KR102230769B1 - 로봇의족용 케이스 조립체 및 이를 포함하는 로봇의족 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 로봇의족본체와, 착용자의 다리에 결합되는 보형물을 연결하는 수직프레임에 결합되는 로봇의족용 케이스 조립체 및 이를 포함하는 로봇의족을 제공한다. 여기서, 로봇의족용 케이스 조립체는 베이스브래킷부, 기판부, 전면커버부 그리고 후면커버부를 포함한다. 베이스브래킷부에는 수직프레임의 전방을 감싸도록 구비되고, 로봇의족본체의 구동에 필요한 전기를 공급하는 배터리가 탈착된다. 기판부는 수직프레임의 후방에서 베이스브래킷부와 결합되며, 배터리로부터 전기를 공급받고 로봇의족본체의 작동을 제어한다. 전면커버부는 베이스브래킷부의 전방에 결합되어 배터리가 노출되지 않도록 덮으며, 정강이의 전면에 대응되는 형상을 가진다. 후면커버부는 수직프레임의 후방에서 베이스브래킷부와 결합되고 기판부를 내측에 수용하며, 전면커버부와 연속되도록 형성되고 정강이의 후면에 대응되는 형상을 가진다.

Description

로봇의족용 케이스 조립체 및 이를 포함하는 로봇의족{ROBOTIC PROSTHETIC CASE ASSEMBLY AND ROBOTIC PROSTHESIS INCLUDING THE SAME}

본 발명은 로봇의족용 케이스 조립체 및 이를 포함하는 로봇의족에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크기와 무게를 줄이면서도 구동에 필요한 크기의 토크는 충분히 발생시키고, 착용자의 안정적인 보행을 도울 수 있는 로봇의족용 케이스 조립체 및 이를 포함하는 로봇의족에 관한 것이다.

전 세계적으로 수십만 명의 사람들이 매년 절단 수술로 다리를 잃거나, 보행을 제약하는 다양한 다리 이상을 종종 유발하는 사고에서 살아남아 쇠약 손실로 고통받고 있다.

초기의 상용 의족들은 주로 미관적인 측면에서 절단된 신체 부위를 대신할 목적으로 개발되었으나, 점차 자연스러운 보행이 가능하고 사용자에게 과도한 신진대사 소모가 발생하지 않도록 하는 기능적인 측면에서도 중요한 역할을 하는 의족들이 개발되고 있다.

하지만, 자연스러운 보행을 위해서는 보행 추진력을 위한 토크를 충분히 발생시켜야 하는데, 기존의 로봇의족은 가볍지만 큰 토크 출력이 어렵다. 또한, 기존의 로봇의족은 충분한 토크는 발생시키지만 무게가 무겁다. 또한, 기존의 로봇의족은 높이가 높아 절단 길이가 높은 환자에게만 장착이 가능한 문제가 있었다.

일 예로, Ossur 사의 Proprio Foot 로봇의족은 무게가 가벼운 반면 보행 추진력을 위한 토크를 발생시키기 어렵고, 보행단계에 따라 발목의 각도를 자동으로 변환시키는 역할만을 해주었다.

다른 예로, MIT 에서 개발된 BioM 로봇의족은 충분한 토크는 발생시키지만, 무게가 약 2.3kg에 달하고 높이가 높아 최소 21.7cm(힐 높이 5cm 포함)의 절단 길이가 되어야만 장착이 가능하다.

