KR102230771B1 - 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정상 보행과 동일한 패턴의 시뮬레이션 워킹 동작을 구현하여, 로봇의족의 성능을 미리 평가할 수 있고, 실제 환자에게 최적의 성능을 발휘시킬 수 있는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 정강이부재, 의족본체 및 관절구동부를 가지는 로봇의족과 연결되며 상기 로봇의족의 워킹 동작을 구현하는 시뮬레이터본체; 상기 시뮬레이션본체에 의해 구현되는 상기 로봇의족의 워킹정보를 감지하는 감지유닛; 및 상기 감지유닛에 의해 감지된 상기 워킹정보가 정상인의 기준워킹정보와 일치되도록 상기 시뮬레이터본체를 제어하는 제어유닛을 포함하는 특징을 개시한다.

Description

로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법{SIMULATION SYSTEM OF ROBOTIC ARTIFICIAL LEG AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 환자 없이도 로봇의족의 내구성을 테스트함과 동시에 정상인의 보행과 동일한 패턴으로 로봇의족의 보행 시뮬레이션을 구현할 수 있는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

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

일예로, 실제 발목 상태와 같이, 자연스러운 보행이 가능하도록 의족의 발목 각도를 자동으로 조정한다거나, 보행 시 신진 대사 소모를 줄일 수 있도록 의족의 발목에 임의 토크를 발생시키는 기능적인 요소가 가미된 이른바, 로봇의족이 개발되고 있다.

한편 환자마다 보행 습관이 다르고, 몸무게 등의 신체 특성에 따라 보행 조건에서도 큰 차이가 발생된다. 이처럼 사람마다 고유의 보행 패턴이 다르기 때문에, 의족은 기본적으로 환자의 보행 패턴을 고려한 설계가 이루어져야 한다.

특히 기능적인 요소가 추가된 로봇의족의 경우 환자의 보행 패턴에 대한 보다 정확한 분석이 먼저 이루어진 다음, 이러한 환자의 보행 패턴을 기초로 하여 로봇의족의 설계를 최적으로 세팅할 필요가 있고, 이로 인하여 실제 적용 시 해당 로봇의족의 기능을 최대로 발휘할 수 있게 된다.

이를 위한 최근의 로봇의족은 환자가 직접 로봇의족을 착용한 상태에서 연습 보행을 수행하고, 이러한 반복된 연습 보행 중 환자가 이야기해 주는 불편사항을 기초로 하여 로봇의족의 구조적인 부분이나 설계 값을 일일이 변경해 주는 수준에 그쳤다.

결국 최종 환자가 로봇의족을 직접 착용하기 전에는, 보행 습관이 다르고 신체 특성이 다른 다양한 환자마다 적합한 구조 및 성능의 로봇의족을 맞춤 설계하기에는 한계가 있었다.

일본공개특허공보 제2012-130711호(2012.07.12.공개)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정상인의 보행과 동일한 패턴의 시뮬레이션 워킹 동작을 구현하여, 실제 환자가 착용하기 전에 로봇의족의 성능을 미리 평가할 수 있고, 실제 환자에게 최적의 성능을 발휘시킬 수 있는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 로봇의족의 시뮬레이션 시스템은, 정강이부재, 의족본체 및 상기 정강이부재와 상기 의족본체를 연결하며 상기 의족본체에 토크를 전달하는 관절구동부를 가지는 로봇의족과 연결되며, 상기 로봇의족의 워킹 동작을 구현하는 시뮬레이터본체; 상기 시뮬레이터본체에 의해 구현되는 상기 로봇의족의 워킹정보를 감지하는 감지유닛; 및 상기 감지유닛에 의해 감지된 상기 워킹정보가 정상인의 기준워킹정보와 일치되도록 상기 관절구동부 및 상기 시뮬레이터본체를 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 감지유닛은, 바닥면에 가해지는 상기 로봇의족의 시간별 하중정보를 감지하는 하중감지부; 및 적어도 상기 로봇의족의 하중이 감지되는 구간에서 상기 로봇의족의 시간별 위치정보를 감지하는 동작감지부를 포함할 수 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 하중감지부는, 상기 의족본체와 접촉하도록 바닥면에 배치되어, 상기 의족본체로부터 전달되는 하중을 감지하는 로드셀을 포함할 수 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 동작감지부는, 워킹 동작 중인 상기 로봇의족의 이미지를 기초로 하여, 상기 로봇의족의 시간별 위치정보를 감지하는 이미지센서를 포함할 수 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 시뮬레이터본체는, 프레임; 상기 프레임에 배치되며, 상기 로봇의족을 전후방향으로 이동시키기 위한 전후이송유닛; 상기 전후이송유닛과 연결되며, 전후방향과 직교하는 좌우방향으로 배치되는 수평축을 중심으로 상기 로봇의족을 회전시키기 위한 스윙유닛; 및 상기 스윙유닛과 연결되며, 상기 로봇의족을 상하방향으로 이동시키기 위한 상하이송유닛을 포함할 수 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 시뮬레이터본체는, 상기 프레임에 대해 전후방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 스윙유닛 및 상기 상하이송유닛이 안착되는 이동테이블; 및 상기 전후이송유닛과 상기 이동테이블을 연결하며, 상기 전후이송유닛의 구동력으로부터 상기 이동테이블을 전후방향으로 이동시키기 위한 동력전달부를 더 포함할 수도 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 시뮬레이터본체는, 상기 프레임에 전후방향으로 배치되는 가이드레일; 및 상기 이동테이블에 배치되되, 상기 가이드레일에 결합되어 상기 가이드레일을 따라 전후방향으로 이동 가능한 가이드블록을 더 포함할 수도 있다.

이 경우 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 동력전달부는, 상기 프레임의 전후방향으로 배치되며, 상기 전후이송유닛의 출력단과 연결되어 연동하여 회전하고, 외주면에는 제1 나사가 형성되는 동력전달샤프트; 및 상기 이동테이블과 결합되며, 내주면에는 상기 제1 나사와 나사 결합되는 제2 나사가 형성된 관통공이 구비되는 동력전달이동블록을 포함한 것일 수 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 상하이송유닛은, 일단이 상기 스윙유닛과 연결되고 타단이 상기 정강이부재와 결합되어, 상기 로봇의족을 바닥면에 근접시키거나 이격시키는 상하구동부를 포함할 수 있다.

