KR102512343B1 - Strength Assist apparatus and system for supporting muscle strength including the same - Google Patents
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Abstract
본 실시예들은 사용자가 착용 가능한 근력 보조 시스템에 있어서, 사용자의 신체 상부에 착용되며, 신체 상부의 근력을 보조하는 상지 근력 보조 장치 및 상지 근력 보조 장치와 연결되어 사용자의 신체 하부에 착용되며, 신체 하부의 근력을 보조하는 하지 근력 보조 장치를 포함하고, 상지 근력 보조 장치 및 하지 근력 보조 장치는 사용자의 신체의 외골격을 모사함에 따라 관절 자유도를 구현하여 사용자의 근력을 보조하는 것을 특징으로 하는 근력 보조 시스템을 제안한다.The present embodiments are a wearable muscle strength assisting system worn on the upper part of the user's body and connected to the upper limb muscle strength assisting device and the upper limb muscle strength assisting device to assist the muscle strength of the upper body and worn on the lower part of the user's body. A lower extremity muscle strength assisting device including a lower extremity muscle strength assisting device, wherein the upper extremity muscle strength assisting device and the lower extremity muscle strength assisting device assist the user's muscle strength by realizing a degree of freedom of the joint as the exoskeleton of the user's body is simulated propose a system
Description
본 발명은 사용자의 근력을 보조하는 하지 근력 보조 장치 및 이를 포함하는 근력 보조 시스템에 관한 것으로, 특히 사용자의 근골격계 질환 예방과 중량물 운반 및 하지 근력 보조에 효과적인 하지 근력 보조 장치 및 이를 포함하는 근력 보조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a lower extremity muscle strength assisting device for assisting a user's muscle strength and a muscle strength assisting system including the same, and in particular, a lower extremity muscle strength assisting device effective for preventing a user's musculoskeletal disorders, carrying heavy objects, and assisting lower extremity muscle strength, and a muscle strength assisting system including the same It is about.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this part merely provide background information on the present embodiment and do not constitute prior art.
고중량물 또는 많은 양의 중량물을 장시간 운반하는 경우에는 근력의 피로도 증가와 올바르지 못한 자세로 장시간 작업을 이어가는 경우 사고 또는 부상으로 확대될 수 있다. 또한, 최근에는 전자상거래 시장 성장으로 물류나 택배 등 물량 증가로 인해 업무 부하가 크게 증가되고 있으며, 관련 종사자들의 부상이나 사고로 인해 발생되는 산재나 인력 손실 등이 현재 사회의 큰 이슈로 대두되고 있다.In the case of carrying a heavy weight or a large amount of weight for a long time, fatigue of muscle strength increases, and when continuing to work for a long time in an incorrect posture, it can be expanded to an accident or injury. In addition, recently, with the growth of the e-commerce market, the workload has increased significantly due to the increase in the volume of logistics and parcel delivery, and industrial accidents and manpower loss caused by injuries or accidents of related workers are currently emerging as a major issue in society. .
최근 산업 현장 노동자의 업무량 증가로 발생되는 근골격계 질환에 대한 이슈가 대두되고 있다. 정책적 변화로 중대재해기업처벌법, 산업안전보건기준과 같이 안전에 대한 법이 강화되며 대응방안으로 웨어러블 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 또한, 전투 임무와 고중량물을 취급하는 군에서는 개인전투체계 변화에 따라 개인이 부담해야 하는 장비가 증가하고 있는 추세이다.Recently, the issue of musculoskeletal disorders caused by the increase in the workload of industrial workers has emerged. Due to policy changes, safety laws such as the Severe Accident Business Punishment Act and Occupational Safety and Health Standards are being strengthened, and the demand for wearable devices is increasing as a countermeasure. In addition, in the military that handles combat missions and heavy loads, equipment that individuals must bear is increasing in accordance with changes in individual combat systems.
종래에는 웨어러블 로봇이 활용 분야나 보조 부위에 따라 다양하게 개발되어 왔으며, 하지 근력보조 시스템의 경우 인체의 외골격 형상을 모사하여 모터, 유압, 공압 또는 스프링과 같은 동력원을 이용한다. 예를 들어, 사이버다인(Cyberdyne)의 HAL Lower Limb 제품은 모터를 사용하여 고관절과 무릎관절을 보조하며 재활 용도로 개발되었으며, 수트X(SuitX)의 LegX는 스프링을 이용하여 대퇴근과 무릎 관절을 보조하며 산업에서 작업 시 사용되도록 개발되었다.Conventionally, wearable robots have been developed in various ways according to the field of application or auxiliary parts, and in the case of a lower extremity muscle support system, a power source such as a motor, hydraulic pressure, pneumatic pressure, or spring is used by mimicking the shape of an exoskeleton of the human body. For example, Cyberdyne's HAL Lower Limb product uses a motor to assist the hip and knee joints and was developed for rehabilitation purposes, and SuitX's LegX supports the thigh muscle and knee joint using a spring. and was developed for use in industrial work.
하지만, 대부분의 하지 근력 보조 시스템은 무릎 관절 조인트가 단일 포인트로 설계되어 있다. 이러한 경우 인체의 유연한 움직임을 구현하기 어려울뿐더러 관절 포인트가 정확하게 맞지 않으면 착용자에게 근골격계 부담을 줄 수 있다. 또한, 대부분은 동력원이 결정되면 해당 동력원 외에는 변경하기 어렵다는 문제가 있다.However, most lower extremity strength support systems are designed with a single point for the knee joint. In this case, it is difficult to implement flexible movements of the human body, and if the joint points are not precisely matched, a burden on the musculoskeletal system may be imposed on the wearer. In addition, most of them have a problem that once the power source is determined, it is difficult to change other than the corresponding power source.
본 발명의 실시예들은 무릎 관절 조인트가 다수의 포인트로 설계되어 있어 인체의 유연한 움직임을 구현하고, 다관절 무릎 링크와 연동되는 와이어-복합 도르래 메커니즘을 적용하여 모터, 스프링뿐만 아니라 유압 공압 등 다양한 동력원을 적용하는데 발명의 주된 목적이 있다.In the embodiments of the present invention, the knee joint joint is designed with multiple points to implement flexible movement of the human body, and a wire-composite pulley mechanism interlocked with the multi-joint knee link is applied to provide various power sources such as motors, springs, as well as hydraulic and pneumatic pressure. There is a main purpose of the invention to apply.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other non-specified objects of the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 본 발명은 사용자의 하체에 착용되는 하지 근력 보조 장치에 있어서, 3축 회전 자유도를 가지는 고관절 보조부; 상기 고관절 보조부와 연결되며, 동력 전달 메커니즘을 구성하여 동력원과 연결되는 하지 근력 보조부; 상기 하지 근력 보조부와 와이어를 통해 연결되며, 무릎 관절의 각도를 제한하는 다관절 무릎 링크부; 및 상기 다관절 무릎 링크부와 연결되고, 상기 사용자의 발목에 위치하여 상기 사용자가 착용한 신발과 연결되며, 하중을 지면으로 전달하는 발목 보조부를 포함하는 하지 근력 보조 장치를 제안한다.According to one aspect of the present embodiment, the present invention provides a lower extremity muscle strength assisting device worn on a user's lower body, comprising: a hip joint assisting unit having three rotational degrees of freedom; a lower extremity muscle strength assisting unit that is connected to the hip joint assisting unit and is connected to a power source by configuring a power transmission mechanism; a multi-joint knee link unit connected to the lower extremity muscle strength assist unit through a wire and limiting the angle of the knee joint; and an ankle support unit connected to the multi-joint knee link unit, located on the ankle of the user and connected to shoes worn by the user, and transmitting a load to the ground.
바람직하게는, 상기 다관절 무릎 링크부는, 상기 와이어가 통과하며, 상기 와이어를 통해 무릎 굽힘에 의한 스트로크가 발생하며, 상기 무릎 굽힘을 제한하는 속 링크; 및 상기 속 링크의 양 측면에 각각 조립되어 고정되는 겉 링크를 포함하고, 상기 속 링크 및 상기 겉 링크는 서로 교차 배치되어 복수 개 조립되며, 1축 회전 자유도를 가지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the multi-joint knee link unit, through which the wire passes, a stroke by bending the knee occurs through the wire, the sok link limiting the bending of the knee; And an outer link assembled and fixed to both side surfaces of the inner link, wherein the inner link and the outer link are assembled in plurality by crossing each other, and have 1 degree of rotational freedom.
바람직하게는, 상기 속 링크는, 상기 속 링크의 일 측단에 형성되며, 상기 와이어가 이동하는 가이드를 제공하는 와이어 홀; 상기 속 링크의 중심에서 상기 겉 링크와 연결되어 고정되도록 상단 및 하단에 각각 형성되는 연결 홀; 및 상기 와이어 홀과 상기 연결 홀 사이에서 일정 각도 기울어진 상태로 형성되는 회전 홀을 포함한다.Preferably, the sok link, formed at one end of the sok link, a wire hole for providing a guide through which the wire moves; connecting holes respectively formed at upper and lower ends of the inner link so as to be connected and fixed to the outer link at the center of the inner link; and a rotation hole inclined at a predetermined angle between the wire hole and the connection hole.
바람직하게는, 상기 겉 링크는, 상기 연결 홀에 대응되도록 중심에 형성되며, 상기 연결 홀에 조립되어 고정되는 연결 축; 및 상기 회전 홀에 대응되는 위치에서 상기 일정 각도 기울어진 상태로 형성되며, 상기 회전 홀에 조립되어 고정되어 상기 무릎 관절의 각도를 제한하는 회전 스토퍼를 포함한다.Preferably, the outer link is formed at the center to correspond to the connection hole, and the connection shaft assembled and fixed to the connection hole; and a rotation stopper formed at a position corresponding to the rotation hole and tilted at the predetermined angle and fixed to the rotation hole to limit the angle of the knee joint.
바람직하게는, 상기 다관절 무릎 링크부는, 상기 속 링크의 양 측면에서, 상기 연결 홀 및 상기 회전 홀에 상기 연결 축 및 상기 회전 스토퍼가 각각 조립되어 고정되며, 상기 속 링크의 상단에 형성되는 연결 홀 및 회전 홀과 상기 속 링크의 하단에 형성되는 연결 홀 및 회전 홀은 서로 다른 상기 겉 링크의 연결 축 및 상기 회전 스토퍼와 연결되어 서로 교차되어 복수 개 조립되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the multi-joint knee link part, on both sides of the link, the connection shaft and the rotation stopper are assembled and fixed to the connection hole and the rotation hole, respectively, and the connection formed at the top of the link The hole, the rotation hole, and the connection hole and the rotation hole formed at the lower end of the inner link are connected to the connection shaft of the outer link and the rotation stopper, so that a plurality of them are assembled to cross each other.
바람직하게는, 상기 다관절 무릎 링크부는, 상기 겉 링크 및 상기 속 링크의 개수와 상기 회전 스토퍼의 각도 설계 변수에 따라 무릎 굽힘 각도가 변화하며, 상기 설계 변수에 따라 와이어의 스트로크를 결정되고, 상기 회전 홀 및 상기 회전 스토퍼는 일정 각도 기울어진 형태로 구현되며, 상기 기울어진 각도에 따라 상기 무릎 관절의 굽힘 각도가 제한되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the multi-joint knee link part changes the knee bending angle according to the number of the outer link and the inner link and the angular design variable of the rotation stopper, and determines the stroke of the wire according to the design variable, The rotation hole and the rotation stopper are implemented in a shape inclined at a predetermined angle, and the bending angle of the knee joint is limited according to the inclined angle.
바람직하게는, 상기 하지 근력 보조부는, 상기 다관절 무릎 링크부의 하단부에 고정되는 와이어를 통해 상기 다관절 무릎 링크부와 연동되며, 상기 와이어를 연결 매개체로 복합 도르래를 포함하며, 상기 복합 도르래를 통해 상기 동력원과 연결되고, 상기 복합 도르래는 적어도 하나의 움직 도르래 및 적어도 하나의 고정 도르래를 포함하여 하중에 대한 필요힘을 감소시키고, 스트로크를 증가시켜 상기 동력원에 필요한 분해능을 조절하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the lower extremity muscle strength assisting unit is interlocked with the multi-joint knee link unit through a wire fixed to the lower end of the multi-joint knee link unit, and includes a composite pulley using the wire as a connecting medium, and through the composite pulley It is connected to the power source, and the complex pulley includes at least one movable pulley and at least one fixed pulley to reduce the force required for the load and increase the stroke to adjust the resolution required for the power source.
바람직하게는, 상기 발목 보조부는, 상기 사용자가 착용한 신발에 형성된 체결 핀과 결합하는 체결 고리; 상기 체결 핀과 체결되는 클램프 고리를 포함하고, 상기 체결 핀과 체결 시 회전 방향으로 눌러 상기 체결 핀과 고정하는 고정 클램프; 및 상기 고정 클램프의 상단에 형성되며, 상기 고정 클램프와 상기 체결 핀이 고정된 후, 회전에 의해 고정 클램프의 이동을 제한하도록 상기 체결 핀에 고정되는 나사를 포함하며, 상기 발목 보조부는 2축 회전 자유도를 가지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the ankle auxiliary unit, a fastening ring coupled to a fastening pin formed in the shoe worn by the user; A fixing clamp including a clamp ring fastened to the fastening pin and fixed to the fastening pin by pressing it in a rotational direction when fastened with the fastening pin; and a screw formed at an upper end of the fixing clamp and fixed to the fixing pin to limit movement of the fixing clamp by rotation after the fixing clamp and the fixing pin are fixed, wherein the ankle auxiliary part rotates in two axes. It is characterized by having degrees of freedom.
바람직하게는, 상기 하지 근력 보조 장치를 상기 사용자의 하체에 밀착시키고 결속하는 체결 하네스를 더 포함하며, 상기 체결 하네스는, 상기 고관절 보조부와 연결되며, 상기 사용자의 엉덩이를 결속하는 엉덩이 하네스; 상기 하지 근력 보조부와 상기 다관절 무릎 링크부가 구비되는 허벅지 위치에서 연결되며, 상기 사용자의 허벅지를 결속하는 허벅지 하네스; 및 상기 다관절 무릎 링크부와 상기 발목 보조부가 구비되는 정강이 위치에서 연결되며, 상기 사용자의 정강이를 결속하는 정강이 하네스를 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the lower extremity muscle strength assisting device may further include a fastening harness that adheres to and binds the lower body of the user, wherein the fastening harness is connected to the hip joint auxiliary unit and binds the hip of the user; a thigh harness connected at a thigh position where the lower extremity muscle strength assisting unit and the multi-joint knee link unit are provided and binding the thighs of the user; and at least one shin harness connected to the shin position where the multi-joint knee link unit and the ankle support unit are provided and binding the shin of the user.
또한, 본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 본 발명은 사용자가 착용 가능한 근력 보조 시스템에 있어서, 상기 사용자의 신체 상부에 착용되며, 상기 신체 상부의 근력을 보조하는 상지 근력 보조 장치; 및 상기 상지 근력 보조 장치와 연결되어 상기 사용자의 신체 하부에 착용되며, 상기 신체 하부의 근력을 보조하는 하지 근력 보조 장치를 포함하고, 상기 상지 근력 보조 장치 및 상기 하지 근력 보조 장치는 상기 사용자의 신체의 외골격을 모사함에 따라 관절 자유도를 구현하여 상기 사용자의 근력을 보조하는 것을 특징으로 하는 근력 보조 시스템을 제안한다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, the present invention is a wearable muscle strength assisting system by a user, which is worn on the upper body of the user, and the upper limb muscle strength assisting device for assisting the muscle strength of the upper body; and a lower extremity muscle strength assisting device connected to the upper extremity muscle strength assisting device and worn on a lower portion of the user's body to assist muscle strength of the lower body, the upper extremity muscle strength assisting device and the lower extremity muscle strength assisting device comprising the user's lower extremity muscle strength assisting device We propose a muscle strength assistance system characterized in that it assists the user's muscle strength by implementing the degree of freedom of the joint as it simulates the exoskeleton of the.
바람직하게는, 상기 상지 근력 보조 장치는, 상기 사용자의 어깨부위에 밀착되어 고정되며, 상기 사용자의 어깨 양쪽을 적어도 일부 포함하여 구비되는 상지 근력 보조 연결부; 상기 상지 근력 보조 연결부와 연결되며, 상기 사용자의 등을 지지하도록 마련되어 근력을 보조하는 등판 보조부; 및 상기 등판 보조부의 하단에서 연결되어 상기 하지 근력 보조 장치와 연결하는 상하지 연결부를 포함하는 근력 보조 시스템.Preferably, the upper extremity muscle strength assisting device includes an upper extremity muscle strength assisting connection unit fixed to and in close contact with the user's shoulder and including at least a portion of both sides of the user's shoulder; a climbing auxiliary unit connected to the upper extremity muscle strength assisting connection unit and provided to support the user's back to assist muscle strength; and an upper and lower extremity connection part connected at a lower end of the climbing aid part and connected to the lower extremity muscle strength assistance device.
바람직하게는, 상기 상지 근력 보조 장치는, 상기 상지 근력 보조 연결부와 연결되어 상기 사용자의 상체 전면에 착용되는 조끼형 하네스; 상기 등판 보조부와 연결되며, 상기 사용자의 등에 위치하도록 구비되는 등판 패드; 및 상기 상하지 연결부와 연결되어 상기 사용자의 허리에 착용되는 허리 하네스를 적어도 하나 포함하여 상기 사용자의 신체 상부에 체결되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the upper limb muscle strength assisting device may include a vest-type harness connected to the upper limb muscle strength assisting connection unit and worn on the front of the user's upper body; a backboard pad connected to the backboard assisting unit and located on the user's back; and at least one waist harness connected to the upper and lower extremity connecting parts and worn on the user's waist, characterized in that it is fastened to the upper part of the user's body.
바람직하게는, 상기 하지 근력 보조 장치는, 3축 회전 자유도를 가지는 고관절 보조부; 상기 고관절 보조부와 연결되며, 동력 전달 메커니즘을 구성하여 동력원과 연결되는 하지 근력 보조부; 상기 하지 근력 보조부와 와이어를 통해 연결되며, 무릎 관절의 각도를 제한하는 다관절 무릎 링크부; 및 상기 다관절 무릎 링크부와 연결되고, 상기 사용자의 발목에 위치하여 상기 사용자가 착용한 신발과 연결되며, 하중을 지면으로 전달하는 발목 보조부를 포함하고, 상기 다관절 무릎 링크부는, 상기 와이어가 통과하며, 상기 와이어를 통해 무릎 굽힘에 의한 스트로크가 발생하며, 상기 무릎 굽힘을 제한하는 속 링크; 및 상기 속 링크의 양 측면에 각각 조립되어 고정되는 겉 링크가 서로 교차 배치되어 복수 개 조립되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the lower extremity muscle strength assisting device includes: a hip joint assisting unit having 3-axis rotation degrees of freedom; a lower extremity muscle strength assisting unit that is connected to the hip joint assisting unit and is connected to a power source by configuring a power transmission mechanism; a multi-joint knee link unit connected to the lower extremity muscle strength assist unit through a wire and limiting the angle of the knee joint; And an ankle auxiliary part connected to the multi-joint knee link part, located on the ankle of the user and connected to a shoe worn by the user, and transmitting a load to the ground, wherein the multi-joint knee link part includes the wire a link that passes through the wire to generate a stroke by bending the knee and limits the bending of the knee; And it is characterized in that a plurality of outer links assembled and fixed to both sides of the inner link are intersected with each other and assembled.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 다관절 링크의 링크 개수, 설계 변수 조절에 따라 착용자의 신체 조건에 유연하게 대응할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the present invention has the effect of flexibly responding to the physical condition of the wearer according to the adjustment of the number of links and design variables of the articulated link.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면 본 발명은 하지 근력 보조 장치 내에 포함된 와이어와 복합 도르래를 이용하여 스프링, 공압, 유압, 모터 등 제한 없이 모든 동력원고 연동이 가능한 효과가 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, the present invention has an effect of enabling all power sources to be interlocked without limitations such as springs, pneumatics, hydraulic pressures, and motors using the wire and the complex pulley included in the lower extremity muscle strength assisting device.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면 본 발명은 걷는 동작, 뛰는 동작, 무릎을 굽혔다가 펴는 동작 등 무릎에 위치한 다관절 링크부와 하지 근력 보조부를 이용하여 보조할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, the present invention has the effect of assisting walking, running, bending and straightening the knee by using the multi-joint link unit and the lower extremity muscle strength auxiliary unit located on the knee.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned here, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their provisional effects are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 보조 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 보조 시스템을 자세히 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하지 근력 보조 장치의 다관절 무릎 링크부를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하지 근력 보조 장치의 발목 보조부를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 보조 시스템을 이용하여 이송, 운송 작업을 박스 형태의 중량물을 들어올리는 예시도이다.1 is a block diagram showing a muscle strength assistance system according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views showing in detail the muscle strength assistance system according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are views showing the multi-joint knee link of the lower extremity muscle strength assisting device according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are diagrams illustrating an ankle auxiliary unit of a lower extremity muscle strength assisting device according to an embodiment of the present invention.
10 is an exemplary view of lifting a box-shaped heavy object for transport and transport work using a muscle strength assistance system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the common knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention, and singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a second element may be termed a first element, and similarly, a first element may be termed a second element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
본 발명은 사용자의 근력을 보조하는 보조 장치 및 이를 포함하는 근력 보조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an auxiliary device for assisting a user's muscle strength and a muscle power assistance system including the same.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 근력 보조 시스템(10)은 운반 작업량이 많은 택배 상/하차 및 물류 센터와, 대형 마트, 우편, 컨베이어 라인 등 현장 노동 작업에서 많은 양의 물건을 취급하는 작업 환경과, 전투, 특수 임무, 후속 군수지원 임무를 수행하는 군 부대와, 농작물 수확 또는 운반 작업을 하는 농업 종사자 등이 사용할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the muscle
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 보조 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a muscle strength assistance system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 근력 보조 시스템(10)은 상지 근력 보조 장치(100) 및 하지 근력 보조 장치(200)를 포함한다. 근력 보조 시스템(10)은 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a muscle
근력 보조 시스템(10)은 근골격계 질환 예방과 중량물 운반 및 하지 근력 보조를 효과적으로 수행할 수 있다.The muscle
근력 보조 시스템(10)은 다관절 무릎 링크부(230)와 연동되는 와이어-복합 도르래 메커니즘을 적용하여 모터, 스프링뿐만 아니라 유압 공압 등 다양한 동력원을 적용하여 한계를 극복할 수 있다.The muscle
근력 보조 시스템(10)은 사용자의 신체의 외골격을 모사함에 따라 관절 자유도를 구현하여 사용자의 근력을 보조할 수 있다.The muscle
상지 근력 보조 장치(100)는 사용자의 신체 상부에 착용되며, 신체 상부의 근력을 보조할 수 있다.The upper limb muscle strength assisting device 100 is worn on the upper part of the user's body and can assist the muscle strength of the upper part of the body.
상지 근력 보조 장치(100)는 상지 근력 보조 연결부(110), 등판 보조부(120) 및 상하지 연결부(130)를 포함한다.The upper extremity muscle strength assisting device 100 includes an upper extremity muscle strength assisting
상지 근력 보조 연결부(110)는 사용자의 어깨부위에 밀착되어 고정되며, 사용자의 어깨 양쪽을 적어도 일부 포함하여 구비될 수 있다.The upper limb muscle strength
등판 보조부(120)는 상지 근력 보조 연결부(110)와 연결되며, 사용자의 등을 지지하도록 마련되어 근력을 보조할 수 있다.The
상하지 연결부(130)는 등판 보조부(120)의 하단에서 연결되어 하지 근력 보조 장치(200)를 연결할 수 있다.The upper and lower
하지 근력 보조 장치(200)는 상지 근력 보조 연결부(110)와 연결되어 사용자의 신체 하부에 착용되며, 신체 하부의 근력을 보조할 수 있다.The lower extremity muscle
하지 근력 보조 장치(200)는 고관절 보조부(210), 하지 근력 보조부(220), 다관절 무릎 링크부(230) 및 발목 보조부(240)를 포함한다. 하지 근력 보조 장치(200)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.The lower extremity muscle
고관절 보조부(210)는 3축 회전 자유도를 가질 수 있다.The hip joint
하지 근력 보조부(220)는 고관절 보조부와 연결되며, 동력 전달 메커니즘을 구성하여 동력원과 연결될 수 있다.The lower extremity muscle strength
하지 근력 보조부(220)는 다관절 무릎 링크부(230)의 하단부에 고정되는 와이어(250)를 통해 다관절 무릎 링크부(230)와 연동되며, 와이어(250)를 연결 매개체로 복합 도르래를 포함하며, 복합 도르래를 통해 동력원과 연결될 수 있다.The lower extremity muscle strength
복합 도르래는 적어도 하나의 움직 도르래 및 적어도 하나의 고정 도르래를 포함하여 하중에 대한 필요힘을 감소시키고, 스트로크를 증가시켜 동력원에 필요한 분해능을 조절할 수 있다.The composite pulley includes at least one movable pulley and at least one fixed pulley to reduce the force required for the load and increase the stroke to adjust resolution required for the power source.
다관절 무릎 링크부(230)는 하지 근력 보조부(220)와 와이어를 통해 연결되며, 무릎 관절의 각도를 제한할 수 있다.The multi-joint
다관절 무릎 링크부(230)는 속 링크(232) 및 겉 링크(234)를 포함한다.The multi-joint
속 링크(232)는 와이어(250)가 통과하며, 와이어(250)를 통해 무릎 굽힘에 의한 스트로크가 발생하며, 무릎 굽힘을 제한할 수 있다.In the
속 링크(232)는 와이어 홀(2320), 연결 홀(2322) 및 회전 홀(2324)을 포함한다.The
와이어 홀(2320)은 속 링크(232)의 일 측단에 형성되며, 와이어(250)가 이동하는 가이드를 제공할 수 있다.The
연결 홀(2322)은 속 링크(232)의 중심에서 겉 링크(234)와 연결되어 고정되도록 상단과 하단에 각각 형성될 수 있다.Connection holes 2322 may be formed at upper and lower ends of the
회전 홀(2324)은 와이어 홀(2320)과 연결 홀(2322) 사이에서 일정 각도 기울어진 상태로 형성될 수 있다.The
겉 링크(234)는 속 링크(232)의 양 측면에 각각 조립되어 고정될 수 있다.The
겉 링크(234)는 연결 축(2342) 및 회전 스토퍼(2344)를 포함한다.The
연결 축(2342)은 연결 홀(2322)에 대응되도록 중심에 형성되며, 연결 홀(2322)에 조립되어 고정될 수 있다.The
회전 스토퍼(2344)는 회전 홀(2324)에 대응되는 위치에서 일정 각도 기울어진 상태로 형성되며, 회전 홀(2324)에 조립되어 고정되어 무릎 관절의 각도를 제한할 수 있다.The
속 링크(232) 및 겉 링크(234)는 서로 교차 배치되어 복수 개가 조립되며, 1축 회전 자유도를 가질 수 있다.The
다관절 무릎 링크부(230)는 속 링크(232)의 양 측면에서, 연결 홀(2322) 및 회전 홀(2324)에 연결 축(2342) 및 회전 스토퍼(2344)가 각각 조립되어 고정될 수 있다.In the multi-joint
다관절 무릎 링크부(230)는 속 링크(232)의 상단에 형성되는 연결 홀(2322) 및 회전 홀(2324)과 속 링크(232)의 하단에 형성되는 연결 홀(2322) 및 회전 홀(2324)은 서로 다른 겉 링크의 연결 축(2342) 및 회전 스토퍼(2344)와 연결되어 서로 교차되어 복수 개 조립될 수 있다. 구체적으로, 각각의 속 링크(232)의 상단에 형성되는 연결 홀(2322) 및 회전 홀(2324)은 겉 링크(234)의 하단에 형성되는 연결 축(2342) 및 회전 스토퍼(2344)과 조립되며, 복수 개가 서로 교차되어 조립될 수 있다.The multi-joint
다관절 무릎 링크부(230)는 겉 링크(234) 및 속 링크(232)의 개수와 회전 스토퍼(2344)의 각도 설계 변수에 따라 무릎 굽힘 각도가 변화하며, 설계 변수에 따라 와이어의 스트로크가 결정될 수 있다.In the multi-joint
회전 홀(2324) 및 회전 스토퍼(2344)는 일정 각도 기울어진 형태로 구현되며, 기울어진 각도에 따라 무릎 관절의 굽힘 각도가 제한될 수 있다.The
적어도 하나의 움직 도르래 및 적어도 하나의 고정 도르래를 포함하여 하중에 대한 필요힘을 감소시키고, 스트로크를 증가시켜 상기 동력원에 필요한 분해능을 조절할 수 있다.At least one movable pulley and at least one fixed pulley are included to reduce the required force for the load and increase the stroke to adjust the required resolution of the power source.
발목 보조부(240)는 다관절 무릎 링크부(230)와 연결되고, 사용자의 발목에 위치하여 사용자가 착용한 신발(20)과 연결되며, 하중을 지면으로 전달할 수 있다.The ankle
발목 보조부(240)는 체결 고리(242), 고정 클램프(244) 및 나사(246)를 포함한다.The ankle
발목 보조부(240)는 2축 회전 자유도를 가질 수 있다.Ankle
체결 고리(242)는 사용자가 착용한 신발(20)에 형성된 체결 핀(22)과 결합할 수 있다.The
고정 클램프(244)는 체결 핀(22)과 체결되는 클램프 고리를 포함하고, 체결 핀(22)과 체결 시 회전 방향으로 눌러 체결 핀(22)과 고정될 수 있다.The fixing
나사(246)는 고정 클램프(244)의 상단에 형성되며, 고정 클램프(244)와 체결 핀(22)이 고정된 후, 회전시켜 고정 클램프(244)의 이동을 제한하도록 체결 핀(22)에 고정될 수 있다.The
근력 보조 시스템(10)은 상지 근력 보조 장치(100) 및 하지 근력 보조 장치(200)를 사용자의 신체에 밀착시키고 결속하는 체결 하네스를 더 포함할 수 있다.The muscle
체결 하네스는 상지 근력 보조 장치(100)에 연결되는 하네스와 하지 근력 보조 장치(200)에 연결되는 하네스를 포함할 수 있다.The fastening harness may include a harness connected to the upper limb muscle strength assisting device 100 and a harness connected to the lower limb muscle
상지 근력 보조 장치(100)에 연결되는 체결 하네스는 조끼형 하네스(30) 및 허리 하네스(34)를 포함한다. 또한, 상지 근력 보조 장치(100)는 등판 보조부(120)에 구비되는 등판 패드(32)를 더 포함한다.The fastening harness connected to the upper limb muscle strength assisting device 100 includes a vest-
상지 근력 보조 장치(100)는 조끼형 하네스(30), 등판 패드(32) 및 허리 하네스(34)를 적어도 하나 포함하여 사용자의 신체 상부에 체결될 수 있다.The upper limb muscle strength assisting device 100 includes at least one vest-
조끼형 하네스(30)는 상지 근력 보조 연결부(110)와 연결되어 사용자의 상체 전면에 착용될 수 있다.The vest-
등판 패드(32)는 등판 보조부(120)와 연결되며, 사용자의 등에 위치하도록 구비될 수 있다.The
허리 하네스(34)는 상하지 연결부(130)와 연결되어 사용자의 허리에 착용될 수 있다.The
하지 근력 보조 장치(200)에 연결되는 체결 하네스는 엉덩이 하네스(36), 허벅지 하네스(38) 및 정강이 하네스(39)를 적어도 하나 포함한다.The fastening harness connected to the lower extremity muscle
엉덩이 하네스(36)는 고관절 보조부(210)와 연결되며, 사용자의 엉덩이를 결속할 수 있다.The
허벅지 하네스(38)는 하지 근력 보조부(220)와 다관절 무릎 링크부(230)가 구비되는 허벅지 위치에서 연결되며, 사용자의 허벅지를 결속할 수 있다.The
정강이 하네스(39)는 다관절 무릎 링크부(230)와 발목 보조부(240)가 구비되는 정강이 위치에서 연결되며, 사용자의 정강이를 결속할 수 있다.The
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 보조 시스템을 자세히 나타내는 도면이다.2 and 3 are views showing in detail the muscle strength assistance system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 보조 시스템(10)의 전체 형상을 나타내는 예시도이다. 근력 보조 시스템(10)은 크게 상지 근력 보조 장치(100)와 하지 근력 보조 장치(200)로 나뉠 수 있다.Figure 2 is an exemplary view showing the overall shape of the muscle
근력 보조 시스템(10)은 인체의 외골격을 모사하였으며, 인체 공학적 관절 자유도를 구현할 수 있다. 이에, 근력 보조 시스템(10)은 상지 근력 보조 장치(100)와 하지 근력 보조 장치(200)와 같은 기구 메커니즘을 이용하여 근력을 보조할 수 있다.The muscle
근력 보조 시스템(10)은 전신 외골격 형태로 신체 관절 자유도를 포함하며, 상지 근력 보조 장치(100)와 하지 근력 보조 장치(200)외에 하지 근력 보조 장치(200)와 연동되는 신발을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 신발은 사용자가 착용하는 신발로서, 하지 근력 보조 장치(200)와 연결되어 고정될 수 있다.The muscle strength assist
근력 보조 시스템(10)은 하지 근력 보조 장치(200)를 통해 사용자가 무릎을 굽혔다가 펴는 동작, 걷거나 뛰는 동작, 서 있는 동작에서의 하지 근력보조 효과를 가질 수 있다.The muscle
근력 보조 시스템(10)은 하지 근력 보조 장치(200) 외에 상지 근력 보조 장치(100)를 포함함에 따라 전방 중량물의 하중을 지면으로 분산하여 운반 작업을 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 근력 보조 시스템(10)은 전방뿐만 아니라 중량물을 상지 근력 보조부(100)의 등판 보조부(120)에 연결하면 중량물의 하중을 지면으로 분산하여 운반 작업을 효과적으로 수행할 수 있다.As the muscle
상지 근력 보조 장치(100)는 상지 근력 보조 연결부(110), 등판 보조부(120) 및 상하지 연결부(130)를 포함한다.The upper extremity muscle strength assisting device 100 includes an upper extremity muscle strength assisting
도 2를 참조하면, 상지 근력 보조 장치(100)는 사용자의 상체 뒷면에 구비되도록 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 2 , the upper limb muscle strength assisting device 100 may be formed to be provided on the back of a user's upper body, but is not necessarily limited thereto.
상지 근력 보조 연결부(110)는 사용자의 어깨에서 고정될 수 있으며, 양쪽 어깨에 걸치도록 적어도 일부가 곡선으로 형성될 수 있다.The upper limb muscle strength
등판 보조부(120)는 사용자의 등판에 위치하도록 형성되며, 상지 근력 보조 연결부(110)와 연결될 수 있다.The climbing
상하지 연결부(130)는 등판 보조부(120)의 하단 양쪽에서 연결되어 하지 근력 보조 장치(200)와 연결될 수 있다.The upper and lower
따라서, 상지 근력 보조 장치(100)는 등판 보조부(120)가 사용자의 등판에 위치하도록 형성되며, 등판 보조부(120)의 상단 양쪽에서 상지 근력 보조 연결부(110)와 연결되고, 등판 보조부(120)의 하단 양쪽에서 상하지 연결부(130)와 연결될 수 있다.Therefore, the upper limb muscle strength assisting device 100 is formed so that the climbing
하지 근력 보조 장치(200)는 고관절 보조부(210), 하지 근력 보조부(220), 다관절 무릎 링크부(230) 및 발목 보조부(240)를 포함한다.The lower extremity muscle
하지 근력 보조 장치(200)는 사용자의 하체 측면에 구비되도록 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The lower extremity muscle
도 2를 참조하면, 하지 근력 보조 장치(200)는 사용자의 하체 양측면에 각각 구비되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 적어도 하나의 다리에 구비될 수 있다. 예를 들어, 하지 근력 보조 장치(200)는 사용자의 좌측 다리 또는 우측 다리 하나에만 구비될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the lower extremity muscle
고관절 보조부(210)는 회전 3 자유도를 갖고, 상하지 연결부(130)와 결합되어 상지 근력 보조 장치(100)와 연동될 수 있다.The hip joint
하지 근력 보조부(220)는 고관절 보조부(210)와 연결되며, 사용자의 허벅지 측면에 구비되도록 형성될 수 있다.The lower extremity muscle
다관절 무릎 링크부(230)는 하지 근력 보조부(220)와 연결되며, 사용자의 무릎 측면에 구비되도록 형성될 수 있다.The multi-joint
발목 보조부(240)는 다관절 무릎 링크부(230)와 연결되며, 사용자의 종아리에서 발목의 측면에 구비되도록 형성될 수 있다.The ankle
따라서, 하지 근력 보조 장치(200)는 고관절 보조부(210), 하지 근력 보조부(220), 다관절 무릎 링크부(230) 및 발목 보조부(240)의 순서로 사용자의 다리 측면에 구비되도록 형성되며, 고관절 보조부(210)가 상지 근력 보조 장치(100)와 연결되고, 발목 보조부(240)가 사용자가 착용한 신발과 연결되도록 형성될 수 있다.Therefore, the lower extremity muscle
도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 보조 시스템이 인체와 체결하기 위한 하네스를 포함하는 형상을 나타내는 예시도이며, 도 3의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 무릎 링크부의 작동 형상을 나타낸다.Figure 3 (a) is an exemplary diagram showing a shape including a harness for fastening the muscle strength assistance system according to an embodiment of the present invention to the human body, Figure 3 (b) is an exemplary view according to an embodiment of the present invention It shows the working shape of the multi-joint knee link part.
구체적으로, 도 3의 (a)는 사용자가 근력 보조 시스템의 착용한 경우, 근력 보조 시스템의 초기 형상을 나타내며, 도 3의 (b)는 근력 보조 시스템을 착용한 사용자가 무릎을 굽혔을 때의 근력 보조 시스템의 형상을 나타낸다.Specifically, FIG. 3 (a) shows the initial shape of the muscle strength assistance system when the user wears the muscle strength assistance system, and FIG. 3 (b) shows the user wearing the muscle strength assistance system when the knee is bent. Indicates the shape of the muscle strength support system.
근력 보조 시스템(10)은 별도의 체결 하네스를 통해 사용자의 신체에 밀착되어 고정될 수 있다.The muscle
도 3을 참조하면, 체결 하네스는 조끼형 하네스(30), 허리 하네스(34), 엉덩이 하네스(36), 허벅지 하네스(38) 및 정강이 하네스(39)를 포함할 수 있다. 여기서, 조끼형 하네스(30) 및 허리 하네스(34)는 상지 근력 보조 장치(100)와 연결되며, 엉덩이 하네스(36), 허벅지 하네스(38) 및 정강이 하네스(39)는 하지 근력 보조 장치(200)와 연결되어 사용자의 신체 각 부분을 결속할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the fastening harness may include a vest-
본 발명의 일 실시예에 따르면, 체결 하네스는 자유도를 보상하기 위해 고무로 형성될 수 있으며, 사용자의 신체 적어도 하나의 부위에 체결되어 중량물의 부하를 체결된 부위로 분산시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fastening harness may be formed of rubber to compensate for the degree of freedom, and may be fastened to at least one part of the user's body to distribute the load of the weight to the fastened part.
또한, 사용자가 무릎을 굽히는 경우 다관절 무릎 링크부(230)가 도 3의 (b)와 같이 움직일 수 있으며, 굽힘에 의한 각이 제한될 수 있다. 이때, 다관절 무릎 링크부(230)는 다관절 무릎 링크부(230)의 설계에 따라 제한되는 굽힘각이 변할 수 있다.In addition, when the user bends the knee, the multi-joint
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하지 근력 보조 장치의 다관절 무릎 링크부를 나타내는 도면이다.4 to 7 are views showing the multi-joint knee link of the lower extremity muscle strength assisting device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 무릎 링크부를 구성하는 겉 링크와 속 링크를 나타내는 도면이다.Figure 4 is a view showing the outer link and the inner link constituting the multi-joint knee link unit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 다관절 무릎 링크부(230)는 하나의 속 링크(232)에 두 개의 겉 링크(234)가 조립될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the multi-joint
속 링크(232)는 와이어 홀(2320), 연결 홀(2322) 및 회전 홀(2324)을 포함한다. 속 링크(232)는 도 4에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.The
와이어 홀(2320)은 와이어(250)가 통과하는 홀로서, 와이어(250)의 단면보다 넓은 단면을 형성할 수 있다. 이때, 다관절 무릎 링크부(230)는 복수의 속 링크(232)의 와이어 홀(2320)을 따라 하나의 와이어(250)가 통과하여 동력을 제공할 수 있으며, 속 링크(232) 및 겉 링크(234)를 움직여 무릎 각도를 제한할 수 있다.The
연결 홀(2322) 및 회전 홀(2324)은 겉 링크(234)와 연결되는 고정시키는 홀로서, 적어도 2개의 홀이 형성될 수 있다.The
연결 홀(2322)은 속 링크(232)의 중심에 형성될 수 있다. 구체적으로, 연결 홀(2322)은 속 링크(232)의 중심 상단과 하단 각각에 하나의 홀로 형성될 수 있으며, 원형의 홀로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않으며 다각형의 홀로도 형성될 수 있다.The
회전 홀(2324)은 속 링크(232)의 와이어 홀(2320)과 연결 홀(2322) 사이에 형성될 수 있다. 구체적으로, 회전 홀(2324)은 겉 링크(234)와 조립되는 측면의 상단과 하단 각각에 하나의 홀로 형성될 수 있으며, 사각 홀로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 다각형의 홀 또는 원형의 홀로도 형성될 수 있다.The
겉 링크(234)는 연결 축(2342) 및 회전 스토퍼(2344)를 포함하며, 끝단부(2340)를 더 포함한다. 겉 링크(234)는 도 4에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.The
연결 축(2342)은 속 링크(232)의 연결 홀(2322)과 조립되며, 겉 링크(234)의 중심에 형성될 수 있다. 구체적으로, 연결 축(2342)은 겉 링크(234)의 중심 상단과 하단 각각에 하나의 홀로 형성될 수 있으며, 원형을 축으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않으며 다각형의 축으로도 형성될 수 있다. 이때, 연결 축(2342)은 속 링크(232)와 조립되도록 속 링크(232)의 연결 홀(2322)과 같은 형상으로 형성되며, 연결 홀(2322)에 빈틈이 없이 들어 맞도록 형성될 수 있다.The
회전 스토퍼(2344)는 속 링크(232)의 회전 홀(2324)과 조립되며, 겉 링크(234)의 일 측면에 형성될 수 있다. 구체적으로, 회전 스토퍼(2344)는 겉 링크(234)의 일 측면 상단과 하단 각각에 하나의 스토퍼로 형성될 수 있으며, 사각 스토퍼로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 다각형의 홀 또는 원형의 홀로도 형성될 수 있다. 이때, 회전 스토퍼(2344)는 속 링크(232)와 조립되도록 속 링크(232)의 회전 홀(2324)이 위치하는 부분과 대응되는 겉 링크(234)의 측면에 같은 형상으로 형성되며, 회전 홀(2324)에 빈틈이 없이 들어 맞도록 형성될 수 있다.The
끝단부(2340)는 겉 링크(234)의 양쪽 끝단부에 형성되며, 두 개의 겉 링크(234)가 하나의 속 링크(232)와 양 측면에서 조립되는 경우, 두 개의 겉 링크(234)가 서로 맞닿도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 끝단부(2340)는 연결 축(2342)의 길이와 같은 길이로 형성될 수 있으며, 구체적으로 겉 링크(234)가 속 링크(232)와 조립되는 경우, 서로 맞닿도록 속 링크(232)가 겉 링크(234)와 조립되는 측면에서 측면까지의 길이의 반만큼의 길이로 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 5는 다관절 무릎 링크부(230)의 기구 메커니즘을 나타내며, 초기 상태와 무릎을 굽힌 상태를 나타낸다.5 shows the mechanical mechanism of the multi-joint
다관절 무릎 링크부(230)는 조립을 위해 체결 시, 속 링크(232)의 연결 홀(2322)은 겉 링크(234)의 연결 축(2342)과 연결된다. 이때, 속 링크(232)와 겉 링크(234)가 서로 교차되어 조립되도록 속 링크(232)의 상단에 형성되는 연결 홀(2322)과 겉 링크(234)의 하단에 형성되는 연결 축(2342)이 조립될 수 있다. 따라서, 속 링크(232)와 겉 링크(234)는 서로 교차되어 조립되며, 이는 사용자의 다양한 신체 조건에 유연하게 대응할 수 있는 구조로 구현될 수 있다. 이 외에도 설계 변수를 달리함에 따라 와이어 스트로크를 결정할 수 있다. 여기서, 와이어 스트로크는 이하의 도 6을 참조하여 설명한다.When the multi-joint
도 5를 참조하면, 다관절 무릎 링크부(230)는 관절 굽힘각(Xpitch)을 제한할 수 있으며, 펴는 동작과 굽힘 동작에 대한 각도 제한 뿐만 아니라 하중을 견딜 수 있는 구조로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 5, the multi-joint
도 5의 (b)를 참조하면, 속 링크(232)는 굽힘 시 서로 다른 속 링크와 맞닿는 부분에 굽힘 제한을 위해 굽힘 제한부(236)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 굽힘 제한부(236)는 일정부분 절삭된 형태로 형성되며, 굽힘 시 하중을 견딜 수 있다.Referring to (b) of FIG. 5 , the
이에, 속 링크(232)의 와이어 홀(2320), 연결 홀(2322) 및 회전 홀(2324)과 겉 링크(234)의 연결 축(2342) 및 회전 스토퍼(2344) 등의 설계 변수를 다르게 하여 무릎 굽힘각, 와이어 스트로크, 하중 지지 면적 등을 조절할 수 있다.Accordingly, design variables such as the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 스토퍼(2344)는 굽힘 및 펴는 각도를 제한할 수 있다. 도 4를 참조하면, 회전 스토퍼(2344)와 회전 홀(2324)은 일정 각도로 기울어진 형태로 형성될 수 있으며, 상술한 기울어진 각도를 달리함에 따라 각도를 제한할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
도 5에서, L은 다관절 무릎 링크부(230)의 개수 구성에 따라 결정되는 와이어의 길이를 나타내고, S는 무릎 굽힘에 의해 발생되는 스트로크를 나타낸다.In FIG. 5, L represents the length of the wire determined according to the number and configuration of the multi-joint
도 6은 다관절 무릎 링크부의 와이어 메커니즘을 나타내는 도면이다. 여기서, a는 다관절 무릎 링크부(230)가 굽혀지는 경우를 나타내며, b는 굽힘에 의한 스트로크 발생을 나타낸다.6 is a view showing the wire mechanism of the multi-joint knee link unit. Here, a represents a case where the multi-joint
와이어 스트로크는 관절 굽힘각(Xpitch)으로 인해 발생될 수 있다. 구체적으로, a와 같이 다관절 무릎 링크부(230)가 굽혀지는 경우, 와이어(250)의 길이가 일정 길이 늘어날 수 있으며, 이 길어진 길이만큼 스트로크가 발생할 수 있다.The wire stroke may be caused by the joint bending angle (X pitch ). Specifically, when the multi-joint
또한, 와이어(250)는 일 단이 발목 보조부(240)의 내측의 고정단(252)에 고정될 수 있으며, 타단은 하지 근력 보조부(220)에 고정될 수 있다.In addition, one end of the
또한, 하지 근력 보조 장치(200)는 관절 회전 자유도를 형성할 수 있다. 구체적으로, 고관절 보조부(210)는 고관절 3축 자유도(2102)를 형성하고, 다관절 무릎 링크부(230)는 무릎 관절 1축 자유도(2302)를 형성하며, 발목 보조부(240)는 발목 관절 2축 자유도(2402)를 형성할 수 있다.In addition, the lower extremity muscle
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하지 근력 보조 장치 메커니즘을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a lower extremity muscle strength assisting device mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하지 근력 보조 장치 메커니즘의 내부 시스템을 나타내는 도면이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하지 근력 보조 장치 메커니즘의 외부 형상을 나타내는 도면이다.7A is a diagram showing an internal system of a lower extremity muscle strength assisting device mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a diagram showing an external shape of the lower extremity muscle strength assisting device mechanism according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하지 근력 보조 장치(200)의 메커니즘은 복합 도르래(254)를 이용한 근력 보조 메커니즘으로서, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the mechanism of the lower extremity muscle
도 7a를 참조하면, 복합 도르래(254)는 하지 근력 보조부(220) 내에 구비될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 7A , the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 도르래(254)는 고정 도르래와 움직 도르래를 결합하여 형성될 수 있으며, 와이어(250)를 연결 매개체로 각각의 고정 도르래와 움직 도르래가 결합될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
와이어(250)는 다관절 무릎 링크부(230) 하단부의 발목 보조부(240)에 하단이 연결될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The lower end of the
도 7a를 참조하면, 복합 도르래(254)는 와이어(250), 홈 베어링(2542) 및 직선 운동부(2540, 2541)를 포함할 수 있다. 여기서, 직선 운동부는 수동형 파워팩(2540) 또는 유압 실린더(2541)로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 수동형 파워팩(2540)은 엔진과 변속기를 하나로 묶은 것을 나타내고, 유압 실린더(2541)는 유압에 의해 피스톤 또는 플런저(plunger)를 왕복 직선 운동시켜 기계적인 일을 행하게 하는 것을 나타낸다.Referring to FIG. 7A , the
수동형 파워팩(2540) 또는 유압 실린더(2541)는 서로 상호 호환이 가능하며, 움직임에 따라 와이어(250)를 조절할 수 있다.The
전체 기구 및 중량물에 의한 하중은 베어링(2542)의 하단으로 와이어의 상단으로 나타날 수 있다.The load due to the entire mechanism and weight may appear at the top of the wire to the bottom of the
복합 도르래(254)는 하중 및 스트로크에 따라 복합적으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 고정 도르래와 움직 도르래를 각각 하나씩 포함할 수 있다. 이때, 초기 상태에서, K는 강성을 나타내며, 변형에 저항하는 정도를 나타낸다. 이때, S는 변형에 따라 저항되는 정도를 나타내며, 사용자가 무릎 굽힘 시 최대 이동 정도를 나타낼 수 있다. 따라서, S는 사용자가 무릎 굽힘 시 와이어(250)가 늘어난 정도를 나타낼 수 있다.The
따라서, S는 무릎 굽힘에 의해 발생되는 스트로크를 나타내고, K는 동력원에 의해 발생되는 힘을 나타낸다. Accordingly, S represents the stroke generated by bending the knee, and K represents the force generated by the power source.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 도르래(254)의 구조를 유동적으로 변경하여 하중 및 스트로크 등과 같이 사양 변경과 끝 단에 와이어가 연결되는 동력원의 종류를 변경 가능할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the structure of the
하지 근력 보조부(220)는 다관절 무릎 링크부(230)와 와이어(250)를 매개체로 연동되며, 복합 도르래(254)를 이용하여 동력 전달 메커니즘을 구성하고, 동력원과 연결될 수 있다. 여기서, 동력원은 스프링, 유압, 공압, 전기 모터 등으로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The lower extremity muscle strength
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 도르래(254)는 요구되는 사양에 따라 추가로 움직 도르래와, 고정 도르래를 추가할 수 있으며 구성에 따라 하중에 대한 필요 힘을 1/n 배 만큼 줄일 수 있고 스트로크를 n배 증가시켜 동력원에 필요한 분해능을 조절할 수 있다. 이때, n은 움직 도르래의 개수의 2배를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 움직 도르래를 1개 구비하는 경우 n은 2이며, 4개 구비하는 경우 n은 8이다.According to one embodiment of the present invention, the
고정 도르래는 힘의 이득은 없고, 힘의 방향만을 바꾸어 주며, 움직 도르래는 힘의 이득을 볼 수 있다. 따라서, 복합 도르래(254)는 움직 도르래와 고정 도르래를 함께 사용함으로써, 힘을 반으로 줄이면서 방향을 바꿀 수 있다.A fixed pulley has no force gain and only changes the direction of force, while a movable pulley can benefit from force. Therefore, the
도 7b를 참조하면, 외부 측면에 베어링 멈춤 나사(2544)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7B , a
베어링 멈춤 나사(2544)는 슬라이드 슬릿을 따라 이동할 수 있으며, 하지 근력 보조부(220)의 내에 구비되는 복합 도르래(254)와 연결될 수 있다.The bearing set
도 7b를 참조하면, 와이어(250)는 다관절 무릎 링크부(230)의 겉 링크(234)와 결합된 속 링크(232)에 형성되는 와이어 홀(2320)을 통과하며, 홈 베어링(2542)과 연결될 수 있다. 이때, 베어링 멈춤 나사(2544)는 홈 베어링(2542)을 관통하며, 슬라이드 슬릿이 형성되는 하지 근력 보조부(220)의 측면의 반대 측면에 형성되는 고정 홈(2548)과 고정 판(2546)에 의해 고정될 수 있다.Referring to FIG. 7B, the
구체적으로, 베어링 멈춤 나사(2544)는 회전하는 경우, 고정 판(2546)이 고정 홈(2548) 쪽으로 밀착되면서 특정 위치에서 고정될 수 있다. 이를 통해 프리스윙 및 고정 방식으로 구현이 가능하다.Specifically, when the bearing
홈 베어링(2542)은 V홈 베어링으로 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하지 근력 보조 장치의 발목 보조부를 나타내는 도면이다.8 and 9 are diagrams illustrating an ankle auxiliary unit of a lower extremity muscle strength assisting device according to an embodiment of the present invention.
발목 보조부(240)는 다관절 무릎 링크부(230)와 신발(20)의 연결 매개체로서, 근력 보조 시스템(10)의 전체 중량과 운반 중량물의 하중을 지면으로 전달할 수 있다.The ankle
발목 보조부(240)는 사용자의 발목에 위치하여 발목 자유도를 구현할 수 있다. 이때, 구현되는 자유도는 2축 자유도일 수 있다.Ankle
발목 보조부(240)는 체결 고리(242), 고정 클램프(244) 및 나사(246)를 포함한다.The ankle
신발(20)은 발목 보조부(240)와 체결되기 위해 체결 핀(22)을 포함한다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 체결 핀(22)은 신발(20)의 바깥쪽 측면 하단에 구비될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the
체결 고리(242)는 체결 핀(22)과 맞닿은 상태로 결합되며, 고정 클램프(244)를 통해 고정될 수 있다.The
발목 보조부(240)와 신발(20)의 체결은 도 9를 참조하여 자세히 설명한다.The fastening of the ankle
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 보조부와 신발의 체결 메커니즘을 나타내는 도면이다.9 is a view showing a fastening mechanism of an ankle auxiliary part and a shoe according to an embodiment of the present invention.
발목 보조부(240)는 신발(20)과 클램프 고정 방식을 이용하여 탈부착이 가능하도록 형성될 수 있다. The ankle
도 9의 (a)를 참조하면, 발목 보조부(240)와 신발(20)의 체결은 발목 보조부(240)의 체결 고리(242)를 신발(20)에 형성된 체결 핀(22)과 결합하며, 고정 클램프(244)와 체결 핀(22)을 체결한다.Referring to (a) of FIG. 9, the fastening of the ankle
도 9의 (b)를 참조하면, 발목 보조부(240)와 신발(20)의 체결은 고정 클램프(244)와 체결 핀(22)의 체결이 완료되면, 고정 클램프(244)를 X 방향으로 잠글 수 있다. 이때, X는 회전 잠금 방향을 나타낸다. 따라서, X 방향으로 잠금으로써, 발목 보조부(240)와 신발(20)이 고정되며, X의 반대 방향으로 잠금을 풀 수 있다.Referring to (b) of FIG. 9, when the fastening of the ankle
도 9의 (c)를 참조하면, 발목 보조부(240)와 신발(20)의 체결은 회전 잠금 방향을 나타내는 X 방향으로 고정 클램프(244)를 눌러서 잠금 후, 나사(246)를 이용하여 완전히 고정할 수 있다. Referring to (c) of FIG. 9, the fastening of the ankle
따라서, 발목 보조부(240)와 신발(20)의 체결은 도 9의(a), (b), (c)의 순서로 이루어질 수 있으며, 체결을 해제하기 위해서는 도시된 설명의 반대로 수행한다. 구체적으로, 발목 보조부(240)와 신발(20)의 체결 해제는 도 9의 (c), (b), (a)의 순서로 수행한다.Therefore, the fastening of the ankle
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 보조 시스템을 이용하여 이송, 운송 작업을 박스 형태의 중량물을 들어올리는 예시도이다.10 is an exemplary view of lifting a box-shaped heavy object for transport and transport work using a muscle strength assistance system according to an embodiment of the present invention.
근력 보조 시스템(10)은 상지 근력 보조 장치(100)와 하지 근력 보조 장치(200)의 연동을 통해 중량물 운반 시 하중을 신발 및 지면으로 분산시킬 수 있으며, 무릎 근력 보조를 통해 밸런스를 유지할 수 있다.The muscle
도 10을 참조하면, 상지 근력 보조 장치(100)는 상지 근력 보조 연결부(110)에 별도의 와이어를 더 연결하여 중량물을 운반할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the upper limb muscle strength assisting device 100 may carry a heavy object by further connecting a separate wire to the upper limb muscle strength assisting
하지 근력 보조 장치(200)는 사용자가 단순 앉았다 일어나는 동작으로 제한되지 않고, 걷거나 뛰는 동작에서도 근력을 보조하여 신체 능력을 향상시킬 수 있다.The lower extremity muscle
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art can make various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 근력 보조 시스템
100: 상지 근력 보조 장치
110: 상지 근력 보조부
120: 등판 보조부
130: 상하지 연결부
200: 하지 근력 보조 장치
210: 고관절 보조부
220: 하지 근력 보조부
230: 다관절 무릎 링크부
240: 발목 보조부10: strength support system
100: upper extremity muscle support device
110: upper extremity muscle strength auxiliary unit
120: climbing aid
130: Upper and lower extremity connection
200: Lower extremity muscle strength assist device
210: hip joint auxiliary unit
220: lower extremity muscle strength auxiliary unit
230: multi-joint knee link
240: ankle auxiliary unit
Claims (13)
3축 회전 자유도를 가지는 고관절 보조부;
상기 고관절 보조부와 연결되며, 동력 전달 메커니즘을 구성하여 동력원과 연결되는 하지 근력 보조부;
상기 하지 근력 보조부와 와이어를 통해 연결되며, 무릎 관절의 각도를 제한하는 다관절 무릎 링크부; 및
상기 다관절 무릎 링크부와 연결되고, 상기 사용자의 발목에 위치하여 상기 사용자가 착용한 신발과 연결되며, 하중을 지면으로 전달하는 발목 보조부를 포함하고,
상기 발목 보조부는, 상기 사용자가 착용한 신발의 바깥쪽 측면에 형성되는 체결 핀과 결합하는 체결 고리; 상기 체결 핀과 상기 체결 고리가 맞닿은 상태로 체결 시 회전 방향으로 눌러 상기 체결 핀과 상기 체결 고리를 고정하는 고정 클램프; 및 상기 고정 클램프의 회전 방향으로 누르는 부분에 형성되며, 상기 고정 클램프를 통해 상기 체결 핀과 상기 체결 고리가 고정된 후, 상기 고정 클램프가 상기 사용자가 착용한 신발이 위치하는 방향으로 회전하여 상기 다관절 무릎 링크부와 연결되는 상기 발목 보조부의 측면과 맞닿은 상태에서 회전에 의한 상기 고정 클램프의 이동을 제한하도록 상기 발목 보조부의 측면과 고정하는 나사를 포함하며, 2축 회전 자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 하지 근력 보조 장치.In the lower extremity muscle strength assist device worn on the user's lower body,
Hip joint auxiliary unit having three-axis rotational freedom;
a lower extremity muscle strength assisting unit that is connected to the hip joint assisting unit and is connected to a power source by configuring a power transmission mechanism;
a multi-joint knee link unit connected to the lower extremity muscle strength assist unit through a wire and limiting the angle of the knee joint; and
An ankle auxiliary unit connected to the multi-joint knee link unit, located on the ankle of the user and connected to shoes worn by the user, and transmitting a load to the ground;
The ankle auxiliary part, a fastening ring coupled with a fastening pin formed on the outer side of the shoe worn by the user; a fixing clamp for fixing the fastening pin and the fastening ring by pressing the fastening pin and the fastening ring in a rotational direction when fastened in a state in which the fastening pin and the fastening ring are in contact with each other; and formed at a portion pressing in the direction of rotation of the fixing clamp, and after the fixing pin and the fixing ring are fixed through the fixing clamp, the fixing clamp rotates in a direction in which the shoes worn by the user are positioned, It includes a screw for fixing the side of the ankle auxiliary part to limit the movement of the fixing clamp by rotation in a state in contact with the side surface of the ankle auxiliary part connected to the joint knee link part, characterized in that it has a two-axis rotational freedom lower extremity strength aids.
상기 다관절 무릎 링크부는,
상기 와이어가 통과하며, 상기 와이어를 통해 무릎 굽힘에 의한 스트로크가 발생하며, 상기 무릎 굽힘을 제한하는 속 링크; 및
상기 속 링크의 양 측면에 각각 조립되어 고정되는 겉 링크를 포함하고,
상기 속 링크 및 상기 겉 링크는 서로 교차 배치되어 복수 개 조립되며, 1축 회전 자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 하지 근력 보조 장치.According to claim 1,
The multi-joint knee link part,
a sock link through which the wire passes, a stroke caused by bending the knee through the wire, and limiting the bending of the knee; and
Includes an outer link that is assembled and fixed to both sides of the inner link,
The lower extremity muscle strength assisting device, characterized in that the inner link and the outer link are intersected with each other and assembled in plurality, and have one axis rotational degree of freedom.
상기 속 링크는,
상기 속 링크의 일 측단에 형성되며, 상기 와이어가 이동하는 가이드를 제공하는 와이어 홀;
상기 속 링크의 중심에서 상기 겉 링크와 연결되어 고정되도록 상단 및 하단에 각각 형성되는 연결 홀; 및
상기 와이어 홀과 상기 연결 홀 사이에서 일정 각도 기울어진 상태로 형성되는 회전 홀을 포함하는 하지 근력 보조 장치.According to claim 2,
The link in the above is
a wire hole formed at one end of the link and providing a guide through which the wire moves;
connecting holes respectively formed at upper and lower ends of the inner link so as to be connected and fixed to the outer link at the center of the inner link; and
Lower extremity muscle strength assisting device comprising a rotation hole formed in a state inclined at a predetermined angle between the wire hole and the connection hole.
상기 겉 링크는,
상기 연결 홀에 대응되도록 중심에 형성되며, 상기 연결 홀에 조립되어 고정되는 연결 축; 및
상기 회전 홀에 대응되는 위치에서 상기 일정 각도 기울어진 상태로 형성되며, 상기 회전 홀에 조립되어 고정되어 상기 무릎 관절의 각도를 제한하는 회전 스토퍼를 포함하는 하지 근력 보조 장치.According to claim 3,
The above link is
a connection shaft formed at the center to correspond to the connection hole and assembled and fixed to the connection hole; and
A lower extremity muscle strength assisting device comprising a rotation stopper formed at a position corresponding to the rotation hole and inclined at the predetermined angle, assembled and fixed to the rotation hole to limit the angle of the knee joint.
상기 다관절 무릎 링크부는,
상기 속 링크의 양 측면에서, 상기 연결 홀 및 상기 회전 홀에 상기 연결 축 및 상기 회전 스토퍼가 각각 조립되어 고정되며,
상기 속 링크의 상단에 형성되는 연결 홀 및 회전 홀과 상기 속 링크의 하단에 형성되는 연결 홀 및 회전 홀은 서로 다른 상기 겉 링크의 연결 축 및 상기 회전 스토퍼와 연결되어 서로 교차되어 복수 개 조립되는 것을 특징으로 하는 하지 근력 보조 장치.According to claim 4,
The multi-joint knee link part,
On both sides of the link, the connection shaft and the rotation stopper are assembled and fixed to the connection hole and the rotation hole, respectively,
The connection hole and the rotation hole formed at the top of the inner link and the connection hole and the rotation hole formed at the bottom of the inner link are connected to the connection shaft of the outer link and the rotation stopper to cross each other and assemble a plurality of Lower extremity muscle strength assist device, characterized in that.
상기 다관절 무릎 링크부는,
상기 겉 링크 및 상기 속 링크의 개수와 상기 회전 스토퍼의 각도 설계 변수에 따라 무릎 굽힘 각도가 변화하며, 상기 설계 변수에 따라 와이어의 스트로크가 결정되고,
상기 회전 홀 및 상기 회전 스토퍼는 일정 각도 기울어진 형태로 구현되며, 상기 기울어진 각도에 따라 상기 무릎 관절의 굽힘 각도가 제한되는 것을 특징으로 하는 하지 근력 보조 장치.According to claim 4,
The multi-joint knee link part,
The knee bending angle is changed according to the number of the outer link and the inner link and the angular design variable of the rotation stopper, and the stroke of the wire is determined according to the design variable,
The lower extremity muscle strength assisting device, characterized in that the rotation hole and the rotation stopper are implemented in a form inclined at a predetermined angle, and a bending angle of the knee joint is limited according to the inclined angle.
상기 하지 근력 보조부는,
상기 다관절 무릎 링크부의 하단부에 고정되는 와이어를 통해 상기 다관절 무릎 링크부와 연동되며, 상기 와이어를 연결 매개체로 복합 도르래를 포함하며, 상기 복합 도르래를 통해 상기 동력원과 연결되고,
상기 복합 도르래는 적어도 하나의 움직 도르래 및 적어도 하나의 고정 도르래를 포함하여 하중에 대한 필요힘을 감소시키고, 스트로크를 증가시켜 상기 동력원에 필요한 분해능을 조절하는 것을 특징으로 하는 하지 근력 보조 장치.According to claim 1,
The lower extremity muscle strength auxiliary unit,
Interlocks with the multi-joint knee link through a wire fixed to the lower end of the multi-joint knee link, includes a composite pulley using the wire as a connecting medium, and is connected to the power source through the composite pulley,
The lower extremity muscle strength assisting device, characterized in that the complex pulley includes at least one movable pulley and at least one fixed pulley to reduce the force required for the load and increase the stroke to adjust the resolution required for the power source.
상기 하지 근력 보조 장치를 상기 사용자의 하체에 밀착시키고 결속하는 체결 하네스를 더 포함하며,
상기 체결 하네스는,
상기 고관절 보조부와 연결되며, 상기 사용자의 엉덩이를 결속하는 엉덩이 하네스;
상기 하지 근력 보조부와 상기 다관절 무릎 링크부가 구비되는 허벅지 위치에서 연결되며, 상기 사용자의 허벅지를 결속하는 허벅지 하네스; 및
상기 다관절 무릎 링크부와 상기 발목 보조부가 구비되는 정강이 위치에서 연결되며, 상기 사용자의 정강이를 결속하는 정강이 하네스를 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 근력 보조 장치.According to claim 1,
Further comprising a fastening harness for closely contacting and binding the lower extremity muscle strength assist device to the user's lower body,
The fastening harness,
a hip harness connected to the hip joint auxiliary unit and binding the user's hip;
a thigh harness connected at a thigh position where the lower extremity muscle strength assisting unit and the multi-joint knee link unit are provided and binding the thighs of the user; and
The lower extremity muscle strength assisting device comprising at least one shin harness connected at a shin position where the multi-joint knee link unit and the ankle support unit are provided and binding the shin of the user.
상기 사용자의 신체 상부에 착용되며, 상기 신체 상부의 근력을 보조하는 상지 근력 보조 장치; 및 상기 상지 근력 보조 장치와 연결되어 상기 사용자의 신체 하부에 착용되며, 상기 신체 하부의 근력을 보조하는 하지 근력 보조 장치를 포함하고,
상기 상지 근력 보조 장치 및 상기 하지 근력 보조 장치는 상기 사용자의 신체의 외골격을 모사함에 따라 관절 자유도를 구현하여 상기 사용자의 근력을 보조하며,
상기 하지 근력 보조 장치는 3축 회전 자유도를 가지는 고관절 보조부; 상기 고관절 보조부와 연결되며, 동력 전달 메커니즘을 구성하여 동력원과 연결되는 하지 근력 보조부; 상기 하지 근력 보조부와 와이어를 통해 연결되며, 무릎 관절의 각도를 제한하는 다관절 무릎 링크부; 및 상기 다관절 무릎 링크부와 연결되고, 상기 사용자의 발목에 위치하여 상기 사용자가 착용한 신발과 연결되며, 하중을 지면으로 전달하는 발목 보조부를 포함하고,
상기 발목 보조부는, 상기 사용자가 착용한 신발의 바깥쪽 측면에 형성되는 체결 핀과 결합하는 체결 고리; 상기 체결 핀과 상기 체결 고리가 맞닿은 상태로 체결 시 회전 방향으로 눌러 상기 체결 핀과 상기 체결 고리를 고정하는 고정 클램프; 및 상기 고정 클램프의 회전 방향으로 누르는 부분에 형성되며, 상기 고정 클램프를 통해 상기 체결 핀과 상기 체결 고리가 고정된 후, 상기 고정 클램프가 상기 사용자가 착용한 신발이 위치하는 방향으로 회전하여 상기 다관절 무릎 링크부와 연결되는 상기 발목 보조부의 측면과 맞닿은 상태에서 회전에 의한 상기 고정 클램프의 이동을 제한하도록 상기 발목 보조부의 측면과 고정하는 나사를 포함하며, 2축 회전 자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 근력 보조 시스템.In the muscular support system wearable by the user,
an upper limb muscle strength assisting device that is worn on the upper body of the user and assists muscle strength of the upper body; and a lower extremity muscle strength assisting device connected to the upper extremity muscle strength assisting device and worn on the lower body of the user to assist muscle strength of the lower body,
The upper extremity muscle strength assisting device and the lower extremity muscle strength assisting device assist the user's muscle strength by realizing a degree of freedom of the joint by simulating the exoskeleton of the user's body,
The lower extremity muscle strength assisting device includes a hip joint assisting unit having 3-axis rotation degrees of freedom; a lower extremity muscle strength assisting unit that is connected to the hip joint assisting unit and is connected to a power source by configuring a power transmission mechanism; a multi-joint knee link unit connected to the lower extremity muscle strength assist unit through a wire and limiting the angle of the knee joint; And an ankle auxiliary part connected to the multi-joint knee link part, located on the user's ankle, connected to the shoe worn by the user, and transmitting a load to the ground;
The ankle auxiliary part, a fastening ring coupled with a fastening pin formed on the outer side of the shoe worn by the user; a fixing clamp for fixing the fastening pin and the fastening ring by pressing the fastening pin and the fastening ring in a rotational direction when fastened in a state in which the fastening pin and the fastening ring are in contact with each other; and formed at a portion pressing in the direction of rotation of the fixing clamp, and after the fixing pin and the fixing ring are fixed through the fixing clamp, the fixing clamp rotates in a direction in which the shoes worn by the user are positioned, It includes a screw for fixing the side of the ankle auxiliary part to limit the movement of the fixing clamp by rotation in a state in contact with the side surface of the ankle auxiliary part connected to the joint knee link part, characterized in that it has a two-axis rotational freedom strength support system.
상기 상지 근력 보조 장치는,
상기 사용자의 어깨부위에 밀착되어 고정되며, 상기 사용자의 어깨 양쪽을 적어도 일부 포함하여 구비되는 상지 근력 보조 연결부;
상기 상지 근력 보조 연결부와 연결되며, 상기 사용자의 등을 지지하도록 마련되어 근력을 보조하는 등판 보조부; 및
상기 등판 보조부의 하단에서 연결되어 상기 하지 근력 보조 장치와 연결하는 상하지 연결부를 포함하는 근력 보조 시스템.According to claim 10,
The upper limb muscle support device,
an upper limb muscle strength auxiliary connection unit fixed to and in close contact with the user's shoulder, including at least a portion of both sides of the user's shoulder;
a climbing auxiliary unit connected to the upper extremity muscle strength assisting connection unit and provided to support the user's back to assist muscle strength; and
A muscle strength assistance system comprising an upper and lower extremity connection portion connected at a lower end of the climbing assistance unit and connected to the lower extremity muscle strength assistance device.
상기 상지 근력 보조 장치는,
상기 상지 근력 보조 연결부와 연결되어 상기 사용자의 상체 전면에 착용되는 조끼형 하네스;
상기 등판 보조부와 연결되며, 상기 사용자의 등에 위치하도록 구비되는 등판 패드; 및
상기 상하지 연결부와 연결되어 상기 사용자의 허리에 착용되는 허리 하네스를 적어도 하나 포함하여 상기 사용자의 신체 상부에 체결되는 것을 특징으로 하는 근력 보조 시스템.According to claim 11,
The upper limb muscle support device,
a vest-type harness connected to the upper limb muscle strength auxiliary connector and worn on the front of the user's upper body;
a backboard pad connected to the backboard assisting unit and located on the user's back; and
Muscular strength assistance system, characterized in that fastened to the upper part of the user's body, including at least one waist harness connected to the upper and lower body connection portion and worn on the user's waist.
상기 다관절 무릎 링크부는,
상기 와이어가 통과하며, 상기 와이어를 통해 무릎 굽힘에 의한 스트로크가 발생하며, 상기 무릎 굽힘을 제한하는 속 링크; 및 상기 속 링크의 양 측면에 각각 조립되어 고정되는 겉 링크가 서로 교차 배치되어 복수 개 조립되는 것을 특징으로 하는 근력 보조 시스템.According to claim 10,
The multi-joint knee link part,
a sock link through which the wire passes, a stroke caused by bending the knee through the wire, and limiting the bending of the knee; and a plurality of external links assembled and fixed to both sides of the inner link, which are intersected with each other, and assembled in plurality.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210089218A KR102512343B1 (en) | 2021-07-07 | 2021-07-07 | Strength Assist apparatus and system for supporting muscle strength including the same |
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ID=85109980
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JP2015123563A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 本田技研工業株式会社 | Joint mechanism |
JP2021094654A (en) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | パワーアシストインターナショナル株式会社 | Wearable support robot device |
Family Cites Families (1)
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KR101201415B1 (en) * | 2010-02-23 | 2012-11-14 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Actuator using movable pulley |
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2021
- 2021-07-07 KR KR1020210089218A patent/KR102512343B1/en active IP Right Grant
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