KR102206484B1 - 착용형 장갑 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 착용형 장갑 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 손에 장갑처럼 착용하여 와이어에 의해 사용자의 손가락을 움직이는 입는 로봇의 형태의 착용형 장갑 로봇에 관한 것이다.
본 발명의 착용형 장갑 로봇은, 사용자가 손으로 물체를 파지하는 동작을 보조하여 사용자의 편의성을 향상시키거나 방아쇠 수지 증후군 환자의 회복을 돕는 효과가 있다.

Description

착용형 장갑 로봇{Wearable Robotic Glove}

본 발명은 착용형 장갑 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 손에 장갑처럼 착용하여 와이어에 의해 사용자의 손가락을 움직이는 입는 로봇의 형태의 착용형 장갑 로봇에 관한 것이다.

손잡이 자루가 달린 기구나 운전대 등을 장시간 손에 쥐는 직업이나, 골프 등 라켓을 쥐고 하는 운동은 일상 생활에서 매우 자주 발생하는 동작이다. 이와 같이 손으로 물건을 쥐는 동작은 반복적으로 힘줄과 손바닥의 풀리가 마찰되면서 방아쇠 수지 증후군을 발생시키기도 한다. 특히, 손으로 물건을 쥐는 동작을 장시간 반복적으로 하거나 골프 그립과 같이 강하게 물건을 잡는 동작을 장시간 취하는 경우에 방아쇠 수지 증후군의 발병 가능성이 높아진다.

또한 이와 같은 방아쇠 수지 증후군은 현재 특별한 예방방법이 없다. 방아쇠 수지 증후군이 발병한 경우에는, 부목을 대어 움직임을 방지하는 치료 방법이 널리 사용된다. 부목을 이용하여 염증이 없어질 때까지 손가락의 힘줄 움직임으로 인한 마찰을 줄임으로써 치료하게 된다.

이와 같이 방아쇠 수지 증후군이 발생하였을 때, 사용자의 파워 그립(Power Grip)을 보조하여 사용자가 큰 힘을 들이지 않고도 물체를 잡을 수 있게 하면 사용자의 불편을 감소시키는 것이 가능하다. 특히, 보조 장치를 이용함으로써 사용자의 힘줄로 인한 마찰을 감소시키면 발병 부위의 염증을 감소시키는 데에 도움이 된다.

또한, 방아쇠 수지 증후근이 발병하지 않은 경우에도 사용자의 손으로 잡는 동작을 보조할 수 있는 입는 형태의 로봇을 이용할 수 있다면, 방아쇠 수지 증후군의 발병을 예방하는 것이 가능하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 만족시키기 위하여 안출된 것으로서, 장갑 형태로 구성되어 사용자가 손에 착용하여 사용하면서 사용자가 물건을 잡는 동작을 보조하고 사용자 손의 관절과 힘들에 작용하는 부하를 감소시킬 수 있는 착용형 장갑 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 착용형 장갑 로봇은, 사용자의 손에 착용되어 와이어에 의해 전달되는 장력에 의해 작동하는 착용형 장갑 로봇에 있어서, 사용자의 손에 착용되는 장갑 형태로 형성되는 장갑 부재; 검지, 중지, 약지 및 소지 중 두 개의 손가락의 손등 부분에 손가락의 길이 방향으로 따라 연장되도록 형성되어 상기 장갑 부재에 설치되는 두 개의 와이어 가이드 부재; 상기 두 개의 와이어 가이드 부재를 각각 경유하여 경로가 가이드되면서 상기 장갑 부재의 손가락 끝부분으로 양단이 각각 연장되는 와이어; 및 상기 와이어의 양단을 상기 장갑 부재의 손바닥 방향으로 당겨 고정할 수 있도록 상기 장갑 부재에 설치되는 장갑 앵커 부재;를 포함하는 점에 특징이 있다.

또한, 본 발명의 착용형 장갑 로봇은, 사용자의 손에 착용되어 와이어에 의해 전달되는 장력에 의해 작동하는 착용형 장갑 로봇에 있어서, 사용자의 손에 착용되는 장갑 형태로 형성되는 장갑 부재; 검지, 중지, 약지 및 소지 중 두 개의 손가락의 손등 부분에 손가락의 길이 방향으로 따라 연장되도록 형성되어 상기 장갑 부재에 설치되는 두 개의 와이어 가이드 부재; 상기 두 개의 와이어 가이드 부재를 각각 경유하여 경로가 가이드되면서 상기 장갑 부재의 손가락 끝부분으로 양단이 각각 연장되는 와이어; 및 상기 장갑 부재에 설치되어 상기 와이어의 양단을 상기 장갑 부재의 손바닥 방향으로 당기는 와이어 작동 부재;를 포함하는 점에 특징이 있다.