이 경우 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 스윙유닛은, 상기 상하구동부의 상단부와 결합된 상태에서 상기 이동테이블 상에 회전 가능하게 지지되는 수평축; 및 상기 수평축을 회전시키는 스윙구동부를 포함한 것일 수 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 제어유닛은, 상기 로봇의족이 바닥면에 접촉 시 정상인의 체중에 상응하는 하중이 바닥면에 전달될 수 있도록, 상기 상하이송유닛을 제어하여 바닥면에 대한 상기 로봇의족의 부가 압력을 구현할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 상기 로봇의족의 시뮬레이션 시스템을 이용한 로봇의족의 시뮬레이션 제어방법은, 정상인의 워킹 동작에 대한 기준워킹정보를 생성하는 생성단계; 상기 로봇의족 시뮬레이션 시스템을 이용하여 상기 로봇의족의 워킹 동작을 구현하는 시뮬레이션단계; 워킹 동작 중인 상기 로봇의족의 워킹정보를 감지하는 감지단계; 및 상기 워킹정보와 상기 기준워킹정보가 일치되도록 상기 로봇의족 및 시뮬레이션본체를 제어하는 제어단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 제어방법에 있어서, 상기 감지단계는, 바닥면에 가해지는 상기 로봇의족의 시간별 하중정보를 감지하는 하중감지단계; 및 적어도 상기 로봇의족의 하중이 감지되는 구간에서 상기 로봇의족의 시간별 위치정보를 감지하는 동작감지단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 로봇의족의 시뮬레이션 제어방법에 있어서, 상기 제어단계에서 상기 워킹정보와 상기 기준 워킹정보가 일치하는 경우, 상기 로봇의족의 워킹 동작을 반복시킨 다음, 해당 로봇의족의 정상여부를 결정하는 검사단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법은 시뮬레이터본체를 이용하여 정상인의 보행과 동일한 패턴의 시뮬레이션 워킹 동작을 구현할 수 있기 때문에, 로봇의족의 실제 사용에 앞서 내구성 등의 성능 평가를 수행할 수 있고, 이로써 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 거동이 불편한 환자가 로봇의족을 직접 착용한 상태에서 연습 보행을 수행할 필요 없이, 시뮬레이터본체를 이용하여 환자의 실제 보행과 동일한 패턴의 시뮬레이션 워킹 동작을 구현할 수 있기 때문에, 로봇의족 환자의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 시뮬레이션 과정에서 보행 패턴이 다른 환자마다 로봇의족의 설계 세팅 값을 재설정할 수 있기 때문에, 환자별로 로봇의족의 동작 조건을 최적화할 수 있고, 이로써 보행자의 자연스러운 보행이 가능하도록 의족본체의 회전각도(발목각도)를 조정한다거나 보행 시 신진 대사 소모를 줄일 수 있도록 의족본체에 임의 토크를 발생시키는 등의 로봇의족이 가지는 기능을 최대로 발휘할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 전후이송유닛, 스윙유닛 및 상하이송유닛을 가지는 시뮬레이터본체를 통하여, 다양한 종류의 의족에 대하여 호환성 있는 시뮬레이션이 가능한 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이션 대상인 로봇의족의 측면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이션본체를 설명하기 위한 측면 예시도(a) 및 정면 예시도(b)이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 동력전달부를 설명하기 위한 이동테이블의 저면을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이션본체의 작동과정을 설명하기 위한 측면 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 정상인의 워킹 동작에 따른 기준워킹정보를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 로봇의족의 시간별 위치정보를 감지하는 동작감지부의 작동을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이션 시스템의 제어방법을 설명하기 하기 위한 흐름도이다.

이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이션 시스템을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이션 대상인 로봇의족의 측면 예시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇의족 시뮬레이션 시스템은, 실제 환자가 로봇의족(100)을 직접 착용한 상태에서 보행을 구현하는 대신, 환자가 실제로 로봇의족(100)을 착용한 상태에서 구현되는 보행과 동일한 패턴의 워킹 동작을 시뮬레이션 하고, 이를 기반으로 로봇의족(100)의 내구성, 성능검사 및 환자마다의 최적의 설계를 만족시킬 수 있는 것이다.

이를 위한 로봇의족 시뮬레이션 시스템은, 로봇의족(100)이 결합된 시뮬레이터본체(200), 감지유닛, 제어유닛을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 로봇의족(100)은, 환자에게 적용되고 본 발명에 의한 시뮬레이션 대상이 되는 의족부재로써, 정강이부재(110), 의족본체(130), 관절구동부(150)를 포함할 수 있다.

정강이부재(110)는, 신체의 정강이에 대응되는 부분이며, 환자의 다리와 연결될 수 있다. 또한 정강이부재(110)의 상부 끝단에는 별도의 의족부재가 추가적으로 결합될 수도 있으며, 예를 들어, 신체의 정강이, 무릎관절부, 대퇴부 등에 대응되는 의족부재가 추가로 결합될 수도 있다.

의족본체(130)는, 신체의 발에 대응되는 부분이며, 도시된 예에서는 탄성력이 부여되도록 이중의 판상 구조로 이루어져, 환자의 자연스러운 보행을 도모하고 보행 시 바닥과의 충격을 흡수할 수 있도록 할 수 있다. 이와 달리, 의족본체(130)는 다양한 모양과 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 그 형상이나 재질 등 구조적인 부분에 대하여 특별히 한정되지 않는다.

또한 의족본체(130)는 실제 사용 시에는 신발이 씌워질 수 있는데, 이에 따라, 본 발명에 의한 시뮬레이션 중에도 신발이 신겨진 상태에서 시뮬레이션이 구현될 수 있다.

