하고 제 6 모드에 있을 때 상기 제 2 엉덩이 프레임 상에 위치된 제 3 노치 세트의 노치와 연동하여 센터피스에 제 2 엉덩이 프레임을 고정하도록 구성되는 제 3 조정 기구를 더 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 제 1 엉덩이 프레임의 제 2 단부에 위치한 제 1 모터 장착부, 상기 제 1 모터 장착부에 결합된 제 1 모터 조립체, 상기 제 2 엉덩이 프레임의 제 2 단부에 위치한 제 2 모터 장착부, 및 상기 제 2 모터 장착부에 결합된 제 2 모터 조립체를 더 포함할 수 있다.
상기 시스템은 광의 하나 또는 그 초과의 색을 방출할 수 있는 하나 또는 그 초과의 광을 더 포함할 수 있다. 광의 하나 또는 그 초과의 색 각각은 외골격 조립체의 작동 상태에 대응한다. 작동 상태는 스탠딩 상태(standing state), 워킹 상태(walking state), 및 착석 상태(seated state) 중 하나를 포함한다.
본원에 기재된 바와 같이, 외골격 조립체를 조정하는 방법이 더 제공된다. 상기 방법은 제 1 클램프 기구의 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 교번하는 단계를 포함한다. 제 1 모드에서, 사용자는 견부 지지대를 기부를 따라 슬라이드시킬 수 있다. 제 2 모드에서, 사용자는 제 1 노치 세트의 노치와 클램프 기구를 연동시켜 견부 지지대를 기부에 고정시킬 수 있다.
이러한 실시예 및 다른 실시예는 도면을 참조하여 추가로 후술된다.
본 개시는 본 개시의 특정 실시예를 예시하는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 정면도.
도 2는 상기 조립체의 배면도.
도 3은 상기 조립체의 좌측면도.
도 4는 상기 조립체의 우측면도.
도 5는 상기 조립체의 평면도.
도 6은 상기 조립체의 저면도.
도 7은 후방, 상부, 및 좌측을 도시하는 상기 조립체의 사시도.
도 8은 후방, 상부, 및 우측을 도시하는 상기 조립체의 사시도.
도 9는 후방, 저부, 및 좌측을 도시하는 상기 조립체의 사시도.
도 10은 후방, 저부, 및 우측을 도시하는 상기 조립체의 사시도.
도 11은 후방, 저부, 및 우측을 도시하는 상기 조립체의 또 다른 사시도.
도 12는 후방, 저부, 및 좌측을 도시하는 상기 조립체의 다른 사시도.
도 13은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 좌측 엉덩이 프레임 상에 위치되는 노치를 더 상세하게 보여주는 도 12에 도시된 도면의 의 부분 확대 사시도.
도 14는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 상측, 전방, 및 우측을 보여주는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 사시도.
도 15는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 척추 부분에 위치된 클램프 기구를 더 상세하게 보여주는 도 14에 도시된 도면의 부분 확대 사시도.
도 16은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 상측, 전방, 및 좌측을 보여주는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 사시도.
도 17은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 우측 엉덩이 프레임 상에 위치된 라이트를 상세하게 보여주는 도 16에 도시된 도면의 부분 확대 사시도.
도 18은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 묘사하는, 도 1에 도시된 도면의 또 다른 정면도.
도 19는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 묘사하는, 도 2에 도시된 도면의 또 다른 배면도.
도 20은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 묘사하는, 전방 및 우측을 도시하는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 또 다른 사시도.
도 21은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 노출된 정면도.
도 22는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조립 센터피스 및 엉덩이 프레임의 부분의 노출된 정면도.
도 23은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 엉덩이 프레임을 갖는 조립체 센터피스의 노출된 배면도.
도 24는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 엉덩이 프레임의 배면도.
도 25는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 엉덩이 프레임의 사시도.
도 26은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조립체의 사시도.
도 27은 조립체의 배면도.
도 28은 조립체의 정면도.
도 29는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조정 기구의 노출된 배면도.
도 30은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조정 기구의 노출된 정면도.
도 31 및 도 32는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 견부 지지대의 클램프 기구의 추가 구성요소를 예시하는 도면.
도 33은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 외골격 조립체를 동작시키는 예시적인 방법에 대응하는 흐름 프로세스를 예시하는 도면.
도 34는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 외골격 장치의 조정 가능한 다리 조립체의 사시도.
도 35는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 폐쇄 위치에 있는 조정 가능한 다리 조립체의 제 1 잠금 기구의 확대 사시도.
도 36은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 개방 위치에서 조정 가능한 다리 조립체의 제 1 잠금 기구의 확대 사시도.
도 37은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 외골격 장치의 조정 가능한 다리 조립체의 구성요소의 또 다른 사시도.
도 38은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조정 가능한 다리 조립체의 제 2 잠금 기구의 확대도.
도 39는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조정 가능한 다리 조립체의 제 2 잠금 기구의 다양한 구성요소를 예시하는 도면.
도 40은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 예시적인 조정 가능한 다리 조립체의 구성요소의 단면도.
도 1은 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 정면도.
도 2는 상기 조립체의 배면도.
도 3은 상기 조립체의 좌측면도.
도 4는 상기 조립체의 우측면도.
도 5는 상기 조립체의 평면도.
도 6은 상기 조립체의 저면도.
도 7은 후방, 상부, 및 좌측을 도시하는 상기 조립체의 사시도.
도 8은 후방, 상부, 및 우측을 도시하는 상기 조립체의 사시도.
도 9는 후방, 저부, 및 좌측을 도시하는 상기 조립체의 사시도.
도 10은 후방, 저부, 및 우측을 도시하는 상기 조립체의 사시도.
도 11은 후방, 저부, 및 우측을 도시하는 상기 조립체의 또 다른 사시도.
도 12는 후방, 저부, 및 좌측을 도시하는 상기 조립체의 다른 사시도.
도 13은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 좌측 엉덩이 프레임 상에 위치되는 노치를 더 상세하게 보여주는 도 12에 도시된 도면의 의 부분 확대 사시도.
도 14는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 상측, 전방, 및 우측을 보여주는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 사시도.
도 15는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 척추 부분에 위치된 클램프 기구를 더 상세하게 보여주는 도 14에 도시된 도면의 부분 확대 사시도.
도 16은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 상측, 전방, 및 좌측을 보여주는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 사시도.
도 17은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 우측 엉덩이 프레임 상에 위치된 라이트를 상세하게 보여주는 도 16에 도시된 도면의 부분 확대 사시도.
도 18은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 묘사하는, 도 1에 도시된 도면의 또 다른 정면도.
도 19는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 묘사하는, 도 2에 도시된 도면의 또 다른 배면도.
도 20은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 묘사하는, 전방 및 우측을 도시하는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 또 다른 사시도.
도 21은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 노출된 정면도.
도 22는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조립 센터피스 및 엉덩이 프레임의 부분의 노출된 정면도.
도 23은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 엉덩이 프레임을 갖는 조립체 센터피스의 노출된 배면도.
도 24는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 엉덩이 프레임의 배면도.
도 25는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 엉덩이 프레임의 사시도.
도 26은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조립체의 사시도.
도 27은 조립체의 배면도.
도 28은 조립체의 정면도.
도 29는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조정 기구의 노출된 배면도.
도 30은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조정 기구의 노출된 정면도.
도 31 및 도 32는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 견부 지지대의 클램프 기구의 추가 구성요소를 예시하는 도면.
도 33은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 외골격 조립체를 동작시키는 예시적인 방법에 대응하는 흐름 프로세스를 예시하는 도면.
도 34는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 외골격 장치의 조정 가능한 다리 조립체의 사시도.
도 35는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 폐쇄 위치에 있는 조정 가능한 다리 조립체의 제 1 잠금 기구의 확대 사시도.
도 36은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 개방 위치에서 조정 가능한 다리 조립체의 제 1 잠금 기구의 확대 사시도.
도 37은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 외골격 장치의 조정 가능한 다리 조립체의 구성요소의 또 다른 사시도.
도 38은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조정 가능한 다리 조립체의 제 2 잠금 기구의 확대도.
도 39는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조정 가능한 다리 조립체의 제 2 잠금 기구의 다양한 구성요소를 예시하는 도면.
도 40은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 예시적인 조정 가능한 다리 조립체의 구성요소의 단면도.
지금부터, 본 개시를 실시하기 위해 본 발명자가 고려한 최선의 형태를 포함하는 본 개시의 일부 특정 예에 대하여 상세히 설명한다. 이러한 특정 실시예의 예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 본 개시는 이러한 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 개시된 실시예로 본 개시를 한정하려는 의도는 아니라는 것을 이해할 것이다. 반대로, 첨부된 청구 범위에 의해 규정된 바와 같은 개시의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 대안, 수정 및 등가물을 포함하는 것으로 의도된다.
예를 들어, 본 개시의 구조 및 기구는 특정 재료와 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 본 개시의 구조 및 기구는 다양한 상이한 재료로 구성될 수 있다는 것을 알아야 한다. 이하의 설명에서, 다수의 특정 세부 사항들이 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 본 개시의 특별하고 예시적인 실시예는 이러한 특정 세부 사항의 일부 또는 전부 없이 구현될 수 있다. 다른 예들에서, 주지된 구조체들, 기구들, 및 재료들은 본 개시를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않았다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 이동, 동작, 방향 또는 접근은 수평 축선 및 수직 축선을 따른 이동을 지칭하며, 수평 축선은 지면에 평행하고 수직 축선은 지면에 수직이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 수평" 또는 "실질적으로 측면" 방향으로의 이동, 동작, 방향 또는 접근은 수평 성분이 수직 성분보다 크거나 같은 이동, 동작, 방향 또는 접근을 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 수직인" 방향으로의 이동, 동작, 방향 또는 접근은 수직 성분이 수평 성분보다 크거나 같은 경우의 이동, 동작, 방향 또는 접근을 지칭한다. 양 구성요소가 동일할 경우 두 용어 중 어느 하나가 이동을 나타낼 수 있다.
개요
자세하게 후술되는 본 발명의 일반적인 목적은 외골격 장치용 조정 가능한 조립체 프레임워크를 제공하는 것이다. 조립체 프레임워크는 조정 가능한 엉덩이 조립체, 조정 가능한 척추 조립체, 조정 가능한 허벅지 조립체, 및 조정 가능한 정강이 조립체를 포함할 수 있다. 엉덩이 및 몸통 조립체는 조정 가능한 엉덩이 조립체 및 조정 가능한 척추 조립체를 포함한다. 엉덩이 및 몸통 조립체에 결합된 다리 조립체는 조정 가능한 허벅지 조립체 및 조정 가능한 정강이 조립체를 포함한다.
이러한 조정 가능한 조립체는 개인의 다양한 크기 및 측정에 맞추기 위한 다양한 구성요소의 공구가 필요없는 조정을 위한 기구를 제공할 뿐만 아니라 착용시 장치의 사용자에게 추가적인 안락함을 제공할 수 있다. 즉, 설명된 시스템은 추가 도구나 장치에 대한 필요없이 특정 사용자에게 외골격을 빠르고 편리하게 맞출 수 있는 편리한 방법을 제공한다.