한편, 무게가 가볍고 높이가 낮은 로봇의족은 보다 많은 절단환자를 대상으로 적용이 가능하다는 장점이 있다. 따라서, 보다 많은 다리 절단 환자에게 적용하기 위해 자연스러운 보행 구현에 필요한 크기의 토크는 충분히 발생시키면서 무게가 가볍고, 높이가 낮으며, 착용자의 안정적인 보행을 도울 수 있는 로봇의족의 개발이 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제 1793141호(2017.11.03. 공고)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 크기와 무게를 줄이면서도 구동에 필요한 크기의 토크는 충분히 발생시키고, 착용자의 안정적인 보행을 도울 수 있는 로봇의족용 케이스 조립체 및 이를 포함하는 로봇의족을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 로봇의족본체와, 착용자의 다리에 결합되는 보형물을 연결하는 수직프레임에 결합되는 로봇의족용 케이스 조립체로서, 상기 수직프레임의 전방을 감싸도록 구비되고, 상기 로봇의족본체의 구동에 필요한 전기를 공급하는 배터리가 탈착되는 베이스브래킷부; 상기 수직프레임의 후방에서 상기 베이스브래킷부와 결합되며, 상기 배터리로부터 전기를 공급받고 상기 로봇의족본체의 작동을 제어하는 기판부; 상기 베이스브래킷부의 전방에 결합되어 상기 배터리가 노출되지 않도록 덮으며, 정강이의 전면에 대응되는 형상을 가지는 전면커버부; 그리고 상기 수직프레임의 후방에서 상기 베이스브래킷부와 결합되고 상기 기판부를 내측에 수용하며, 상기 전면커버부와 연속되도록 형성되고 정강이의 후면에 대응되는 형상을 가지는 후면커버부를 포함하는 로봇의족용 케이스 조립체를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 베이스브래킷부는 상기 로봇의족본체에 결합되고 상기 배터리의 하부를 지지하는 마운트부와, 상기 마운트부의 상부에 상기 수직프레임에 대응되도록 형성되어 상기 수직프레임의 전면을 감싸는 제1오목부와, 상기 제1오목부의 양측에 형성되는 제1플랜지부를 가지는 결합브래킷부를 가지고, 상기 제1오목부의 하부에는 상기 수직프레임의 일부분이 외측으로 노출되도록 제1오픈홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 베이스브래킷부는 상기 제1오목부에 대응되도록 형성되는 제2오목부와, 상기 제1플랜지부에 대응되도록 형성되는 제2플랜지부를 가지고 상기 결합브래킷부의 전방에 탈착되는 커버브래킷부를 더 가지며, 상기 제2오목부는 상기 커버브래킷부가 상기 결합브래킷부의 전방에 결합 시에 상기 제1오픈홀을 가리도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 배터리는 상기 제2오목부의 전방에 상기 수직프레임의 원주방향을 따라 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전면커버부는 내주면에 상기 배터리에 대응되도록 형성되어 상기 배터리의 전면이 삽입되는 삽입홈을 가질 수 있다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 로봇의족용 케이스 조립체를 포함하는 로봇의족으로서, 상기 로봇의족본체는 인체의 발에 대응되고 지면을 디디는 디딤부와, 상기 디딤부의 후단에 결합되고 상기 디딤부가 회전되도록 토크를 전달하는 구동부를 가지고, 상기 수직프레임은 상기 구동부의 상부에 구비되어 상기 구동부 및 보형물을 연결하는 것을 특징으로 하는 로봇의족을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 후단부는 상기 구동부의 후단부에 연결되고, 상기 구동부의 하단부를 감싸면서 상기 디딤부의 전방으로 연장 구비되는 와이어; 상기 구동부의 상부에 구비되고 상기 와이어의 후단부가 관통되어 외측으로 연장되도록 관통 형성되는 조절공을 가지는 지지브래킷부; 그리고 상기 조절공을 관통하여 연장되는 상기 와이어의 후단부에 결합되는 스토퍼와, 상기 조절공에 나사 결합되고 상기 스토퍼의 하부에 밀착되며 회전하면서 상기 스토퍼의 높이를 조절하는 조절구를 가지는 조절부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 후면커버부는 상기 조절부가 노출되도록 형성되는 제2오픈홀과, 상기 제2오픈홀을 개폐하는 덮개를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판부에는 입력포트가 실장되고, 상기 제2오픈홀은 상기 입력포트가 노출되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수직프레임의 하단부는 상기 지지브래킷부에 나사 결합되고 상단부는 상기 보형물의 하부에 결합되며, 회전하면서 상기 보형물의 높이를 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 베이스브래킷부는 상기 구동부의 전면 상부 및 측면의 전방 상부를 덮도록 하측으로 연장 형성되는 제1스커트부를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 후면커버부는 상기 구동부의 후면 상부 및 측면 후방 상부 덮도록 하측으로 연장 형성되는 제2스커트부를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 로봇의족용 케이스 조립체를 전체적으로 분해하지 않고, 커버브래킷부만 결합브래킷부에서 분리하면 제1조절헤드가 제1오픈홀을 통해 외측으로 노출될 수 있으며, 이 상태에서 렌치 등을 이용하여 제1조절헤드를 회전시킴으로써 수직프레임의 높이가 조절될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 로봇의족용 케이스 조립체를 전체적으로 분해하지 않고, 덮개만 후면커버부에서 분리하면 조절부가 제2오픈홀을 통해 외측으로 노출되도록 할 수 있으며, 이 상태에서 조절구를 회전시킴으로써 와이어가 많이 당겨지거나 조금 당겨지도록 조절될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 커버브래킷부의 전방에 구비되는 복수의 배터리는 제2오목부의 전방에 수직프레임의 원주방향을 따라 구비될 수 있다. 이를 통해, 복수의 배터리가 장착되더라도 부피가 효과적으로 감소될 수 있고, 전면커버부가 안정적으로 결합될 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇의족을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 2에서 와이어 및 가이드브래킷부를 중심으로 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 도 3이 조립된 상태에서의 작동예시도이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 로봇의족용 케이스 조립체를 나타낸 분해사시도이다.
도 7은 도 1의 로봇의족용 케이스 조립체에서 커버브래킷부 및 전면커버부가 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 1의 로봇의족용 케이스 조립체에서 커버브래킷부가 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 1의 로봇의족용 케이스 조립체에서 덮개가 개방된 상태를 나타낸 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇의족을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 로봇의족은 로봇의족본체(100), 수직프레임(200) 및 로봇의족용 케이스 조립체(400)를 포함할 수 있다.

그리고, 로봇의족본체(100)는 디딤부(110) 및 구동부(130)를 가질 수 있다.

디딤부(110)는 인체의 발에 대응되고 지면을 디디는 부분일 수 있다. 일 예로 디딤부(110)는 발바닥부(111) 및 뒤꿈치부(115)를 가지도록 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

구동부(130)는 디딤부(110)에 결합되고, 디딤부(110)가 회전되도록 토크를 전달할 수 있다. 로봇의족본체(100)는 인체의 발 및 발목에 대응되는 형상을 가지고, 인체의 발 및 발목에 대응되는 구동을 하는 것일 수 있다.

수직프레임(200)은 로봇의족본체(100)의 상부에 결합될 수 있으며, 로봇의족본체(100)와 착용자의 다리에 결합되는 보형물(300)을 연결할 수 있다.