관절구동부(150)는, 신체의 발목에 대응되는 부분이며, 정강이부재(110)와 의족본체(130)를 회전 가능하게 연결할 수 있다. 이러한 관절구동부(150)는 환자의 자연스러운 보행이 가능하도록 의족본체(130)의 회전각도(발목각도)를 조정한다거나, 보행 시 신진 대사 소모를 줄일 수 있도록 의족본체(130)에 임의 토크를 발생시키는 등의 기능적인 요소를 포함할 수 있다.

일예로, 관절구동부(150)는 의족본체(130)에 토크를 전달하여 정강이부재(110)에 대해 의족본체(130)를 임의의 회전각으로 회전시킬 수도 있다. 이처럼 의족본체(130)에 토크를 전달하기 위해 관절구동부(150)는 별도의 외부 동력원과 연결될 수 있다.

또한 관절구동부(150)는 바닥으로부터 의족본체(130)에 하중이 작용하지 않을 시, 정강이부재(110)에 대해 의족본체(130)를 일정한 회전각도로 유지시킬 수 있다. 다시 말해, 관절구동부(150)는 외력이 작용하지 않을 시 의족본체(130)가 수평상태 즉, 정강이부재(110)에 대해 의족본체(130)가 직각의 회전각(90도)을 유지할 수 있다.

예를 들어, 관절구동부(150)에는 정강이부재(110)에 대해 의족본체(130)의 직각의 회전각을 유지시키기 위한 복원성의 탄성부재가 구비될 수 있다.

결국 본 발명은 로봇의족(100)에 대한 반복된 시뮬레이션 워킹 동작을 수행하여, 로봇의족(100)을 구성하는 각 구성품에 대한 내구성 등의 성능을 검사하는 것뿐만 아니라, 실제 환자가 로봇의족(100)을 착용하고 보행하는 과정에서 자연스러운 워킹 및 신진대사 소모를 줄일 수 있도록 로봇의족(100)의 관절구동부(150)에서 작용하는 복원력의 크기나 토크 값을 최적으로 설계할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이터본체를 설명하기 위한 측면 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이터본체를 설명하기 위한 정면 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이터본체의 작동과정을 설명하기 위한 측면 예시도이다.

도 1과 함께 도 3 내지 도 5를 참조하면, 시뮬레이터본체(200)는, 로봇의족(100)에 대하여 정상인의 보행과 동일한 패턴의 워킹 동작을 반복시킬 수 있는 것으로, 이를 위한 시뮬레이터본체(200)는, 프레임(210), 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250), 상하이송유닛(260)을 포함할 수 있다.

먼저 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이터본체(200)는 적어도 로봇의족(100)이 바닥면에 지속적으로 접촉하는 1스텝 구간에서의 워킹 동작을 반복적으로 시뮬레이션 시킬 수 있다.

물론 상기 시뮬레이터본체(200)는 2스텝 이상의 워킹 구간에서의 워킹 동작을 반복할 수 있는 것은 물론이며, 다만 이 경우 시뮬레이터본체(200)의 크기가 불필요하게 커질 수 있다.

프레임(210)은, 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250) 및 상하이송유닛(260)을 바닥면으로부터 일정높이로 지지시키며, 로봇의족(100)의 워킹 동작을 위한 공간을 제공할 수 있다.

도 1에 표시된 211은 이동바퀴이며, 212는 높이조절수단이고, 213은 고정클램프이다. 즉, 프레임(210)은 이동바퀴(211)를 이용하여 자유롭게 이동이 가능하고, 높이조절수단(212)을 조정하여 시뮬레이터본체(200)의 높이 또는 수평상태를 미세하게 조절할 수 있으며, 고정클램프(213)를 이용하여 바닥면에 견고히 고정될 수 있다. 특히 본 발명에 의한 시뮬레이션 과정에서는 고정클램프(213)를 이용하여 바닥면에 프레임(120)을 견고히 고정시킨 상태에서 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

전후이송유닛(220)은, 프레임(210)에 배치되며 로봇의족(100)을 워킹방향인 전후방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 것으로, 전후구동부(221)를 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 이러한 전후이송유닛(220)은 적어도 1스텝에 해당하는 전후방향 이동 범위를 가질 수 있다.

상기 전후구동부(221)는 전동모터일 수 있으며, 전동모터를 일 방향으로 회전시키거나 반대 방향으로 회전시킴에 따라, 로봇의족(100)을 전방으로 이동시키거나 후방으로 이동시킬 수 있다.

스윙유닛(250)은, 전후이송유닛(220)과 연결되며, 전후방향과 직교하는 좌우방향으로 배치되는 수평축(252)을 중심으로 로봇의족(100)을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것으로, 스윙구동부(251)를 포함할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 이러한 스윙유닛(250)은 정상인의 보행 시 다음 스텝을 위해 고관절을 중심으로 다리를 전방으로 들어올리고, 신체가 전방으로 이동됨에 따라 고관절을 중심으로 다리가 후방으로 다시 젖혀지는 과정을 구현할 수 있다. 결국 상기 수평축(252)은 정상인의 고관절과 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

상기 스윙구동부(251)는 전동모터일 수 있으며, 전동모터를 일 방향으로 회전시키거나 반대 방향으로 회전시킴에 따라, 상기 수평축(252)을 중심으로 로봇의족(100)을 전방 상향으로 회전시키거나 후방 상향으로 회전시킬 수 있다.

상하이송유닛(260)은, 스윙유닛(250)과 연결되며, 로봇의족(100)을 상하방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 것으로, 상하구동부(261)를 포함할 수 있다.

일예로, 상기 상하구동부(261)는 일단이 스윙유닛(250)과 연결되고 타단이 정강이부재(110)에 결합되어 로봇의족(100)을 바닥면에 근접시키거나 이격시키는 것으로, 공압에 의해 작동되는 실린더일 수 있다.

상기 상하구동부(261)는 실린더가 신장되거나 수축되는 것에 따라, 실린더의 출력단에 해당하는 실린더로드(262)에 결합된 로봇의족(100)을 바닥면에 근접하게 하강시키거나 바닥면으로부터 이격되게 상승시킬 수 있다.