또한, 조정 가능한 조립체는 외골격의 작동 상태 및/또는 상태들을 표시하는 수단을 제공한다. 이러한 특징 및 예상되지 않는 외골격에 대한 새로운 조립체를 초래하는 기타 새로운 특징은 명백하게 되거나, 제안되거나, 심지어 홀로 또는 이들의 임의의 조합으로 종래의 외골격 조립체들 중 어느 하나에 의해 암시된다. 본 장치, 시스템, 및 방법의 다른 목적 및 장점이 설명될 것이고, 이들 목적 및 장점은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
이를 달성하기 위해, 현재 개시된 실시예들은 일반적으로 아래의 구성을 포함한다:
- 통합 잠금 장치. 이러한 잠금 기구는 해제될 수 있어 조립체의 상이한 구성요소가 슬라이드되어 개별 사용자를 위해 맞춤화된 맞춤으로 조정될 수 있다.
- 알림 표시 등. 이러한 조명은 조립체 및/또는 외골격 장치의 작동 상태를 표시하고, 개인 및/또는 물리 치료 전문가에 의한 사용 용이성을 증가 시키는데 사용될 수 있다.
기술된 엉덩이 및 몸통 조립체는 사용자(또는 "착용자")에 결합되도록 구성되며, 착용자의 실질적으로 후방에 위치되어 착용자의 척추에 평행하게 위치되도록 구성된 수직 조정식 척추 조립체를 갖는 센터피스를 포함한다. 엉덩이 및 몸통 조립체는 사용자의 엉덩이를 에워싸는 센터피스로부터 수평 방향으로 연장되는 엉덩이 프레임을 더 포함할 수 있다.
조정식 척추 조립체는 기부 및 척추 조정 기구를 통해 기부에 슬라이드 가능하게 결합되는 견부 지지대를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "조정 가능한 척추 조립체"는 용어 "조정 가능한 척추", "척추 구조체"또는 "척추 조립체"와 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 상기 척추 조정 기구는 특정 사용자에게 맞추기 위해 조정식 척추의 길이를 연장 및 수축하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 잠금 기구를 포함한다. 상기 척추 조정 기구의 잠금 기구는 기부 상에 교번하는 홈 및 프로세스(process)를 갖는 척추 인덱싱 노치를 포함하는 인덱싱 기구를 포함할 수 있다. 견부 지지대에 위치한 척추 인덱싱 핀은 홈과 가역적으로 연동되도록 구성된다. 잠금 해제 위치에서, 견부 지지대는 기부에 대해 원하는 위치로 이동될 수 있다. 잠금 위치에서, 견부 지지대는 기부에 대해 움직일 수 없다.
상기 엉덩이 조립체는 센터피스 엉덩이 프레임의 측부로부터 연장되는 적어도 하나의 엉덩이 프레임을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "센터피스 엉덩이 프레임"은 단순히 "센터피스"로 지칭될 수 있다. 엉덩이 프레임은 본 명세서에서 "측부 엉덩이 프레임"으로 지칭될 수 있고, 센터피스의 좌측으로부터 연장하는 좌측 엉덩이 프레임 또는 센터피스의 우측으로부터 연장하는 우측 엉덩이 프레임일 수 있다. 측부 엉덩이 프레임과 사용자의 척추 사이의 폭, 또는 좌우 측 엉덩이 프레임 사이의 폭은 엉덩이 조정 기구를 통해 조정될 수도 있다. 각각의 엉덩이 조정 기구는 대응하는 측부 엉덩이 프레임이 센터피스 엉덩이 프레임에 대해 측방향으로 조정될 수 있게 하는 적어도 하나의 잠금 기구를 포함한다. 각각의 잠금 기구는 교번하는 홈을 갖는 노치 및 엉덩이 프레임 상의 프로세스를 포함하는 엉덩이 인덱싱 기구를 포함할 수 있다. 센터피스 상에 위치된 엉덩이 인덱싱 핀은 엉덩이 프레임상의 홈과 가역적으로 연동하도록 구성된다. 잠금 해제 위치에서, 엉덩이 프레임은 센터피스에 대해 원하는 위치로 이동될 수 있다. 잠금 위치에서, 엉덩이 프레임은 센터피스에 대해 움직일 수 없다.
상기 척추 조정 기구 및 상기 엉덩이 조정 기구는 각각 제 2 잠금 기구를 포함할 수 있다. 각각의 잠금 기구는 견부 지지대 및 엉덩이 프레임의 위치를 각각 고정 및 안정화시키기 위한 클램핑 기구를 포함할 수 있다. 척추 클램프 기구는 견부 지지대 상에 위치된 척추 클램프 피스에 결합된 척추 캠 레버를 포함할 수 있다. 폐쇄 위치에서, 척추 캠 레버는 척추 클램프 피스가 기부에 대해 압축 마찰을 가하게 하여, 인덱싱 핀이 잠금 해제 위치에 있는 경우에도 견부 지지대를 소정 위치에 고정시킨다. 개방 위치에서, 척추 캠 레버는 클램프 피스와 기부에 대한 힘을 해제한다.
각 엉덩이 클램프 기구는 폐쇄 위치에서 엉덩이 클램프 피스를 통해 엉덩이 프레임에 압축력을 가하는 엉덩이 캠 레버를 포함할 수 있다. 따라서, 엉덩이 캠 레버가 폐쇄 위치에 있을 때, 대응하는 인덱싱 핀이 잠금 해제 위치에 있더라도 엉덩이 프레임의 위치는 고정된다. 엉덩이 캠 레버가 개방 위치에 있을 때 엉덩이 프레임에 대한 압축력이 해제된다.
이러한 조정은 추가적인 도구 또는 장치 없이 이루어질 수 있다. 따라서 물리 치료 전문가를 포함한 외골격 조립체의 사용자는 특정 사용자의 치수에 맞게 외골격을 빠르고 편리하게 조정할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 엉덩이 프레임과 척추 부분의 최소 및 최대 길이 사이의 최소 및 최대 폭은 미국 여성의 5 백분위 내지 미국 여성의 95 백분위 내의 몸체를 수용하도록 선택된다.
일반적으로, 본원에 기술된 외골격 조립체는 착용자에 결합되도록 구성되며, 착용자의 대응하는 신체 세그먼트와 함께 움직이는 복수의 부재로 이루어진다. 외골격 부재들 중 적어도 하나는 길이가 조정 가능하고 착용자의 신체 세그먼트에 실질적으로 평행한 적어도 제 1 구성요소 및 제 2 구성요소를 포함한다. 외골격 부재는 적어도 제 1 잠금 기구 및 제 2 잠금 기구를 더 포함할 수 있다. 각각의 잠금 기구는 적어도 두 개의 작동 위치, 즉 잠금 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되어, 제 1 잠금 기구 및 제 2 잠금 기구 모두가 각각의 잠금 해제 위치에 있을 때, 제 1 구성요소 및 제 2 구성요소는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되어 외골격 부재의 길이를 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 잠금 기구는 잠금 위치 및 잠금 해제 위치 이외에 다른 위치에서 작동하도록 구성될 수 있다.
제 1 잠금 기구 또는 제 2 잠금 기구가 각각의 잠금 위치에 있을 때, 제 1 구성요소 및 제 2 구성요소는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는다. 두 개의 잠금 장치(제 1 및 제 2잠금 장치)를 사용하면 중복성을 추가하여 시스템 안전성을 높일 수 있다. 두 잠금 장치 중 하나가 고장나면, 다른 잠금 장치는 안전하게 외골격을 계속 사용할 수 있도록 안전 장치로서 작용한다.
일부 실시예에서, 제 1 잠금 기구는 제 1 구성요소에 결합된 적어도 하나의 인덱싱 핀 및 제 2 구성요소에 결합된 노치 세트를 포함한다. 제 1 잠금 기구가 잠금 위치로 이동될 때, 인덱싱 핀은 연동 위치에서 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 잠금 기구는 제 1 잠금 기구가 잠금 위치에 있을 때 인덱싱 핀을 연동 위치로 압박하도록 구성된 스프링 기구를 포함한다. 인덱싱 핀이 연동 위치로부터 벗어날 때, 제 1 잠금 기구는 잠금 해제 위치로 이동된다.
일부 실시예에서, 제 2 잠금 기구는 캠 레버에 결합된 클램프 피스를 포함하며, 캠 레버 및 클램프 피스는 제 1 구성요소와 제 2 구성요소 사이에 마찰력을 생성하여 제 2 잠금 기구가 잠금 위치에 있을 때 제 1 구성요소 및 제 2 구성요소가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지한다.
노치가 제 1 구성요소에 결합되는 동안 인덱싱 핀이 제 2 구성요소에 결합될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시예들에서, 제 1 및 제 2 잠금 기구는 모두 동일한 기계적 원리를 이용할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 잠금 기구 모두는 노치와 연동하기 위해 인덱싱 핀을 사용할 수 있거나, 제 1 및 제 2 잠금 기구 모두는 두 개의 부재 사이에 마찰력을 생성하는 클램핑 기구를 포함할 수 있다.
또한, 사용자, 검사관(viewer), 또는 물리 치료 전문가가 쉽게 볼 수 있는 엉덩이 프레임 또는 조립체 상의 다양한 다른 위치 중 어느 하나에 알림 표시 등이 위치될 수 있다. 이러한 광은 다양한 색의 하나 또는 그 초과의 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 각 색상은 외골격 조립체의 다른 모드 및 작동 상태에 해당할 수 있다. 이는 추가적인 장치나 도구 없이도 외골격 조립체의 작동 상태를 용이하게 결정할 수 있는 시스템을 제공한다.
따라서, 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있고, 본 기술 분야에 대한 본 발명의 기여도가 더 잘 이해 될 수 있도록, 본 발명의 보다 중요한 특징을 오히려 광범위하게 개략적으로 설명하였다. 이하에 기술될 본 발명의 추가 특징은 다음과 같다.
이와 관련하여, 본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 적용에 있어서 아래의 상세한 설명에 제시되거나 도면에 예시된 구성요소의 구성 및 배치에 대한 세부 사항으로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 개시된 시스템 및 방법은 다른 실시예가 가능하고 다양한 방식으로 실시 및 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 표현 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한적으로 간주되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다.
전술한 목적 및 관련 목적을 달성하기 위해, 개시된 장치, 시스템, 및 방법은 첨부 도면에 도시된 형태로 구현될 수 있지만, 도면은 단지 예시적인 것이며, 변화는 도시된 특정 구성에서 이루어질 수 있다는 사실에 주목해야 한다.
예시적인
실시예
유사한 도면 부호가 여러 도면에서 유사한 요소를 나타내는 도면을 지금부터 설명하며, 첨부된 도면은 외골격 장치에 대한 조정 가능한 몸통 및 엉덩이 조립체를 도시한다.
도 1을 참조하면, 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체(100)의 정면도가 도시되어 있다. 도 2는 전술한 조립체(100) 및 대응하는 구성요소의 배면도를 도시한다. 도 3은 몸통 및 엉덩이 조립체(100)의 좌측면도를 도시한다. 도 4는 조립체의 우측면도이다. 도 5는 조립체의 평면도이다. 도 6은 조립체의 저면도이다.
도 7 내지 도 11은 엉덩이 및 몸통 조립체(100) 및 대응하는 구성요소의 다양한 사시도를 도시한다. 도 7은 조립체의 후방, 상부 및 좌측을 도시하는 사시도이다. 도 8은 조립체의 후방, 상부 및 우측을 도시하는 사시도이다. 도 9는 조립체의 후방, 저부, 및 좌측을 도시하는 사시도이다. 도 10은 조립체의 후방, 저부, 및 우측을 도시하는 사시도이다. 도 11은 조립체의 후방, 저부, 및 우측을 도시하는 또 다른 사시도이다. 또한, 도 12 내지 도 17은 엉덩이 및 몸통 조립체(100) 및 대응하는 구성요소의 추가 사시도를 도시한다.
