KR102586034B1

KR102586034B1 - 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘

Info

Publication number: KR102586034B1
Application number: KR1020210120945A
Authority: KR
Inventors: 한창수; 김호준; 박수현; 지영훈; 조정호; 류병갑; 박정규; 최동은
Original assignee: 주식회사 헥사휴먼케어
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-10-10
Also published as: KR20220097177A

Abstract

개시된 본 발명에 의한 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘은, 재활 훈련용 로봇 암에 마련된 복수의 구동 링크 중 적어도 어느 하나의 길이를 조절 및 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 관한 것으로서, 회전 조작되거나, 구동 링크를 향해 전진 또는 후진하여 조작되는 조작부 및, 조작부의 전진 또는 후진 움직임에 연동하여, 구동 링크의 길이를 조절하는 조절부를 포함하며, 조작부는 구동 링크의 길이를 조절하는 조절위치 및 구동 링크의 길이를 고정시키는 조임위치의 사이에서 움직임 가능하게 마련되되, 조절위치에서 조작부는 조절부와 연결되고, 조임위치에서는 구동 링크와 접촉되어 조임 고정시킨다. 이러한 구성에 의하면, 하나의 조작부를 이용해 간단한 조작 동작으로 로봇 암의 길이를 조절 및 조임 고정시킬 수 있어, 구조가 간단하며 사용성이 우수하다.

Description

재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘{LENGTH ADJUSTMENT AND TIGHTENING MECHANISM OF REHABILITATION ROBOT ARM}

본 발명은 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 관한 것에 관한 것으로서, 다양한 사용자 조건에 대응하여 길이 조절 및 조임이 용이하며 사용성 및 경제성이 향상된 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 외골격 타입의 재활 훈련용 로봇은 길이 조절을 위해 두개의 구동 링크를 조여 고정하는 방식의 잠금 메커니즘을 해제하고, 구동 링크에 표시된 눈금 등을 기준으로 양손을 이용해 길이를 조절한다. 이때, 일반 사용자는 재활 훈련용 로봇의 구동 링크 및 구동부재의 무게로 인하여, 원하는 눈금 위치에 길이를 정확히 조절하기 다소 어렵다.

이를 해결하기 위해, 플런져 등을 활용하여 특정 위치에 관통된 구멍을 이용해 재활 훈련용 로봇의 길이를 조절하는 방법도 제안되고 있다. 그러나, 이러한 재활 훈련용 로봇의 길이 조절 방법 또한, 특정 부위에 대한 길이만 조절할 수 있음으로써, 사용자인 환자의 다양한 팔 또는 다리 길이에 대응할 수 없는 단점을 가진다.

한편, 근래에는 사용자에 대응 가능한 다양한 길이 조절과 간편한 길이 조절 조작을 위해, 길이 조절 부품에 구동기를 장착하여 입력되는 길이 조절값에 따라 자동으로 길이를 조절할 수 있는 재활 훈련용 로봇이 개발되고 있다. 그러나, 재활 훈련용 로봇에 대한 길이 조절을 위한 별도의 구동기 장착과 이에 상응하는 메커니즘 구조가 상대적으로 복잡함으로써, 비용 증가와 함께 재활 훈련용 로봇 구동 링크의 무게를 가중시키는 또 다른 문제점을 야기한다.

이에 따라, 근래에는 재활 훈련용 로봇이 다양한 사용자의 조건에 부합하도록 길이 조절이 용이하면서도, 경제성 및 사용성을 향상시키기 위한 다양한 기술적 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다.

대한민국 등록특허공보 제1163903호(2012.07.02)

본 발명의 목적은 다양한 사용자 조건에 용이하게 길이 조절 및 조임이 가능하며 사용성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘은, 재활 훈련용 로봇 암에 마련된 복수의 구동 링크 중 적어도 어느 하나의 길이를 조절 및 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 있어서, 회전 조작되거나, 상기 구동 링크를 향해 전진 또는 후진하여 조작되는 조작부 및, 상기 조작부의 전진 또는 후진 움직임에 연동하여, 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절부를 포함하며, 상기 조작부는 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절위치 및 상기 구동 링크의 길이를 고정시키는 조임위치의 사이에서 움직임 가능하게 마련되되, 상기 조절위치에서 상기 조작부는 상기 조절부와 연결되고, 상기 조임위치에서는 상기 구동 링크와 접촉되어 조임 고정시킨다.

