KR102369290B1 - 착용형 로봇의 거치장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 착용형 로봇의 보관, 운반 및 착용 과정에서의 용이성, 작업성 및 편의성을 향상시킬 수 있고, 다양한 형태의 착용형 로봇에 적용이 가능한 착용형 로봇의 거치장치에 관한 것이다.

Description

착용형 로봇의 거치장치{Wearable Robot Holding Device}

본 발명은 착용형 로봇의 거치장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 착용형 로봇의 보관, 운반 및 착용 과정에서의 용이성, 작업성 및 편의성을 향상시킬 수 있고, 다양한 형태의 착용형 로봇에 적용이 가능한 착용형 로봇의 거치장치에 관한 것이다.

최근 일상 생활이 불가능한 신체능력을 가진 장애인, 환자 또는 노약자를 위한 착용형 로봇 또는 체력이나 신체능력을 강화하기 위한 산업용 또는 군사용 착용형 로봇의 개발이 진행되고 있다.

장애인, 환자 또는 노약자를 위한 착용형 로봇의 경우에는 신체 능력, 요구되는 보조력의 크기 또는 역할에 따라 완전마비 장애인용 착용형 로봇와 노약자 또는 부분마비 환자 또는 장애인용 착용형 로봇로 분류될 수 있다.

이러한 착용형 로봇의 경우, 배터리와 컨트롤러 등이 구비되며 착용자의 등에 장착되는 본체, 각각의 관절을 구동하기 위한 고관절 및 슬관절에 장착되는 관절 구동기, 각각의 관절 구동기에 연결되고 착용자의 대퇴 또는 하퇴를 지지하기 위한 지지유닛을 포함하는 형태가 주를 이루고 있다.

이러한 착용형 로봇은 일반적으로 착용자가 의자 등에 앉은 상태에서 착용하는 방식으로 구성되어 있으며, 특히 장애인, 환자 또는 노약자 등의 경우 착용형 로봇을 타인의 도움없이 착용하거나 벗기 어려운 경우가 많다.

또한, 이러한 착용형 로봇은 미사용 상태에서는 충전 또는 유지?보수 작업이 수행되어야 하고, 운반 역시 용이해야 하며, 보관시 점유 공간이 최소화되는 것이 바람직하다.

그러나, 착용형 로봇은 신체 사이즈에 비례하는 크기를 가지고, 관절 구동기, 프레임 또는 배터리 등을 포함하는 본체의 무게가 작지 않으며, 각각의 관절의 움직임이 가능한 구조로 구성되므로 이를 운반하는 운반 작업이 번거롭고, 부피를 최소화하며 간소하게 보관하기가 쉽지 않다는 문제가 있다.

본 발명은 착용형 로봇의 보관, 운반 및 착용 과정에서의 용이성, 작업성 및 편의성을 향상시킬 수 있고, 다양한 형태의 착용형 로봇에 적용이 가능한 착용형 로봇의 거치장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하우징; 착용형 로봇이 거치되는 거치대; 상기 하우징 외측에서 상기 거치대가 일단에 장착되며 타단은 상기 하우징에 내에 배치되고, 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 링크유닛; 상기 하우징 내에서 상기 링크유닛의 타단에 연결되는 하중유닛; 상기 링크유닛을 선택적으로 회전 구동하기 위한 구동유닛; 및, 상기 구동유닛을 통해 상기 링크유닛에 구동토크를 제공하며, 상기 하우징 외부로 노출되도로 장착되는 핸들유닛;을 포함하는 착용형 로봇의 거치장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 링크유닛은 한 쌍의 평행한 메인 링크부재 및 상기 메인 링크부재보다 길이가 짧고 한 쌍의 상기 메인 링크부재 단부를 각각 연결하는 한 쌍의 평행한 보조 링크부재;를 포함하고, 한 쌍의 메인 링크부재는 상기 하우징 내에서 대각선 방향으로 배치된 한 쌍의 회전축에 각각 회전 가능하게 장착될 수 있다.

이 경우, 상기 거치대는 상기 하우징 외측으로 노출된 보조 링크부재 단부에 수평하게 장착될 수 있다.

그리고, 상기 하중유닛은 상기 하우징 내부에 장착되며, 상기 하중유닛은 적어도 하나의 하중 플레이트 형태의 균형추 및 상기 하우징 내측에 배치된 보조 링크부재의 양단을 연결하는 연결 와이어를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 균형추는 측면에 상기 하우징에 형성된 가이드홈을 따라 안내되는 곡선 또는 원호 형태의 가이드바가 구비되며, 상기 균형추는 상기 링크유닛의 회전시 상기 가이드홈을 따라 승강될 수 있다.