외골격 조립체(100)는 센터피스(102), 배터리 팩(104), 천골 플레이트(108), 및 기부(112) 및 견부 지지대(114)를 포함하는 조정 가능한 척추 조립체(110)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 천골 플레이트(108)는 사용자의 하부 등에 놓이도록 구성된다. 예를 들어, 사용자에 의해 조작될 때, 천골 지지부(108)는 천골 및/또는 요추 부위를 따라 사용자의 등에 놓일 수 있다. 본 명세서의 다양한 도면에 도시된 바와 같이, 천골 지지부(108)는 편평한 표면을 포함한다. 그러나, 일부 실시예에서, 천골(108)의 표면은 사용자의 하부 등 구역의 곡률에 대응하는 의인형 프로파일(anthropomorphic profile)을 포함하도록 만곡될 수 있다.
다양한 실시예에서, 조정 가능한 척추 조립체(110)는 센터피스(102)에 결합되고 센터피스(102)로부터 실질적으로 수직으로 연장된다. 조정 가능한 척추 조립체(110)는 기부(112) 및 견부 지지대(114)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기부(112)는 센터피스(102)으로부터 Y-축선을 따라 원위 단부까지 상향 연장된다. 견부 지지대(114)는 척추 조정 기구(400)를 통해 기부(112)에 결합될 수 있다.
예시된 바와 같이, 견부 지지대(114)는 사용자의 목을 둘러싸고 사용자의 어깨 부근에 놓이도록 구성된 포크 구조체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 견부 지지대(114)는 화살표(A 및B)로 표시된 방향으로 기부(112)를 따라 슬라이드되도록 구성된다. 견부 지지대(114)는 기부(112)상의 노치(116)와 함께 작동하여 조정 가능한 척추 조립체(110)의 원하는 전체 길이를 달성하기 위해 견부 지지대(114)를 다양한 위치에 고정시키는 척추 조정 기구(400)를 포함할 수 있다.
도 14는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 상측, 전방 및 우측을 보여주는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 사시도이다. 도 15는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 척추 부분(110) 상에 위치된 척추 조정 기구(400)를 더 상세하게 보여주는 도 14에 도시된 조립체의 부분 확대 사시도이다. 척추 조정 기구(400)는 척추 캠 레버(140), 슬라이더 몸체(410), 및 클램핑 피스(420)를 포함할 수 있으며, 기부(112)에 대한 견부 지지대(114)의 이동에 안정성 및 안전성을 부가하기 위해 추가로 기능할 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 노치(116)는 교번하는 직사각형 홈(116-B)을 갖는 표면 구조체(112-B)의 직사각형 프로세스(116-A)를 포함할 수 있다. 사각형 프로세스 및 홈이 도시되어 있지만, 노치(116)는 삼각형 또는 원형 그루브와 같은 다양한 적절한 형상 중 어느 하나를 포함할 수 있음을 인정해야 한다.
도 15에 추가로 도시된 바와 같이, 척추 조정 기구(400)는 척추 인덱싱 핀(2800)을 더 포함할 수 있으며, 상기 척추 인덱싱 핀(2800)은 노치(116)로부터 척추 인덱싱 핀을 해제하여 견부 지지대(114)의 슬라이드를 허용하도록 사용자에 의해 조작될 수 있다. 척추 조정 기구(400)의 부가 구성요소는 도 26 내지 도 32를 참조하여 추가로 설명된다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 조립체(100)는 센터피스(102)의 우측 및 좌측 측면으로부터 측방향으로 각각 연장되는 우측 엉덩이 프레임(200) 또는 좌측 엉덩이 프레임(300)과 같은 적어도 하나의 측면 엉덩이 프레임을 더 포함한다. 우측 엉덩이 프레임은 우측 엉덩이 슬라이더(202), 우측 엉덩이 대각선재(right hip diagonal; 204), 및 우측 모터 장착부(206)를 포함한다. 유사하게, 좌측 엉덩이 프레임(300)은 좌측 엉덩이 슬라이더(302), 좌측 엉덩이 대각선(304), 및 좌측 모터 장착부(306)를 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 엉덩이 프레임의 부분은 함께 용접되거나 다른 적절한 수단에 의해 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 엉덩이 프레임은 단일 모놀리식 구성요소일 수 있다. 각각의 모터 장착부(206 및 306)는 각각 우측 장착판(208) 및 좌측 장착판(308)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 엉덩이 프레임(200 및/또는 300)은 우측 모터 장착판(208) 및 좌측 모터 장착판(308)이 사용자의 각각의 엉덩이 관절에 실질적으로 평행하게 위치되도록 사용자의 골반 주위에 위치되도록 구성된다. 이와 같이, 각 모터 장착판의 중심을 관통하여 위치된 축선(H)은 사용자의 엉덩이 관절의 굴곡 및 연장 축선과 실질적으로 정렬될 수 있다. 우측 모터 조립체(250) 및 좌측 모터 조립체(350)는 우측 모터 장착판(208) 및 좌측 모터 장착판(308)의 엉덩이 프레임 상에 각각 장착될 수 있다. 일부 실시예에서, 우측 모터 조립체(250)는 우측 모터 장착부(206)의 통합 구성요소일 수 있다. 유사하게, 좌측 모터 조립체(350)는 좌측 모터 장착부(306)의 통합 구성요소일 수 있다.
모터 조립체(250 및 350)는 모터 장착판(208 및 308)에 각각 고정될 수 있다. 모터 조립체(250 및 350)는 DC 모터, 서보 모터, 스테퍼 모터 등을 포함하는 다양한 유형의 모터 중 하나일 수 있다. 일 양태에서, 모터(250 및 350)는 전자적으로 정류된 모터 또는 동기식 DC 모터로도 공지된 브러시리스 DC 전기 모터를 포함한다 . 이러한 모터는 폐 루프 제어기를 통해 모터의 각 상(phase)을 구동하기 위해 AC 전류를 생성하는 인버터 또는 스위칭 전원을 포함할 수 있다. 컨트롤러는 모터의 속도 및 토크를 제어하는 모터 권선에 전류 펄스를 제공할 수 있다.
모터(250, 350)는 축선(H)을 중심으로 회전 운동을 제공할 수 있으며, 이는 도 7 및 도 14에 추가로 도시된다. 다양한 실시예에서, 축선(H)이 사용자의 엉덩이 관절의 연장 및 굴록 축선과 실질적으로 정렬되도록 조립체(100)가 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 각 모터의 이동은 컨트롤러에 대한 인터페이스를 통해 사용자에 의해 수동으로 트리거링된다. 또 다른 실시예에서, 각 모터의 움직임은 제어기의 프로세서에 의해 자동으로 제어된다.
다양한 실시예에서, 전자 기기 인클로저(160)는 프로세서, 배선 및 메인 컨트롤러 또는 마더보드를 포함하는 다른 제어부를 포함하는 다양한 전자 구성요소를 둘러싸고 있다. 일부 실시예에서, 전자 기기 인클로저(160)는 하나 또는 그 초과의 프로세서, 메모리 및 메모리에 저장된 하나 이상의 프로그램뿐만 아니라 프로그램 가능 시스템 제어기를 포함할 수 있다. 이러한 시스템 및 구성요소는 본 명세서에 설명된 바와 같이 모터 조립체, 사용자 인터페이스, 및 조립체(100)의 다른 기능을 제어 및 작동하기 위해 배터리 팩(104)에 의해 전력 공급될 수 있다. 외골격 조립체의 이들 및 다른 시스템 및 구조적 구성요소는 2011 년 8 월 23 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "외골격의 제어를 위한 교정 시스템 및 방법"인, Kazerooni 등의 미국 특허 출원 제 13/818,338호에 설명되며, 이는 그 전체가 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조에 의해 포함된다.
제공되는 엉덩이 조정 기구는 사용자의 신체 구조를 수용하기 위해 측면 엉덩이 프레임(200 및/또는 300)을 원하는 위치로 조정하는 각각의 측면 엉덩이 프레임에서 적어도 제 1 엉덩이 잠금 기구를 포함한다. 일부 실시예에서, 엉덩이 슬라이더(202 및 302)는 엉덩이 프레임(200 및 300) 사이의 폭을 조정하기 위해 화살표(C 및 D)로 표시된 방향으로 센터피스(102)에 대해 측방향으로 슬라이드하도록 구성될 수 있다. 센터피스(102)는 도 1 및 도 2를 참조하여 더 설명되는 각각의 엉덩이 프레임의 슬라이드 운동을 안내하는 하부 레일(2110)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 레일 세트로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 엉덩이 프레임은 다른 엉덩이 프레임과 독립적으로 조정될 수 있다.
제 1 엉덩이 잠금 기구는 각 엉덩이 슬라이더에 조정 노치를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 우측 엉덩이 슬라이더(202) 및 좌측 엉덩이 슬라이더(302)는 각각 우측 슬라이더 노치(230) 및 좌측 슬라이더 노치(330)를 포함한다. 도 12는 후방, 저부, 및 좌측을 도시한 조립체의 다른 사시도이다. 도 13은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 좌측 엉덩이 프레임(300) 상에 위치된 노치(330)를 더 자세히 보여주는 도 12에 도시된 조립체의 부분 확대 사시도이다.
상기 제 1 엉덩이 잠금 기구는 엉덩이 인덱싱 핀을 더 포함할 수 있으며, 상기 엉덩이 인덱싱 핀은 대응하는 엉덩이 슬라이더 상의 노치와 연동하여 각 엉덩이 프레임을 원하는 위치에 고정시킬 수 있다. 엉덩이 프레임의 슬라이드 운동을 허용하기 위해 엉덩이 인덱싱 핀이 노치로부터 더 해제될 수 있다. 도 6, 도 9, 도 10, 및 도 11에 도시된 바와 같이, 우측 엉덩이 인덱싱 핀(2230) 및 좌측 엉덩이 인덱싱 핀(2330)은 조립체(100)의 하측에 센터피스(102) 상에 위치된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 슬라이더 노치(330)(및 슬라이더 노치(230))는 교대하는 직사각형 홈을 갖는 직사각형 프로세스를 포함할 수 있다. 우측 슬라이더 노치(230)는 슬라이더 노치(330)의 경상(mirror image)이며 실질적으로 동일한 구성요소를 포함한다는 것을 이해해야 한다. 사각 프로세스 및 홈이 도시되어 있지만, 슬라이더 노치(330)는 삼각형 또는 원형 홈과 같은 다양한 적절한 형상 중 어느 하나를 포함할 수 있음을 인정하여야 한다.
