KR102311565B1

KR102311565B1 - 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판

Info

Publication number: KR102311565B1
Application number: KR1020150017405A
Authority: KR
Inventors: 한정우; 김영환
Original assignee: 큐렉소 주식회사
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2021-10-13
Also published as: KR20160095885A

Abstract

본 발명은 하중 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판에 관한 것으로서, 환자의 발을 로봇의 발판에 고정하고 상기 발판의 보행궤적을 따라 보행을 하도록 한 로봇의 발판에 있어서, 상기 발판의 사면에 각각 설치한 감지부의 상부 둘레에 와셔 형태의 탄성재가 삽입 고정된 것이며, 환자가 발판 위에 발을 올려놓고 보행훈련을 할 때 상기 발판에 가해지는 힘을 안정적으로 측정하여 재활운동에 올바르게 반영할 수 있는 효과가 있다. 또 발판에 가해지는 힘을 정확하게 측정할 수 있으므로 상기 발판의 안정성 및 재활운동의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판{Foothold of robot improved function of load cell}

본 발명은 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판에 관한 것으로서, 상세하게는 하판의 사면에 설치된 감지부의 상부에 탄성재가 삽입 고정되고 상기 탄성재를 통해 상판과 하판을 겹쳐 결합함으로써, 상기 탄성재 내의 감지부의 이동이나 변형을 제한하여 상기 감지부의 감지 기능을 향상시키도록 한 로봇의 발판에 관한 것이다.

엔드 이펙터 타입의 보행과 관련된 로봇은 환자의 발을 로봇의 발판(엔드 이펙터)에 고정하고 상기 로봇의 보행궤적을 따라 환자가 자연스럽게 보행하면서 움직이도록 함으로써 보행재활과 같은 효과를 얻는 특징이 있다.

이와 같은 로봇의 발판은 보통 상판과 하판으로 이루어져 환자의 발이 발판을 누르는 가압력, 즉 힘을 감지하여 측정하기 위해 상기 하판 상의 사면에 힘 센서나 로드 셀과 같은 감지부를 설치하고 잠금너트로 하판에 고정한 후 그 위에 상판을 결합하게 된다.

그런데 감지부를 사이에 두고 상판과 하판을 완전히 결합하게 되면 상기 감지부는 상판의 하면과 분리되지 않고 서로 연결되게 된다. 그러므로 상판을 발로 밟았을 때 미세하게 아래 쪽으로 휘는 방향에 따라 상기 상판과 연결된 사면의 감지부의 상부도 중심부를 향해 휘어지게 되어 발판을 누르는 정확한 힘의 감지와 측정을 어렵게 하는 문제가 있다. 다시 말해 힘 센서나 로드 셀과 같은 감지부는 이동이나 변형이 없는 상태에서 위쪽에서 수직으로 힘을 가했을 때 힘의 감지와 측정이 정확하게 된다. 그런데, 상기한 바와 같이 감지부의 상부가 휘어지게 되면 수직으로 힘을 가해도 상기 감지부에 정확하게 발판을 누르는 힘이 전달되지 않아 힘의 감지와 측정을 어렵게 하는 것이다. 결국 발판을 누르는 힘에 의한 휘어짐에 따른 모멘트가 감지부에 전달되면 상기 감지부의 측정값에 노이즈를 포함하게 되어 감지부의 기능을 제대로 하지 못하고 무게중심도 제대로 알기 어려운 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하고자 감지부를 상판에 연결하여 고정하지 않고 발판의 상판을 하판 위에 살짝 얹어놓아 상기 감지부와 상판이 서로 접촉만 하도록 한 발판도 있다. 이 경우 상기 감지부에 발판을 누르는 힘에 의한 휘어짐에 따른 모멘트가 제대로 전달되지 않아 정확한 감지와 측정이 가능하게 된다. 그러나 상판과 감지부가 설치된 하판이 서로 분리되어 있기 때문에, 발판을 누름에 따라 상기 감지부가 상판으로부터 분리되는 순간이 반복적으로 발생하고, 이렇게 되면 발판은 누르는 힘이 제대로 전달되지 않아 감지부의 측정값에 노이즈를 포함하게 된다.