이처럼 상하구동부(261)로서 실린더가 적용되는 경우, 실린더로드(262)와 로봇의족(100)의 정강이부재(110)는 별도의 체결부재를 이용하여 고정 결합될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 이러한 상하이송유닛(260)을 통하여 로봇의족(100)은 1스텝 구간에서 바닥면(e)에 지속적으로 접촉될 수 있다.

이상에서와 같이, 로봇의족(100)은 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250) 및 상하이송유닛(260)의 상호 유기적인 구동을 통하여, 정상인의 1스텝에 해당하는 보행과 동일한 패턴으로 1스텝에 해당하는 로봇의족(100)의 워킹 동작을 반복할 수 있다.

이하 실시예에 의한 시뮬레이터본체(200)를 구성하는 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250), 상하이송유닛(260)의 결합구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1, 도 3, 도 4를 참조하면, 실시예에 의한 시뮬레이터본체(200)는 이동테이블(240)을 포함할 수 있다.

이동테이블(240)은 프레임(210)에 대해 전후방향으로 이동 가능하게 설치되며, 스윙유닛(250) 및 상하이송유닛(260)이 안착될 수 있다.

이때 전후이송유닛(220)과 상기 이동테이블(240)을 연결하여, 전후이송유닛(220)의 구동력으로부터 상기 이동테이블(240)을 전후방향으로 이동시키기 위한 동력전달부(230)를 포함할 수 있다.

결국 전후이송유닛(220)과 동력전달부(230)를 매개로 연결된 이동테이블(240)은, 전후이송유닛(220)의 구동력으로부터 프레임(210) 상에서 전후방향으로 슬라이드 이동될 수 있고, 이때 이동테이블(240) 상에 안착된 스윙유닛(250)과 상하이송유닛(260)은 이동테이블(240)의 전후방향 이동과 연동될 수 있다.

보다 상세하게, 프레임(210)의 상부에는 전후방향으로 배치되는 가이드레일(235)이 구비될 수 있고, 이동테이블(240)의 하부에는 상기 가이드레일(235)에 결합되어 상기 가이드레일(235)을 따라 전후방향으로 이동이 가능한 가이드블록(237)이 구비될 수 있다.

또한 상기 동력전달부(230)는 동력전달샤프트(231) 및 동력전달이동블록(233)을 포함할 수 있다.

동력전달샤프트(231)는, 프레임(210)의 전후방향으로 배치되어 전후이송유닛(220)의 출력단(222)과 연결되어 연동하여 회전하며, 외주면에는 제1 나사가 형성될 수 있다.

동력전달이동블록(233)은, 이동테이블(240)의 하부에 결합되며, 내주면에는 상기 제1 나사와 나사 결합되는 제2 나사가 형성된 관통공(2331)이 구비될 수 있다.

이로 인하여, 전후이송유닛(220)의 출력단(222)이 일 방향으로 회전하면, 출력단(222)과 연결된 동력전달샤프트(231)가 일 방향으로 회전되고, 동력전달샤프트(231)와 나사 결합되어 있는 동력전달이동블록(233)은 동력전달샤프트(231)의 길이방향(전후방향)으로 전진함에 따라 이동테이블(240)이 전방으로 이동된다. 반대로 전후이송유닛(220)의 출력단(222)이 반대 방향으로 회전하면, 출력단(222)과 연결된 동력전달샤프트(231)가 반대 방향으로 회전되고, 동력전달샤프트(231)와 나사 결합되어 있는 동력전달이동블록(233)은 동력전달샤프트(231)의 길이방향(전후방향)으로 후진함에 따라 이동테이블(240)이 후방으로 이동된다.

이러한 동력전달부(230)의 작동 중, 프레임(210)과 이동테이블(240)은 가이드레일(235)과 가이드블록(237)으로 결속되어 있기 때문에, 동력손실 없이 프레임(210)에 대한 이동테이블(240)의 전후방향 이동이 안정적으로 구현될 수 있다.

한편 전후구동부(221)의 출력단(222)과 동력전달부(230)의 동력전달샤프트(231)는 직접 연결될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 전후구동부(221)의 출력단(222)의 회전력을 가감속시키기 위한 동력전달부재(223)를 매개로 연결될 수 있다.

예를 들어, 동력전달부재(223)는 전후구동부(221)의 출력단(222)에 구비되는 구동풀리(2231), 동력전달샤프트(231)에 구비되는 피동풀리(2235), 및 상기 구동풀리(2231)와 상기 피동풀리(2235)를 연결하는 벨트(2232)로 이루어질 수 있다. 이러한 동력전달부재(223)를 통하여 전후구동부(221)의 출력단(222)의 회전력은 가감속된 상태로 동력전달샤프트(231)로 전달될 수 있다. 도시된 바와 달리, 동력전달부재(223)는 스프라켓/체인, 기어결합 등으로도 구현될 수 있다.

한편 스윙유닛(250)과 상하이송유닛(260)은 이동테이블(240) 상에 안착되어 이동테이블(240)과 함께 연동하여 전후방향으로 이동될 수 있다.

이때 상하이송유닛(260)은 일단이 스윙유닛(250)과 연결되고 타단이 정강이부재(110)에 결합되어 로봇의족(100)을 바닥면에 근접시키거나 이격시키는 상하구동부(261)를 포함할 수 있다.

이때 상하구동부(261)의 상단부는 이동테이블(240)에 안착된 스윙유닛(250)과 연결될 수 있도록, 상기 이동테이블(240)에 형성된 관통홀(241)을 관통하여 이동테이블(240)의 상부로 노출되게 배치될 수 있다.

또한 스윙유닛(250)은 이동테이블(240)의 상부로 노출된 상하구동부(261)의 상단부와 결합된 상태에서 이동테이블(240) 상에 회전 가능하게 지지되는 수평축(252)과, 수평축(252)을 회전시키는 스윙구동부(251)를 포함할 수 있다.

이때 이동테이블(240)의 상부면에는 스윙유닛(250)의 수평축(252)을 회전 가능하게 지지하기 위한 회전지지부(245)가 구비될 수 있다.