또한, 상기 조작부는, 상기 조절위치에서 상기 조절부와 연결을 위한 제1단차 및, 상기 조임위치에서 상기 구동 링크와의 조임 고정을 위한 제2단차가 마련되는 노브 및, 상기 노브의 회전에 연동하여 상기 조절부에 회전력을 전달하는 연결부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 노브는, 적어도 일부가 외부로 노출되어 사용자에 의해 조작되며, 상기 구동 링크와 마주하는 위치에 상기 제1 및 제2단차가 마련되는 단차부재가 마련되는 타측을 구비하는 제1노브 몸체, 상기 제1노브 몸체와 상기 단차부재 사이에 상기 연결부재와 기구적으로 연결되도록 마련되고, 상기 제1단차와 맞물리는 제1단차홀을 구비하는 제2노브 몸체 및, 상기 제1노브 몸체와 상기 구동 링크의 사이에 마련되어, 상기 제2단차와 맞물리는 제2단차홀을 구비하는 제3노브 몸체를 포함하며, 상기 제1노브 몸체의 움직임에 연동하여 상기 단차부재가 상기 제2 및 제3노브 몸체 사이에서 움직임 가능할 수 있다.

또한, 상기 제3노브 몸체는 상기 연결부재의 외주면에 감싸도록 마련되어 상기 제1 및 제3노브 몸체가 상기 제2단차로 맞물리면, 상기 제1노브 몸체의 회전력에 의해 상기 제3노브 몸체가 상기 구동 링크를 향해 이동되어 상기 구동 링크를 면방향으로 가압하여 조임 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 제3노브 몸체의 외주면에는 제1나사산이 마련되고, 상기 제3노브 몸체의 외주면을 감싸는 간섭체의 내주면에 상기 제1나사산과 맞물리는 제2나사산이 마련되며, 상기 제1 및 제3노브 몸체가 상기 제2단차로 맞물리면, 상기 제1노브 몸체의 회전에 의해 상기 제3노브 몸체의 상기 제1나사산이 상기 제2나사산을 따라 상기 구동 링크로 진입하여 면방향으로 가압할 수 있다.

또한, 상기 연결부재는 상기 노브의 회전 중심에 마련되는 샤프트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동 링크는 상호 길이 방향으로 연결되는 제1 및 제2링크를 포함하며, 상기 제1 및 제2링크는 제1 및 제2구동부재에 의해 각각 구동되고, 상기 제1구동부재와 상기 제2링크 또는, 상기 제2구동부재와 상기 제1링크의 사이에는 탄성부재가 개재되어 상기 제1 및 제2구동부재, 제1 및 제2링크의 길이 조절시의 무게를 보상할 수 있다.

또한, 상기 탄성부재는 인장 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1노브 몸체와 간섭체 사이에는 상기 제1노브 몸체를 상기 구동 링크에 대한 반대 방향으로 탄성 가압하는 탄성체가 마련될 수 있다.

또한, 상기 조절부는, 상기 조작부와 연결되어 회전되는 피니언 및, 상기 구동 링크의 제1 및 제2링크의 사이에 마련되어, 상기 피니언과 기어 연결되는 래크를 포함하며, 상기 피니언의 회전에 의해 상기 래크가 선형 방향으로 이동하여 상기 제1 및 제2링크 사이의 간격이 조절될 수 있다.

또한, 상기 조절부는, 상기 조작부와 연결되어 회전되는 피니언 및, 상기 구동 링크에 마련되어 상기 피니언과 기어 연결되는 래크를 포함하며, 상기 제1 및 제2노브 몸체가 상기 제1단차로 맞물린 상태로 회전되면, 상기 제2노브 몸체와 연결된 상기 연결부재를 통해 상기 피니언이 상기 래크를 따라 선형 방향으로 이동하여 상기 구동 링크의 길이를 조절하고, 상기 제1 및 제3노브 몸체가 상기 제2단차로 맞물린 상태로 회전되면, 상기 제3노브 몸체가 상기 구동 링크로 가압되어 면압에 의해 조임 고정시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 측면에 의한 재활 훈련용 로봇 암에 마련된 복수의 구동 링크 중 적어도 어느 하나의 길이를 조절 및 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 있어서, 상기 구동 링크와 교차하는 방향으로 마주하도록 마련되어, 회전 및 축 방향으로 움직임 가능한 조작부 및, 상기 조작부의 움직임에 연동하여, 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절부를 포함하며, 상기 조작부는 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절위치 및 상기 구동 링크의 길이를 고정시키는 조임위치의 사이에서 움직임 가능하게 마련되되, 상기 조절위치에서 상기 조작부는 상기 조절부와 연결되어 회전력을 전달하고, 상기 조임위치에서는 상기 구동 링크를 가압하여 조임 고정시킨다.