또한, 상기 핸들유닛은 핸들 및 상기 회전축과 수직하게 하우징 내로 도입되며 상기 핸들에 의하여 회전 구동되는 구동축을 포함하고,

상기 구동유닛은 상기 구동축에 장착되는 웜기어 및 상기 링크유닛을 구성하는 어느 하나의 메인 링크부재에 축결합되는 회전축에 장착되는 웜휠기어를 포함하며,

상기 구동축의 내측 단부는 상기 하우징에 상기 회전축과 평행한 축을 중심으로 회전 가능하게 장착되어 상기 웜기어와 상기 웜휠기어는 선택적 체결 또는 분리가 가능할 수 있다.

이 경우, 상기 착용형 로봇의 후방에 플레이트 형태의 거치단이 구비된 거치 프레임이 장착되고, 상기 거치단은 상기 거치대에 구비된 수평한 삽입 슬롯에 삽입되어 거치될 수 있다.

여기서, 상기 거치대에 구비된 상기 삽입슬롯에 삽입된 상기 착용형 로봇의 거치단의 삽입 상태를 고정하기 위하여, 상기 거치대에 체결수단 또는 고정수단을 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 거치대는 상기 링크유닛에 장착되는 거치 플레이트, 상기 거치 플레이트 상부에 상기 삽입 슬롯을 형성하도록 이격되어 장착되는 상판 플레이트를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 한 쌍의 보조 링크부재 중 상기 하우징 외측에 배치되는 보조 링크부재의 단부가 절곡되어 상기 거치 플레이트가 수평하게 배치되도록 상기 거치 플레이트에 체결될 수 있다.

본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치에 의하면, 착용형 로봇의 보관시 착용형 로봇의 점유 면적을 최소화하며, 착용형 로봇의 착용시에 거치된 착용형 로봇의 높이를 변경하여 의자 등의 착용 위치에 즉시 제공할 수 있고, 착용형 로봇을 거치한 상태로 운반 또는 이송이 가능하도록 하여 사용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치에 의하면, 착용형 로봇을 거치한 상태에서 충전 또는 간단한 수리 등이 가능하게 되어 착용형 로봇의 유지?보수 작업성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 로봇의 후면 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치의 하나의 실시예를 도시한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치의 링크유닛의 구동상태를 도시한다.
도 6은 외부 하우징이 제거된 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치의 사시도를 도시한다.
도 7는 도 6에 도시된 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치의 내부 하우징을 제거하여 구동유닛의 상세 구성을 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치의 구동유닛의 작동상태를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 착용형 로봇 거치장치의 링크유닛과 스토퍼를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 착용형 로봇 거치장치의 거치대에 착용형 로봇의 거치 프레임이 장착되는 과정을 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치에 착용형 로봇이 거치된 상태의 측면도를 도시한다.
도 12 내지 도 14는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치에 착용형 로봇이 거치된 상태에서 거치대의 높이가 조절되는 상태의 정면도를 도시한다.
도 15는 본 발명에 따른 착용형 로봇 거치장치에 착용형 로봇을 착용자가 착용하기 용이한 상태로 거치한 상태의 예시를 도시한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 착용형 로봇(1000)의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 로봇(1000)의 후면 사시도를 도시한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 명세서에서 상기 착용형 로봇(1000)은 장애인, 노약자 또는 환자(이하, '착용자'라 함)의 하체에 착용하여, 보행 동작을 보조하는 로봇일 수 있다. 여기서 보행 동작을 보조한다는 의미는 하체의 운동 기능이 일부 존재하는 착용자의 독립적인 보행을 가능하도록 고관절과 슬관절에 부족한 근력 등을 보전하기 위한 구동력을 제공한다는 의미이다.

상기 착용형 로봇는 제어신호를 제공하는 컨트롤러 및 전원 제공을 위한 배터리를 포함하는 본체부(500); 상기 본체부가 후방에 장착되며, 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛(400); 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장된 상기 몸체유닛(400) 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b); 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛(200a, 200b)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 착용자의 고관절의 보조 이외에도 슬관절까지 보조하기 위해서, 상기 대퇴 지지유닛 단부에 장착되는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d); 상기 슬관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛(200c, 200d); 및, 상기 하퇴 지지유닛의 단부에 장착되어, 착용자의 발을 지지하는 한 쌍의 족유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 본체부(500)는 몸체유닛(400)에 장착되며, 한 쌍의 다리 유닛 역시 몸체유닛(400) 양단에 장착될 수 있다.

여기서, 상기 다리 유닛은 고관절과 슬관절에 각각 구비되어 대퇴와 하퇴에 보조 토크를 제공하여 착용자의 독립 보행을 보조할 수 있다.

따라서, 각각의 다리 유닛의 고관절과 슬관절 대응영역에는 구동 토크 제공을 위한 구동장치가 구비될 수 있다. 각각의 구동장치는 각각 구동모터를 구비하는 관절 구동기(100)로 구성될 수 있다.