수직프레임(200)은 결합구(201), 제1조절헤드(202) 및 제2조절헤드(205)를 가질 수 있다.

결합구(201)는 수직프레임(200)의 하단부에 구비될 수 있으며, 구동부(130)의 상부에 구비되는 지지브래킷부(180)에 형성되는 제3결합홀(181)과 나사 결합될 수 있다. 따라서, 수직프레임(200)은 양방향으로 회전되어 수직방향으로의 높이가 조절될 수 있다.

제1조절헤드(202)는 결합구(201)의 상측에 구비될 수 있다. 제1조절헤드(202)에는 원주방향을 따라 렌치 등의 공구가 결합될 수 있는 렌치결합홀이 형성될 수 있으며, 렌치결합홀에 렌치가 결합되어 원주방향으로 힘을 제공하면 수직프레임(200)은 좌우 방향으로 용이하게 회전될 수 있다.

제2조절헤드(205)는 수직프레임(200)의 상단부에 구비될 수 있으며, 제1조절헤드(202)에 대응되도록 형성될 수 있다.

보형물(300)은 착용자의 다리에 결합되는 부분으로, 정강이의 상부 형상에 대응될 수 있다. 제2조절헤드(205)는 보형물(300)의 하단부에 결합될 수 있다.

수직프레임(200)의 높이가 상향 조절되면 보형물(300)의 높이가 높아지고, 수직프레임(200)의 높이가 하향 조절되면 보형물(300)의 높이가 낮아질 수 있으며, 이를 통해, 착용자의 다리 길이에 맞게 로봇의족의 높이가 조절될 수 있다.

먼저, 로봇의족본체(100)에 대해서 설명한다.

도 3은 도 2에서 와이어 및 가이드브래킷부를 중심으로 나타낸 분해사시도이고, 도 4는 도 3이 조립된 상태에서의 작동예시도인데, 도 3의 (a)는 디딤부(110)가 지면(E)에 닿기 전의 상태를 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 디딤부(110)가 지면(E)을 디딘 상태를 나타낸 것이다. 이하에서는 도 3 및 도 4를 더 포함하여 설명하며, 설명의 편의상, 디딤부(110)의 방향을 기준으로 전단/전단부/전단 방향, 후단/후단부/후단 방향으로 설명한다. 즉, 디딤부(110)의 전단(112) 방향을 전단/전단부로, 디딤부(110)의 후단(113) 방향을 후단/후단부로 하여 설명한다.

도 3 및 도 4를 더 포함하여 보는 바와 같이, 로봇의족본체(100)는 와이어(150), 지지브래킷부(180) 그리고 조절부(190)를 더 포함할 수 있다.

상세히, 로봇의족본체(100)는 구동부(130)를 기준으로 디딤부(110)가 회전될 수 있도록 구동부(130) 및 디딤부(110)를 연결하는 발목브래킷부(120)를 더 포함할 수 있다.

발목브래킷부(120)는 디딤부(110)의 후단(113) 상부에 구비될 수 있다.

발목브래킷부(120)는 서로 이격되어 구비되는 제1발목브래킷(121) 및 제2발목브래킷(122)을 가질 수 있다.

구동부(130)는 발목브래킷부(120)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들면, 구동부(130)는 제1발목브래킷(121) 및 제2발목브래킷(122)의 사이에 결합될 수 있다.

구동부(130)는 회전토크를 발생하여 발목브래킷부(120)를 중심으로 디딤부(110)의 전단(112) 방향(즉, 시계방향) 또는 디딤부(110)의 후단(113) 방향(즉, 반시계방향)으로 회전될 수 있다. 따라서, 구동부(130)가 고정된 상태를 기준으로 하면, 구동부(130)의 회전토크에 의해 발목브래킷부(120)는 양방향으로 회전될 수 있으며, 이에 따라 발목브래킷부(120)와 결합된 디딤부(110)는 전단(112)이 상향되거나 하향되도록 회전될 수 있다. 발목브래킷부(120) 및 구동부(130)는 인체의 발목에 대응되는 기능을 할 수 있다.

그리고, 로봇의족본체(100)는, 디딤부(110)의 후단(113) 상부에 구비될 수 있으며, 베이스블록(141) 및 가이드관(145)을 가질 수 있는 가이드브래킷부(140)를 더 포함할 수 있다.

베이스블록(141)은 제1발목브래킷(121) 및 제2발목브래킷(122)의 사이에 구비되고, 구동부(130)의 하측에 구비될 수 있다.

베이스블록(141)에는 제1결합홀(142)이 형성될 수 있다. 제1결합홀(142)은 베이스블록(141)을 상하방향으로 관통하여 형성될 수 있으며, 복수개가 형성될 수 있다.

디딤부(110)의 발바닥부(111)에는 제1결합홀(142)에 대응되도록 제1통공(114)이 관통 형성될 수 있으며, 제1통공(114) 및 제1결합홀(142)로는 제1체결부재(116)가 결합될 수 있다. 이를 통해, 베이스블록(141)은 발바닥부(111)에 견고하게 결합될 수 있다.

그리고, 베이스블록(141)에는 제2결합홀(143)이 형성될 수 있다. 제2결합홀(143)은 베이스블록(141)의 측면에 수평방향으로 형성될 수 있으며, 복수개가 형성될 수 있다.