또한, 상기 조작부는, 상기 조절위치에서 상기 조절부와 연결을 위한 제1단차 및, 상기 조임위치에서 상기 구동 링크와의 조임 고정을 위한 제2단차가 마련되는 노브 및, 상기 노브의 회전에 연동하여 상기 조절부에 회전력을 전달하는 연결부재를 포함하고, 상기 노브는, 적어도 일부가 외부로 노출되어 사용자에 의해 조작되며, 상기 구동 링크와 마주하는 위치에 상기 제1 및 제2단차가 마련되는 단차부재가 마련되는 타측을 구비하는 제1노브 몸체, 상기 제1노브 몸체와 상기 단차부재 사이에 상기 연결부재와 기구적으로 연결되도록 마련되고, 상기 제1단차와 맞물리는 제1단차홀을 구비하는 제2노브 몸체 및, 상기 제1노브 몸체와 상기 구동 링크의 사이에 마련되어, 상기 제2단차와 맞물리는 제2단차홀을 구비하는 제3노브 몸체를 포함하며, 상기 제1노브 몸체의 움직임에 연동하여 상기 단차부재가 상기 제2 및 제3노브 몸체 사이에서 움직임 가능할 수 있다.

또한, 상기 구동 링크는 상호 길이 방향으로 연결되며 각각 제1 및 제2구동부재에 의해 구동되는 제1 및 제2링크를 포함하고, 상기 제1구동부재와 상기 제2링크 또는, 상기 제2구동부재와 상기 제1링크의 사이에는 탄성부재가 개재되어 상기 제1 및 제2구동부재, 제1 및 제2링크의 길이 조절시의 무게를 보상하며, 상기 탄성부재는 인장 스프링을 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 하나의 노브로 구동 링크의 길이 조절과 길이 고정을 동시에 할 수 있음으로써, 구조가 간단하며 제조 단가를 낮출 수 있다.

또한, 사용 조작이 간편하여 사용성이 우수함에 따라, 사용자의 접근성을 향상시킬 수 있다.

또한, 내부에 구동 링크의 길이 조절시의 무게를 보상할 수 있는 인장 스프링을 포함하는 탄성부재를 장착하여, 작은 힘으로도 노브를 회전시켜 길이 조절이 용이하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2에는 도 1에 도시된 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘을 개략적으로 확대 도시한 요부 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘의 위치 조절 상태를 개략적으로 도시한 단면 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘의 위치 조절을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 평면도이다. 그리고,
도 5는 도 2에 도시된 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘의 조임 고정 상태를 개략적으로 도시한 단면 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘(1)은 조작부(10) 및 조절부(40)를 포함한다.

참고로, 본 발명에서 설명하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘(1)은 재활 치료가 필요한 환자의 상지 재활 훈련에 적용되는 재활 훈련용 로봇 암(2)의 길이를 조절하거나 조임 고정시킨다. 그러나, 꼭 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명에 의한 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘(1)이 상지 뿐만 아니라 하지 재활 훈련 등과 같이 다양한 재활 훈련에 적용될 수 있음은 당연하다.

또한, 자세히 도시되지 않았으나, 로봇 암(2)은 복수의 구동 링크(3)로 마련되며, 이러한 복수의 구동 링크(3)가 상호 링크 연결되어 회전 구동된다. 이때, 복수의 구동 링크(3)들의 사이의 연결 부위에는 각각 구동부재(6)(7)가 마련됨으로써, 구동 링크(3)를 구동시킨다.

본 실시예에서는 도 1의 도시와 같이, 길이 방향으로 연장된 바(Bar) 형상을 가지는 구동 링크(3)가 제1 및 제2링크(4)(5)로 마련되고, 제1 및 제2링크(4)(5) 각각의 단부에 제1 및 제2구동부재(6)(7)가 마련되는 것으로 예시한다. 여기서, 제1 및 제2링크(4)(5)의 사이에 본 발명에서 설명하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘(1)이 마련되어 제1 및 제2링크(4)(5)의 연결 길이를 조절하거나, 조임 고정시킨다. 이러한 구동 링크(3)를 구성하는 제1 및 제2링크(4)(5)의 개수, 형상 및 두께 등은 도시된 예로만 한정하지 않는다.

조작부(10)는 사용자에 의해 회전되거나, 구동 링크(3)를 향해 전진 또는 후진 가능하여 조작된다. 이러한 조작부(10)는 구동 링크(3)의 길이를 조절하는 조절위치 및 구동 링크(3)의 길이를 고정시키는 조임위치에서 움직임 가능하게 마련된다. 이를 위해, 조작부(10)는 도 2의 도시와 같이, 노브(20) 및 연결부재(30)를 포함한다.