각각의 다리유닛은 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b), 각각 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b)에 연결되어 착용자의 대퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 대퇴 지지유닛(200a, 200b), 한 쌍의 대퇴 지지유닛(200a, 200b) 하단에 연결되는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d), 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d)에 연결되어 착용자의 하퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 하퇴 지지유닛(200c, 200d) 그리고 각각의 하퇴 지지유닛(200c, 200d) 하단에 연결되며 착용자의 발을 지지하는 한 쌍의 족유닛(300a, 300b)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 관절 구동기(100a, 100b, 100c, 100d)를 착용자의 고관절과 슬관절 관절부위에 각각 설치할 수 있으며, 골반과 대퇴가 만나는 부위에 고관절 구동기(100a, 100b)가 설치되고, 대퇴와 하퇴 경계의 무릎 부위에 슬관절 구동기(100c, 100d)가 설치될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 착용형 로봇(1000)는 착용자의 고관절과 슬관절에만 관절 구동기(100)가 구비되는 예가 도시되었으나, 필요에 따라 발목관절에도 별도의 구동장치를 구비할 수 있다.

그리고, 각각의 대퇴 지지유닛(200a, 200b) 및 하퇴 지지유닛(200c, 200d)에는 착용자의 대퇴와 하퇴를 대퇴 지지유닛(200a, 200b) 및 하퇴 지지유닛(200c, 200d)에 고정하기 위한 적어도 하나의 착용유닛(600)를 구비할 수 있으며, 각각의 관절 구동기(100)에서 제공되는 구동력은 결국 착용유닛(600)를 통해 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 전달되어 독립 보행을 보조할 수 있다.

이와 같은 한 쌍의 다리유닛은 착용자의 측면을 따라 배치되고, 전술한 상기 본체부(500)는 착용자의 상체 등판 후방에 배치되므로, 상기 몸체유닛(400)을 통해 상기 본체부가 후방에 장착되며, 상기 몸체유닛(400)은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 상기 몸체유닛(400)의 양단은 착용자의 허리 측면 영역으로 연장 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 착용형 로봇은 미사용 상태에서는 충전 또는 유지·보수 작업이 수행되어야 하고, 운반 역시 용이해야 하며, 보관시 점유 공간이 최소화되는 것이 바람직하고, 착용형 로봇은 신체 사이즈에 비례하는 크기를 가지고, 관절 구동기, 프레임 또는 배터리 등을 포함하는 본체의 무게가 작지 않으며, 각각의 관절의 움직임이 가능한 구조로 구성되므로 이를 운반하는 운반 작업이 번거롭고, 부피를 최소화하며 간소하게 보관하기가 쉽지 않다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 착용형 로봇을 보관, 이송, 거치하기 위한 전용 거치장치를 제공한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 착용형 로봇은 본체부(500)와 몸체유닛(400) 후방에 착용형 로봇의 거치를 위한 거치 프레임이 구비될 수 있다.

상기 거치 프레임은 도 1 및 도 2에 도시된 후술하는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치에 거치하기 위한 거치수단이다.

따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 형태 이외의 착용형 로봇이라도 도 2에 도시된 거치 프레임이 구비된다면 후술하는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치를 통해, 보관, 이송 또는 거치가 가능하다.

도 3 이하를 참조하여 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)에 대하여 자세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)의 하나의 실시예를 도시하며, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)의 링크유닛(820)의 구동상태를 도시하며, 도 6은 외부 하우징이 제거된 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)의 다른 실시예를 도시하며, 도 7은 도 6에 도시된 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)의 내부 하우징을 제거하여 구동장치의 상세 구성을 도시하며, 도 8은 도 7에 도시된 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)의 구동장치의 작동상태를 도시한다.

본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)는 착용형 로봇이 거치되는 거치대(810), 상기 거치대(810)가 일단에 연결되어 상기 거치대(810)를 회전 방식으로 승강시키기 위한 링크유닛(820), 상기 링크유닛(820)의 타단에 연결되는 하중유닛(860), 상기 링크유닛(820)의 구동축(835)을 선택적으로 회전 구동하기 위한 구동유닛(850); 상기 구동유닛(850)을 구동하기 위한 핸들유닛(830); 및 상기 하중유닛(860) 및 상기 구동유닛(850)을 수용하는 하우징(840, 860)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 착용형 로봇의 거치장치(800)를 구성하는 하우징 하부에 착용형 로봇의 거치시 착용형 로봇 거치장치(800)가 전도되는 것을 방지하기 위하여 하우징의 하면 모서리에서 외측으로 연장되는 방식의 복수 개의 지지렉(891)과 상기 지지렉(891)에 장착되는 롤러(896)를 포함하는 이송유닛(890)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 이송유닛(890)에 의하여 착용형 로봇이 거치된 상태에서 착용형 로봇 거치장치(800)를 필요한 장소로 쉽게 이송하여 보관, 수리 또는 착용 등의 작업을 수행할 수 있다.