이상과 같이, 스윙유닛(250)과 상하이송유닛(260)은 전후이송유닛(220)의 작동에 따른 이동테이블(240)의 전후방향 이동과 함께 연동하여 전후방향으로 이동될 수 있고, 상하이송유닛(260)은 스윙유닛(250)의 작동에 따른 수평축(252)의 스윙 동작과 함께 연동하여 스윙 동작이 구현될 수 있다.

결국 상하이송유닛(260)의 출력단에 해당하는 실린더로드(262)에 결합된 로봇의족(100)은 전후방향, 스윙, 및 상하방향으로의 이동수단을 통하여, 1스텝 구간에서 요구되는 워킹 동작을 자유롭게 구현할 수 있게 된다.

한편 감지유닛은, 시뮬레이터본체(200)에 의하여 워킹 동작되는 로봇의족(100)의 워킹정보를 감지하는 것으로, 이러한 감지유닛은 하중감지부(310) 및 동작감지부를 포함할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 하중감지부(310)는, 1스텝 구간에서 워킹 동작 중, 바닥면(e)에 가해지는 로봇의족(100)의 시간별 하중정보를 감지할 수 있다.

일예로, 하중감지부(310)는 의족본체(130)와 접촉하도록 바닥면에 배치되어 의족본체(130)로부터 바닥으로 전달되는 하중을 감지할 수 있으며, 예를 들어, 로드셀(Road cell)을 포함할 수 있다.

상기 로드셀은 힘이나 하중 등의 물리량을 전기적 신호로 변환시켜 힘(하중)을 측정하는 하중감지센서의 하나로써, 미세한 힘(하중)에 대한 응답성이 우수하고, 작용하는 힘(하중)의 방향성까지 감지할 수 있다.

이렇게 로드셀을 바닥면에 적용하는 경우 로봇의족(100)이 접촉되는 바닥면 영역에 대해 복수의 로드셀을 배열시켜 구성함이 바람직하다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 1스텝 구간에서 워킹 동작 시 의족본체(130)와 바닥면(e)의 접촉과정은, 뒤꿈치(Heel)와 대응하는 의족본체(130)의 후단부가 바닥면(e)과 경사각을 유지하며 먼저 접촉된다. 다음으로 발바닥과 대응하는 의족본체(130)의 저면 전체가 바닥면(e)과 접촉된다. 다음으로 의족본체(130)의 후단부는 바닥면(e)으로부터 이격되고 발끝(Toe)과 대응하는 의족본체(130)의 전단부가 바닥면(e)과 경사각을 유지하며 접촉된다.

이상과 같이 의족본체(130)와 접촉되는 바닥면에 대해 복수개로 배열된 로드셀은 1스텝 구간에서 의족본체(130)로부터 가해지는 시간별 하중 크기, 시간별 하중 분포, 시간별 하중의 방향성을 보다 정밀하게 감지할 수 있다.

이렇게 하중감지부(310)를 통하여 감지된 로봇의족(100)의 하중정보는 제어유닛으로 전송될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 감지하는 동작감지부의 작동을 설명하기 위한 개념도로써, (a) 도면에서 (e) 도면으로 가며 로봇의족(100)의 측면 영상을 촬영한 이미지(IM)를 추출하여 보인 개념도이다.

동작감지부는, 적어도 로봇의족(100)의 하중이 감지되는 1스텝 구간에서 워킹 동작 중인 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 감지할 수 있다.

일예로, 동작감지부는 이미지센서를 이용하여, 워킹 동작 중인 로봇의족(100)의 이미지(IM)를 기초로 하여 정강이부재(110)를 포함한 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 감지할 수 있다.

이미지센서를 통하여 1스텝 구간에서 워킹 동작 중인 로봇의족(100)의 측면영상을 실시간으로 촬영하고, 이렇게 촬영된 이미지(IM)를 기초로 하여, 정강이부재(110)의 위치정보(상, 하단의 위치 및 기울기 정보) 및 의족본체(130)(전, 후단의 위치 및 기울기 정보)를 획득할 수도 있다.

다른 예로, 상기 동작감지부는 관절구동부(150)에 구비되는 엔코더(Encoder)를 이용하여, 정강이부재(110)에 대한 의족본체(130)의 회전각(A)을 측정함으로써, 정강이부재(110)에 대한 의족본체(130)의 시간별 위치정보를 감지할 수도 있다.

상기 엔코더는 회전운동이나 직선운동 하는 물체의 위치와 속도 정보를 전기적인 펄스신호로 변환하는 센서로써, 예를 들어, 관절구동부(150)의 회전축과 연결되는 로터리 엔코더가 적용될 수 있으며, 이로써 관절구동부(150)의 시간별 회전각(A)을 실시간으로 감지할 수도 있다.

또 다른 예로, 상기 동작감지부는 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250) 및 상하이송유닛(260)의 출력 값을 기초로 하여, 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 감지할 수도 있다. 예를 들어, 전후구동부(221), 스윙구동부(251) 및 상하구동부(261)에 구비될 수 있는 엔코더에서 감지된 출력 값으로부터 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 실시간으로 감지할 수도 있다.

이상과 같이 동작감지부는 이미지센서의 이미지정보를 이용하여 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 실시간으로 감지할 수 있다.

나아가 동작감지부는 관절구동부(150)의 출력 값을 수집하여 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 추가로 감지하는 경우, 로봇의족(100)의 시간별 위치정보에 대한 정확도를 높일 수 있다.

또한 동작감지부는 전후구동부(221), 스윙구동부(251) 및 상하구동부(261)의 출력 값을 수집하여 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 추가로 감지하는 경우, 로봇의족(100)의 시간별 위치정보에 대한 정확도를 더욱 높일 수 있다.

제어유닛은, 전술한 감지유닛에 의해 수집된 로봇의족(100)의 워킹정보가 정상인의 기준워킹정보와 일치되도록 시뮬레이터본체(200)를 제어할 수 있다.

먼저 정상인의 기준워킹정보는 의족본체(130)와 대응되는 발, 관절구동부(150)와 대응되는 발목, 정강이부재(110)와 대응되는 정강이 부분에 대한 시간별 기준위치정보와, 발과 접촉되는 바닥면에 가해지는 시간별 기준하중정보를 포함할 수 있다.