노브(20)는 도 3의 도시와 같이, 사용자에 의해 회전되거나 가압 조작되는 제1노브 몸체(21), 제1노브 몸체(21)와 제1단차(24)로 맞물리되는 제2노브 몸체(22) 및, 제1노브 몸체(21)와 제2단차(25)로 맞물리는 제3노브 몸체(23)를 포함한다.

제1노브 몸체(21)는 일측이 원반 형상을 가지고 외부로 노출되어 사용자에 의해 조작되는 조작단으로 마련된다. 또한, 제1노브 몸체(21)의 타측은 일측으로부터 구동 링크(3)를 향해 돌출되도록 마련된다. 이때, 제1노브 몸체(21)의 구동 링크(3)와 마주하는 타측에는 제1 및 제2단차(24)(25)가 마련되는 단차부재(21a)가 마련된다. 이러한 제1노브 몸체(21)의 축 방향 움직임에 의해 단차부재(21a)는 후술할 제2 및 제3노브 몸체(22)(23)의 사이에서 움직일 수 있다.

제2노브 몸체(22)는 제1노브 몸체(21)의 일측과 마주하여, 제1노브 몸체(21)의 제1단차(24)와 맞물리는 제1단차홀(22a)이 마련된다. 이러한 제2노브 몸체(22)는 후술할 연결부재(30)의 일단에 기구적으로 연결되도록 마련된다. 그로 인해, 제1노브 몸체(21)의 단차부재(21a)에 마련된 제1단차(24)와 제2노브 몸체(22)의 제1단차홀(22a)이 상호 맞물린 상태에서 제1노브 몸체(21)를 회전시키면, 제1노브 몸체(21)의 회전력이 제2노브 몸체(22)를 통해 연결부재(30)로 전달되게 된다.

제3노브 몸체(23)는 제2단차(25)와 맞물리도록 단차부재(21a)의 타측과 마주하도록 마련된다. 이때, 제3노브 몸체(23)에는 제2단차(25)가 삽입되는 제2단차홀(23a)이 마련된다.

제3노브 몸체(23)는 연결부재(30)의 일측과 타측 사이의 외주면을 감싸도록 개재되어 연결부재(30)와 동축 설치된다. 또한, 제3노브 몸체(23)의 외주면은 간섭체(27)에 의해 감싸지도록 마련된다. 이때, 제3노브 몸체(23)의 외주면에는 제1나사산(26)이 마련되고, 제1나사산(26)과 맞물리도록 간섭체(27)의 내주면에는 제2나사산(28)이 마련된다. 이러한 구성으로 인해, 제3노브 몸체(23)가 제2단차(25)에 의해 맞물려 제1노브 몸체(21)의 회전력에 연동함에 있어서, 제1 및 제2나사산(26)(28)에 의해 회전이 가이드될 수 있게 된다.

또한, 제1노브 몸체(21)와 간섭체(27)의 사이에는 제1노브 몸체(21)를 구동 링크(3)에 대한 반대 방향으로 탄성 가압하는 탄성체(29)가 마련된다. 본 실시예에서는 탄성체(29)가 예압 스프링 중 하나인 파도와샤(Wave Washer)를 포함하는 것으로 예시한다.

참고로, 제1노브 몸체(21)의 제1 및 제2단차(24)(25)는 원기둥 형상으로 마련됨으로써, 제1 및 제2단차(24)(25)는 제2 및 제3노브 몸체(22)(23)에 각각 홀 형상으로 마련된 제1 및 제2단차홀(22a)(23a)에 삽입된다.

연결부재(30)는 노브(20)의 회전에 연동하여 조절부(40)를 가동시킨다. 여기서, 연결부재(30)는 노브(20)의 회전 중심에 마련되어, 노브(20)의 회전력에 의해 회전되는 샤프트를 포함할 수 있다. 즉, 연결부재(30)는 제1노브 몸체(21)의 회전 중심에 설치되어, 축방향으로 회전된다.

조절부(40)는 조작부(10)의 회전, 전진 또는 후진 움직임에 연동하여, 구동 링크(3)의 길이를 조절시킨다. 이러한 조절부(40)는 피니언(41) 및 래크(42)를 포함한다.

피니언(41)은 연결부재(30)의 타측 외주면을 감싸도록 마련되어, 연결부재(30)와 함께 회전된다. 즉, 피니언(41)은 연결부재(30)와 동축 회전되도록 연결부재(30)의 타측에 마련되어, 상호 기구적으로 연결된다.