또한, 상기 착용형 로봇의 거치장치(800)를 구성하는 하우징에 상기 착용형 로봇의 거치장치(800)의 이송 편의성을 위하여 손잡이(886) 등을 구비할 수 있다.

상기 하우징은 외형을 마감하는 외부 하우징(860) 및 상기 외부 하우징(860) 내부에서 각각의 구성들이 장착되는 프레임 역할을 수행하는 내부 하우징(840)으로 구성될 수 있다.

상기 거치대(810)는 착용형 로봇의 거치 프레임(700)이 거치된 상태로 고정되도록 구성될 수 있다. 상기 거치대(810)의 상세한 구조는 후술한다.

먼저, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 착용형 로봇이 거치되는 거치대(810)의 높이 조절을 위한 링크유닛(820)의 작동방식을 설명한다.

상기 착용형 로봇이 거치되어 거치 높이가 조절 가능한 거치대(810)는 링크유닛(820)에 연결되며, 항상 수평 상태를 유지하며 높이가 조절되도록 구성될 수 있다.

상기 링크유닛(820)은 회전에 따라 거치장치(800)를 구성하는 하우징(840, 860) 내부와 외부로 삽입 또는 인출되는 구조로 회전될 수 있다.

상기 링크유닛(820)은 2개의 메인 링크부재(821, 823)와 2개의 보조 링크부재(822, 824)를 구비하고, 2개의 메인 링크부재(821, 823)는 각각 하우징(840) 내에 제1 회전축(852)과 제2 회전축(857)에 회전 가능하게 장착되고, 2개의 보조 링크부재(822, 824)는 2개의 메인 링크부재(821, 823)를 연결하며, 착용형 로봇의 거치대(810)는 하우징 외측에 배치되어 구동되는 보조 링크부재(822)에 장착될 수 있다.

또한, 2개의 보조 링크부재(822, 824) 중 하우징(840) 내에 배치되는 보조 링크부재(824)에는 하우징 내에 구비된 하중유닛(860)을 구성하는 균형추(861)와 연결 와이어(863)를 통해 연결될 수 있다.

상기 링크유닛(820)을 구성하는 하우징 외측에 배치되는 보조 링크부재(822)는 착용형 로봇이 거치되는 거치대(810)가 장착되고, 하우징 내측에 배치되어 구동되는 보조 링크부재(824)에는 하중유닛(860)이 연결되어 착용형 로봇의 하중에 대한 회전축(852, 857) 중심 균형을 제공하는 기능을 수행할 수 있다.

즉, 상기 하중유닛(860)은 후술하는 구동유닛(850)을 통해 메인 링크부재(821)에 장착된 회전축(852)을 회전시키는 경우, 거치대(810)의 높이를 상승시키는 경우 핸들유닛(830)을 통해 구동유닛(850)에 제공되어야 하는 구동토크를 경감시킬 수 있다.

상기 하중유닛(860)은 적어도 하나, 바람직하게는 복수 개의 분할된 하중 플레이트 형태의 균형추(861) 및 상기 균형추(861)와 보조 링크부재(822, 824)를 연결하는 연결 와이어(863)로 구성될 수 있으며, 착용형 로봇의 무게에 따라 하중유닛(860)을 구성하는 균형추(861)의 개수는 증감될 수 있다.

상기 균형추(861)는 하우징 내측에 배치되어 구동되는 보조 링크부재(824)의 단부에 연결 와이어(863)로 연결되며, 상기 하우징 내측에 배치되어 구동되는 보조 링크부재(824)의 회전에 따라 하우징 내에서 하우징 내측에 배치되어 구동되는 보조 링크부재(824)의 위치 변경에 대응하여 변위되도록 구성될 수 있다.

상기 균형추(861)의 변위시 균형추(861)와 하우징(840) 내벽 등의 충돌을 방지하기 위하여 상기 균형추(861) 측면에 가이드바(861g)가 구비되고, 상기 가이드바(861g)는 균형추(861)의 승강시 하우징에 형성된 가이드홈(841)을 따라 변위되며 균형추(861)의 변위 궤적을 가이드할 수 있다. 상기 가이드홈(841)의 형상은 곡선 또는 원호 형상일 수 있다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 거치대(810)가 상승된 상태에서 핸들유닛(830)을 회전시켜 제1 회전축(852)을 구동시키면, 도 5에 도시된 바와 같이 거치대(810)는 하강하고 균형추(861)는 제2 링크부재의 상승에 대응하여 상기 가이드홈(841)을 따라 상승될 수 있다.