제1발목브래킷(121) 및 제2발목브래킷(122)에는 제2결합홀(143)에 대응되도록 제2통공(124)이 관통 형성될 수 있으며, 제2통공(124) 및 제2결합홀(143)로는 제2체결부재(123)가 결합될 수 있다. 이를 통해, 제1발목브래킷(121) 및 제2발목브래킷(122)은 베이스블록(141)에 견고하게 결합될 수 있다.

또한, 베이스블록(141)의 전단 상부에는 지지블록(144)이 형성될 수 있다. 지지블록(144)은 상측으로 돌출 형성될 수 있으며, 후술할 제1탄성부재(170)의 외측지름보다 큰 지름을 가지도록 형성될 수 있다.

가이드관(145)은 베이스블록(141)에 연결되고 디딤부(110)의 길이방향으로 연장될 수 있다. 가이드관(145)은 후단부가 지지블록(144)에 연결될 수 있으며, 디딤부(110)의 전단(112) 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 가이드관(145)에는 중심축을 따라 가이드홀(146)이 관통 형성될 수 있으며, 가이드홀(146)은 지지블록(144)에까지 관통하도록 형성될 수 있다. 즉, 가이드홀(146)은 가이드관(145)의 전단부에서 지지블록(144)의 후단부까지 관통하여 형성될 수 있다.

와이어(150)는 후단부가 구동부(130)의 후단부에 연결되고, 구동부(130)의 하단부를 감싸면서 디딤부(110)의 전단(112) 방향으로 연장되도록 구비될 수 있다. 특히, 와이어(150)는 가이드홀(146)을 관통하여 마련될 수 있다. 와이어(150)의 지름은 가이드홀(146)의 내측지름보다 작을 수 있으며, 이에 따라, 와이어(150)는 가이드홀(146)에 삽입된 상태에서도 가이드관(145)의 길이방향으로 왕복 이동될 수 있다. 와이어(150)의 길이는 일정할 수 있으며, 이를 위해, 와이어(150)는 인장 및 수축이 되지 않거나 거의 되지 않는 소재로 이루어질 수 있다.

그리고, 로봇의족본체(100)는 가압부(160)를 더 포함할 수 있다. 가압부(160)는 와이어(150)의 전단부에 결합될 수 있으며, 조임구(161) 및 가압판(162)을 가질 수 있다.

조임구(161)는 와이어(150)의 전단부에 결합될 수 있다. 조임구(161)는 와이어(150)의 전단부를 조여 와이어(150)가 분리되지 않도록 할 수 있다.

가압판(162)은 조임구(161)의 후단부에 연결되도록 마련될 수 있다.

그리고, 로봇의족본체(100)는 제1탄성부재(170)를 더 포함할 수 있다.

제1탄성부재(170)는 베이스블록(141) 및 가압부(160)의 사이에 구비될 수 있다. 그리고, 제1탄성부재(170)는 가이드관(145)를 감싸도록 마련될 수 있다. 또한, 제1탄성부재(170)는 가이드관(145)의 전단부를 통해 외측으로 노출되는 와이어(150)를 더 감싸도록 마련될 수 있다.

제1탄성부재(170)의 외측지름은 가압판(162)의 외측지름보다 보다 작게 형성될 수 있다.

제1탄성부재(170)의 후단부는 지지블록(144)에 밀착되고, 전단부는 가압판(162)에 밀착될 수 있다.

제1탄성부재(170)는 코일 스프링일 수 있으며, 압축하려고 하는 힘에 저장하는 압축스프링일 수 있다. 베이스블록(141)은 발바닥부(111)에 고정된 상태이므로, 제1탄성부재(170)는 지지블록(144)을 기준으로 디딤부(110)의 전단(112) 방향으로 탄성복원력을 발생하게 된다. 따라서, 제1탄성부재(170)는 가압부(160)를 디딤부(110)의 전단(112) 방향으로 탄성 지지할 수 있다.

지지브래킷부(180)는 구동부(130)의 상부에 구비될 수 있으며, 제3결합홀(181) 및 조절공(182)을 가질 수 있다.

제3결합홀(181)은 지지브래킷부(180)의 상부 중앙에 수직방향으로 형성될 수 있으며, 전술한 바와 같이 제3결합홀(181)에는 수직프레임(200)의 결합구(201)가 나사 결합될 수 있다.

조절공(182)은 지지브래킷부(180)의 후방에 형성될 수 있으며, 와이어(150)의 후단부는 조절공(182)을 관통되어 상측으로 연장될 수 있다.

조절부(190)는 스토퍼(191) 및 조절구(195)를 가질 수 있다.

스토퍼(191)는 조절공(182)을 관통하여 연장되는 와이어(150)의 후단부에 결합될 수 있으며, 스토퍼(191)는 와이어(150)의 후단부를 조여 와이어(150)가 분리되지 않도록 할 수 있다.

조절구(195)는 조절공(182)에 나사 결합될 수 있으며, 축방향으로 관통 형성되는 제3통공(196)을 가질 수 있다. 제3통공(196)은 와이어(150)의 지름보다 큰 내측지름을 가질 수 있으며, 따라서, 와이어(150)는 제3통공(196)에 삽입된 상태에서 상하방향으로 왕복 이동될 수 있다.