래크(42)는 피니언(41)과 기어 연결되도록 구동 링크(3)에 마련된다. 본 실시예에서는 래크(42)가 제1 및 제2링크(4)(5)가 상호 중첩되는 영역에 마련되는 링크 홈(3a)에 삽입되도록 마련된다. 또한, 래크(42)는 도 4의 도시와 같이, 제1링크(4)에 대해 피니언(41)의 회전 방향에 따라 제2링크(5)를 길이 방향으로 이동시키도록 마련될 수 있으나, 한정 사항은 아니다.

이러한 피니언(41) 및 래크(42)를 구비하는 조절부(40)의 구동 링크(3) 길이 조절 및 조임 고정 동작은 보다 자세히 후술한다.

한편, 도 1의 도시와 같이, 제1 및 제2링크(4)(5)는 각각 제1 및 제2구동부재(6)(7)에 의해 연결됨에 있어서, 제1 및 제2구동부재(6)(7) 중 적어도 어느 하나는 제1 및 제2링크(4)(5) 중 적어도 어느 하나의 사이에는 탄성부재(8)가 개재된다. 여기서, 탄성부재(8)는 제1 및 제2구동부재(6)(7), 제1 및 제2링크(4)(5)의 길이 조절시의 구동 링크(3)의 무게를 보상하여 길이 조절이 용이하도록 가이드한다. 본 실시예에서는 탄성부재(8)가 제1구동부재(6)와 제1링크(4)를 연결하도록 제1링크(4)의 내부에 마련되는 인장 스프링을 포함하는 것으로 예시한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 메커니즘(1)의 길이 조절 및 조임 고정 동작을 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 3과 같이, 노브(20)의 제1노브 몸체(21)가 제2노브 몸체(22) 측으로 조작되어 제1단차(24)에 의해 상호 단차간 맞물림이 발생된다. 즉, 노브(20)가 구동 링크(3)의 길이를 조절하는 조절위치로 움직임으로써, 제1 및 제2노브 몸체(21)(22)가 제1단차(24)에 의해 상호 맞물리게 된다. 여기서, 제1노브 몸체(21)의 단차부재(21a)에 마련된 제1단차(24)가 제2노브 몸체(22)에 마련된 제1단차홀(22a)에 삽입됨으로써, 상호 맞물린 상태이다.

이러한 제1 및 제2노브 몸체(21)(22) 사이의 맞물림에 의해 제1노브 몸체(21)가 회전되면, 제2노브 몸체(22)와 기구적으로 연결된 연결부재(30)가 함께 회전된다. 여기서, 회전되는 연결부재(30)의 외주면에 마련된 피니언(41)도 함께 회전함으로써, 피니언(41)은 래크(42)와의 기어 맞물림 상태로 회전된다. 그로 인해, 도 4의 도시와 같이, 제1 및 제2링크(4)(5)에 사이에서 피니언(41)이 제2링크(5)에 마련된 래크(42)를 따라 선형 방향으로 이동됨으로써, 제1 및 제2링크(4)(5) 사이의 간격이 점차 좁아져 구동 링크(3)의 길이가 짧아지도록 조절된다. 반대로, 자세히 도시되지 않았으나, 피니언(41)이 도 4에 도시된 화살표의 반대 방향으로 회전될 경우에는, 제1 및 제2링크(4)(5) 사이가 점점 멀어지도록 피니언(41)에 맞물린 래크(42)가 선형 이동함으로써, 구동 링크(3)의 길이를 연장시킬 수 있다.

구동 링크(3)의 길이 조절을 정리하면, 피니언(41)과 연결된 연결부재(30)와 기구적으로 연결된 제2노브 몸체(22)와 제1노브 몸체(21)가 서로 제1단차(24)로 연결된다. 또한, 제1노브 몸체(21)를 회전시키면 피니언(40)이 회전하게 되고, 이와 연결된 래크(42)가 선형 방향으로 움직이게 되어 구동 링크(3)의 길이를 조절하게 된다.

구동 링크(3)의 길이 조절이 완료되면, 도 5의 도시와 같이, 제1 및 제2링크(4)(5) 사이의 위치 고정을 위해, 노브(20)를 구동 링크(3)를 향해 가압하여 조임위치로 위치시킨다. 그로 인해, 제1노브 몸체(21)에 마련된 단차부재(21a)도 제1노브 몸체(21)의 이동에 연동하여 제2노브 몸체(22)의 제1단차홀(22a)을 벗어나 제3노브 몸체(23)의 제2단차홀(23a)로 진입하도록 이동한다. 이에 따라, 제1노브 몸체(21)의 단차부재(21a)로부터 돌출된 제2단차(25)가 제3노브 몸체(23)의 제2단차홀(23a)에 삽임됨으로써, 제1 및 제3노브 몸체(21)(23)가 상호 맞물리게 된다.