그리고 상기 링크유닛(820)을 구성하는 하우징 외측에 배치되는 보조 링크부재(822)에 장착된 거치대(810)는 보조 링크부재(822)와 고정된 각도로 장착되지만, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 링크유닛(820)을 구성하는 링크부재들의 길이 간격 및 회전축의 위치를 적절하게 선정하여 거치대(810)가 수평상태를 유지할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 2개의 메인 링크부재(821, 823)와 2개의 보조 링크부재(822, 824)는 제1 회전축(852)의 회전 구동에 따라 형태와 방향이 변경되나 평행 사변형 형태를 유지하며, 하우징 외측에 배치되는 보조 링크부재(822)와 하우징 내측에 배치되어 구동되는 보조 링크부재(824) 그리고 제1 회전축(852)과 제2 회전축(857)을 연결하는 직선은 모두 평행하게 유지될 수 있고, 상기 제1 회전축(852)과 제2 회전축(857)은 하우징 내부에서 대각선 방향으로 장착될 수 있다.

따라서, 상기 제1 회전축(852)과 제2 회전축(857)을 연결하는 직선의 길이와 하우징 외측에 배치되는 보조 링크부재(822)와 하우징 내측에 배치되어 구동되는 보조 링크부재(824)의 길이는 대응되는 크기일 수 있으며, 상기 메인 링크부재(821, 823)의 축결합 길이도 동일하게 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)를 구성하는 거치대(810)가 장착된 링크유닛(820)은 위와 같이 회전하며, 착용형 로봇의 거치 높이를 변경할 수 있으며, 거치대(810)의 높이 조절 과정에서 균형추(861)에 의하여 착용형 로봇의 무게를 보상할 수 있으므로, 작업자가 핸들유닛(830)을 통해 제공하는 구동토크의 크기를 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 링크유닛(820)을 구성하는 메인 링크부재 중 회전축에 의하여 능동 구동되지 않는 수동 구동되는 메인 링크부재(857)와 내부 하우징 사이를 연결하는 실린더 방식의 쇼바(880) 등을 구비하여 착용형 로봇의 승강 과정에서 발생되는 충격을 완화할 수 있다.

상기 링크유닛(820)의 회전에 따른 거치대(810)의 승강 구동은 도 6 내지 도 8에 도시된 구동유닛(850)에 의하여 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)는 외부로 노출된 핸들유닛(830)이 구비되며, 상기 핸들유닛(830)에 구동축(835)이 연결된다.

상기 핸들유닛(830)에 연결된 구동축(835) 단부에는 웜기어(857)가 연결되고, 상기 웜기어(857)는 상기 제1 링크유닛(820)에 장착된 제1 회전축(852)에 장착된 웜휠기어(851)에 체결될 수 있다.

따라서, 상기 핸들유닛(830)을 구성하는 핸들(831)을 회전시키면 그 회전토크는 상기 구동축(835), 웜기어(857), 상기 웜휠기어(851) 및 능동 구동되는 상기 회전축(852)으로 전달되어 링크유닛(820)을 회전 구동하게 된다.

상기 링크유닛(820)이 착용형 로봇의 자중에 의하여 하강하는 경우에도 웜기어(857)를 채용하여 링크유닛(820)의 회전 또는 착용형 로봇의 추락을 방지하는 브레이킹 기능을 제공할 수 있다.

그리고, 상기 구동축(835)의 웜기어(857)와 상기 능동 구동되는 회전축(852)의 웜휠기어(851)는 필요에 따라 체결되거나 분리가 가능한 구조를 가질 수 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 핸들유닛(830)에 연결된 구동축(835)은 상기 내부 하우징(840)의 고정단(849)에 회전 가능하게 장착되고, 상기 구동축(835) 중간에 장착된 지지부재(855)는 하부에는 탄성부재(853)가 구비되어 상기 웜기어(857)와 상기 웜휠기어(851)가 분리되는 방향으로 탄성력을 제공하고, 상기 지지부재의 상부에는 토글 클램프(854)로 선택적 가압 지지가 가능한 구조를 가질 수 있다.

따라서, 상기 지지부재(855)의 하부에 연결된 탄성부재(853)에 의하여 상기 지지부재(855)가 장착된 상기 구동축(835)은 도 8(a)에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전된 상태로 웜기어와 웜휠기어가 분리된 상태로 거치대와 하중유닛의 하중 차에 의하여 링크유닛이 자유롭게 회전될 수 있는 상태이나, 도 8(b)에 도시된 바와 같이 핸들의 구동축을 하강시키면 상기 핸들유닛(830)을 하강시켜 상기 웜기어(857)와 웜휠기어(851)를 체결되고, 웜기어(857)와 웜휠기어(851)가 체결된 상태에서 상기 토글 클램프(854)를 잠궈 상기 지지부재(855)의 상면을 가압 지지하여 웜기어(857)와 웜휠기어(851)의 체결상태가 유지된 상태로 상기 핸들(831)을 회전시키면 거치대가 승강 구동되어 착용형 로봇의 무게가 큰 경우에도 안정적으로 거치대를 승강 구동할 수 있다.