상기 엉덩이 조정 기구는 각 엉덩이 프레임의 슬라이드 운동을 추가로 제어하는 각각의 엉덩이 프레임에 대한 제 2 엉덩이 잠금 기구를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 제 2 엉덩이 잠금 기구는 클램프 기구일 수 있다. 우측 엉덩이 클램프 기구(2200)는 우측 엉덩이 프레임(200)의 위치를 고정할 수 있고, 좌측 엉덩이 클램프 기구(2300)는 좌측 엉덩이 프레임(300)의 위치를 고정시킬 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 좌측 엉덩이 클램프 기구(2300)는 좌측 엉덩이 캠 레버(2302) 및 좌측 엉덩이 클램프 피스(2304)를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 우측 엉덩이 클램프 기구(2200)는 우측 엉덩이 캠 레버(2202) 및 우측 엉덩이 클램프 피스(2204)를 포함한다. 클램프 기구는 하방력을 가하여 각 엉덩이 슬라이더를 하부 레일(2110)로 압박할 수 있다. 이와 같이, 클램프 기구(2200 및 2300)가 슬라이더 노치와 함께 작동하여 센터피스(102)에 대한 엉덩이 프레임의 움직임에 안정성 및 안전성을 부가한다. 슬라이더 노치(230, 330) 및 엉덩이 클램프 기구(2200, 2300)를 포함하는 엉덩이 프레임 조정 기구는 도 13 및 도 21 내지 도 25를 참조하여 추가로 설명된다.
알림 표시 등
여기에 설명된 특정 실시예에서, 조립체(100)는 각각의 엉덩이 프레임의 단부에 위치된 하나 또는 그 초과의 알림 표시 등을 더 포함할 수 있다. 도 16은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 상부, 전방, 및 좌측을 보여주는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 사시도를 도시하고, 도 17은 도 16에 도시된 확대된 사시도를 도시하며, 도 16은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따라 우측 엉덩이 프레임 상에 위치된 조명 구조물(162)을 더 자세하게 보여준다.
도시된 바와 같이, 우측 조명 구조체(162)는 우측 모터 장착판(208) 근처의 우측 엉덩이 프레임(200) 상에 위치되고, 좌측 조명 구조체(163)는 좌측 모터 장착판(308) 근처의 좌측 엉덩이 프레임(300) 상에 위치된다. 이러한 배치는 사용자, 감독관, 또는 물리 치료 전문가가 빛을 관측하기 위한 최적 시선을 제공할 수 있다. 그러나, 다양한 실시예에서, 조명 구조체(162 및 163)는 조립체(100)의 다양한 다른 위치에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가의 조명 구조체는 조명 구조체(62 및 163) 이외에 조립체(100)의 다양한 다른 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 조명 구조체가 전자 기기 엔클로저(160) 상에 위치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 조립체(100)는 어떠한 조명도 포함하지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 구조체(162 및 163)는 각각 하나 또는 그 초과의 개별 조명을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 구조체(162 및 163)는 도 17에 도시된 바와 같이 다수의 조명(1762)의 스트립을 포함할 수 있다. 도 17은 우측 조명 구조체(162)의 확대도를 도시한다. 그러나, 좌측 조명 구조체(163)는 우측 조명 구조체(162)의 대칭 대응부이고 실질적으로 유사한 구성요소 및 구성을 포함한다는 것을 인정하여야 한다. 다양한 실시예에서, 조명 구조체(162 및 163)는 하나 또는 그 초과의 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 조명(1762)은 실리콘 렌즈 내의 LED 칩을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 각각의 조명(1762)은 다양한 색상의 광을 방출하도록 구성된 다수의 LED를 포함할 수 있다.
조명 구조체(162 및 163)는 다양한 색상, 조명 패턴, 플래쉬 패턴 등과 같은 다양한 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 구조체(162 및 163)는 야간 또는 어두운 환경에서 조명을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 구조체(162 및 163)는 조립체(100) 및/또는 관련된 외골격 장치의 작동 상태를 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 구조체(162 및 163)는 하나 또는 그 초과의 색상의 광을 방출할 수 있다. 각각의 색상은 조립체(100) 및/또는 외골격 장치의 특정 동작 상태에 대응할 수 있다.
예를 들어, 조명 구조체(162 및 163)는 전력 상태 및/또는 에러/오작동 메시지를 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에서, 외골격 장치는 스탠딩 모드, 워킹 모드, 및 착석 모드 중 하나 또는 그 초과의 모드에 있을 수 있다. 스탠딩 모드는 외골격과 사용자가 발로 서 위치에 있는 상태에 해당할 수 있다. 워킹 모드는 외골격 및 사용자가 모터 조립체(250 및 350)로 걷고 있는 상태에 해당하여 다리 부착물을 조화된 방식으로 움직이도록 작동 가능하다. 착석 모드는 외골격과 사용자가 착석한 상태에 해당할 수 있다. 착석 모드의 일부 실시예에서, 사용자는 적절한 표면 상에 착석될 수 있다. 착석 모드의 일부 실시예에서, 외골격은 착석 위치에 고정되어 사용자가 쪼그리고 앉을 수 있는 위치에서 휴식을 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 구조체(162 및 163)는 그러한 작동 모드들 사이의 전환을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 특정 색상은 로딩 기간을 나타낼 수 있다.
조명 구조체(162, 163)는 대기 상태, 앉을 준비 상태, 타임 아웃 또는 수면 모드, 파워 온 및 파워 오프를 포함하는 다른 작동 모드를 나타낼 수 있다. 조명 구조체(162 및 163)는 부착물이 조립체(100)에 적절하게 또는 안전하게 고정되었는지 여부를 사용자에게 통지하기 위해 다리 조립체(1800)와 같은 부착물의 상태를 추가로 나타낼 수 있다.
외골격은 사용자의 하지의 움직임에 추가적인 액추에이터 및 센서가 밀접하게 따르도록 하는 다수의 관절 조인트와 같은 다양한 다른 요소를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 기계식 다리 조립체의 가능한 구성 예가 아래의 도 18 내지 도 20에 도시되어 있다. 외골격 장치의 이러한 다양한 작동 상태는 발명의 명칭이 "외골격의 제어를 위한 교정 시스템 및 방법"인, 전술한 미국 특허 출원 제 13/818,338호에 기술된 시스템 및 방법으로 구현될 수 있다.
다리 조립체 부착물
각각의 모터 조립체는 부착 지점을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 우측 모터 조립체(250)는 우측 부착 지점(252)을 포함하고, 좌측 모터 조립체(350)는 좌측 부착 지점(352)을 포함한다. 부착 지점은 다리 지지대, 다리 지지부 또는 다른 기계 다리 조립체와 같은 다양한 부착물과 결합하도록 작용할 수 있다. 도 18,도 19, 및 도 20은 모터 조립체에 결합된 기계식 다리 조립체(1800)를 갖는 조립체(100)의 다양한 사시도를 예시한다. 도 18은 도 17에 도시된 조립체의 다른 정면도로서, 도 1은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 도시한다. 도 19는 도 2에 도시된 조립체의 다른 배면도로서, 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 도시한다. 도 20은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 기계식 다리 조립체의 가능한 구성을 도시하는 전방 및 우측을 도시하는 외골격 장치용 몸통 및 엉덩이 조립체의 또 다른 사시도이다.
다리 조립체(1800)는 부착 지점(252, 352)과 연동하도록 구성된 상보적인 부착 기구를 포함할 수 있다. 이와 같이, 상이한 다리 조립체(1800)는 높이 및 다리 측정과 같은 사용자의 요구에 기초하여 조립체(100)에 교환 가능하게 고정될 수 있다. 다양한 다른 부착물은 또한 부착 지점(252 및 352)을 통해 조립체(100)에 부착하도록 구성될 수 있다. 다리 조립체는 작동 중에 다리 조립체에 동력을 공급하고 다리 조립체의 이동을 제어하기 위해 부착 지점(252 및 352)을 통해 주 제어기 및 배터리 팩에 전자 접속을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에서, 다리 조립체(1800)는 사용자의 허벅지, 다리, 및 무릎과 해부학적으로 정렬될 수 있다. 의인화 프로파일 및 조정 가능한 사이징으로 구성된 다리 조립체(1800)는 자연스러운 움직임 및 좁은 공간 내에서의 사용자 위치의 직관적인 인식을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 다리 조립체는 사용자가 무릎 관절 및 사두근 근육력을 감소시킴으로써 연장된 기간 동안 반복적으로 쪼그려 앉기를 허용한다.
다른 예시적인 실시예에서, 다리 조립체(1800)는 서 있고 걷는 것에 있어서 마비된 사용자를 지지하는 다리 지지대를 포함할 수 있다. 이러한 지지 조립체는 반 - 수동 무릎 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 주 제어기는 스윙 중에 스탠스 및 지면 클리어런스 동안 지지를 허용하도록 동작시 모터 조립체의 엉덩이 움직임에 기초하여 무릎 관절의 잠금 및 잠금 해제를 제어한다.
다리 조립체(1800)는 원할 때 방해받지 않는 이동 및 지지를 허용하기 위한 워킹, 계단 오름/내림, 및 쪼그려 앉기와 같은 다양한 다른 활동을 지원하도록 구성될 수 있다. 다리 조립체(1800)의 일부 실시예는 다리 조립체(1800)가 의자 또는 다른 고정 하중 베어링 지지체로서 기능할 수 있는 잠금 모드를 포함할 수 있다.
엉덩이 조정 기구
엉덩이 프레임(120, 130)들 사이의 폭은 엉덩이 프레임(120, 130)이 센터피스(102)에 대해 실질적으로 측방향으로 슬라이드할 수 있게 하는 각각의 엉덩이 프레임에서의 엉덩이 조정 기구를 통해 조정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 각각의 엉덩이 조정 기구는 제 1 엉덩이 잠금 기구 및 제 2 엉덩이 잠금 기구를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 엉덩이 잠금 기구는 각각의 엉덩이 프레임 상에 위치되고 엉덩이 인덱싱 핀들과 연동하는 슬라이더 노치들을 갖는 엉덩이 인덱싱 기구를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 엉덩이 잠금 기구는 이동 가능한 엉덩이 프레임의 위치 설정 및 안정성을 확보하기 위한 엉덩이 클램핑 기구를 포함한다.
도 21은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 노출된 정면도를 예시한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 견부 지지대와 천골판(108)은 제거되었다. 일부 실시예에서, 척추 부분(112)은 하나 또는 그 초과의 패스너(150)를 통해 센터피스(102)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 패스너(150)는 나사 볼트, 나사, 용접 볼트 등을 포함하는 다양한 패스너 기구 중 임의의 하나 일 수 있다. 도 22는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조립 센터피스 및 엉덩이 프레임의 부분의 노출된 정면도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 센터피스(102)는 하나 또는 그 초과의 천공(2102)을 포함하여 조립체(100)의 전체 중량을 감소시킬 수 있다. 도 23은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 엉덩이 프레임을 갖는 조립체 센터피스의 노출된 배면도를 예시한다. 도 24는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 엉덩이 프레임의 배면도를 예시한다. 도 25는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 엉덩이 프레임의 사시도를 예시한다.
도시된 바와 같이, 엉덩이 프레임(200, 300)은 하부 레일(2110), 우측 상부 레일(2210), 및 좌측 상부 레일(2310)을 통해 대응하는 엉덩이 슬라이더(202 및 302)에 지지된다. 우측 상부 레일(2210) 및 하부 레일(2110) 엉덩이 슬라이더(202)의 상부 엣지 및 하부 엣지를 안내하고 우측 엉덩이 슬라이더(202)가 센터피스(102)에 대해 측방향으로 슬라이드하게 하는 트랙을 형성한다. 좌측 상부 레일(2310) 및 하부 레일(2110)은 좌측 엉덩이 슬라이더(302)의 상부 및 하부 에지를 안내하여 좌측 엉덩이 슬라이더(302)가 센터피스(102)에 대해 측방향으로 슬라이드 할 수 있게 하는 트랙을 형성한다. 일부 실시예에서, 상부 레일 및 하부 레일은 패스너(150)와 같은 패스너를 통해 센터피스(102)에 결합될 수 있다.