이렇게 제1 및 제3노브 몸체(21)(23)가 상호 맞물린 상태에서, 제1노브 몸체(21)를 회전시키면 제3노브 몸체(23)가 회전된다. 여기서, 제3노브 몸체(23)의 외주면에 마련된 제1나사산(26)이 간섭체(27)에 마련된 제2나사산(28)을 따라 회전됨으로써, 구동 링크(3)를 향해 진입하거나 후진하게 된다. 이때, 구동 링크(3)의 조절된 길이를 고정시키기 위해, 제3노브 몸체(23)가 구동 링크(3)를 향해 진입하는 방향으로 제1노브 몸체(21)를 회전시키면, 구동 링크(3)의 제2링크(5)에 밀착되어 면압을 발생시키게 된다. 즉, 제3노브 몸체(23)가 제2링크(5)가 더 이상 움직이지 않도록 면압으로 조임 고정시키게 된다.

구동 링크(3)의 위치 조임을 정리하면, 제3노브 몸체(23)와 제1노브 몸체(21)가 서로 제2단차(25)로 연결되고, 제1노브 몸체(21)를 구동 링크(3)를 향해 누르면서 회전시키면 제3노브 몸체(23)의 외주면에 마련된 제1나사산(26)이 간섭체(27)의 제2나사산(28)에 의해 회전한다. 그로 인해, 제3노브 몸체(23)와 구동 링크(3) 사이의 면접촉을 통한 면압이 발생하여, 구동 링크(3)가 움직이지 않도록 조임 고정된다.

한편, 노브(20)가 구동 링크(3)를 조임 고정시키는 상태에서, 제1 및 제3노브 몸체(21)(23)의 사이는 탄성체(29)에 의해 탄성력이 압축된 상태이다. 이에 따라, 조임 고정력이 해제되면 제1노브 몸체(21)는 탄성체(29)의 탄성 복원력에 의해 구동 링크(3)로부터 후진하여 초기 위치로 복귀할 수 있다.

이상과 같이, 재활 훈련용 로봇 암(2)의 구동부(6)(7) 및 구동 링크(3)의 무게로 인하여 상지(Upper-Arm)의 구동 링크(3)의 길이조절이 쉽지 않다. 본 발명은 이 문제를 해결하고자 노브(10)에 래크(42) 및 피니언(41)을 구비하는 조절부(40)를 기구적으로 연결시키고, 길이 조절과 동시에 조임 메커니즘 동작이 가능하도록 노브(10) 내 제1 및 제2단차(24)(25)를 활용한 기어 구조를 제공한다. 그로 인해, 구동 링크(3)의 간단한 조작을 통해 길이 또는 조임 동작을 기구적으로 선택할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘
2: 로봇 암 3: 구동 링크
4: 제1링크 5: 제2링크
6: 제1구동부재 7: 제2구동부재
8: 탄성부재 10: 조작부
20: 노브 21: 제1노브 몸체
22: 제2노브 몸체 23: 제3노브 몸체
24: 제1단차 25: 제2단차
27: 간섭체 29: 탄성체
40: 조절부 41: 피니언
42: 래크