그리고, 조절구(195)는 스토퍼(191)의 하부에 밀착될 수 있다. 따라서, 조절공(182)에 결합된 상태에서 조절구(195)가 회전하면 스토퍼(191)의 높이는 조절될 수 있다. 그리고, 스토퍼(191)의 높이가 높아지도록 조절되면 와이어(150)는 후방으로 더 당겨지게 되고, 스토퍼(191)의 높이가 낮아지도록 조절되면 와이어(150)는 전방으로 더 늘어나게 된다. 와이어(150)가 후방으로 당겨질수록 가압부(160)에 의해 제1탄성부재(170)는 더 많이 압축되게 되고, 초기 상태에서의 탄성복원력은 커지게 된다. 반대로, 와이어(150)가 전방으로 밀려날수록 가압부(160)에 의해 제1탄성부재(170)의 압축 정도는 더 작아지게 되고, 그러면 초기 상태에서의 탄성복원력은 작아지게 된다. 이러한 방법을 통해 로봇의족의 착용자에 적합한 발굽 높이, 발굽 길이 등의 조절이 이루어질 수 있다.

한편, 가이드관(145)은 제1탄성부재(170)의 내측지름(D1)보다 작은 제1외측지름(D2)을 가지도록 형성될 수 있다.

따라서, 와이어(150)가 후방으로 당겨짐에 따라 연동하여 후방으로 이동하는 가압부(160)에 의해 가압되어 제1탄성부재(170)가 압축될 때, 압축되는 제1탄성부재(170)의 형상이 울퉁불퉁 해지더라도 압축은 안정적으로 이루어질 수 있다.

그리고, 가이드관(145)의 후단부에는 고정단(147)이 형성될 수 있으며, 고정단(147)은 제1탄성부재(170)의 내측지름(D1)에 대응되는 제2외측지름(D3)을 가질 수 있다.

따라서, 제1탄성부재(170)의 후단부는 고정단(147)에 끼움결합될 수 있고, 제1탄성부재(170)는 가이드관(145)에 견고하게 결합될 수 있다.

그리고, 로봇의족본체(100)는 제2탄성부재(125)를 더 포함할 수 있으며, 제2탄성부재(125)는 비틀림 스프링일 수 있다.

제2탄성부재(125)는 발목브래킷부(120)와 구동부(130)의 사이에 구비될 수 있는데, 구체적으로, 제2탄성부재(125)는 제1발목브래킷(121)과 구동부(130)의 사이에 구비될 수 있다.

제2탄성부재(125)는 외력이 작용하지 않을 때에는 구동부(130)와 디딤부(110) 사이의 각도가 미리 설정된 기본각도로 유지되도록 탄성력을 제공할 수 있다.

도 4의 (a)에서 보는 바와 같이, 디딤부(110)가 지면(E)에서 떨어져 있는 유각상태에서는, 구동부(130)는 동력을 발생하여 구동부(130)와 발목브래킷부(120) 사이의 각도가 변경되지 않도록 함으로써, 디딤부(110)의 전단(112)이 아래로 쳐지는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 배터리의 방전 등의 이유로 구동부(130)에 전기가 공급되지 않거나, 구동부(130)의 고장 등의 이유로 인해 구동부(130)가 동력을 발생하지 않게 되면, 즉, 구동부(130)와 발목브래킷부(120) 사이의 각도를 고정하기 위한 동력이 제공되지 않게 되면, 디딤부(110)는 자기 하중에 의해 전단(112)이 하측으로 회전될 수 있다. 이렇게 되면, 유각상태에서 디딤부(110)의 전단(112)이 지면(E)에 끌릴 수 있어 안전한 보행을 방해하는 문제점이 될 수 있다.

그러나, 본 발명에서는 제2탄성부재(125)를 마련하여, 유각상태일 때 제2탄성부재(125)가 구동부(130)와 디딤부(110) 사이의 각도가 미리 설정된 기본각도로 유지되도록 탄성력을 제공하도록 함으로써, 구동부(130)가 정상 작동하지 않는 상태에서도 디딤부(110)의 전단(112)이 하측으로 쳐지는 것을 방지할 수 있다.

그러다가, 도 4의 (b)에서와 같이, 디딤부(110)를 지면(E)에 디디게 되고, 이후 구동부(130)가 디딤부(110)의 전단(112) 방향(즉, 시계방향)으로 회전하여 구동부(130) 및 디딤부(110) 사이의 각도가 90도보다 작아지게 되면, 와이어(150)는 후방 상측으로 당겨지게 된다. 그러면 이에 연동하여 가압부(160)는 제1탄성부재(170)를 가압하고 제1탄성부재(170)는 압축되게 된다.

이후, 구동부(130)가 디딤부(110)의 후단 방향(즉, 반시계방향)으로 회전되면, 즉, 구동부(130)를 기준으로 디딤부(110)의 전단(112)이 하향 회전하여 디딤부(110)가 지면(E)을 차는 구름동작을 수행하게 되면, 와이어(150)는 전방으로 밀려나게 된다. 그러면, 압축되어 있던 제1탄성부재(170)가 신장되어 구동부(130)가 디딤부(110)의 후단 방향(즉, 반시계방향)으로 회전되도록 하는 추가회전력을 제공할 수 있다. 다르게 표현하면, 구동부(130)를 기준으로 디딤부(110)의 전단(112)이 하향 회전하여 디딤부(110)가 지면(E)을 차는 추가회전력이 제공될 수 있다. 즉, 구동부(130)가 제공하는 회전력과, 압축되어 에너지를 축적하고 있던 제1탄성부재(170)가 신장되면서 발생시키는 탄성복원력에 의한 추가회전력에 의해 디딤부(110)가 지면(E)을 차는 구름동작이 수행될 수 있다. 이와 같은 제1탄성부재(170)에 의한 추가회전력의 제공은 구동부(130)의 부하를 줄여줄 수 있다.