엉덩이 프레임(200, 300)의 위치는 슬라이더 노치(230, 330) 및 엉덩이 인덱싱 핀을 포함하는 엉덩이 인덱싱 기구를 통해 조정될 수 있다. 엉덩이 인덱싱 핀(2230 및 2330)은 센터피스(102) 상에 위치한다. 각각의 엉덩이 인덱싱 핀은 슬라이더 노치의 홈 내에 끼워지도록 구성된 수평 부분을 포함할 수 있다. 우측 엉덩이 인덱싱 핀(2230)은 우측 슬라이더 노치(230)의 홈과 연동하도록 구성되고, 좌측 엉덩이 인덱싱 핀(2330)은 좌측 슬라이더 노치(330)의 홈과 연동되도록 구성된다. 인덱싱 핀이 홈과 연동하는 위치는 본 명세서에서 "연동 위치"로 언급될 수 있다. 엉덩이 인덱싱 핀은 제 1 엉덩이 잠금 기구의 잠금 해제 위치와 잠금 위치 사이에서 화살표(A 및 B)의 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
하향 위치에서, 각 엉덩이 인덱싱 핀은 각각의 엉덩이 프레임의 슬라이더 노치의 홈 내에서 연동될 수 있다. 잠금 위치에서, 엉덩이 인덱싱 핀(2230 및 2330)은 각각의 스프링 기구(2232 및 2332)를 통해 엉덩이 인덱싱 핀을 연동 위치에 유지하기 위해 화살표(B)의 방향으로 하향 압박될 수 있다. 도 24는 잠금 위치에 있는 인덱싱 핀을 도시한다. 이러한 위치에서, 엉덩이 프레임은 대응하는 측방향 위치에 고정될 수 있다.
각 삽입체는 사용자에 의해 수동으로 제공될 수 있는 잠금 해제 위치로 상 방력에 의해 홈으로부터 해제될 수 있다. 도 25는 잠금 해제 위치에 있는 엉덩이 인덱싱 핀을 도시하고 노치(230 및 330)의 홈으로부터 해제된다. 해제되면, 엉덩이 프레임은 원하는 위치 및 폭으로 측방향으로 이동될 수 있다. 엉덩이 인덱싱 핀에 대한 상향 압력은 그 후 제거되어 엉덩이 인덱싱 핀이 각각의 슬라이더 노치의 정렬된 홈 내로 다시 하방으로 압박될 수 있게 한다. 전술한 실시예에서, 인덱싱 핀의 잠금 해제 및 잠금 위치는 제 1 엉덩이 잠금 기구의 잠금 해제 및 잠금 위치에 대응한다.
도시된 바와 같이, 슬라이더 노치의 각 세트는 7 개의 홈을 포함한다. 그러나, 추가의 또는 보다 적은 홈이 각각의 엉덩이 프레임에 포함될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 미세 조정 증가를 위해 더 작은 길이의 추가 홈이 포함될 수 있다. 예를 들어, 노치(230 및 330) 내의 각각의 홈 사이의 거리는 대략 15 밀리미터일 수 있다.
일부 실시예에서, 제 2 엉덩이 잠금 기구는 엉덩이 프레임을 제 위치에 추가로 고정하는 엉덩이 클램프 기구를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 엉덩이 잠금 기구는 엉덩이 캠 레버에 결합된 엉덩이 클램핑 피스를 포함하며, 제 2 잠금 기구가 잠금 위치에 있을 때 엉덩이 캠 레버 및 엉덩이 클램핑 피스는 측면 엉덩이 프레임과 센터피스(102) 사이에 마찰력을 생성하도록 구성된다. 잠금 위치에서, 마찰력은 측면 엉덩이 프레임과 센터피스(102) 엉덩이 프레임 사이의 슬라이드 운동을 방지한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 엉덩이 클램프 피스는 각각의 상부 레일에 인접하여 위치될 수 있고 상부 레일(2210 및 2310)에 의해 형성된 상부 트랙 공간의 연속체로서 기능하도록 구성될 수 있다. 우측 엉덩이 클램프 피스(2204)는 우측 상부 레일(2210)에 인접하여 위치되고, 좌측 엉덩이 클램프 피스(2304)는 좌측 상부 레일(2310)에 인접하여 위치된다. 방향A 및 B에서 엉덩이 프레임에 대한 엉덩이 클램프 피스(2204 및 2304)의 위치는 엉덩이 캠 레버(2202 및 2302) 캠 프로파일의 기하학적 구조에 의해 제어된다. 캠이 잠금 위치 또는 폐쇄 위치에 있을 때, 각각의 엉덩이 클램프 피스(2204, 2304)는 엉덩이 프레임과 하부 레일(2110) 사이에 마찰력을 생성하는 구속된 위치로 화살표(B)의 방향으로 하향으로 가압될 수 있다.
도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 각각의 엉덩이 클램프 피스(2204 및 2304)는 각각의 스프링 기구(2206 및 2306)를 통해 느슨한 위치로 화살표(A) 방향으로 상방으로 압박할 수 있다. 엉덩이 캠 레버(2202, 2302)는 개방 위치 및 폐쇄 위치에서 작동하도록 구성될 수 있다. 도 25에서, 엉덩이 캠 레버(2202 및 2302)는 개방 위치에 도시되고, 엉덩이 캠 레버(2202 및 2302)는 도 21 내지 도 24에서 폐쇄 위치로 도시된다. 엉덩이 캠 레버(2202 및 2302)는 각각 핀(2202-A 및 2302-A)에 의해 센터피스에 고정될 수 있다. 각각의 핀(2202-A 및 2302-A)은 엉덩이 클램프 피스를 통과하여 엉덩이 캠 레버(2202 및 2302)의 캠 삽입체에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 엉덩이 캠 레버(2202 및 2302)는 대수 나선(logarithmic spiral)을 따라 움직이는 편심 레버를 포함할 수 있는 나선형 캠 레버일 수 있다. 엉덩이 캠 레버가 센터피스를 중심으로 회전할 때 엉덩이 캠 레버는 회전 운동을 엉덩이 클램프 피스에 대해 화살표(A 및 B) 방향으로 직선 운동으로 변형시킬 수 있다.
엉덩이 캠 레버가 개방 위치에 있을 때, 클램프 피스는 스프링 기구(2206, 2306)에 의해 느슨한 위치로 가압될 수 있다. 이것은 제 2 엉덩이 잠금 기구의 잠금 해제 위치에 대응한다. 엉덩이 캠 레버가 폐쇄 위치에 있을 때, 엉덩이 캠 레버는 각각의 엉덩이 클램프 피스를 화살표(B) 방향으로 하방으로 구속 된 위치로 압박한다. 이것은 제 2 엉덩이 잠금 기구의 잠금 위치에 해당한다. 구속 위치에서, 엉덩이 클램프 피스는 엉덩이 프레임에 대해 압박되어 엉덩이 프레임이 엉덩이 클램프 피스와 하부 레일(2110) 사이에서 압축되게 한다. 이러한 압축은 엉덩이 인덱스 핀(2230, 2330)이 해제될 때조차 엉덩이 프레임을 제 위치에 유지시키는 마찰을 일으킬 수 있다. 따라서, 엉덩이 프레임의 간격을 조정하기 위해, 엉덩이 캠 레버(2202, 2302)가 먼저 해제되어 스프링 기구가 엉덩이 클램프 피스를 상방으로 압박하여 엉덩이 프레임으로부터 압축을 완화시켜야 한다.
도시된 바와 같이, 스프링 기구(2206, 2306)는 각각 엉덩이 클램프 피스(2204, 2304) 상에 작용하는 두 개의 스프링을 포함한다. 그러나, 스프링 기구(2206, 2306)는 더 많거나 적은 스프링을 포함하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 스프링 기구(2232 및 2332)는 각각 엉덩이 인덱싱 핀(2230 및 2330)에 작용하는 더 많은 또는 보다 적은 스프링을 포함하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 엉덩이 조정 기구는 스프링 기구(2206, 2306)를 포함하지 않을 수 있다.
척추 조정 기구
조정 가능한 척추 조립체(110)의 길이는 기부(112)에 대해 화살표(A 및 B)의 방향으로 견부 지지대(114)를 실질적으로 수직으로 슬라이드되게 함으로써 조정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 척추 조정 기구(400)는 제 1 척추 잠금 기구를 포함할 수 있다. 제 1 척추 잠금 기구는 기부(112) 상에 위치한 척추 노치(116) 및 연동하는 척추 인덱싱 핀(2800)을 포함할 수 있다. 척추 조정 기구(400)는 견부 지지대(114)의 기부(112)에 대한 위치 설정 및 안정성을 확보하기 위한 척추 클램프 기구와 같은 제 2 척추 잠금 기구를 더 포함할 수 있다.
도 26 내지 도 32는 척추 조정 기구(400)의 다양한 도면을 도시한다. 도 26은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조립체의 사시도이다. 도 27은 상기 조립체의 배면도이다. 도 28은 상기 조립체의 정면도이다. 도 29는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조정 기구의 노출된 배면도를 예시한다. 도 30은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 척추 조정 기구의 노출된 정면도를 예시한다. 도 31 및 도 32는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 몸통 및 엉덩이 조립체의 견부 지지대의 클램프 기구의 추가 구성요소를 예시한다. 도 31은 배면도를 도시하고, 도 32는 정면도를 도시한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 기부(112)는 두 개의 표면 구조체들(112-A 및 112-B) 사이의 채널 구성을 포함한다. 2 개의 표면 구조체들 사이의 공동은 일련의 직사각형 노치(116)를 형성하도록 구성될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 노치(116)는 교번하는 직사각형 홈(116-B)을 갖는 표면 구조(112-B)의 직사각형 프로세스(116-A)를 포함할 수 있다. 두 개의 표면 구조체들 사이의 공간은 또한 어깨 지지대(114) 및 척추 조정 기구(400)의 구성요소가 삽입되거나 제거될 수 있는 어깨 지지대 삽입 영역(118)(도 21에 도시됨)을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 지지대 삽입 영역(118)은 척추 조정 기구(400)가 수직 운동만으로 삽입 또는 제거되지 않도록 오프셋 통로로 구성될 수 있다. 이는 견부 지지대(114)에 대한 기부(112)의 원하지 않는 분해를 염려하지 않고 척추의 길이를 조정할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 이러한 오프셋 구성은 척추 인덱싱 핀(2800)과 상호 작용할 수 있다. 예를 들어, 척추 인덱싱 핀(2800)은, 추가로 후술되는 바와 같이, 기부(112) 상으로 척추 조정 기구를 조작하기 위해 고정 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 교번될 필요가 있을 수 있다.
척추 조정 기구는 척추 인덱싱 기구와 같은 제 1 척추 잠금 기구를 포함할 수 있다. 견부 지지대(114)의 위치가 슬라이더 몸체(410)를 포함하는 척추 색인 기구를 통해 조정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 슬라이더 몸체(410)는 패스너(150)를 경유하여 견부 지지대(114)에 고정될 수 있다. 슬라이더 몸체(410)는 레일(412) 및 대향 레일(414, 416)을 포함하는 레일 부분을 더 포함한다. 이러한 레일은 기부(112)의 에지(113)를 안내하고 숄더 지지대(114)가 화살표(A 및 B) 방향으로 수직으로 슬라이드되도록 구성된 트랙을 형성할 수 있다. 이와 같이, 레일(412, 414 및 416)은 숄더 지지대(114)를 기부(112) 상에 고정하여 수직 조정 동작에 대한 이동을 제한할 수 있다.