그리고, 상기 내부 하우징에 상기 구동축(835)의 하강 범위를 제한할 수 있는 구동축 스토퍼(858)가 구비되어 웜기어(857)와 웜휠기어(851)의 체결 과정에서 발생될 수 있는 기어 손상 등을 방지할 수 있다.

이와 같은 구동유닛(850) 구조는 웜기어(857)와 웜휠기어(851)가 선택적으로 체결되도록 하여 분리상태에서는 거치대(810)의 위치를 자유롭게 변경되도록 하면서도, 체결상태 예를 들면 착용형 로봇이 거치된 상태에서는 링크유닛(820)은 구동축 회전에 의하여 승강 구동될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 착용형 로봇 거치장치(800)의 링크유닛(820)과 링크 스토퍼(827)를 도시한다.

도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 링크유닛(820)이 수직방향으로 회전되는 경우, 링크유닛(820)의 최소 간격을 유지하여 링크유닛(820)의 비틀림 또는 고장을 방지하기 위하여 본 발명에 따른 착용형 로봇 거치장치(800)의 링크유닛(820)에는 링크 스토퍼(827)가 구비될 수 있다.

상기 링크 스토퍼(827)는 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 체결부(827c)와 지지면(827s)을 구비하고, 체결부(827c)는 메인 링크부재(821 또는 823)에 장착되고, 지지면(827s)은 보조 링크부재(822, 824)의 내주면을 지지하여 도 9(a)에 도시된 상태에서 링크유닛(820)이 시계 방향으로 더 회전되지 못하도록 스토핑 기능을 제공할 수 있다.

만일 상기 링크 스토퍼(827)가 구비되지 않는 경우, 상기 메인 링크부재(821, 823)가 접촉되고 쇼바 등이 파손되며 보조 링크부재(822, 824)가 메인 링크부재(821, 823)에서 분리되는 등의 고장이 발생될 수 있으며, 거치된 착용형 로봇이 추락 되는 등의 사고 위험도 존재한다.

그러나, 상기 링크유닛(820)이 거치대(810)를 최대 높이로 상승시키면, 상기 제2 메인 링크부재(821, 823)에 장착된 링크 스토퍼(827)의 경사진 지지면이 하우징 내측에 배치되어 구동되는 보조 링크부재(824)를 지지하게 되어 링크유닛(820)의 추가적인 회전을 차단하는 구조를 가질 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 착용형 로봇 거치장치(800)의 거치대(810)에 착용형 로봇의 거치 프레임(700)이 장착되는 과정을 도시하며, 도 11은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)에 착용형 로봇이 거치된 상태의 측면도를 도시한다.

본 발명에 따른 착용형 로봇 거치장치(800)는 착용형 로봇을 거치한 상태에서 거치대(810)의 높이를 조절하고, 로봇을 거치한 상태로 이송 또는 보관이 수행될 수 있다.

따라서, 착용형 로봇이 거치되는 거치대(810)는 로봇의 거치 상태를 안정적으로 유지하도록 구성되어야 한다.

전술한 바와 같이, 착용형 로봇은 후방에 거치 프레임(700)이 구비될 수 있고 거치 프레임(700) 하단에는 수평한 플레이트 형태의 거치단(710)이 후방으로 돌출되어 구성될 수 있으며, 상기 착용형 로봇의 거치장치(800)의 거치대(810)에 상기 거치단(710)이 삽입되어 지지되는 삽입 슬롯(810s)이 구비될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 거치단(710)은 거치대(810)에 형성된 슬롯(810s) 내부로 삽입되는 구성으로, 상기 거치단(710)이 상기 거치대(810)의 삽입 슬롯(810s)에 수평하게 삽입된 경우, 상기 착용형 로봇은 자중에 의하여 전방으로 전도지지 않고 거치 상태가 유지될 수 있다.

특히, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 착용형 로봇 거치장치(800)의 거치대(810)는 링크유닛(820) 전방에 장착되고, 상기 착용형 로봇의 거치단(710)은 상기 거치대(810) 전방의 삽입 슬롯(810s)에 삽입되므로, 거치장치(800)와 착용형 로봇의 간격(d)을 충분히 확보하여 거치장치(800)와 착용형 로봇의 간섭을 최소화할 수 있다는 장점이 있으나, 착용형 로봇의 거치 상태가 안정적으로 고정되지 않는 경우, 착용형 로봇이 거치대(810) 하부로 낙하 또는 전방으로 전도될 수 있다.