이하에서는 로봇의족용 케이스 조립체(400)에 대해서 자세히 설명한다.

도 5 및 도 6은 도 1의 로봇의족용 케이스 조립체를 나타낸 분해사시도인데, 도 6은 도 5를 표현한 시점의 반대시점에서 나타낸 것이다.

도 5 및 도 6을 더 포함하여 보는 바와 같이, 로봇의족용 케이스 조립체(400)는 베이스브래킷부(410), 기판부(440), 전면커버부(450) 그리고 후면커버부(460)를 포함할 수 있다.

먼저, 베이스브래킷부(410)는 수직프레임(200)의 전방을 감싸도록 구비되고, 로봇의족본체(100)의 구동에 필요한 전기를 공급하는 배터리(430)가 탈착되는 부분일 수 있다.

베이스브래킷부(410)는 결합브래킷부(411)를 가질 수 있다.

결합브래킷부(411)는 마운트부(412), 제1오목부(413) 및 제1플랜지부(414)를 가질 수 있다.

마운트부(412)는 지지브래킷부(180)에 결합될 수 있다. 마운트부(412)는 배터리(430)의 하부를 지지할 수 있다.

제1오목부(413)는 마운트부(412)의 상부에 중앙 형성될 수 있다. 제1오목부(413)는 수직프레임(200)에 대응되도록 형성되어 수직프레임(200)의 전면을 감쌀 수 있다. 제1오목부(413)의 하부에는 제1오픈홀(415)이 형성될 수 있다.

제1플랜지부(414)는 제1오목부(413)의 양측에 형성될 수 있다. 그리고, 제1오목부(413)를 기준으로 어느 일 측의 제1플랜지부(414)에는 전기전달부(417)가 구비될 수 있다. 전기전달부(417)는 배터리(430)의 전기를 후술할 기판부(440)에 전달할 수 있다.

그리고, 결합브래킷부(411)는 제1스커트부(416)를 가질 수 있다. 제1스커트부(416)는 마운트부(412)의 전방 하부에 형성될 수 있으며, 하측으로 연장 형성되어 구동부(130)의 전면 상부 및 측면의 전방 상부를 덮을 수 있다(도 1 참조). 제1스커트부(416)는 먼지 및 이물질 등이 구동부(130)로 유입되는 것을 차단할 수 있으며, 외부의 딱딱한 물체가 구동부(130)에 충돌하지 못하도록 구동부(130)를 보호할 수 있다.

베이스브래킷부(410)는 커버브래킷부(421)를 더 가질 수 있다.

커버브래킷부(421)는 제2오목부(422) 및 제2플랜지부(423)를 가질 수 있다. 제2오목부(422)는 제1오목부(413)에 대응되도록 형성될 수 있고, 제2플랜지부(423)는 제1플랜지부(414)에 대응되도록 형성될 수 있다. 즉, 커버브래킷부(421)는 결합브래킷부(411)의 제1오목부(413) 및 제1플랜지부(414)에 대응되도록 형성될 수 있으며, 베이스브래킷부(410)의 전방에 탈착될 수 있다. 커버브래킷부(421)가 결합브래킷부(411)의 전방에 결합되었을 때, 제2오목부(422)는 제1오픈홀(415)을 가릴 수 있다. 다르게 말하면, 커버브래킷부(421)가 결합브래킷부(411)의 전방에서 탈거되었을 때, 제1오픈홀(415)은 외측으로 노출될 수 있다.

도 7은 도 1의 로봇의족용 케이스 조립체에서 커버브래킷부 및 전면커버부가 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 7에서 보는 바와 같이, 커버브래킷부(421)가 결합브래킷부(411)의 전방에서 탈거되었을 때, 제1오픈홀(415)은 외측으로 노출될 수 있다. 그러면, 수직프레임(200)의 제1조절헤드(202)는 제1오픈홀(415)을 통해 노출될 수 있다.

수직프레임(200)의 높이 조절이 필요한 경우, 로봇의족용 케이스 조립체(400)를 전체적으로 분해하지 않고, 커버브래킷부(421)만 결합브래킷부(411)에서 분리하면 이와 같이 제1조절헤드(202)가 제1오픈홀(415)을 통해 외측으로 노출되도록 할 수 있으며, 이 상태에서 렌치 등을 이용하여 제1조절헤드(202)를 회전시킴으로써 수직프레임(200)의 높이가 조절될 수 있다.

다시 도 5 및 도 6을 참조하면, 제2플랜지부(423)에는 연결소켓(424)이 구비될 수 있으며, 연결소켓(424)은 전기전달부(417)와 전기적으로 연결될 수 있다.

커버브래킷부(421)가 결합브래킷부(411)의 전방에 결합된 상태에서 배터리(430)는 마운트부(412)에 놓이도록 장착될 수 있다. 제2오목부(422)의 전방에는 배터리(430)를 구획하는 격벽(425)이 더 구비될 수 있다.

도 8은 도 1의 로봇의족용 케이스 조립체에서 커버브래킷부가 분리된 상태를 나타낸 사시도인데, 도 8을 더 참조하면, 커버브래킷부(421)의 전방에 구비되는 복수의 배터리(430)는 제2오목부(422)의 전방에 수직프레임(200)의 원주방향을 따라 구비될 수 있다. 이를 통해, 복수의 배터리(430)가 장착되더라도 부피가 효과적으로 감소될 수 있고, 정강이의 전면에 대응되는 형상을 가지는 전면커버부(450)가 안정적으로 결합될 수 있다.