도 29 내지 도 32에 도시된 바와 같이, 척추 인덱싱 기구는 척추 노치(116) 및 척추 인덱싱 핀(2800)을 더 포함할 수 있다. 도 30에 도시된 바와 같이, 척추 노치들(116)은 척추 인덱싱 기구의 위치를 나타내도록 넘버링될 수 있다. 척추 인덱싱 핀(2800)은 슬라이더 몸체(410)에 결합되거나 슬라이더 몸체 내에 수용될 수 있다. 척추 인덱싱 핀(2800)은 척추 노치(116)의 홈 내에 끼워지도록 구성된 수평 부분(2800-A)을 포함할 수 있다. 인덱싱 핀(2800)은 잠금 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 화살표(C 및 D) 방향으로 이동되도록 구성될 수 있다. 도 29 및 도 30은 잠금 해제 위치에 있는 척추 인덱싱 핀(2800)을 도시한다. 도 31 및 32는 고정 위치에 있는 척추 인덱싱 핀(2800)을 도시한다. 도 29 내지 도 32의 척추 인덱싱 기구의 실시예에서, 척추 인덱싱 핀(2800)의 잠금 및 잠금 해제 위치는 각각 제 1 척추 잠금 기구의 잠금 및 잠금 해제 위치에 각각 대응한다.
잠금 위치에서, 척추 인덱싱 핀(2800)은 연동 위치라고도 하는 척추 노치(116)의 홈 내에 연동될 수 있다. 척추 인덱싱 핀(2800)은 인덱싱 핀(2800)이 직사각형 홈(116-B)에 놓이도록 스프링 기구(2802)에 의해 화살표(C) 방향으로 잠금 위치로 압박될 수 있다. 이러한 위치에서, 견부 지지대(114)는 대응하는 수직 위치에 고정될 수 있다.
척추 인덱싱 핀(2800)은 화살표(D) 방향으로 스프링 기구(2802)와 반대 방향의 힘에 의해 척추 노치(116)의 홈으로부터 해제될 수 있다. 이 반대 방향의 힘은 사용자에 의해 수동으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 척추 인덱싱 핀(2800)은 도 31 및 도 32에 도시된 바와 같이 슬라이더 몸체(410)로부터 돌출하는 버튼부(450)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 버튼부(450)는 척추 인덱싱 핀(2800)의 일체형 부분일 수 있다. 사용자는, 도 29 및 도 30에 도시된 바와 같이, 버튼부(450)를 안쪽(화살표 D)으로 눌러 척추 인덱싱 핀(2800)을 잠금 해제 위치로 강제할 수 있다.
해제되면, 견부 지지대(114)는 원하는 위치로 기부(112)에 대해 수직으로 이동 될 수 있어 견부 지지대가 사용자의 목 주위의 어깨에 놓이도록 특정 사용자의 몸통의 길이에 맞도록 조정 가능한 척추의 길이를 변경한다. 이어서, 사용자에 의해 가해지는 척추 인덱싱 핀(2800)상의 압력이 제거되어 인덱싱 핀이 척추 노치의 정렬된 홈 내로 다시 압박될 수 있다. 다양한 실시예에서, 기부(112)는 추가의 또는 보다 적은 홈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세 조정 증가를 위해 더 작은 길이의 추가 홈이 포함될 수 있다. 예로서, 노치(116)의 각 홈 사이의 거리는 대략 10 밀리미터일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 척추 조정 기구는 제 2 척추 잠금 기구를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 척추 잠금 기구는 척추 클램프 기구를 포함한다. 이러한 척추 클램프 기구는 견부 지지대(114)를 기부(112)에 원하는 위치에 추가로 고정시키는 추가적인 클램핑력을 제공한다. 척추 클램프 기구는 척추 캠 레버(140), 도웰 핀(dowel pin; 142), 척추 클램프 피스(420), 나사식 도웰(2900), 및 베어링(2902)을 포함할 수 있다. 척추 클램프 피스(420)는 레일(414, 416)들 사이에 위치될 수 있고, 또한 레일(414, 416)의 구조와 정렬된 트랙형 구조로 구성될 수 있다. 이와 같이, 기부(112)의 에지(113)는 클램프 피스(420)를 경유하여 척추 조정 기구를 통해 부분적으로 안내될 수도 있다.
척추 클램프 피스(420)는 나사식 도웰(2900)을 통해 척추 캠 레버(140)에 결합될 수 있다. 나사식 도웰(2900)은 부착 지점(420-A)에서 척추 클램프 피스(420)에 일단에서 고정될 수 있다. 나사식 도웰(2900)은 척추 캠 레버(140)의 도웰 핀(142)에 마주하는 나사식 단부에서 고정될 수 있다. 도웰 핀(142)은 회전 축선을 중심으로 척추 캠 레버(140)의 중심에 위치될 수 있고, 나사식 개구를 포함할 수 있고 상기 나사식 개구를 통하여 도웰(2900)의 나사식 단부가 고정된다.
도웰(2900)은 척추 캠 레버(140)와 슬라이더 몸체(410) 사이에 위치하는 베어링(2902)을 통해 움직일 수 있다. 일부 실시예에서 베어링(2902)은 슬라이더 몸체(410)에 고정될 수 있다. 베어링(2920)은 척추 캠 레버(140)에 인접한 곡면을 포함하며, 이는 척추 캠 레버가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 회전 축선을 중심으로 회전할 수 있게 한다. 도 29 및 도 30은 개방 위치에 있는 척추 캠 레버(140)를 도시한다. 도 26 내지 도 28, 도 31 및 도 32는 폐쇄 위치에 있는 척추 캠 레버(140)를 도시한다. 회전축을 중심으로 회전할 때, 척추 캠 레버(140)는 회전 운동을 화살표(C 및 D)의 방향으로 직선 운동으로 변형시킬 수 있다.
스핀 캠 레버(140)가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동될 때, 이것은 도웰 핀(142)과 슬라이더 몸체(410) 사이의 거리를 유발할 수 있다. 이는 화살표(C)의 방향으로 도웰(2900)에 힘을 가하여 척추 클램프 피스(420)를 화살표(C)의 방향으로 척추 캠 레버(140)를 향하여 당긴다. 이 힘은 기부(112)의 에지(113)에 대해 구속된 위치로 척추 클램프 피스(420)를 압박하여 척추 클램프 피스(420)와 레일(412) 사이에서 압축되도록 한다. 이러한 압축은 견부 지지대(114)와 기부(112) 사이의 안정적인 마찰력을 생성하여, 척추 인덱싱 핀(2800)이 잠금 해제 위치에서 해제될 때조차, 견부 지지대(114)를 기부(112) 상의 제 위치에 유지한다. 이는 척추 조정 기구(400)의 제 2 모드에 해당할 수 있다.
스핀 캠 레버(140)가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동될 때, 기부(112)에 대한 압축 및 마찰력이 제거되고, 견부 지지대(114)는 척추 인덱싱 핀(2800)의 잠금 해제시 기부(112)를 따라 자유롭게 슬라이드된다. 이는 척추 조정 기구(400)의 제 1 모드에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, 척추 클램프 피스(420)는 스프링 기구에 의해 기부(112)로부터 멀리 압박될 수 있다.
작동 방법
도 33은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따라 외골격 조립체를 동작시키기 위한 예시적인 방법(3300)에 대응하는 흐름 프로세스를 도시한다. 전술한 바와 같이, 조립체(100)와 같이, 방법(3300)과 일치하는 방식으로 작동되는 외골격 조립체는 척추 조정 기구를 포함하는 수직 척추 부분(110)을 구비한 센터피스, 및 엉덩이 조정 기구를 포함하는 하나 또는 그 추가의 엉덩이 프레임(200 및 300)을 포함할 수 있다.
동작(3302)에서, 외골격 조립체는 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 교번될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 1 모드에서, 사용자는 특정 사용자의 몸통에 맞도록 척추 부분의 길이를 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 엉덩이 프레임의 폭은 또한 제 1 모드에서, 특정 사용자의 엉덩이에 맞도록 조정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 2 모드에서, 사용자는 원하는 위치에 척추 부분을 고정시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 엉덩이 프레임들의 위치는 또한 제 2 모드에서 확보될 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 교번하는 것은 각각 스핀 캠 레버(140)와 같은 캠 레버를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시키는 단계를 포함한다. 척추 캠 레버(140)는 작동(3310)시 제 1 모드에서 조립체(100)가 작동하도록 작동(3302)에서 개방 위치로 해제될 수 있다. 상술한 바와 같이, 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 전환할 때, 도웰 핀(142)과 슬라이더 몸체(410) 사이의 거리가 감소될 수 있어 척추 클램프 피스(420)에 대한 당김력을 해제할 수 있다. 이와 같이, 기부(112)상의 척추 조정 기구(400)에 의해 가해진 클램핑력이 제거된다.
제 1 모드에서, 척추 색인 핀은 작동(3312)에서 잠금 해제된다. 예를 들어, 화살표(D) 방향으로 척추 인덱싱 핀(2800)에 힘을 가하여 수평 부분(2800-A)을 노치(116)의 홈(116-B) 밖으로 이동시킴으로써 척추 인덱싱 핀(2800)을 잠금 해제 위치에 위치시킬 수 있다.
잠금 해제 위치에 있는 척추 인덱싱 핀(2800)으로, 견부 지지대(114)의 위치는 작동(3314)에서 기부(112)에 대해 조정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 척추 클램프 피스(420) 및 레일(412, 414, 및 416)에 의해 형성된 트랙은 견부 지지대(114)의 수직 이동을 화살표(A 및 B)의 방향으로 안내한다. 이와 같이, 사용자는 조정 가능한 척추 조립체(110)를 원하는 길이로 조정할 수 있다. 견부 지지대의 조정은 다른 노치(116-B)가 척추 인덱싱 핀(2800)과 정렬되게 할 것이다.
작동(3316)에서, 척추 인덱싱 핀(2800)은 잠금 위치로 다시 해제될 수 있다. 잠금 위치에서, 2800-A의 수평 부분은 견부 지지대(114)의 조정된 위치를 고정하기 위해 또 다른 정렬 노치(116-B) 내에서 연동될 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 모드는 또한 동작(3312)에서 엉덩이 조정 기구의 엉덩이 캠 레버(2202 및 2302)가 개방 위치로 해제되는 것에 대응할 수 있다. 전술한 바와 같이, 엉덩이 캠 레버(2202, 2302)가 개방 위치에 있을 때, 각각의 엉덩이 클램프 피스(2204, 2304)에 의해 가해진 클램핑력이 해제된다. 힌지 인덱싱 핀(2230 및 2330)은 이어서 슬라이더 노치(230 및 330)의 홈 밖의 수평 부분으로 이동시키기 위해 작동(3314)에서 로킹 해제될 수 있다.
잠금 해제 위치에 있는 엉덩이 인덱싱 핀(2230, 2330)에 의해, 엉덩이 프레임의 위치는 센터피스(102)에 대해 조정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 레일(2110, 2210, 2310) 및 클램프 피스(2204, 2304)에 의해 형성된 트랙은 화살표(C 및 D)의 방향으로 엉덩이 프레임의 수평 이동을 안내한다. 이와 같이, 사용자는 엉덩이 프레임을 원하는 폭으로 조정할 수 있다.