일예로, 발, 발목, 정강이에 각각 3D 동작 인식 센서를 장착한 상태로, 보행 중 발, 발목, 정강이의 시간별 기준위치정보를 수집할 수 있고, 본 발명의 실시예에서와 같이, 하중감지부(310)가 구비된 바닥 위를 보행하는 것으로써 바닥면에 가해지는 시간별 기준하중정보를 수집할 수 있다.

다른 예로, 본 발명의 실시예에서와 같이, 이미지센서를 이용하여 보행 중 발, 발목, 정강이의 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지를 기초로 하여, 발, 발목, 정강이의 시간별 기준위치정보를 수집할 수도 있고, 하중감지부(310)가 구비된 바닥 위를 보행하는 것으로써 바닥면에 가해지는 시간별 기준하중정보를 수집할 수 있다.

이렇게 수집된 기준워킹정보는 제어유닛으로 전송되어 미리 저장 설정된다.

이상과 같이 제어유닛은 미리 생성된 기준워킹정보를 기초로 하여, 시뮬레이터본체(200)의 작동신호를 생성하며, 이를 통해 개별 작동되는 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250), 상하이송유닛(260)의 유기적인 동작으로부터 실제 정상인의 보행과 동일한 패턴으로 로봇의족(100)의 워킹 동작을 시뮬레이션하게 된다.

상세하게, 제어유닛은 미리 설정된 시간별 기준위치정보 및 기준하중정보를 기초로 하여, 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250), 상하이송유닛(260)의 작동신호를 생성하여 1스텝 구간에서 로봇의족(100)의 워킹 동작을 반복시킨다.

이러한 로봇의족(100)의 워킹 동작 중, 동작감지부는 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 계속해서 수집하여 제어유닛으로 전송하고, 이를 기초로 제어유닛은 로봇의족(100)의 시간별 위치정보가 미리 설정된 시간별 기준위치정보와 일치되도록, 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250), 상하이송유닛(260)을 계속해서 제어한다.

이와 동시 하중감지부(310)는 로봇의족(100)의 시간별 하중정보를 계속해서 수집하여 제어유닛으로 전송하고, 이를 기초로 제어유닛은 로봇의족(100)의 시간별 하중정보가 미리 설정된 시간별 기준하중정보와 일치되도록, 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250), 상하이송유닛(260)을 계속해서 제어한다.

한편 상기 로봇의족(100)의 시간별 하중정보가 미리 설정된 시간별 기준하중정보와 일치되도록 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250), 상하이송유닛(260)을 제어할 시, 제어유닛은 로봇의족(100)이 바닥면에 접촉 시 정상인의 체중에 상응하는 하중이 바닥면에 전달될 수 있도록, 상기 상하이송유닛(260)을 제어하여 바닥면에 대한 로봇의족(100)의 부가 압력을 구현할 수 있다.

도 6을 참조하면, 일반적으로 1스텝 구간에서 보행 중, 초기 (a) 구간에서는 왼발과 오른발이 함께 바닥면(e)과 접촉된 상태를 이루고, (b) 구간에서는 왼발은 공중에서 스윙되고 오른발만 바닥면(e)에 접촉된 상태를 이루며, (c) 구간에서는 왼발과 오른발이 함께 바닥면(e)과 접촉된 상태를 이루게 된다.

다시 말해, (b) 구간에서 하중은 (a), (c) 구간에서의 하중보다 큰 하중이 바닥면(e)에 작용하게 되는데, 이러한 1스텝 구간에서 변화되는 하중정보에 상응하게 제어유닛은 상하이송유닛(260)의 출력 값을 조정하며 로봇의족(100)으로부터 바닥면(e)에 가해지는 부가 압력 값을 시간별로 적절히 조정할 수 있다.

한편 제어유닛은 감지유닛에 의해 감지된 로봇의족(100)의 워킹정보가 정상인의 기준워킹정보와 일치되도록, 시뮬레이터본체(200)를 제어할 뿐만 아니라, 로봇의족(100)의 관절구동부(150)를 추가로 제어할 수도 있다.

즉, 미리 설정된 정상인의 기준워킹정보 중, 정강이에 대해 발의 회전각도가 변화되는 경우, 제어유닛은 로봇의족(100)의 관절구동부(150)의 복원력을 조정한다거나, 추가 토크를 부여하는 등으로 관절구동부(150)를 추가적으로 제어할 수 있고, 이로써 미리 설정된 기준워킹정보와 로봇의족(100)의 워킹정보를 더욱 정확히 일치시킬 수 있다.

또한 초기 기준워킹정보를 생성하는 단계에서 정상인은 해당 로봇의족(100)을 착용하게 되는 환자와 신체 특성과 보행 패턴이 매우 흡사한 사람으로 선택될 수 있다.

결국 실제 환자와 유사한 신체 특성 및 보행 패턴을 만족하는 기준워킹정보를 기초로 하기 때문에, 상기한 바와 같이 제어유닛을 통하여 관절구동부(150)가 가지는 복원력 크기 또는 토크를 추가적으로 제어하여 재설정함으로써, 최종적으로 로봇의족(100)을 착용하게 될 실제 환자로 하여금 자연스러운 보행 및 신진 대사 소모를 줄일 수 있는 최적의 설계 세팅을 만족시킬 수 있다.

이상에서 설명된 로봇의족 시뮬레이션 시스템을 이용한 로봇의족 시뮬레이션 시스템의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 시뮬레이션 시스템의 제어방법을 설명하기 하기 위한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 로봇의족 시뮬레이션 시스템의 제어방법은, 생성단계(S100), 시뮬레이션단계(S200), 감지단계(S300), 제어단계(S400)를 포함할 수 있다.