한국 등록특허공보 제10-0651639호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 보행과 관련된 로봇의 발판을 상판과 하판으로 서로 겹쳐 결합하여 상기 하판에 설치된 감지부의 상부를 상판에 고정하되, 상판을 발로 밟아 누르는 힘이 정확하게 감지부에 전달되도록 상기 감지부의 상부에 와셔 형태의 탄성재를 삽입하여 고정함으로써, 상판을 누르는 힘에 의해 탄성재는 변형되어도 감지부는 이동이나 변형이 제한되도록 한 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판은, 환자의 발을 로봇의 발판에 고정하고 상기 발판의 보행궤적을 따라 보행을 하도록 한 로봇의 발판에 있어서, 상기 발판의 사면에 각각 설치한 감지부의 상부 둘레에 와셔 형태의 탄성재가 삽입 고정된 것을 특징으로 하고 있다.

또 상기 발판은 상판과 하판으로 구성되어, 상기 하판의 사면에 각각 돌출되는 감지부의 상부에 상기 탄성재가 삽입 고정되고, 상기 각 감지부의 하부를 잠금너트로 하판에 고정하며, 상기 각 감지부의 탄성재를 통해 상기 상판과 하판을 겹쳐 결합하는 것이 바람직하다.

또 상기 감지부는 힘 센서 또는 로드 셀(load cell)로 마련되는 것이 바람직하다.

또 상기 탄성재는 천연 또는 합성 고무나 탄성이 있는 수지계열이며, 상기 탄성이 있는 수지계열의 재료는 우레탄인 것이 바람직하다.

상기 로봇은 보행 재활로봇이나 외골격 로봇 또는 보행분석 로봇 중의 하나인 것이 바람직하다.

본 발명의 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판에 의하면, 환자가 발판 위에 발을 올려놓고 보행훈련을 할 때 상기 발판에 가해지는 힘을 안정적으로 측정하여 재활운동에 올바르게 반영할 수 있는 효과가 있다. 또 발판에 가해지는 힘을 정확하게 측정할 수 있으므로 상기 발판의 안정성 및 재활운동의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 발판이 적용되는 보행재활 로봇의 사용상태 사진
도 2는 본 발명에 따른 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판의 측면 사시도
도 3은 상기 도 2의 종단면도

이하, 본 발명에 따른 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 발판이 적용되는 보행재활 로봇의 사용상태 사진이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 보행재활 로봇은 말 그대로 보행이 불편한 환자의 재활을 위한 로봇으로서, 기본적으로 로봇 몸체(10)의 상부에 환자의 몸통을 매달아 받치는 현수장치(11)와 하부에 사람이 걷는 것과 같은 보행동작을 하는 나란한 한 쌍의 구동부(12a)(12b)에 연결된 발판(3)으로 구성된다. 물론 상기 현수장치(11) 없이 환자가 안장에 앉아서 발판을 밟는 안장 형태의 보행재활 로봇도 있지만 본 발명은 발판(3)에 대한 것이므로 상기 발판(3)에 대해서만 다음과 같이 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판의 측면 사시도이고, 도 3은 상기 도 2의 종단면도를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판은, 직사각의 판 형상으로 된 상판(3a)과 하판(3b)을 상하로 나란히 겹쳐 결합하여 구성하되, 상기 하판(3b) 상의 사면에 힘 센서나 로드 셀(load cell)과 같은 감지부(5)를 각각 도출시킨 상태에서 하부를 잠금너트(4)로 하판(3b)에 고정 설치하면서 돌출된 감지부(5)의 상부에 와셔 형태의 탄성재(6)를 각각 삽입하여 고정한다. 그리고 각 감지부(5)의 상부에 탄성재(6)가 삽입된 상태에서 하판(3b) 위에 상판(3a)을 겹쳐놓고, 상판(3a)의 하면 4곳에 탄성재(6)를 각각 수용하면서 고정함으로써 발판을 완성하게 된다. 즉 상판(3a)과 하판(3b)의 사이에 감지부(5)를 내부에 포함한 다수의 탄성재(6)가 각각 사이에 두고 서로 겹쳐 연결됨으로써 상기 상판(3a)과 하판(3b)이 서로 분리되지 않도록 한 것이다.