조정 가능한 척추 조립체(110)가 원하는 위치로 조정되면, 방법(3300)은 제 1 모드에서 제 2 모드로 교번하기 위해 동작(3302)으로 복귀 할 수 있다. 척추 캠 레버(140)는 작동(3320)에서 제 1 모드로 조립체(100)를 작동시키기 위해 작동(3302)에서 폐쇄 위치로 위치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 전환할 때, 도웰 핀(142)과 슬라이더 몸체(410) 사이의 거리가 증가하여 맞춤 핀(2900)이 화살표(C) 방향으로 이동하고 척추 클램프 피스(420)를 기부(112)에 대해 당기게 한다. 이와 같이, 클램핑력은 레일(412)과 척추 클램프 피스(420)에 의해 기부에 가해져 견부 지지대(114)를 원하는 위치에 고정 및 안정화시킨다.
일부 실시예에서, 제 1 모드는 또한 동작(3302)에서 엉덩이 조정 기구의 엉덩이 캠 레버(2202, 2302)를 폐쇄 위치에 배치하는 것에 대응할 수 있다. 전술한 바와 같이, 엉덩이 캠 레버(2202, 2302)가 폐쇄 위치에 있을 때, 엉덩이 캠 레버의 회전 운동은 각각의 엉덩이 클램프 피스(2203, 2304)에 대해 화살표(A 및 B)의 방향으로 직선 운동으로 전환된다. 이와 같이, 엉덩이 클램프 피스는 엉덩이 프레임에 대해 압박되어 엉덩이 프레임을 원하는 위치에 고정 및 안정화시킨다.
조립체(100)는 사용자 몸체 상에 장착되도록 적절하게 장착되도록 맞춰져야 한다. 다양한 실시예에서, 제 2 모드에서, 사용자는 이전에 설명된 다양한 동작 모드들 중 어느 하나에서 외골격 조립체를 동작시킬 수 있다.
조정 가능한 척추 조립체(110)가 원하는 위치로 조정되면, 3304에서 추가 조정이 필요한지 여부가 결정될 수 있다. 추가 조정이 바람직하지 않은 경우, 방법(3300)은 3320에서 제 2 모드에서 계속하여 작동하여 견부 지지대(114)를 원하는 위치로 이동시킨다. 그러나, 조정이 요구되는 것으로 결정되면, 방법(3300)은 동작(3302)으로 복귀하여 제 2 모드로부터 제 1 모드로 교번될 수 있다.
우측 엉덩이 프레임 및 좌측 엉덩이 프레임에 대한 엉덩이 조정 기구가 서로 독립적으로 작동될 뿐만 아니라 척추 조정 기구와 독립적으로 작동될 수 있기 때문에, 각각의 엉덩이 조정 기구는 그 자신의 조작 모드와 관련될 수 있다. 예를 들어, 우측 엉덩이 조정 기구는 제 3 모드와 제 4 모드 사이에서 교번될 수 있다. 제 3 모드는 개방 위치에서 우측 엉덩이 캠 레버(2202) 및 잠금 해제 위치에서 우측 엉덩이 클램프 피스(2204)에 대응할 수 있다. 제 4 모드는 폐쇄 위치에서 우측 엉덩이 캠 레버(2202) 및 잠금 위치에서 우측 엉덩이 클램프 피스(2204)에 대응할 수 있다. 좌측 엉덩이 조정 기구는 제 5 모드와 제 6 모드 사이에서 교번될 수 있다. 제 5 모드는 개방 위치 에서 좌측 엉덩이 캠 레버(2302) 및 잠금 해제 위치의 좌측 엉덩이 클램프 피스(2304)에 대응할 수 있다. 제 6 모드는 폐쇄 위치에서 좌측 엉덩이 캠 레버(2302) 및 잠금 위치에서 좌측 엉덩이 클램프 피스(2304)에 대응할 수 있다. 전술한 모드들의 임의의 조합이 한 번에 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시예에서, 각각의 조정 기구의 모드들 사이에서 교번하는 것은 개별적으로 또는 동시에 발생할 수 있다.
다리 조정 장치
다양한 실시예에서, 외골격 조립체는 다리 조립체(1800)와 같은 조정 가능한 레그 조립체를 더 포함할 수 있다. 도 34는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 외골격 장치의 조정 가능한 다리 조립체(1800)의 사시도를 도시한다. 외골격 다리 조립체(1800)는 조정 가능한 허벅지 조립체(560), 무릎 관절부(550) 및 조정 가능한 정강이 조립체(570)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 허벅지 조립체(560)는 사용자의 허벅지에 결합되도록 구성되고, 정강이 조립체(570)는 사용자의 정강이에 결합되도록 구성된다. 허벅지 조립체는 착용자의 허벅지와 함께 움직이도록 추가 구성되고, 정강이 조립체는 착용자의 정강이와 함께 움직이도록 구성된다.
허벅지 조립체(560)는 상부 허벅지 부재(551), 하부 허벅지 부재(552), 제 1 잠금 기구(600), 및 제 2 잠금 기구(610)를 포함할 수 있다. 정강이 조립체(570)는 상부 정강이 부재(553), 하부 정강이 부재(554), 제 1 잠금 기구(620), 및 제 2 잠금 기구(630)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 허벅지 조립체(560) 및 정강이 조립체(570)는 사용자의 하부 다리 길이에 맞도록 길이를 조정할 수 있다. 허벅지 조립체(560) 및 정강이 조립체(570)는 각각 길이 변화를 달성하기 위한 제 1 잠금 기구 및 제 2 잠금 기구를 포함할 수 있다. 길이 변화는 허벅지 조립체에 대한 상부 허벅지 부재(551)와 하부 허벅지 부재(552) 사이, 및 정강이 조립체에 대한 상부 정강이 부재(553)와 하부 정강이 부재(554) 사이의 상대 운동에 의해 발생한다.
다양한 실시예에서, 허벅지 조립체 및 정강이 조립체의 제 1 잠금 기구 및 제 2 잠금 기구는 상이한 잠금 기구일 수 있다. 도 34 내지 도 40에 도시된 실시예에서, 허벅지 조립체 및 정강이 조립체는 동일한 제 1 잠금 기구 및 동일한 제 2 잠금 기구를 이용한다. 따라서, 허벅지 조립체(560)에 대한 제 1 잠금 기구(600) 및 제 2 잠금 기구(610)의 상세가 설명되고, 정강이 조립체(570)의 제 1 잠금 기구(620) 및 제 2 잠금 기구(630)에 각각 적용된다.
도 35는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 폐쇄 위치에 있는 조정 가능한 다리 조립체의 제 1 잠금 기구(600)의 확대 사시도를 도시한다. 도 36은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 개방 위치에 있는 조정 가능한 다리 조립체의 제 1 잠금 기구(600)의 확대 사시도를 도시한다. 도 37은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 외골격 장치의 조정 가능한 다리 조립체(1800)의 구성요소의 또 다른 사시도를 도시한다. 도 38은 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조정 가능한 다리 조립체(1800)의 제 2 잠금 기구(610)의 확대도를 도시한다. 도 39는 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른, 조정 가능한 다리 조립체(1800)의 제 2 잠금 기구(610)의 다양한 구성요소를 도시한다. 도 40은 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른, 예시적인 조정 가능한 다리 조립체(1800)의 구성요소들의 횡단면도를 도시한다.
다양한 실시예에서, 제 1 잠금 기구(600)는 상부 허벅지 부재(551)에 결합된 핀(556)을 중심으로 회전하는 캠 레버(555)를 포함한다. 도 34 내지 도 36에 도시된 바와 같이, 제 1 잠금 기구(600)는 유연성 요소(557)(도 40에 도시됨)를 더 포함한다. 잠금 위치에서, 도 35에 도시된 바와 같이, 캠 레버(555)의 캠 프로파일(555-A)은 하부 허벅지 부재(552)에 대해 유연성 부재(557)를 압박하여 하부 허벅지 부재(552)와 상부 허벅지 부재(551) 사이의 상대 운동을 방지하는 유연성 요소(557)와 하부 허벅지 부재(552) 사이에 마찰력을 생성한다. 잠금 해제 위치에서, 도 36에 도시된 바와 같이, 캠 프로파일(555-A)은 유연성 요소(557)와 하부 허벅지 부재(552) 사이의 마찰력을 발생시키지 않아서 두 개의 부재 사이의 운동을 허용하여, 허벅지 조립체의 길이 변화를 가능하게 한다.
도 38 및 도 39에 도시된 바와 같이, 제 2 잠금 기구(610)는 하부 허벅지 부재(552), 허벅지 인덱싱 핀(631), 판 스프링(632), 및 기구 홀더(633)에 노치 세트(552-A)를 포함한다. 허벅지 인덱싱 핀(631)은 기구 홀더(633)에 대해 회전한다. 일부 실시예에서, 기구 홀더(633)는 상부 허벅지 부재(551)에 체결될 수 있다.
잠금 위치에서, 허벅지 인덱싱 핀(631)은 판 스프링(632)에 의해 제공되는 힘으로 인해 연동 위치에서 노치 세트(552-A)의 노치 내로 압박된다. 허벅지 인덱싱 핀(631)이 노치 세트(552-A)의 노치와 연동될 때, 상부 허벅지 부재(551)와 하부 허벅지 부재(552) 사이의 상대 운동이 제한된다. 사용자는 판 스프링(632)에 대해 작용하는 허벅지 인덱싱 핀(631)을 들어 올려 허벅지 인덱싱 핀(631)을 노치 세트(552-A)의 노치로부터 해제하여 제 2 잠금 기구를 잠금 해제 위치로 이동시킬 수 있다. 잠금 해제 위치에서, 상부 허벅지 부재(551)와 하부 허벅지 부재(552) 사이의 상대 운동이 가능하다. 제 1 또는 제 2 잠금 기구가 각각의 잠금 위치에 있는 경우, 허벅지 조립체의 길이 변화는 허용되지 않는다는 것에 주목하여야 한다. 길이 변화는 제 1 및 제 2 잠금 기구가 모두 잠금 해제 위치에 있는 경우에만 허용된다. 두 개의 잠금 장치가 있어 시스템의 이중화가 가능해 안전성을 높일 수 있습니다. 이중 잠금 장치는 실수로 장치 잠금을 해제하거나 개별 잠금 장치의 고장에 대한 안전 장치 역할을 한다.
편의상 다수의 구성요소 및 프로세스가 단수로 기술되었지만, 다수의 구성요소 및 반복된 프로세스가 또한 본 개시의 기술을 실시하기 위해 사용될 수 있음이 당업자에 의해 인정될 것이다.