Claims

재활 훈련용 로봇 암에 마련된 복수의 구동 링크 중 적어도 어느 하나의 길이를 조절 및 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 있어서,
회전 조작되거나, 상기 구동 링크를 향해 전진 또는 후진하여 조작되는 조작부; 및
상기 조작부의 전진 또는 후진 움직임에 연동하여, 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절부;
를 포함하며,
상기 조작부는 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절위치 및 상기 구동 링크의 길이를 고정시키는 조임위치의 사이에서 움직임 가능하게 마련되되, 상기 조절위치에서 상기 조작부는 상기 조절부와 연결되고, 상기 조임위치에서는 상기 구동 링크와 접촉되어 조임 고정시키고,
상기 조작부는,
상기 조절위치에서 상기 조절부와 연결을 위한 제1단차 및, 상기 조임위치에서 상기 구동 링크와의 조임 고정을 위한 제2단차가 마련되는 노브; 및
상기 노브의 회전에 연동하여 상기 조절부에 회전력을 전달하는 연결부재;
를 포함하며,
상기 노브는,
적어도 일부가 외부로 노출되어 사용자에 의해 조작되며, 상기 구동 링크와 마주하는 위치에 상기 제1 및 제2단차가 마련되는 단차부재가 마련되는 타측을 구비하는 제1노브 몸체;
상기 제1노브 몸체와 상기 단차부재 사이에 상기 연결부재와 기구적으로 연결되도록 마련되고, 상기 제1단차와 맞물리는 제1단차홀을 구비하는 제2노브 몸체; 및
상기 제1노브 몸체와 상기 구동 링크의 사이에 마련되어, 상기 제2단차와 맞물리는 제2단차홀을 구비하는 제3노브 몸체;
를 포함하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1노브 몸체의 움직임에 연동하여 상기 단차부재가 상기 제2 및 제3노브 몸체 사이에서 움직임 가능한 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제3항에 있어서,
상기 제3노브 몸체는 상기 연결부재의 외주면에 감싸도록 마련되어 상기 제1 및 제3노브 몸체가 상기 제2단차로 맞물리면, 상기 제1노브 몸체의 회전력에 의해 상기 제3노브 몸체가 상기 구동 링크를 향해 이동되어 상기 구동 링크를 면방향으로 가압하여 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제3항에 있어서,
상기 제3노브 몸체의 외주면에는 제1나사산이 마련되고,
상기 제3노브 몸체의 외주면을 감싸는 간섭체의 내주면에 상기 제1나사산과 맞물리는 제2나사산이 마련되며,
상기 제1 및 제3노브 몸체가 상기 제2단차로 맞물리면, 상기 제1노브 몸체의 회전에 의해 상기 제3노브 몸체의 상기 제1나사산이 상기 제2나사산을 따라 상기 구동 링크로 진입하여 면방향으로 가압하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제1항에 있어서,
상기 연결부재는 상기 노브의 회전 중심에 마련되는 샤프트를 포함하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
재활 훈련용 로봇 암에 마련된 복수의 구동 링크 중 적어도 어느 하나의 길이를 조절 및 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 있어서,
회전 조작되거나, 상기 구동 링크를 향해 전진 또는 후진하여 조작되는 조작부; 및
상기 조작부의 전진 또는 후진 움직임에 연동하여, 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절부;
를 포함하며,
상기 조작부는 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절위치 및 상기 구동 링크의 길이를 고정시키는 조임위치의 사이에서 움직임 가능하게 마련되되, 상기 조절위치에서 상기 조작부는 상기 조절부와 연결되고, 상기 조임위치에서는 상기 구동 링크와 접촉되어 조임 고정시키고,
상기 구동 링크는 상호 길이 방향으로 연결되는 제1 및 제2링크를 포함하며,
상기 제1 및 제2링크는 제1 및 제2구동부재에 의해 각각 구동되고,
상기 제1구동부재와 상기 제2링크 또는, 상기 제2구동부재와 상기 제1링크의 사이에는 탄성부재가 개재되어 상기 제1 및 제2구동부재, 제1 및 제2링크의 길이 조절시의 무게를 보상하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제7항에 있어서,
상기 탄성부재는 인장 스프링을 포함하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제5항에 있어서,
상기 제1노브 몸체와 간섭체 사이에는 상기 제1노브 몸체를 상기 구동 링크에 대한 반대 방향으로 탄성 가압하는 탄성체가 마련되는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제7항에 있어서,
상기 조절부는,
상기 조작부와 연결되어 회전되는 피니언; 및
상기 구동 링크의 제1 및 제2링크의 사이에 마련되어, 상기 피니언과 기어 연결되는 래크;
를 포함하며,
상기 피니언의 회전에 의해 상기 래크가 선형 방향으로 이동하여 상기 제1 및 제2링크 사이의 간격이 조절되는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제3항에 있어서,
상기 조절부는,
상기 조작부와 연결되어 회전되는 피니언; 및
상기 구동 링크에 마련되어 상기 피니언과 기어 연결되는 래크;
를 포함하며,
상기 제1 및 제2노브 몸체가 상기 제1단차로 맞물린 상태로 회전되면, 상기 제2노브 몸체와 연결된 상기 연결부재를 통해 상기 피니언이 상기 래크를 따라 선형 방향으로 이동하여 상기 구동 링크의 길이를 조절하고,