상기 각 탄성재(6)로는 일반적으로 천연 또는 합성 고무나 탄성이 있는 수지계열의 재료를 사용할 수 있으며, 수지계열의 재료로는 대표적으로 우레탄이 있지만 그 외에 상기한 바와 같이 탄성이 있는 수지계열의 재료는 모두 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 발판에서는 상판(3a)과 하판(3b) 사이에 탄성재(6)로 둘러싸인 감지부(5)가 위치하기 때문에 상판(3a)을 발로 누를 때 발생하는 힘이 감지부(5)에 제대로 잘 전달된다. 즉 보행동작을 위해 상판(3a)을 발로 눌렀을 때 상기 상판(3a)이 아래쪽으로 약간 휘어 이에 따라 상판(3a)과 연결된 하판(3b) 4면의 각 감지부(5)도 영향을 받는 것처럼 보인다. 그렇지만 상기 감지부(5) 상부의 바깥쪽을 탄성재(6)가 각각 감싸고 있기 때문에, 상기 각 탄성재(6)의 일부만 탄성력에 의해 발판의 중심방향으로 눌려져 약간 변형될 뿐 감지부(5)는 이동이나 변형을 제한하여 전혀 영향을 받지 않는다. 이는 상기 탄성재(6)가 발판에 비해 상대적으로 강성이 매우 작기 때문에, 상기 발판에 가해지는 외력에 의해 감지부(5)에 전달되는 모멘트를 흡수하여 이동이나 변형이 없는 상기 감지부(5)에는 발판에 가해지는 외력에 의한 정확한 힘만 전달되도록 한 것이다. 또한 상기 탄성재(6)가 상판(3a)과 하판(3b)이 서로 분리되는 것도 방지한다.

따라서 발판의 상판(3a)과 하판(3b)을 겹쳐 고정한 상태에서도 상기 탄성재(6)로 인해 감지부(5)의 이동이나 변형이 전혀 없으므로, 상판(3a)을 눌러 휘어짐에 따라 상기 감지부(5)에 가해지는 모멘트가 전달되지 않아 발판을 누르는 힘의 정확한 감지와 측정이 이루어지게 된다.

본 발명에서는 탄성재(6)가 적용된 발판을 보행재활 로봇에 적용하여 사용하는 것으로 설명하였지만, 상기 보행재활 로봇 외에도 힘을 기반으로 하는 외골격 로봇과 보행분석 로봇 등의 발판에도 얼마든지 적용하여 사용할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 보행재활 로봇의 발판에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10 : 로봇 몸체 11 : 현수장치
12a,12b : 보행구동부 3 : 발판
3a : 상판 3b : 하판
4 : 잠금너트 5 : 감지부
6 : 탄성재

Claims

환자의 발을 로봇의 발판에 고정하고 상기 발판의 보행궤적을 따라 보행을 하도록 한 로봇의 발판에 있어서,
상기 발판의 사면에 각각 설치한 감지부의 상부 둘레에 와셔 형태의 탄성재가 삽입 고정되되, 상기 발판은 상판과 하판으로 구성되어, 상기 하판의 사면에 각각 돌출되는 감지부의 상부에 상기 탄성재가 삽입 고정되고, 상기 각 감지부의 하부를 잠금너트로 상기 하판에 고정하며, 상기 각 감지부의 탄성재를 통해 상기 상판과 하판을 겹쳐 결합한 것을 특징으로 하는 하중 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판.
삭제
제1항에 있어서,
상기 감지부는 힘 센서 또는 로드 셀(load cell)로 마련되는 것을 특징으로 하는 하중 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판.
제1항에 있어서,
상기 탄성재는 천연 또는 합성 고무나 탄성이 있는 수지계열의 재료인 것을 특징으로 하는 하중 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판.
제4항에 있어서,
상기 탄성이 있는 수지계열의 재료는 우레탄인 것을 특징으로 하는 하중 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판.
제1항에 있어서,
상기 로봇은 보행 재활로봇이나 외골격 로봇 또는 보행분석 로봇 중의 하나인 것을 특징으로 하는 하중 감지부의 기능을 향상시킨 로봇의 발판.