생성단계(S100)는, 정상인의 워킹 동작에 대한 기준워킹정보를 생성하는 단계로써, 상기 기준워킹정보는 의족본체(130)와 대응되는 발, 관절구동부(150)와 대응되는 발목, 정강이부재(110)와 대응되는 정강이 부분에 대한 시간별 기준위치정보와, 발과 접촉되는 바닥면에 가해지는 시간별 기준하중정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 발, 발목, 정강이에 각각 3D 동작 인식 센서를 장착한 상태로, 보행 중 발, 발목, 정강이의 시간별 기준위치정보를 수집할 수 있고, 하중감지부(310)가 구비된 바닥 위를 보행하는 것으로써 바닥면에 가해지는 시간별 기준하중정보를 수집할 수 있다. 또한 다른 예로, 이미지센서를 이용하여 보행 중 발, 발목, 정강이의 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지를 기초로 하여, 발, 발목, 정강이의 시간별 기준위치정보를 수집할 수도 있고, 하중감지부(310)가 구비된 바닥 위를 보행하는 것으로써 바닥면에 가해지는 시간별 기준하중정보를 수집할 수 있다.

이렇게 수집 생성된 기준워킹정보는 제어유닛으로 전송되어 미리 저장 설정된다.

시뮬레이션단계(S200)는, 로봇의족 시뮬레이션 시스템을 이용하여 로봇의족(100)의 워킹 동작을 구현하는 단계로써, 제어유닛은 미리 설정된 기준워킹정보와 상응하는 작동신호를 생성하여 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250) 및 상하이송유닛(260) 중 적어도 하나를 작동시키며, 로봇의족(100)에 대해 정상인의 보행 패턴과 동일한 패턴의 시뮬레이션 워킹 동작을 수행시킨다.

또한 시뮬레이션단계(S200)에서 제어유닛은 미리 설정된 기준워킹정보와 상응하는 작동신호를 생성하여 관절구동부(150)를 작동시키며, 로봇의족(100)에 대해 정상인의 발목 회전각도와 동일한 패턴의 시뮬레이션 워킹 동작을 수행시킬 수 있다.

감지단계(S300)는, 워킹 동작 중인 로봇의족(100)의 워킹정보를 감지하는 단계로써, 감지유닛을 이용하여 워킹 동작 중인 로봇의족(100)의 워킹정보를 수집하게 된다.

상기 감지단계(S300)는 하중감지부(310)를 이용하여, 바닥면에 가해지는 로봇의족(100)의 시간별 하중정보를 감지하는 하중감지단계와, 동작감지부를 이용하여, 적어도 로봇의족(100)의 하중이 감지되는 구간에서 로봇의족(100)의 시간별 위치정보를 감지하는 동작감지단계를 수행할 수 있다.

제어단계(S400)는, 감지유닛으로부터 수집된 워킹정보와 미리 설정된 기준워킹정보가 일치되도록, 제어유닛은 전후이송유닛(220), 스윙유닛(250), 상하이송유닛(260) 중 적어도 하나를 제어하며, 로봇의족(100)의 워킹 동작이 정상인의 보행 패턴과 일치되도록 지속적으로 동기화시킨다.

또한 제어단계(S400)에서 감지유닛으로부터 수집된 워킹정보와 미리 설정된 기준워킹정보가 일치되도록, 제어유닛은 관절구동부(150)를 제어하며, 워킹 동작 중인 의족본체(130)의 회전각도가 정상인의 발목 회전각도와 일치되도록 지속적으로 동기화시킬 수 있다.

상기 제어단계(S400)를 통해 로봇의족(100)의 워킹정보와 미리 설정된 기준워킹정보가 지속적으로 일치되는 경우, 일정 시간 혹은 일정 회수만큼 로봇의족(100)의 워킹 동작을 반복하여 수행한다.(S500 반복단계)

결국 미리 설정된 기준워킹정보와 로봇의족(100)의 워킹정보가 일치된 상태에서 로봇의족(100)의 워킹 동작을 반복 수행함으로써, 해당 로봇의족(100)의 내구성 및 성능의 정상여부를 확인할 수 있고, 관절구동부(150)의 복원력 크기나 토크 값이 환자에게 최적으로 맞춤 설계됨을 확인할 수 있다.(S600 검사단계)

이상과 같이 본 발명의 실시예에 의한 로봇의족 시뮬레이션 시스템은, 시뮬레이터본체(200)를 이용하여 환자가 로봇의족(100)을 착용한 상태에서의 보행과 동일한 패턴의 시뮬레이션 워킹 동작을 구현할 수 있기 때문에, 로봇의족(100)의 실제 사용에 앞서 내구성 등의 성능 평가를 미리 수행할 수 있고, 이로써 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 의한 로봇의족 시뮬레이션 시스템은, 거동이 불편한 환자가 로봇의족(100)을 직접 착용한 상태에서 연습 보행을 수행할 필요 없이, 시뮬레이터본체(200)를 이용하여 환자의 실제 보행과 동일한 패턴의 시뮬레이션 워킹 동작을 구현할 수 있기 때문에, 로봇의족 환자의 편의성을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 의한 로봇의족 시뮬레이션 시스템은, 신체 특성 및 보행 패턴이 다른 환자마다 로봇의족(100)의 설계 값을 재설정할 수 있기 때문에, 환자별로 로봇의족(100)의 설계 세팅을 최적화할 수 있고, 이로써, 보행자의 자연스러운 보행이 가능하도록 의족본체(130)의 회전각도(발목각도)를 조정한다거나, 보행 시 신진 대사 소모를 줄일 수 있도록 의족본체(130)에 임의 토크를 발생시키는 등의 로봇의족(100)의 기능을 최대로 발휘할 수 있다.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.