상술한 바와 목적을 달성하기 위한 착용형 장갑 로봇은, 사용자가 손으로 물체를 파지하는 동작을 보조하여 사용자의 편의성을 향상시키거나 방아쇠 수지 증후군 환자의 회복을 돕는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 장갑 로봇을 착용한 상태의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 착용형 장갑 로봇의 다른 방향의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 착용형 장갑 로봇의 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 착용형 장갑 로봇에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 장갑 로봇을 착용한 상태의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 장갑 로봇의 다른 방향의 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 착용형 장갑 로봇은 장갑 부재(10)와 두 개의 와이어 가이드 부재(11)와 와이어(20)와 장갑 앵커 부재(40)를 포함한다.

장갑 부재(10)는 사용자의 손에 착용하는 장갑 형태로 형성된다. 다양한 형태로 형성된 장갑 부재(10)가 사용될 수 있다. 도 1에 도시한 것과 같이 다섯 손가락을 모두 덮은 형태로 구성된 장갑 부재(10)를 사용하는 것도 가능하고 필요에 따라, 일부 손가락만을 덮도록 구성된 장갑 부재를 사용하는 것도 가능하다.

두 개의 와이어 가이드 부재(11)는 장갑 부재(10)에 설치된다. 두 개의 와이어 가이드 부재(11)는 장갑 부재(10)의 검지, 중지, 약지 및 소지 중 두 개의 손가락의 손등 부분에 손가락의 길이 방향으로 따라 연장되도록 설치된다. 본 실시예의 경우 도 2에 도시한 것과 같이 장갑 부재(10)의 중지와 약지에 각각 하나의 와이어 가이드 부재(11)가 설치되었다. 와이어 가이드 부재(11)는 3개 이상 마련되어 장갑 부재(10)에 설치될 수도 있고, 중지와 약지뿐 아니라 검지와 소지에도 각각 설치될 수 있다. 와이어 가이드 부재(11)는 손가락의 손등 중앙부뿐 아니라 중앙부에서 조금 벗어난 위치에 배치되어 장갑 부재(10)에 설치되는 것도 가능하다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 경우 두 개의 와이어 가이드 부재(11)의 사이에는 보조 가이드 부재(12)가 배치되어 장갑 부재(10)에 설치된다. 보조 가이드 부재(12)는 손가락의 뿌리 부분에 U자 튜브 형태로 형성되어 배치된다.

본 실시예의 경우 두 개의 와이어 가이드 부재(11)와 보조 가이드 부재(12)가 일체로 형성되어 장갑 부재(10)에 설치된다.

와이어(20)는 두 개의 와이어 가이드 부재(11)와 보조 가이드 부재(12)를 경유하여 경로가 가이드되도록 와이어 가이드 부재(11)와 보조 가이드 부재(12)에 끼워져 설치된다. 즉, 와이어(20)는 중지의 와이어 가이드 부재(11)를 경유하여 손가락의 뿌리 방향으로 진행한 후 보조 가이드 부재(12)를 경유하면서 와이어(20)의 방향이 전환되고 약지의 와이어 가이드 부재(11)를 경유하면서 손가락의 끝부분으로 연장되도록 배치된다. 이에 따라, 와이어(20)의 양쪽 끝은 각각 중지와 약지에서 와이어 가이드 부재(11)를 통해 손가락의 손등 끝부분으로 연장되도록 배치된다.

두 개의 와이어 가이드 부재(11)의 끝으로 각각 연장되는 와이어(20)의 양쪽 끝은 각각 와이어 앵커 부재(30)에 고정된다. 와이어 앵커 부재(30)는 와이어(20)를 용이하게 잡아서 당길 수 있도록 와이어(20)의 끝에 결합되는 구성이다. 이와 같은 와이어 앵커 부재(30)를 당겨서 장갑 앵커 부재(40)에 결합하게 된다.

장갑 앵커 부재(40)는 장갑 부재(10)에 설치된다. 본 실시예의 경우 도 1에 도시한 것과 같이 장갑 부재(10)의 손등 부분 엄지 손가락과 인접한 위치에 장갑 앵커 부재(40)가 설치된다. 사용자는 와이어 앵커 부재(30)를 당겨서 장갑 앵커 부재(40)에 거는 방법으로 고정하게 된다. 경우에 따라서는 벨크로 형태로 와이어 앵커 부재(30)와 장갑 앵커 부재(40)를 구성하는 것도 가능하다.