상기 제1 및 제3노브 몸체가 상기 제2단차로 맞물린 상태로 회전되면, 상기 제3노브 몸체가 상기 구동 링크로 가압되어 면압에 의해 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
재활 훈련용 로봇 암에 마련된 복수의 구동 링크 중 적어도 어느 하나의 길이를 조절 및 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 있어서,
상기 구동 링크와 교차하는 방향으로 마주하도록 마련되어, 회전 및 축 방향으로 움직임 가능한 조작부; 및
상기 조작부의 움직임에 연동하여, 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절부;
를 포함하며,
상기 조작부는 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절위치 및 상기 구동 링크의 길이를 고정시키는 조임위치의 사이에서 움직임 가능하게 마련되되, 상기 조절위치에서 상기 조작부는 상기 조절부와 연결되어 회전력을 전달하고, 상기 조임위치에서는 상기 구동 링크를 가압하여 조임 고정시키 고,
상기 조작부는,
상기 조절위치에서 상기 조절부와 연결을 위한 제1단차 및, 상기 조임위치에서 상기 구동 링크와의 조임 고정을 위한 제2단차가 마련되는 노브; 및
상기 노브의 회전에 연동하여 상기 조절부에 회전력을 전달하는 연결부재;
를 포함하고,
상기 노브는,
적어도 일부가 외부로 노출되어 사용자에 의해 조작되며, 상기 구동 링크와 마주하는 위치에 상기 제1 및 제2단차가 마련되는 단차부재가 마련되는 타측을 구비하는 제1노브 몸체;
상기 제1노브 몸체와 상기 단차부재 사이에 상기 연결부재와 기구적으로 연결되도록 마련되고, 상기 제1단차와 맞물리는 제1단차홀을 구비하는 제2노브 몸체; 및
상기 제1노브 몸체와 상기 구동 링크의 사이에 마련되어, 상기 제2단차와 맞물리는 제2단차홀을 구비하는 제3노브 몸체;
를 포함하며,
상기 제1노브 몸체의 움직임에 연동하여 상기 단차부재가 상기 제2 및 제3노브 몸체 사이에서 움직임 가능한 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
삭제
제12항에 있어서,
상기 제3노브 몸체의 외주면에는 제1나사산이 마련되고,
상기 제3노브 몸체의 외주면을 감싸는 간섭체의 내주면에 상기 제1나사산과 맞물리는 제2나사산이 마련되며,
상기 제1 및 제3노브 몸체가 상기 제2단차로 맞물리면, 상기 제1노브 몸체의 회전에 의해 상기 제3노브 몸체의 상기 제1나사산이 상기 제2나사산을 따라 상기 구동 링크로 진입하여 면방향으로 가압하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제14항에 있어서,
상기 제1노브 몸체와 간섭체 사이에는 상기 제1노브 몸체를 상기 구동 링크에 대한 반대 방향으로 탄성 가압하는 탄성체가 마련되는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제12항에 있어서,
상기 연결부재는 상기 노브의 회전 중심에 마련되는 샤프트를 포함하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
재활 훈련용 로봇 암에 마련된 복수의 구동 링크 중 적어도 어느 하나의 길이를 조절 및 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘에 있어서,
상기 구동 링크와 교차하는 방향으로 마주하도록 마련되어, 회전 및 축 방향으로 움직임 가능한 조작부; 및
상기 조작부의 움직임에 연동하여, 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절부;
를 포함하며,
상기 조작부는 상기 구동 링크의 길이를 조절하는 조절위치 및 상기 구동 링크의 길이를 고정시키는 조임위치의 사이에서 움직임 가능하게 마련되되, 상기 조절위치에서 상기 조작부는 상기 조절부와 연결되어 회전력을 전달하고, 상기 조임위치에서는 상기 구동 링크를 가압하여 조임 고정시키고,
상기 구동 링크는 상호 길이 방향으로 연결되며 각각 제1 및 제2구동부재에 의해 구동되는 제1 및 제2링크를 포함하고,
상기 제1구동부재와 상기 제2링크 또는, 상기 제2구동부재와 상기 제1링크의 사이에는 탄성부재가 개재되어 상기 제1 및 제2구동부재, 제1 및 제2링크의 길이 조절시의 무게를 보상하며,
상기 탄성부재는 인장 스프링을 포함하는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제17항에 있어서,
상기 조절부는,
상기 조작부와 연결되어 회전되는 피니언; 및
상기 구동 링크의 제1 및 제2링크의 사이에 마련되어, 상기 피니언과 기어 연결되는 래크;
를 포함하며,
상기 피니언의 회전에 의해 상기 래크가 선형 방향으로 이동하여 상기 제1 및 제2링크 사이의 간격이 조절되는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.
제12항에 있어서,
상기 조절부는,
상기 조작부와 연결되어 회전되는 피니언; 및
상기 구동 링크에 마련되어 상기 피니언과 기어 연결되는 래크;
를 포함하며,
상기 제1 및 제2노브 몸체가 상기 제1단차로 맞물린 상태로 회전되면, 상기 제2노브 몸체와 연결된 상기 연결부재를 통해 상기 피니언이 상기 래크를 따라 선형 방향으로 이동하여 상기 구동 링크의 길이를 조절하고,
상기 제1 및 제3노브 몸체가 상기 제2단차로 맞물린 상태로 회전되면, 상기 제3노브 몸체가 상기 구동 링크로 가압되어 면압에 의해 조임 고정시키는 재활 훈련용 로봇 암의 길이 조절 및 조임 매커니즘.