100: 로봇의족 110: 정강이부재
130: 의족본체 150: 관절구동부
200: 시뮬레이터본체 210: 프레임
220: 전후이송유닛 230: 동력전달부
240: 이동테이블 250: 스윙유닛
260: 상하이송유닛 310: 하중감지부

Claims (13)

1. 정강이부재, 의족본체 및 상기 정강이부재와 상기 의족본체를 연결하며 상기 의족본체에 토크를 전달하는 관절구동부를 가지는 로봇의족과 연결되며, 상기 로봇의족의 워킹 동작을 구현하는 시뮬레이터본체;
   상기 시뮬레이터본체에 의해 구현되는 상기 로봇의족의 워킹정보를 감지하는 감지유닛; 및
   상기 감지유닛에 의해 감지된 상기 워킹정보가 정상인의 기준워킹정보와 일치되도록 상기 관절구동부 및 상기 시뮬레이터본체를 제어하는 제어유닛;을 포함하고,
   상기 시뮬레이터본체는 상기 정강이부재와 연결되어 보행시 상기 로봇의족을 상하방향으로 이동시키는 상하구동부를 가지는 상하이송유닛;을 포함하며,
   상기 제어유닛은 상기 로봇의족이 바닥면에 접촉 시, 미리 설정된 기준하중정보에 따라 정상인의 체중에 상응하는 하중이 바닥면에 전달될 수 있도록 상기 상하구동부의 실린더에 공압을 인가하여 바닥면에 대한 상기 로봇의족의 부가압력을 구현하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감지유닛은,
   바닥면에 가해지는 상기 로봇의족의 시간별 하중정보를 감지하는 하중감지부; 및
   적어도 상기 로봇의족의 하중이 감지되는 구간에서 상기 로봇의족의 시간별 위치정보를 감지하는 동작감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 하중감지부는,
   상기 의족본체와 접촉하도록 바닥면에 배치되어, 상기 의족본체로부터 전달되는 하중을 감지하는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 동작감지부는,
   워킹 동작 중인 상기 로봇의족의 이미지를 기초로 하여, 상기 로봇의족의 시간별 위치정보를 감지하는 이미지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 시뮬레이터본체는,
   프레임;
   상기 프레임에 배치되며, 상기 로봇의족을 전후방향으로 이동시키기 위한 전후이송유닛; 및
   상기 전후이송유닛과 연결되며, 전후방향과 직교하는 좌우방향으로 배치되는 수평축을 중심으로 상기 로봇의족을 회전시키기 위한 스윙유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 시뮬레이터본체는,
   상기 프레임에 대해 전후방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 스윙유닛 및 상기 상하이송유닛이 안착되는 이동테이블; 및
   상기 전후이송유닛과 상기 이동테이블을 연결하며, 상기 전후이송유닛의 구동력으로부터 상기 이동테이블을 전후방향으로 이동시키기 위한 동력전달부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 시뮬레이터본체는,
   상기 프레임에 전후방향으로 배치되는 가이드레일; 및
   상기 이동테이블에 배치되되, 상기 가이드레일에 결합되어 상기 가이드레일을 따라 전후방향으로 이동 가능한 가이드블록;을 더 포함하며,
   상기 동력전달부는,
   상기 프레임의 전후방향으로 배치되며, 상기 전후이송유닛의 출력단과 연결되어 연동하여 회전하고, 외주면에는 제1 나사가 형성되는 동력전달샤프트; 및
   상기 이동테이블과 결합되며, 내주면에는 상기 제1 나사와 나사 결합되는 제2 나사가 형성된 관통공이 구비되는 동력전달이동블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
8. 제5항에 있어서,
   상기 상하구동부는,
   일단이 상기 스윙유닛과 연결되고 타단이 상기 정강이부재와 결합되어, 상기 로봇의족을 바닥면에 근접시키거나 이격시키는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
9. 제6항에 있어서,
   상기 스윙유닛은,
   상기 상하구동부의 상단부와 결합된 상태에서 상기 이동테이블 상에 회전 가능하게 지지되는 수평축; 및
   상기 수평축을 회전시키는 스윙구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
10. 로봇의족의 워킹 동작을 구현하는 시뮬레이터본체;
    상기 시뮬레이터본체에 의해 구현되는 상기 로봇의족의 워킹정보를 감지하는 감지유닛; 및
    상기 감지유닛에 의해 감지된 상기 워킹정보가 정상인의 기준워킹정보와 일치되도록 관절구동부 및 상기 시뮬레이터본체를 제어하는 제어유닛;을 포함하고,
    상기 시뮬레이터본체는 보행시 상기 로봇의족을 상하방향으로 이동시키는 상하구동부를 가지는 상하이송유닛;을 포함하며,
    상기 제어유닛은 상기 로봇의족이 바닥면에 접촉 시, 미리 설정된 기준하중정보에 따라 정상인의 체중에 상응하는 하중이 바닥면에 전달될 수 있도록 상기 상하구동부의 실린더에 공압을 인가하여 바닥면에 대한 상기 로봇의족의 부가압력을 구현하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템.
11. 정상인의 워킹 동작에 대한 기준워킹정보를 생성하는 생성단계;
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 로봇의족 시뮬레이션 시스템을 이용하여, 상기 로봇의족의 워킹 동작을 구현하는 시뮬레이션단계;
    워킹 동작 중인 상기 로봇의족의 워킹정보를 감지하는 감지단계; 및
    상기 워킹정보와 상기 기준워킹정보가 일치되도록 상기 로봇의족 및 상기 시뮬레이터본체를 제어하는 제어단계;를 포함하며,
    상기 시뮬레이션 단계는 워킹 동작시 상기 상하구동부에 의하여 상기 로봇의족을 상하방향으로 이동시키는 보행단계를 포함하고,
    상기 제어단계는 상기 로봇의족이 바닥면에 접촉 시, 미리 설정된 기준하중정보에 따라 정상인의 체중에 상응하는 하중이 바닥면에 전달될 수 있도록 상기 상하구동부의 실린더에 공압을 인가하여 바닥면에 대한 상기 로봇의족의 부가압력을 조정하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템의 제어방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 감지단계는,
    바닥면에 가해지는 상기 로봇의족의 시간별 하중정보를 감지하는 하중감지단계; 및
    적어도 상기 로봇의족의 하중이 감지되는 구간에서 상기 로봇의족의 시간별 위치정보를 감지하는 동작감지단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템의 제어방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 제어단계에서 상기 워킹정보와 상기 기준 워킹정보가 일치하는 경우, 상기 로봇의족의 워킹 동작을 반복시킨 다음, 해당 로봇의족의 정상여부를 결정하는 검사단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의족의 시뮬레이션 시스템의 제어방법.

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