전면커버부(450)가 베이스브래킷부(410), 구체적으로는 결합브래킷부(411)에 결합되면 전면커버부(450)는 배터리가 노출되지 않도록 덮을 수 있다. 도 1에서 보는 바와 같이 전면커버부(450)는 보형물(300)의 하측에 구비되어 보형물(300)과 연속되는 형태를 구현할 수 있다. 즉, 전면커버부(450)는 정강이의 하부 전면에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이러한 전면커버부(450)는 정강이의 상부에 대응되는 형상을 가지는 보형물(300)과 연속적인 형태를 이룰 수 있기 때문에, 착용자가 바지를 입었을 때, 실제 정강이와 유사한 형태가 제공되도록 할 수 있다.

커버브래킷부(421)에는 장착된 배터리(430)에 전기적으로 연결되는 제1배선(431) 및 제2배선(432)이 구비될 수 있으며, 제2배선(432)은 연결소켓(424)에 연결될 수 있다. 배터리(430)의 전기는 제2배선(432)과 연결소켓(424)을 통해 전기전달부(417)로 전달될 수 있다. 배터리(430)의 전기를 공급하기 위한 구성은 전술한 형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 적용이 가능함은 물론이다.

전면커버부(450)는 내주면에 삽입홈(451)을 가질 수 있다. 삽입홈(451)은 배터리(430)의 형상에 대응되도록 형성되고, 배터리(430)의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 전면커버부(450)가 베이스브래킷부(410)에 결합되었을 때, 삽입홈(451)에는 베이스브래킷부(410)에 장착된 배터리(430)의 전면이 삽입될 수 있으며, 이를 통해, 배터리(430)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.

기판부(440)는 수직프레임(200)의 후방에서 베이스브래킷부(410)와 결합될 수 있다. 기판부(440)는 배터리(430)로부터 전기를 공급받고, 로봇의족본체(100)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 기판부(440)는 구동부(130)의 작동을 제어할 수 있다.

기판부(440)가 수직프레임(200)의 후방에서 베이스브래킷부(410)와 결합되면, 기판부(440)는 전기전달부(417)와 전기적으로 연결될 수 있다.

기판부(440)에는 입력포트(441)가 실장될 수 있다. 구동부(130)는 로봇의족의 착용자의 신체조건에 따라 구동정보가 조절될 필요성이 있다. 착용자의 신체정보에 따라 조절된 구동정보는 입력포트(441)를 통해 기판부(440)로 전송될 수 있다.

후면커버부(460)는 수직프레임(200)의 후방에서 베이스브래킷부(410)와 결합될 수 있으며, 내측에 기판부(440)를 수용하여 보호할 수 있다. 후면커버부(460)는 베이스브래킷부(410)에 결합되었을 때, 전면커버부(450)와 연속되도록 형성될 수 있으며, 정강이의 후면에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 후면커버부(460)는 정강이의 하부 후면에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이러한 후면커버부(460)는 정강이의 상부에 대응되는 형상을 가지는 보형물(300)과 연속적인 형태를 이룰 수 있기 때문에, 착용자가 바지를 입었을 때, 실제 정강이와 유사한 형태가 제공되도록 할 수 있다.

또한, 후면커버부(460)가 베이스브래킷부(410)에 결합되었을 때, 내측에 조절부(190)가 수용될 수 있다.

후면커버부(460)는 제2오픈홀(461), 덮개(462) 및 제2스커트부(463)를 가질 수 있다.

도 9는 도 1의 로봇의족용 케이스 조립체에서 덮개가 개방된 상태를 나타낸 사시도인데, 도9를 더 포함하여 보는 바와 같이, 후면커버부(460)가 베이스브래킷부(410)와 결합된 상태일 때, 제2오픈홀(461)은 조절부(190) 및 입력포트(441)가 노출되도록 할 수 있다.

그리고, 덮개(462)는 제2오픈홀(461)을 개폐할 수 있다.

따라서, 조절부(190)의 조절이 필요한 경우, 로봇의족용 케이스 조립체(400)를 전체적으로 분해하지 않고, 덮개(462)만 후면커버부(460)에서 분리하면 이와 같이 조절부(190)가 제2오픈홀(461)을 통해 외측으로 노출되도록 할 수 있으며, 이 상태에서 조절구(195)를 회전시킴으로써 와이어(150)가 많이 당겨지거나 조금 당겨지도록 조절될 수 있다.

또한, 착용자에 맞는 구동프로그램을 입력하고자 하는 경우에도 경우, 로봇의족용 케이스 조립체(400)를 전체적으로 분해하지 않고, 덮개(462)만 후면커버부(460)에서 분리하여 입력포트(441)가 제2오픈홀(461)을 통해 외측으로 노출되도록 함으로써, 제2오픈홀(461)에 USB 등을 결합하고 구동프로그램이 기판부(440)에 복사되도록 할 수 있다.