본 발명의 특정 실시예를 참조하여 구체적으로 도시되고 설명되었지만, 개시된 실시예의 형태 및 세부 사항에서의 변화가 본 개시의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 그러므로, 본 개시는 본 개시의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 모든 변형 및 균등물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (30)
- 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체로서,
기부(base portion);
상기 기부에 슬라이드 가능하게 결합되는 견부 지지대(shoulder brace);
제 1 잠금 위치와 제 1 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되는 제 1 잠금 기구; 및
제 2 잠금 위치와 제 2 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되는 제 2 잠금 기구를 포함하는,
조정 가능한 척추(spine)를 포함하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 해제 위치에 있고 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 해제 위치에 있을 때, 상기 견부 지지대 및 상기 기부는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되어 상기 조정 가능한 척추의 길이를 조정하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있거나 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 위치에 있을 때, 상기 견부 지지대 및 상기 기부가 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 조정 가능한 척추는 착용자의 실질적으로 후방에 위치되고 상기 착용자의 척추에 대해 실질적으로 평행하도록 구성되는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구는
상기 기부에 결합되는 적어도 하나의 척추 인덱싱 핀(indexing pin); 및
상기 견부 지지대에 결합되는 노치(notch) 세트를 포함하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있을 때, 상기 인덱싱 핀은 연동 위치에서 상기 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성되어 상기 견부 지지대와 상기 기부가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지하는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구는
상기 견부 지지대에 결합되는 적어도 하나의 척추 인덱싱 핀; 및
상기 기부에 결합되는 노치 세트를 포함하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있을 때, 상기 척추 인덱싱 핀은 연동 위치에서 상기 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성되어 상기 견부 지지대와 상기 기부가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지하는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구는 상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있을 때 상기 척추 인덱싱 핀을 상기 연동 위치로 압박하도록 구성되는 스프링 기구를 더 포함하는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 해제 위치에 있을 때, 상기 척추 인덱싱 핀이 상기 연동 위치 밖으로 이동되는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 잠금 기구는 척추 캠 레버(cam lever)에 결합되는 척추 클램프 피스(piece)를 포함하고,
상기 척추 캠 레버 및 상기 척추 클램프 피스가 상기 기부와 상기 견부 지지대 사이에 마찰력을 생성하도록 구성되어 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 위치에 있을 때 상기 견부 지지대 및 상기 기부가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지하는,
외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체로서,
센터피스(centerpiece);
상기 센터피스의 제 1 측으로부터 연장하는 제 1 엉덩이 프레임; 및
제 1 잠금 위치 및 제 1 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 1 잠금 기구; 및
제 2 잠금 위치 및 제 2 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 2 잠금 기구를 포함하고;
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 해제 위치에 있고 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 해제 위치에 있을 때, 상기 제 1 엉덩이 프레임이 상기 센터피스(102)에 대해 자유롭게 슬라이드되어 상기 엉덩이 조립체의 폭을 조정하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있거나 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 위치에 있을 때, 상기 제 1 엉덩이 프레임 및 상기 센터피스가 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는,
외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구는
상기 센터 피스에 결합되는 엉덩이 인덱싱 핀; 및
상기 제 1 엉덩이 프레임에 결합되는 노치 세트를 포함하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있을 때, 상기 엉덩이 인덱싱 핀이 연동 위치에서 상기 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성되어 상기 제 1 엉덩이 프레임 및 상기 센터피스가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지하는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구는 상기 제 1 잠금 기구가 상기 잠금 위치에 있을 때 상기 엉덩이 인덱싱 핀을 상기 연동 위치로 압박하도록 구성된 스프링 기구를 더 포함하는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 해제 위치로 이동할 때, 상기 엉덩이 인덱싱 핀이 상기 연동 위치 밖으로 이동되는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 잠금 기구는 엉덩이 캠 레버에 결합되는 엉덩이 클램프 피스를 포함하고,
상기 엉덩이 캠 레버 및 상기 엉덩이 클램프 피스가 상기 제 1 엉덩이 프레임 및 상기 센터피스 사이에 마찰력을 생성하도록 구성되어 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 위치에 있을 때 상기 제 1 엉덩이 프레임 및 상기 센터피스가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지하는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 엉덩이 프레임으로부터 연장하는 다리 조립체를 추가로 포함하고,
상기 다리 조립체는
조정 가능한 허벅지 조립체, 및
조정 가능한 정강이 조립체를 포함하는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 13 항에 있어서,
상기 조정 가능한 허벅지 조립체는 착용자의 허벅지에 결합되어 상기 허벅지와 함께 움직이도록 구성되고,
상기 조정 가능한 정강이 조립체는 착용자의 정강이에 결합되어 상기 정강이와 함께 움직이도록 구성되는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 13 항에 있어서,
상기 조정 가능한 허벅지 조립체는
하부 허벅지 부재에 슬라이드 가능하게 결합되는 상부 허벅지 부재;
제 3 잠금 위치와 제 3 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되는 제 3 잠금 기구; 및
제 4 잠금 위치와 제 4 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 4 잠금 기구를 포함하고,
상기 제 3 잠금 기구가 상기 제 3 잠금 해제 위치에 있고 상기 제 4 잠금 기구가 상기 제 4 잠금 해제 위치에 있을 때, 상기 상부 허벅지 부재 및 상기 하부 허벅지 부재는 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되어 상기 조정 가능한 허벅지 조립체의 길이를 조정하고,
상기 제 3 잠금 기구가 상기 제 3 잠금 위치에 있거나 상기 제 4 잠금 기구가 상기 제 4 잠금 위치에 있을 때, 상기 상부 허벅지 부재 및 상기 하부 허벅지 부재가 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 15 항에 있어서,
상기 조정 가능한 정강이 조립체는
하부 정강이 부재에 슬라이드 가능하게 결합되는 상부 정강이 부재;
제 5 잠금 위치와 제 5 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되는 제 5 잠금 기구; 및
제 6 잠금 위치와 제 6 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성되는 제 6 잠금 기구를 포함하고,
상기 제 5 잠금 기구가 상기 제 5 잠금 해제 위치에 있고 상기 제 6 잠금 기구가 상기 제 6 잠금 해제 위치에 있을 때, 상기 상부 정강이 부재 및 상기 하부 정강이 부재가 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되어 상기 조정 가능한 정강이 조립체의 길이를 조정하고,
상기 제 5 잠금 기구가 상기 제 5 잠금 위치에 있거나 상기 제 6 잠금 기구가 상기 제 6 잠금 위치에 있을 때, 상기 상부 정강이 부재 및 상기 하부 정강이 부재가 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 제 8 항에 있어서,
상기 센터피스가 실질적으로 착용자의 골반 뒤에 위치되도록 구성되는, 외골격 엉덩이 및 몸통 조립체. - 착용자에게 결합되도록 구성되는 외골격 조립체로서, 상기 외골격은 상기 착용자의 대응하는 신체 세그먼트와 함께 움직이는 복수의 부재를 갖는, 외골격 조립체로서,
제 1 부재는 길이가 조정가능하고, 상기 제 1 부재는:
신체 세그먼트에 대해 실질적으로 평행한 제 1 구성요소;
상기 신체 세그먼트에 대해 실질적으로 평행한 제 2 구성요소;
제 1 잠금 위치와 제 1 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 1 잠금 기구; 및
제 2 잠금 위치와 제 2 잠금 해제 위치 사이에서 교번하도록 구성된 제 2 잠금 기구를 포함하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 해제 위치에 있고 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 해제 위치에 있을 때, 상기 제 1 구성요소 및 상기 제 2 구성요소가 서로에 대해 자유롭게 슬라이드되어 상기 제 1 부재의 길이를 조정하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있거나 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 위치에 있을 때, 상기 제 1 구성요소 및 상기 제 2 구성요소는 사로에 대해 자유롭게 슬라이드되지 않는, 외골격 조립체. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구는
상기 제 1 구성요소에 결합되는 적어도 하나의 인덱싱 핀; 및
상기 제 2 구성요소에 결합되는 노치 세트를 포함하고,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있을 때, 상기 인덱싱 핀은 연동 위치에서 상기 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성되는, 외골격 조립체. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구는 상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 위치에 있을 때 상기 인덱싱 핀을 상기 연동 위치로 압박하도록 구성된 스프링 기구를 추가로 포함하는, 외골격 조립체. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 기구가 상기 제 1 잠금 해제 위치에 있을 때, 상기 인덱싱 핀이 상기 연동 위치의 밖으로 이동되는, 외골격 조립체. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 잠금 기구는 캠 레버에 결합되는 클램프 피스를 포함하고,
상기 캠 레버 및 상기 클램프 피스가 상기 제 1 구성요소와 상기 제 2 구성요소 사이에 마찰력을 생성하여 상기 제 2 잠금 기구가 상기 제 2 잠금 위치에 있을 때 상기 제 1 구성요소 및 상기 제 2 구성요소가 서로에 대해 슬라이드되는 것을 방지하는, 외골격 조립체. - 시스템으로서,
제어기;
전원; 및
몸통 조립체를 포함하고,
상기 몸통 조립체는
센터피스;
상기 센터피스로부터 수직 방향으로 연장하는 조정 가능한 척추 조립체로서, 제 1 노치 세트를 포함하는 기부; 및 상기 기부에 슬라이드 가능하게 결합되는 견부 지지대를 포함하는, 조정 가능한 척추 조립체;
제 1 조정 기구로서, 제 1 모드에 있을 때 상기 견부 지지대가 상기 기부를 따라 슬라이드되는 것을 허용하고 제 2 모드에 있을 때 상기 견부 지지대를 상기 기부에 고정하도록 상기 제 1 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성되는, 제 1 조정 기구;
제 1 엉덩이 프레임으로서, 상기 제 1 엉덩이 프레임의 제 1 단부에서 상기 센터피스에 결합되고 상기 센터피스의 제 1 측으로부터 측방향으로 연장하는, 제 1 엉덩이 프레임; 및
제 2 엉덩이 프레임으로서, 상기 제 2 엉덩이 프레임의 제 1 단부에서 상기 센터피스에 결합되고 상기 센터피스의 제 2 측부로부터 측방향으로 연장하는, 제 2 엉덩이 프레임을 포함하는, 시스템. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 조정 기구는
상기 제 1 노치 세트와 연동하도록 구성되는 인덱싱 핀; 및
캠 레버에 결합되는 클램핑 피스를 포함하고,
상기 캠 레버 및 상기 클램핑 피스는 상기 조정 가능한 척추 조립체의 기부에 대해 마찰을 생성하도록 구성되는, 시스템. - 제 24 항에 있어서,
제 3 모드에 있을 때 상기 제 1 엉덩이 프레임이 상기 센터피스에 대해 측방향으로 슬라이드되고 제 4 모드에 있을 때 상기 제 1 엉덩이 프레임을 상기 센터피스에 고정하도록 상기 제 1 엉덩이 프레임에 위치되는 제 2 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성되는, 제 2 조정 기구를 추가로 포함하는, 시스템. - 제 25 항에 있어서,
제 5 모드에 있을 때 상기 제 2 엉덩이 프레임이 상기 센터피스에 대해 측방향으로 슬라이드되고, 제 6 모드에 있을 때 상기 제 2 엉덩이 프레임을 상기 센터피스에 고정하도록 상기 제 2 엉덩이 프레임에 위치되는 제 3 노치 세트의 노치와 연동하도록 구성되는, 제 3 조정 기구를 추가로 포함하는, 시스템. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 엉덩이 프레임의 제 2 단부에 위치되는 제 1 모터 장착부;
상기 제 1 모터 장착부에 결합되는 제 1 모터 조립체;
상기 제 2 엉덩이 프레임의 제 2 단부에 위치되는 제 2 모터 장착부; 및
상기 제 2 모터 장착부에 결합되는 제 2 모터 조립체를 추가로 포함하는, 시스템. - 제 23 항에 있어서,
하나 또는 그 초과의 색상의 광을 방사할 수 있는 하나 또는 그 초과의 조명을 추가로 포함하는, 시스템. - 제 28 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 색상의 광 각각은 상기 몸통 조립체의 작동 상태에 대응하는, 시스템. - 제 29 항에 있어서,
상기 작동 상태는 스탠딩 상태(standing state), 워킹 상태(walking state), 및 착석 상태(seated state) 중 하나를 포함하는, 시스템.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |