KR102579123B1

KR102579123B1 - 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치

Info

Publication number: KR102579123B1
Application number: KR1020210162729A
Authority: KR
Inventors: 조정산; 윤성운; 김진현; 박상신; 김진탁; 한상철; 김정영
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-09-15
Also published as: KR20230075983A

Abstract

관절의 자유도 정렬을 보장할 수 있는 웨어러블 로봇의 관절부분에 적용 가능한 유연 링크 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치는, 구형의 일부 형태로 이루어진 구름부와, 상기 구름부의 단부로부터 연장된 정렬부를 구비하고, 상기 구름부와 정렬부가 인접하는 다른 구름부 및 정렬부와 적층되어 정렬되는 복수개의 유연 링크 모듈; 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 구름부들이 적층된 상태를 유지하도록 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 탄성적으로 연결하는 제1 탄성부재; 및 상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부에 일단이 고정되고 타단은 나머지 유연 링크 모듈들의 정렬부를 통과하도록 연장 설치되며, 인장력이 제공되면 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 장력에 의해 정렬시키는 구동 와이어;를 포함할 수 있다.

Description

관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치{Wearable flexible linkage apparatus on joint}

본 발명은 웨어러블 로봇 관절에 적용이 가능한 유연 링크 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 관절의 자유도를 보장할 수 있는 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 웨어러블 로봇은 무거운 물건을 들고 옮겨야 하는 공장 및 물류산업, 무거운 장비를 휴대하고 이동 및 작업해야 하는 소방관 및 군인, 근력약화로 인해 신체거동이 불편한 환자 등에 적용이 가능하다. 특히 고관절 및 무릎 등의 하지의 웨어러블 로봇의 관절에 적용 가능한 메커니즘이 개발되고 있다.

웨어러블 로봇은 관절 부위 등의 근력을 보조하기 위한 장치로서, 공장이나 물류산업 종사자나 소방관 및 군수산업계 및 신체거동이 불편한 환자들에게 부담을 경감시켜 주기 위하여 개발되고 있다.

종래의 웨어러블 로봇의 관절(고관절 및 무릎 관절)은 구조상 착용자의 자유도를 제한하여 불편함을 야기한다. 또한, 무릎의 운동 방향(flexion, extension)만 고려한 메커니즘으로, 실제 무릎의 자유도에 비해 제한적이고, 결국 착용자에게 불편함을 야기한다.

또한, 종래의 웨어러블 로봇의 관절은, 의도되지 않은 방향으로 힘이 가해질 시 파손에 취약하고, 사람마다 무릎의 측면 곡선 및 형상에 차이가 있음에도 일률적인 메커니즘으로 이러한 개인차에 대응할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명에 따르면 관절의 자유도를 구속하여 착용자가 불편함을 느끼는 점과 힌지 및 링크 구조에 따른 오정렬을 모두 해소할 수 있는 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치는, 구형의 일부 형태로 이루어진 구름부와, 상기 구름부의 단부로부터 연장된 정렬부를 구비하고, 상기 구름부와 정렬부가 인접하는 다른 구름부 및 정렬부와 적층되어 정렬되는 복수개의 유연 링크 모듈; 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 구름부들이 적층된 상태를 유지하도록 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 탄성적으로 연결하는 제1 탄성부재; 및 상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부에 일단이 고정되고 타단은 나머지 유연 링크 모듈들의 정렬부를 통과하도록 연장 설치되며, 인장력이 제공되면 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 장력에 의해 정렬시키는 구동 와이어;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 구름부는 반구형 또는 반구형 기둥 형태로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 구름부는 중앙에 제1 관통 홀이 형성되고, 상기 제1 관통 홀에는 상기 제1 탄성부재가 통과하도록 설치될 수 있다.

이때, 상기 제1 탄성부재는 적층된 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈에 양단이 고정되고, 상기 구름부의 제1 관통 홀을 모두 관통하도록 배치될 수 있다.

이때, 상기 제1 탄성부재는 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 측면을 따라 연결될 수 있다.

이때, 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 구름부는 인접하는 구름부와 구름 접촉할 수 있다.

이때, 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 정렬부에는 상기 구동 와이어가 통과될 수 있도록 제2 관통 홀이 형성될 수 있다.

이때, 상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 일단의 유연 링크 모듈에 고정되고, 상기 복수개의 유연 링크 모듈이 정렬 상태로 복귀하도록 상기 구동 와이어에 장력을 제공하는 구동부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 구동부는 상기 와이어를 감아 당길 수 있도록 회전 구동 모터를 포함할 수 있다.

이때, 상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부에 양단이 고정 설치되고, 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 정렬부가 정렬되도록 탄성력을 제공하는 제2 탄성부재를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제2 탄성부재는 상기 정렬부에 형성된 제3 관통 홀을 관통하도록 설치될 수 있다.

이때, 상기 제2 탄성부재는 상기 정렬부의 측면을 따라 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 일측면에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치는, 구형의 일부 형태로 이루어진 구름부와, 상기 구름부의 단부로부터 연장된 정렬부를 구비하고, 상기 구름부와 정렬부가 인접하는 다른 구름부 및 정렬부와 적층되어 정렬되는 복수개의 유연 링크 모듈; 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 구름부들이 적층된 상태를 유지하면서 구름 접촉할 수 있도록 구름부들의 전방이 각각 고정된 유연하고 탄성이 있는 재질의 고정 패드; 및 상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부에 일단이 고정되고 타단은 나머지 유연 링크 모듈들의 정렬부를 통과하도록 연장 설치되며, 인장력이 제공되면 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 장력에 의해 정렬시키는 구동 와이어;를 포함할 수 있다.

상기의 구성에 따라, 본 발명에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치는, 모듈 사이의 구름(rolling)이 가능한 메커니즘을 통해 착용자의 무릎의 움직임에 제한을 주지 않아 높은 자유도를 갖을 수 있고, 엑추에이터의 출력과 모듈의 길이에 따라 토크를 조절할 수 있어 모듈 자체의 크기 조절이 가능해 소형 관절 설계가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치를 착용한 상태의 착용자의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치 가 작동된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치가 작동된 상태의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절에 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치를 무릎에 착용한 상태의 모식도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치의 일부 구성요소인 유연 링크 모듈의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치의 작동 전후의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치의 일부 구성요소인 유연 링크 모듈의 구름부의 변형이 도시된 정면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치의 정면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치를 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치(1)는, 복수개의 유연 링크 모듈(10), 제1 탄성부재, 구동 와이어(30), 구동부(50), 제2 탄성부재(40)를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)은, 도 1 내지 도 7을 참고하면, 구형의 일부 형태로 이루어진 구름부(11)와, 상기 구름부(11)의 단부로부터 연장된 정렬부(12)를 구비하고, 상기 구름부(11)와 정렬부(12)가 인접하는 다른 구름부(11) 및 정렬부(12)와 적층되어 정렬될 수 있다.

이때, 상기 구름부(11)는 반구형 또는 반구형 기둥 형태로 이루어질 수 있다. 이번 실시예에서는 반구형으로 이루어진 형태를 적용하고 있다.

이때, 상기 구름부(11)는 반구형 형태로 이루어지고 상하부의 위치에서는 인접하는 유연 링크 모듈(10)의 구름부(11)의 일부가 삽입되는 형태를 유지하게 된다. 따라서 그 상태에서 유연 링크 모듈(10)은 구름부(11)를 중심으로 정렬부(12)가 회전할 수 있게 된다. 즉 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)의 구름부(11)는 인접하는 구름부(11)와 구름 접촉할 수 있다.

이때, 상기 구름부(11)는 중앙에 제1 관통 홀(11a)이 형성되고, 상기 제1 관통 홀(11a)에는 상기 제1 탄성부재가 통과하도록 설치될 수 있다. 상기 구름부(11)의 중앙에 형성된 제1 관통 홀(11a)이 결국에는 회전 중심 역할을 수행하게 되고, 정렬부(12)는 제1 관통 홀(11a)을 중심으로 3축으로 회전이 가능하게 된다.

이때, 유연 링크 모듈(10)에서 상기 정렬부(12)는 구름부(11)의 일단으로부터 연장되어 하나의 몸체를 형성할 수 있다. 상기 정렬부(12)는 구름부(11)가 반구형인데 대하여, 직육면체 형태로 길이 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 따라서 정렬부(12)는 인접하는 정렬부(12)와 정렬되어 밀착되거나 구름부(11)를 중심으로 회전되어 이격될 수 있다.

이때 상기 정렬부(12)에는 구동 와이어(30)가 관통하는 제1 관통 홀(12a)과 제2 탄성부재(40)가 관통하는 제3 관통 홀(12b)이 형성될 수 있다. 이때 제1 관통 홀(12a)과 제3 관통 홀(12b)은 하나 또는 복수개로 형성될 수 있다.

이때 상기 정렬부(12)는 그 형태가 길이 방향으로 연장된 직육면체 형태이나 정렬될 수 있는 다른 형태를 적용할 수 있음은 물론이다.

상기 제1 탄성부재는, 도 2 내지 도 7을 참고하면, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)의 구름부(11)들이 적층된 상태를 유지하도록 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)을 탄성적으로 연결할 수 있다.

이때, 상기 제1 탄성부재는 적층된 복수개의 유연 링크 모듈(10) 중 단부의 유연 링크 모듈(10)에 양단이 고정되고, 상기 구름부(11)의 제1 관통 홀(11a)을 모두 관통하도록 배치될 수 있다.

이때, 상기 제1 탄성부재는 복수개의 유연 링크 모듈(10)이 모두 정렬된 원상태로 복귀하도록 탄성력을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서 상기 제1 탄성부재는 유연 링크 모듈(10)에서 적절한 설치 위치가 있을 수 있으나, 다양한 위치에 설치될 수도 있음은 물론이다.

이때, 상기 제1 탄성부재는 스프링, 탄성 케이블, 고무줄 등 디양한 탄성부재가 적용될 수 있는 바, 인력을 제공할 수 있는 탄성 부재가 적절할 것이다.

이때, 상기 제1 탄성부재는 복수개의 유연 링크 모듈(10)을 모두 정렬시키도록 하는 탄성력을 제공해야 하기 때문에 단부에 위치하는 유연 링크 모듈(10)에만 양단을 공정하거나 각 유연 링크 모듈(10)을 모두 고정할 수도 있을 것이다. 여기서는 제1 관통 홀(11a)을 구름부(11) 중앙에 형성하고 단부에 위치하는 유연 링크 모듈(10)의 제1 관통 홀(11a)을 모두 통과한 다음 빠지지 않도록 조립할 수 있다. 또는 단부에 위치하는 유연 링크 모듈(10)의 일부분에 제1 탄성부재의 단부를 예를 들면 고정 볼트를 사용하여 각각 고정시킬 수 있다.

이때, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)에 외력이 가해지면 도 2와 같은 형태로 변형될 수 있고, 제1 탄성부재도 외력에 의해 늘어나게 된다. 물론 외력이 제거되면 원래의 위치로 유연 링크 모듈(10)이 복귀할 수 있도록 제1 탄성부재가 탄성력을 제공할 수 있다.

상기 구동 와이어(30)는, 도 1 내지 도 7을 참고하면, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10) 중 단부의 유연 링크 모듈(10)의 정렬부(12)에 일단이 고정되고 타단은 나머지 유연 링크 모듈(10)들의 정렬부(12)를 통과하도록 연장 설치되며, 인장력이 제공되면 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)을 장력에 의해 정렬시킬 수 있다.

이때, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)의 정렬부(12)에는 상기 구동 와이어(30)가 통과될 수 있도록 제1 관통 홀(12a)이 형성될 수 있다.

이때, 상기 구동 와이어(30)는 탄성력이 없는 재질이나 탄성력이 있는 재질을 모두 적용할 수 있다. 구동 와이어(30)가 탄성력이 있으면 착용하고 착용자가 활동 시 더 많은 부하를 느끼게 될 것이다. 물론 원위치로 복귀시에는 용이하게 복귀가 가능할 것이다.

상기 구동부(50)는, 도 4를 참고하면, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10) 중 일단의 유연 링크 모듈(10)에 고정되고, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)이 정렬 상태로 복귀하도록 상기 구동 와이어(30)에 장력을 제공할 수 있다.

이때, 상기 구동부(50)는 상기 와이어(30)를 감아 당길 수 있도록 회전 구동 모터를 포함할 수 있다. 착용자의 활동에 의해 유연 링크 모듈(10)이 변형되면 와이어는 회전 구동 모터가 연결된 풀리(51)(pulley)로부터 거의 부하 없이 풀리게 되고, 원위치로 복귀시에는 회전 구동 모터의 작동에 의해 와이어가 풀리(51)에 감기게 됨으로써 착용자에게 근력에 보조하게 된다.

이때, 상기 구동부(50)는 회전 구동 모터를 구동원으로 하고 있으나, 직선형의 엑추에이터도 적용할 수 있음은 물론이다.

상기 제2 탄성부재(40)는, 도 2 내지 도 7을 참고하면, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10) 중 단부의 유연 링크 모듈(10)의 정렬부(12)에 양단이 고정 설치되고, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(10)의 정렬부(12)가 정렬되도록 탄성력을 제공할 수 있다.

이때, 상기 제2 탄성부재(40)는 상기 정렬부(12)에 형성된 제3 관통 홀(12b)을 관통하도록 설치될 수 있다.

이때, 상기 제2 탄성부재(40)는 제3 관통 홀(12b) 대신에, 상기 정렬부(12)의 측면을 따라 연결될 수 있다.

이때, 상기 제2 탄성부재(40)는 상기 제1 탄성부재와 함께 복수개의 유연 링크 모듈(10)이 정렬된 상태를 유지하거나 정확한 정렬 상태로 복귀하도록 안내하는 힘을 제공하게 되는 바, 제2 탄성부재(40)는 제1 탄성부재(20)를 보조하는 역할을 수행하게 된다. 여기서 제2 탄성부재(40)가 통과하는 제3 관통 홀(12b)도 하나 이상을 설치할 수도 있다.

이때, 상기 제2 탄성부재(40)도 상기 제1 탄성부재와 유사한 재질을 적용할 수 있고, 유연 링크 모듈(10)과 연결하는 것으로 유사한 방식으로 할 수 있다. 이렇게 제1, 2 탄성부재를 모두 적용한 경우, 제1 탄성부재만을 설치한 경우보다는 더욱 안정적으로 정렬된 상태를 유지하고 복귀시에도 정확한 위치로 정렬되도록 안내할 수 있다.

도 1 및 도 5를 참고하면, 사람의 무릎과 고관절에 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치(1)가 착용된 상태가 도시되어 있다. 착용자가 서 있는 경우에는 원래의 정렬된 상태를 거의 유지하게 된다. 착용자가 무릎을 굽힌 경우에는 복수개의 유연 링크 모듈(10)이 대응하여 변형되는 바, 정렬부(12)가 구름부(11)를 중심으로 회전되어 굽힌 무릎의 상태에 대응한 형태로 변형된다. 이러한 상태에서 다시 착용자가 직립 자세로 복귀하게 되면 구동부(50)의 작동에 의해 원래대로 정렬된 상태로 복귀하면서 무릎이 펴지게 되고, 이때 구동부(50)의 근력 도움으로 착용자는 매우 편안하게 무릎을 펼 수 있게 된다. 이때 착용자가 무거운 물건을 들고 있을 경우에는 무릎 관절에 무리를 주지 않으면서 작업을 진행할 수 있기 때문에 더욱 근력 보조 효과가 증대된다.

도 2 내지 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치(1)가 작동되는 메커니즘이 도시되어 있다. 복수개의 유연 링크 모듈(10)은 각각 구름부(11)를 중심으로 정렬부(12)가 회전된 상태를 보여준다. 구름부(11)의 제1 관통 홀(11a)에는 제1 탄성부재가 설치되어 있기 때문에 구름부(11)는 인접하는 구름부(11)에 밀착되어 서로 구름 접촉하고 있으며, 이를 중심으로 정렬부(12)가 회전이 가능하다. 각 유연 링크 모듈(10)의 정렬부(12)의 회전 각도는 거의 유사한 각도로 회전될 수 있다. 이때 제2 탄성부재(40)에 의해 탄성력이 정렬부(12) 측에 제공된 상태이고, 와이어에는 부하가 걸려 있지 않은 상태이다. 이때, 상기 제1 탄성부재는 제1 관통 홀(11a)들을 관통하여 연결되고, 양단에 스톱퍼가 설치되어 조립된 상태이다.

이때, 복수개의 유연 링크 모듈(10)은 반구형이기 때문에 도 2에서와 같이 구름부(11)를 중심으로 정렬부(12)는 X, Y, Z 축 방향을 중심으로 모든 3축 방향으로 회전이 가능하다. 따라서 자유도가 종래에 비해 대폭 향상될 수 있다. 여기서 상기 제2 탄성부재(40)와 구동 와이어(30)들이 정렬부(12)에 연결되어 있기 때문에 도 2를 참고하면, Y축 방향을 기준으로 하는 회전은 자유로울 수 있으나, X, Z 축 방향의 회전은 부하가 가해질 수 있다.

이때, 작동 시 유연 링크 모듈(10)에 가해지는 토오크는 제1 탄성부재가 관통하는 제1 관통 홀(11a)과 구동 와이어(30)가 관통하는 제1 관통 홀(12a) 사이의 거리와 제공되는 힘을 곱하여 계산될 수 있다.

도 5를 참고하면, 무릎을 펼 때 착용자에게 제공되는 근력 보조 원리가 도시되어 있다. 착용자가 무릎을 펼 때, 회전 구동 모터가 작동되면 와이어가 풀리(51)에 감기면서 하단부의 유연 링크 모듈(10)의 정렬부(12)를 잡아당기게 되고, 여기서 발생되는 토오크는 착용자에게 근력 보조로 제공될 수 있다. 따라서 착용자는 매우 용이하게 무릎을 펼 수 있게 된다. 이때 물론 각 유연 링크 모듈(10)의 정렬부(12)는 해당 구름부(11)를 중심으로 회전되면서 원위치로 복귀하여 정렬될 것이다. 이때에도 제2 탄성부재(40)가 정렬을 안내할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 링크 모듈(10)의 평면이 도시되어 있다. 도 6에서 구름부(11)에 제1 관통 홀(11a)이 형성되어 있고, 정렬부(12)에는 제2 관통홀과 제3 관통홀이 하나씩 형성되어 있다. 따라서 제1 탄상부재, 제2 탄상부재 그리고 구동 와이어(30)가 각각 하나씩 설치될 수 있다. 도 7에서 제1 관통 홀(12a')이 2개 형성되어 있기 때문에 두 개의 구동 와이어(30)가 설치될 수 있다. 따라서 근력 보조가 더욱 증대할 수 있고, 작동 또한 구동 와이어(30)가 두 줄이기 때문에 안정적으로 이루어질 수 있는 이점이 있다.

도 8을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치(101)가 도시되어 있다. 유연 링크 장치(101)는, 복수개의 유연 링크 모듈(110), 고정 패드(120), 그리고 구동 와이어(130)를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 유연 링크 모듈(110)은 구형의 일부 형태로 이루어진 구름부(111)와, 상기 구름부(111)의 단부로부터 연장된 정렬부(112)를 구비하고, 상기 구름부(111)와 정렬부(112)가 인접하는 다른 구름부(111) 및 정렬부(112)와 적층되어 정렬될 수 있다.

상기 고정 패드(120)는, 상기 복수개의 유연 링크 모듈(110)의 구름부(111)들이 적층된 상태를 유지하면서 구름 접촉할 수 있도록 구름부(111)들의 전방이 각각 고정된 유연하고 탄성이 있는 재질일 수 있다. 제1 탄성부재 대신에 고정 패드(120)를 적용한 차이점이 있다.

상기 구동 와이어(130)는 상기 복수개의 유연 링크 모듈(110) 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부(112)에 일단이 고정되고 타단은 나머지 유연 링크 모듈(110)들의 정렬부(112)를 통과하도록 연장 설치되며, 인장력이 제공되면 상기 복수개의 유연 링크 모듈(110)을 장력에 의해 정렬시킬 수 있다.

이때, 도 8에서 (a)의 경우에는 복수개의 유연 링크 모듈(110)이 정렬된 상태이고, (b)의 경우에는 무릎을 굽힌 경우와 같이 구름부(111)를 중심으로 정렬부(112)가 회전된 것을 나타낸다. 물론 무릎을 펼 때 구동 와이어(130)를 당김으로써 전술한 실시예들과 동일한 작동이 이루어질 수 있다. 다만 제1 탄성부재 대신에 고정 패드(120)에 피스(121)에 의해 각 구름부(111)가 모두 고정되어 있는 점에서 차이점이 있다.

도 9를 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예로서 유연 링크 모듈 장치(201)의 모듈(210)에서 반구형의 구름부 대신에 반구형과 기둥이 합쳐진 형태의 구름부(211)를 적용한 것이다. 이 경우에는 유연 링크 모듈(210)의 높이를 크게 가져가기 때문에 무릎에 적용하는 경우 유연 링크 모듈(210)의 수를 줄일 수 있다.

도 10을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 장치(301)에서 제1 탄성부재(340)를 상기 복수개의 유연 링크 모듈(310)의 측면을 따라 연결한 것이다. 이때 제1 탄성부재(340)는 각 유연 링크 모듈(310)을 서로 연결하거나 단부의 유연 링크 모듈만을 연결하고 그 중간의 유연 링크 모듈은 피스(341)에 걸리도록 할 수도 있다. 여기서는 각 유연 링크 모듈(310)의 측면에 피스(341)를 설치하고, 그 피스(341)에 제1 탄성부재(340)가 내측으로 걸리도록 설치된 예를 보여준다. 이때 구름부(311)에 제1 탄성부재를 설치하는 경우보다 회전할 때 부하가 크게 걸릴 수 있는 점에서 차이점이 있다.