따라서, 상기 착용형 로봇 거치장치(800)의 거치대(810)는 상기 거치단(710)의 상기 삽입 슬롯(810s) 삽입 장착 상태를 고정하기 위하여 상기 착용형 로봇의 거치장치(800)의 거치대(810)에 체결수단(817)이 구비되고, 착용형 로봇에 거치 프레임(700)에 상기 체결수단에 걸림 고정되는 걸림수단(720)이 구비될 수 있다.

상기 착용형 로봇의 거치장치(800)의 거치대(810)에 구비되는 체결수단(817)은 도 10에 도시된 바와 같이 스냅 패스너일 수 있고, 착용형 로봇의 거치 프레임(700)의 거치단(710) 상부에는 걸림수단(720)으로 패스너 후크가 구비될 수 있다.

상기 체결수단(817)과 상기 걸림수단(720)은 그 위치가 상호 변경될 수도 있고, 종류도 스냅 패스너와 패스너 후크로 제한되지도 않는다.

상기 착용형 로봇의 거치장치(800)의 거치대(810)는 거치 플레이트(811), 상기 거치 플레이트(811) 상부에 이격 장착되어 상기 착용형 로봇의 거치단(710)이 삽입되는 삽입 슬롯(810s)을 형성하는 상판 플레이트(813), 전술한 상기 체결수단 및 상기 착용형 로봇의 거치단(710)이 상기 거치대(810)의 삽입 슬롯(810s)에 삽입되어 장착된 경우 삽입 장착 상태를 더욱 안정적으로 지지하기 위하여, 상기 거치 플레이트(811)에 장착되고 상기 상판 플레이트(813)를 관통하여 상기 거치 프레임(700)의 거치단(710)을 지지하기 위한 보조적 고정수단(815), 예를 들면 토글 클램프를 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 거치대(810)는 링크부재의 회전 구동에도 불구하고, 항상 수평 상태를 유지하도록 상기 한 쌍의 보조 링크부재(822, 824) 중 상기 하우징 외측에 배치되는 보조 링크부재(822)의 단부가 절곡되어 상기 거치 플레이트(811)가 수평하게 배치되도록 상기 거치 플레이트(811)에 체결될 수 있다.

이를 위하여, 상기 착용형 로봇의 거치장치(800)의 거치대(810)를 구성하는 상판 플레이트(813)는 상기 토글 클램프의 홀더가 관통되도록 적어도 하나의 개구부(813p)가 형성될 수 있다.

따라서, 착용형 로봇을 거치장치(800)에 거치하는 경우, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 상기 거치 프레임(700)의 거치단(710)을 상기 거치대(810)의 삽입 슬롯(810s)에 삽입한 후 도 10(b)에 도시된 거치대(810)의 체결수단을 상기 거치 프레임(700)의 걸림수단에 체결한 후 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 상기 거치대(810)에 구비된 보조 고정수단(815)으로 고정(토글 클램프 등을 회전)하여 거치 작업을 완료할 수 있다.

이와 같은 거치 상태의 고정구조를 통해 착용형 로봇의 거치 상태에서 거치단(710)의 삽입 슬롯(810s)의 삽입상태, 체결수단과 걸림수단의 체결상태 및 보조 고정수단의 고정상태라는 3단계 거치 또는 고정과정을 통해 착용형 로봇이 안정적으로 거치대(810)에 거치되도록 할 수 있다.

도 12 내지 도 14는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)에 착용형 로봇이 거치된 상태에서 거치대(810)의 높이가 조절되는 상태의 정면도를 도시한다.

전술한 구조의 착용형 로봇의 거치장치(800)는 착용형 로봇이 거치되는 거치대(810)의 높이를 링크유닛(820)을 회전시키는 방법으로 변경이 가능하다.

따라서, 도 12에 도시된 바와 같이 링크유닛(820)을 수직하게 회전시켜 착용형 로봇의 보관시 로봇과 관련된 점유 면적을 최소화할 수 있고, 로봇의 이송 과정에서도 안정성을 향상시킬 수 있으며, 착용형 로봇을 착용하는 경우, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 링크유닛(820)을 회전시켜 의자 등의 높이에 맞게 거치대(810)를 하강시킬 수 있다.

상기 링크유닛(820)을 회전시켜 착용형 로봇의 높이를 낮추더라도, 상기 균형추(861)의 무게와 구동유닛(850)을 구성하는 웜기어(857) 등에 의하여 착용형 로봇 또는 거치장치(800)가 쓰러지거나 기울어지지 않을 수 있다. 또한, 상기 링크유닛(820)이 회전하여도 전술한 바와 같이, 거치대(810)는 수평하게 유지될 수 있다.

도 15 본 발명에 따른 착용형 로봇 거치장치(800)에 착용형 로봇을 착용자가 착용하기 용이한 상태로 거치한 상태의 예시를 도시한다.