특히, 본 실시예의 경우 와이어(20)가 장갑 부재(10)의 손바닥 방향으로 당겨져서 장갑 부재(10)의 엄지 중수골을 감싸면서 당겨질 수 있도록 장갑 앵커 부재(40)는 장갑 부재(10)의 손목 부분과 인접한 위치의 손등 부분에 배치된다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 착용형 장갑 로봇의 작동에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 착용형 장갑 로봇은 도 2에 도시된 것과 같은 형태의 막대와 같은 물건을 효과적으로 잡을 수 있는 구조의 착용형 장갑 로봇을 제공하기 위한 것이다.

도 2에 도시한 것과 같이, 손 바닥에 막대형 물건을 배치한 상태에서 와이어 앵커 부재(30)를 본 바닥 쪽으로 잡아 당기면 약지와 중지가 구부러지면서 물체를 잡을 수 있는 상태가 된다.

계속하여 와이어 앵커 부재(30)를 엄지의 중수골을 감싸도록 잡아 당기면 약지와 중기가 막대를 더욱 단단히 잡을 수 있도록 밀착하며 구부러지게 된다. 이와 같은 상태에서 와이어 앵커 부재(30)를 장갑 앵커 부재(40)에 걸어서 고정하면, 중지와 약지에 의해 막대를 잡은 상태를 단단히 유지할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 경우 종래의 다른 장갑형 로봇과 달리 와이어 가이드 부재(11)가 손가락의 손등 부분에 배치되기 때문에 와이어(20)에 가해지는 장력을 증가시켜 물체를 더욱 단단히 잡을 수 있도록 보조하는 장점이 있다. 특히, 장갑의 손바닥쪽에 와이어(20)가 배치되어 손가락의 뿌리 부분으로 와이어(20)를 당기면서 손가락을 구부리도록 작동하는 종래의 장갑형 로봇의 경우 손가락이 구부러지면서 물체를 손가락의 바깥쪽으로 밀어 내는 경향이 있을 수 있으나, 본 발명의 경우에는 손가락이 물체의 외면을 단단히 감싸면서 밀착하게 되고 물체를 손가락의 구부러진 굴곡 안으로 밀어 넣으면서 손가락이 구부러지게 되므로 물체를 잡는 성능이 훨씬 우수한 장점이 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시한 본 실시예와 같이 손등 하부에 배치된 장갑 앵커에 와이어(20) 앵커를 걸어 고정하도록 구성되는 경우, 와이어(20)가 엄지 손가락의 중수골을 감싸면서 장력을 전달하게 되므로, 엄지 손가락이 손목과 연결되는 중수-수지 관절인 CMC 관절과 와이어 가이드 부재(11)가 설치된 손가락이 상호작용하여 그 사이에 배치된 물체를 더욱 단단히 잡을 수 있게 하는 장점이 있다.

이상, 본 발명에 대해 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서 두 개의 와이어 가이드 부재(11)와 보조 가이드 부재(12)가 일체로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 와이어 가이드 부재와 보조 가이드 부재는 각각 별도로 마련되어 장갑 부재에 설치되는 것도 가능하다.

또한, 두 개의 와이어 가이드 부재(11)가 장갑 부재(10)의 중지와 약지에 설치되는 것으로 설명하였으나, 와이어 가이드 부재는 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 손가락에도 설치되는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 와이어 가이드 부재와 유사한 구성을 장갑 부재의 엄지 손가락에 해당하는 구성에도 설치하여 다른 손가락과 조합하여 구성하는 것도 가능하다. 또한, 두 개의 와이어 가이드 부재가 장갑 부재의 검지와 약지에 설치되고, 와이어는 검지와 약지 사이의 중지에 해당하는 장갑 부재 부분을 경유하여 검지와 약지의 와이어 가이드 부재를 경유하는 형태로 구성된 착용형 장갑 로봇을 구성하는 것도 가능하다. 즉, 바로 인접하는 손가락이 아니라 검지와 중지, 중지와 소지 등과 같이 떨어져 있는 손가락에 와이어 가이드 부재가 배치되고 해당 손가락들의 사이에 위치하는 다른 손가락을 와이어가 경유하는 구조로 착용형 장갑 로봇을 구성하는 것이 가능하다.

또한, 경우에 따라서는 두 세트의 와이어(20) 및 와이어 가이드 부재(11)를 각각 마련하여 4개의 손가락에 각각 와이어가 연결되도록 착용형 장갑 로봇을 구성하는 것도 가능하다.