제2스커트부(463)는 후면커버부(460)의 하부에 형성될 수 있으며, 하측으로 연장 형성되어 구동부(130)의 후면 상부 및 측면의 후방 상부를 덮을 수 있다(도 1 참조). 제2스커트부(463)는 먼지 및 이물질 등이 구동부(130)로 유입되는 것을 차단할 수 있으며, 외부의 딱딱한 물체가 구동부(130)에 충돌하지 못하도록 구동부(130)를 보호할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 로봇의족본체 110: 디딤부
120: 발목브래킷부 125: 제2탄성부재
130: 구동부 140: 가이드브래킷부
150: 와이어 160: 가압부
170: 제1탄성부재 180: 지지브래킷부
190: 조절부 200: 수직프레임
400: 로봇의족용 케이스 조립체 410: 베이스브래킷부
411: 결합브래킷부 415: 제1오픈홀
421: 커버브래킷부 440: 기판부
450: 전면커버부 460: 후면커버부

Claims (12)

1. 로봇의족본체와, 착용자의 다리에 결합되는 보형물을 연결하는 수직프레임에 결합되는 로봇의족용 케이스 조립체로서,
   상기 수직프레임의 전방을 감싸도록 구비되고, 상기 로봇의족본체의 구동에 필요한 전기를 공급하는 배터리가 탈착되는 베이스브래킷부;
   상기 수직프레임의 후방에서 상기 베이스브래킷부와 결합되며, 상기 배터리로부터 전기를 공급받고 상기 로봇의족본체의 작동을 제어하는 기판부;
   상기 베이스브래킷부의 전방에 결합되어 상기 배터리가 노출되지 않도록 덮으며, 정강이의 전면에 대응되는 형상을 가지는 전면커버부; 그리고
   상기 수직프레임의 후방에서 상기 베이스브래킷부와 결합되고 상기 기판부를 내측에 수용하며, 상기 전면커버부와 연속되도록 형성되고 정강이의 후면에 대응되는 형상을 가지는 후면커버부를 포함하고,
   상기 베이스브래킷부는
   상기 수직프레임의 전면을 감싸도록 구비되고 하부에는 상기 수직프레임의 일부분이 외측으로 노출되도록 형성되는 제1오픈홀을 가지는 결합브래킷부와,
   상기 결합브래킷부의 전방에 탈착되고, 상기 결합브래킷부의 전방에 결합 시에 상기 제1오픈홀을 가리는 커버브래킷부를 가지고,
   상기 배터리는 상기 커버브래킷부 및 상기 전면커버부의 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇의족용 케이스 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결합브래킷부는 상기 로봇의족본체에 결합되고 상기 배터리의 하부를 지지하는 마운트부와, 상기 마운트부의 상부에 상기 수직프레임에 대응되도록 형성되어 상기 수직프레임의 전면을 감싸고 하부에는 상기 제1오픈홀이 형성되는 제1오목부와, 상기 제1오목부의 양측에 형성되는 제1플랜지부를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇의족용 케이스 조립체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 커버브래킷부는, 상기 제1오목부에 대응되도록 형성되고 상기 제1오픈홀을 가리는 제2오목부와, 상기 제1플랜지부에 대응되도록 형성되는 제2플랜지부를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇의족용 케이스 조립체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 배터리는 상기 제2오목부의 전방에 상기 수직프레임의 원주방향을 따라 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇의족용 케이스 조립체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전면커버부는 내주면에 상기 배터리에 대응되도록 형성되어 상기 배터리의 전면이 삽입되는 삽입홈을 가지는 것을 특징으로 하는 로봇의족용 케이스 조립체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 로봇의족용 케이스 조립체를 포함하는 로봇의족으로서,
   상기 로봇의족본체는 인체의 발에 대응되고 지면을 디디는 디딤부와, 상기 디딤부의 후단에 결합되고 상기 디딤부가 회전되도록 토크를 전달하는 구동부를 가지고,
   상기 수직프레임은 상기 구동부의 상부에 구비되어 상기 구동부 및 보형물을 연결하는 것을 특징으로 하는 로봇의족.
7. 제6항에 있어서,
   상기 구동부의 하단부를 감싸면서 상기 디딤부의 전방으로 연장 구비되는 와이어;
   상기 구동부의 상부에 구비되고, 상기 구동부의 후단부에 연결되는 상기 와이어의 후단부가 관통되어 외측으로 연장되도록 관통 형성되는 조절공을 가지는 지지브래킷부; 그리고
   상기 조절공을 관통하여 연장되는 상기 와이어의 후단부에 결합되는 스토퍼와, 상기 조절공에 나사 결합되고 상기 스토퍼의 하부에 밀착되며 회전하면서 상기 스토퍼의 높이를 조절하는 조절구를 가지는 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족.
8. 제7항에 있어서,
   상기 후면커버부는 상기 조절부가 노출되도록 형성되는 제2오픈홀과, 상기 제2오픈홀을 개폐하는 덮개를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇의족.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기판부에는 입력포트가 실장되고, 상기 제2오픈홀은 상기 입력포트가 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇의족.
10. 제7항에 있어서,
    상기 수직프레임의 하단부는 상기 지지브래킷부에 나사 결합되고 상단부는 상기 보형물의 하부에 결합되며, 회전하면서 상기 보형물의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 로봇의족.
11. 제6항에 있어서,
    상기 베이스브래킷부는 상기 구동부의 전면 상부 및 측면의 전방 상부를 덮도록 하측으로 연장 형성되는 제1스커트부를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇의족.
12. 제6항에 있어서,
    상기 후면커버부는 상기 구동부의 후면 상부 및 측면 후방 상부 덮도록 하측으로 연장 형성되는 제2스커트부를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇의족.

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