장애인 또는 노약자 등을 위한 착용형 로봇(1000)의 경우, 착용형 로봇의 착용과정은 먼저 테이블에 착용형 로봇을 거치한 후 고관절 벌려 착용자가 테이블에 앉기 편하도록 착용형 로봇를 배치한 후 대퇴와 하퇴 그리고 (신)발에 착용유닛(600)과 족유닛(300)을 착용하는 과정으로 수행될 수 있다.

이 경우, 착용형 로봇의 관절 자유도가 있는 경우 착용형 로봇은 테이블 거치 상태에서 쉽게 쓰러지거나 자세가 흐트러지는 경우가 많다. 그러나, 본 발명에 따른 착용형 로봇의 거치장치(800)는 거치대(810)에 전술한 바와 같은 착용형 로봇의 거치 프레임(700)의 고정 기능이 제공되므로, 착용형 로봇의 착용이 완료될 ‹š까지 착용형 로봇을 안정적으로 지지할 수 있다.

또한, 착용형 로봇을 벗을 경우에도 거치대(810) 고정기능을 이용하여 착용자가 착용형 로봇을 착용한 상태로 테이블에 앉고 착용형 로봇을 거치대(810)에 먼저 고정한 후 착용형 로봇을 벗을 수 있고, 그 이후 즉시 링크유닛(820)을 회전시켜 착용형 로봇을 거치 상태로 배치하여 보관 또는 이송 작업이 용이하게 할 수 있으므로, 착용형 로봇의 운용시 발생되는 번거로움 등을 최소화하고 편의성을 극대화할 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

1000 : 착용형 로봇
800 : 착용형 로봇의 거치장치
810 : 거치대
820 : 링크유닛
830 : 핸들유닛
850 : 구동유닛

Claims (10)

1. 하우징;
   착용형 로봇이 거치되는 거치대;
   상기 하우징 외측에서 상기 거치대가 일단에 장착되며 타단은 상기 하우징에 내에 배치되고, 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 링크유닛;
   상기 하우징 내에서 상기 링크유닛의 타단에 연결되는 하중유닛;
   상기 링크유닛을 선택적으로 회전 구동하기 위한 구동유닛; 및,
   상기 구동유닛을 통해 상기 링크유닛에 구동토크를 제공하며, 상기 하우징 외부로 노출되도로 장착되는 핸들유닛;을 포함하고,
   상기 링크유닛은 한 쌍의 평행한 메인 링크부재 및 상기 메인 링크부재보다 길이가 짧고 한 쌍의 상기 메인 링크부재 단부를 각각 연결하는 한 쌍의 평행한 보조 링크부재;를 포함하고, 한 쌍의 메인 링크부재는 상기 하우징 내에서 대각선 방향으로 배치된 한 쌍의 회전축에 각각 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 거치대는 상기 하우징 외측으로 노출된 보조 링크부재 단부에 수평하게 장착되는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하중유닛은 상기 하우징 내부에 장착되며, 상기 하중유닛은 적어도 하나의 하중 플레이트 형태의 균형추 및 상기 하우징 내측에 배치된 보조 링크부재의 양단을 연결하는 연결 와이어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 균형추는 측면에 상기 하우징에 형성된 가이드홈을 따라 안내되는 곡선 또는 원호 형태의 가이드바가 구비되며, 상기 균형추는 상기 링크유닛의 회전시 상기 가이드홈을 따라 승강되는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 핸들유닛은 핸들 및 상기 회전축과 수직하게 하우징 내로 도입되며 상기 핸들에 의하여 회전 구동되는 구동축을 포함하고,
   상기 구동유닛은 상기 구동축에 장착되는 웜기어 및 상기 링크유닛을 구성하는 어느 하나의 메인 링크부재에 축결합되는 회전축에 장착되는 웜휠기어를 포함하며,
   상기 구동축의 내측 단부는 상기 하우징에 상기 회전축과 평행한 축을 중심으로 회전 가능하게 장착되어 상기 웜기어와 상기 웜휠기어는 선택적 체결 또는 분리가 가능한 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 착용형 로봇의 후방에 플레이트 형태의 거치단이 구비된 거치 프레임이 장착되고, 상기 거치단은 상기 거치대에 구비된 수평한 삽입 슬롯에 삽입되어 거치되는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 거치대에 구비된 상기 삽입슬롯에 삽입된 상기 착용형 로봇의 거치단의 삽입 상태를 고정하기 위하여, 상기 거치대에 체결수단 또는 고정수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 거치대는 상기 링크유닛에 장착되는 거치 플레이트, 상기 거치 플레이트 상부에 상기 삽입 슬롯을 형성하도록 이격되어 장착되는 상판 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 한 쌍의 보조 링크부재 중 상기 하우징 외측에 배치되는 보조 링크부재의 단부가 절곡되어 상기 거치 플레이트가 수평하게 배치되도록 상기 거치 플레이트에 체결되는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 거치장치.

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