또한, 앞에서 와이어 앵커 부재(30)를 장갑 앵커 부재(40)에 걸어서 연결하는 방식으로 구성되는 착용형 장갑 로봇을 예로 들어 설명하였으나, 와이어 앵커 부재와 장갑 앵커 부재는 서로 연결할 수 있는 다른 다양한 구성이 가능하다. 예를 들어, 와이어 앵커 부재의 위치 조절이 가능하도록 장갑 부재에 결합하는 방법도 가능하다. 이와 같이 와이어 앵커 부재의 위치를 조절하면 본 실시예의 착용형 장갑 로봇에 의해 물체를 잡는 힘의 세기를 조절할 수 있다. 벨크로, 벨트 형태, 클립 형태 등의 구성을 이용하여 이와 같은 와이어 앵커 부재와 장갑 앵커 부재의 착탈 구조를 구성하는 것이 가능하다.

다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 착용형 장갑 로봇의 구성에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 실시예의 착용형 장갑 로봇의 경우 와이어(20)를 사용자가 당겨서 고정하는 것과 달리, 본 실시예의 착용형 장갑 로봇은 도 3에 도시한 것과 같이 와이어(20)를 장갑 부재(10)의 손바닥 방향으로 당기는 와이어 작동 부재(50)를 구비하는 점에 차이가 있다.

장갑 부재(10), 와이어(20), 와이어 가이드 부재(11) 및 보조 가이드 부재(12)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 실시예와 동일하므로 동일한 부재 번호를 부여하여 설명한다.

와이어(20)의 양단은 와이어 앵커 부재(30)에 연결되고, 와이어 앵커 부재(30)는 와이어 작동 부재(50)에 연결되어 당겨진다.

본 실시예의 경우 와이어 작동 부재(50)는 장갑 부재(10)의 손바닥쪽 손목 부분에 설치된다. 본 실시예의 경우 와이어 작동 부재(50)는 모터와 풀리를 구비한다. 모터에 의해 풀리를 회전시키면 와이어(20)가 감기거나 풀리게 된다. 장갑 부재(10)의 손바닥에 물체가 위치한 상태에서 와이어 작동 부재(50)를 작동시키면 와이어(20)가 당겨지고 손가락이 구부러지면서 물체를 잡게 된다. 상술한 바와 같이 와이어(20)가 손가락의 손등 부분에 위치한 상태에서 당겨지기 때문에 막대 형상의 물체를 손가락으로 감싸면서 더욱 단단히 잡는 것이 가능하다.

도 3에 도시한 것과 같이 본 실시예에서는 와이어(20)가 손바닥 쪽의 손목 부분에서 와이어 작동 부재(50)에 의해 당겨지지만, 와이어 작동 부재(50)를 손등 부분 손목 부분에 배치하여, 와이어(20)가 엄지 손가락의 중수골을 감싸면서 당겨지도록 착용형 장갑 로봇을 구성하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이 와이어 가이드 부재(11)의 사이에는 U자 형의 보조 가이드 부재(12)가 배치된다.

와이어(20)는 와이어 가이드 부재(11)와 보조 가이드 부재(12)를 경유하여 미끄러지면서 작동하기 때문에, 본 실시예에 따른 착용형 장갑 로봇은 부족 구동(under actuation) 방식으로 작동이 가능하다. 즉, 본 발명의 착용형 장갑 로봇은 주로 두 개의 손가락을 움직이도록 작동하지만, 하나의 와이어 작동 부재(50)만으로 두 개의 손가락을 움직이도록 작동하는 것이 가능하다. 본 실시예에 따른 착용형 장갑 로봇을 이용하여 잡고자 하는 물체의 외부 형상에 따라 손가락이 순차적으로 접촉하면서 와이어(20)가 손가락이 물체의 외관 형상과 강도에 맞추어 물체를 파지하도록 와이어(20)가 당겨진다. 이와 같은 작동은 와이어(20)가 와이어 가이드 부재(11) - 보조 가이드 부재(12) - 와이어 가이드 부재(11)의 순서로 미끄러지면서 움직이도록 구성되어 있기 때문에 가능하다.