이때, 제1 탄성부재(340)는 일 측면뿐만 아니라 양측면에 설치할 수 있고, 정렬부(312)의 배면 측에 함께 설치할 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1, 101, 201, 301 : 유연 링크 모듈 장치
10, 110, 210, 310 : 유연 링크 모듈 11, 111, 211, 311 :구름부
12, 112, 212, 312 : 정렬부 20 : 제1 탄성부재
30 : 구동 와이어 40 : 제2 탄성부재
50 : 구동부 51 : 풀리

Claims

구형의 일부 형태로 이루어진 구름부와, 상기 구름부의 단부로부터 연장된 정렬부를 구비하고, 상기 구름부와 정렬부가 인접하는 다른 구름부 및 정렬부와 적층되어 정렬되는 복수개의 유연 링크 모듈;
상기 복수개의 유연 링크 모듈의 구름부들이 적층된 상태를 유지하도록 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 탄성적으로 연결하는 제1 탄성부재; 및
상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부에 일단이 고정되고 타단은 나머지 유연 링크 모듈들의 정렬부를 통과하도록 연장 설치되며, 인장력이 제공되면 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 장력에 의해 정렬시키는 구동 와이어;를 포함하고,
상기 제1 탄성부재는 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 측면을 따라 연결된, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
제1 항에 있어서,
상기 구름부는 반구형 또는 반구형 기둥 형태로 이루어진, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
제1 항에 있어서,
상기 구름부는 중앙에 제1 관통 홀이 형성되고, 상기 제1 관통 홀에는 상기 제1 탄성부재가 통과하도록 설치된, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 탄성부재는 적층된 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈에 양단이 고정되고, 상기 구름부의 제1 관통 홀을 모두 관통하도록 배치된, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 복수개의 유연 링크 모듈의 구름부는 인접하는 구름부와 구름 접촉하는, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수개의 유연 링크 모듈의 정렬부에는 상기 구동 와이어가 통과될 수 있도록 제2 관통 홀이 형성된, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 일단의 유연 링크 모듈에 고정되고, 상기 복수개의 유연 링크 모듈이 정렬 상태로 복귀하도록 상기 구동 와이어에 장력을 제공하는 구동부를 포함하는, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
제8 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 와이어를 감아 당길 수 있도록 회전 구동 모터를 포함하는, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
구형의 일부 형태로 이루어진 구름부와, 상기 구름부의 단부로부터 연장된 정렬부를 구비하고, 상기 구름부와 정렬부가 인접하는 다른 구름부 및 정렬부와 적층되어 정렬되는 복수개의 유연 링크 모듈;
상기 복수개의 유연 링크 모듈의 구름부들이 적층된 상태를 유지하도록 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 탄성적으로 연결하는 제1 탄성부재; 및
상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부에 일단이 고정되고 타단은 나머지 유연 링크 모듈들의 정렬부를 통과하도록 연장 설치되며, 인장력이 제공되면 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 장력에 의해 정렬시키는 구동 와이어;를 포함하고,
상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부에 양단이 고정 설치되고, 상기 복수개의 유연 링크 모듈의 정렬부가 정렬되도록 탄성력을 제공하는 제2 탄성부재를 포함하는, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
제10 항에 있어서,
상기 제2 탄성부재는 상기 정렬부에 형성된 제3 관통 홀을 관통하도록 설치된, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
제10 항에 있어서,
상기 제2 탄성부재는 상기 정렬부의 측면을 따라 연결된, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.
구형의 일부 형태로 이루어진 구름부와, 상기 구름부의 단부로부터 연장된 정렬부를 구비하고, 상기 구름부와 정렬부가 인접하는 다른 구름부 및 정렬부와 적층되어 정렬되는 복수개의 유연 링크 모듈;
상기 복수개의 유연 링크 모듈의 구름부들이 적층된 상태를 유지하면서 구름 접촉할 수 있도록 구름부들의 전방이 각각 고정된 유연하고 탄성이 있는 재질의 고정 패드 한 재질의 고정 패드; 및
상기 복수개의 유연 링크 모듈 중 단부의 유연 링크 모듈의 정렬부에 일단이 고정되고 타단은 나머지 유연 링크 모듈들의 정렬부를 통과하도록 연장 설치되며, 인장력이 제공되면 상기 복수개의 유연 링크 모듈을 장력에 의해 정렬시키는 구동 와이어;를 포함하는, 관절부에 적용 가능한 유연 링크 장치.