10: 장갑 부재 11: 와이어 가이드 부재
12: 보조 가이드 부재 20: 와이어
30: 와이어 앵커 부재 40: 장갑 앵커 부재
50: 와이어 작동 부재

Claims (11)

1. 사용자의 손에 착용되어 와이어에 의해 전달되는 장력에 의해 작동하는 착용형 장갑 로봇에 있어서,
   사용자의 손에 착용되는 장갑 형태로 형성되는 장갑 부재;
   검지, 중지, 약지 및 소지 중 두 개의 손가락의 손등 부분에 손가락의 길이 방향으로 따라 연장되도록 형성되어 상기 장갑 부재에 설치되는 두 개의 와이어 가이드 부재;
   상기 두 개의 와이어 가이드 부재를 각각 경유하여 경로가 가이드되면서 상기 장갑 부재의 손가락 끝부분으로 양단이 각각 연장되는 와이어; 및
   상기 와이어의 양단을 상기 장갑 부재의 손바닥 방향으로 당겨 고정할 수 있도록 상기 장갑 부재에 설치되는 장갑 앵커 부재;를 포함하는 착용형 장갑 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 와이어의 양단이 각각 고정되는 와이어 앵커 부재;를 더 포함하고,
   상기 와이어 앵커 부재는 상기 장갑 앵커 부재에 착탈되는 착용형 장갑 로봇.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 두 개의 와이어 가이드 부재 중 어느 하나를 경유하여 손가락의 뿌리 방향으로 진행한 와이어가 방향이 전환되어 다른 하나의 와이어 가이드 부재를 따라 손가락의 끝부분으로 진행할 수 있도록 상기 두 개의 와이어 가이드 부재의 사이에 배치되고 상기 장갑 부재의 손등 부분에 설치되어 상기 와이어의 움직임을 가이드하는 보조 가이드 부재;를 더 포함하는 착용형 장갑 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 장갑 앵커 부재는, 상기 와이어가 상기 장갑 부재의 엄지 중수골을 감싸면서 당겨질 수 있도록 상기 장갑 부재의 손목 부분과 인접한 위치의 손등 부분에 배치되는 착용형 장갑 로봇.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보조 가이드 부재는, 상기 두 개의 와이어 가이드 부재가 설치되는 두 개의 손가락의 뿌리 부분 사이에 배치되어 U자 튜브 형태로 형성되는 착용형 장갑 로봇.
6. 제5항에 있어서,
   상기 와이어 앵커 부재는, 상기 장갑 앵커 부재에 대해 위치 조절이 가능하게 고정되는 착용형 장갑 로봇.
7. 사용자의 손에 착용되어 와이어에 의해 전달되는 장력에 의해 작동하는 착용형 장갑 로봇에 있어서,
   사용자의 손에 착용되는 장갑 형태로 형성되는 장갑 부재;
   검지, 중지, 약지 및 소지 중 두 개의 손가락의 손등 부분에 손가락의 길이 방향으로 따라 연장되도록 형성되어 상기 장갑 부재에 설치되는 두 개의 와이어 가이드 부재;
   상기 두 개의 와이어 가이드 부재를 각각 경유하여 경로가 가이드되면서 상기 장갑 부재의 손가락 끝부분으로 양단이 각각 연장되는 와이어; 및
   상기 장갑 부재에 설치되어 상기 와이어의 양단을 상기 장갑 부재의 손바닥 방향으로 당기는 와이어 작동 부재;를 포함하는 착용형 장갑 로봇.
8. 제7항에 있어서,
   상기 와이어의 양단이 각각 고정되는 와이어 앵커 부재;를 더 포함하고,
   상기 와이어 작동 부재는, 상기 와이어 앵커 부재는 당기는 착용형 장갑 로봇.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 두 개의 와이어 가이드 부재 중 어느 하나를 경유하여 손가락의 뿌리 방향으로 진행한 와이어가 방향이 전환되어 다른 하나의 와이어 가이드 부재를 따라 손가락의 끝부분으로 진행할 수 있도록 상기 두 개의 와이어 가이드 부재의 사이에 배치되고 상기 장갑 부재의 손등 부분에 설치되어 상기 와이어의 움직임을 가이드하는 보조 가이드 부재;를 더 포함하는 착용형 장갑 로봇.
10. 제9항에 있어서,
    상기 와이어 작동 부재는, 상기 와이어가 상기 장갑 부재의 엄지 중수골을 감싸면서 당겨질 수 있도록 상기 장갑 부재의 손등 부분의 손목에 배치되는 착용형 장갑 로봇.
11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 가이드 부재는, 상기 두 개의 와이어 가이드 부재가 설치되는 두 개의 손가락의 뿌리 부분 사이에 배치되어 U자 튜브 형태로 형성되는 착용형 장갑 로봇.

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