KR102604936B1 - Strength support module and wearable suit including same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 기술적 사상에 의한 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트는 착용자가 중력에 순응하는 제1동작에서 중력에 저항하는 제2동작을 취하는 경우, 상기 착용자의 근력을 보조하는 근력보조모듈로서, 신체에 고정되는 하우징과 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 형성되고, 상기 착용자 움직임에 대응하여 함께 회전되도록 구비되는 탄성복귀부와 상기 탄성복귀부를 상부에서 가압하도록 형성되어 상기 탄성복귀부가 최초 위치로 복귀되도록 힘을 제공하는 신축부와 상기 탄성복귀부 둘레에 결합되어 상기 탄성복귀부가 회전되는 힘을 상기 착용자에게 전달하는 힘전달부를 포함할 수 있다.The muscle strength assistance module according to the technical idea of the present invention and the wearable suit including the same are muscle strength assistance modules that assist the wearer's muscle strength when the wearer performs a second movement that resists gravity in a first movement that conforms to gravity, A housing fixed to the body, an elastic return portion rotatably formed inside the housing, and provided to rotate together in response to the wearer's movement, and formed to press the elastic return portion from the top so that the elastic return portion returns to its initial position. It may include an elastic part that provides force and a force transmission part that is coupled around the elastic return part and transmits the force by which the elastic return part rotates to the wearer.
Description
본 발명은 웨어러블 슈트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착용 가능하게 구비되어 착용자의 움직임에 대응하고 PASSIVE한 보조력을 제공하기 위한 자세 보조 웨어러블 슈트에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable suit, and more specifically, to a posture assistance wearable suit that is wearable and is designed to respond to the wearer's movements and provide PASSIVE assistance.
근래에 들어 로봇 관련 기술은 폭넓은 분야에 적용되고 있다. 이 중 장애나 노화 등으로 근력이 저하되어 보행이 어려운 사람들을 위한 웨어러블 로봇이 사용되고 있다.Recently, robot-related technology has been applied to a wide range of fields. Among these, wearable robots are being used for people who have difficulty walking due to reduced muscle strength due to disability or aging.
웨어러블 로봇은 착용자의 근력을 보조하는 일종의 근력보조 장치이다. Wearable robots are a type of muscle assistance device that assists the wearer's muscles.
좀 더 상세히, 웨어러블 로봇은 착용자가 웨어러블 로봇을 착용한 상태에서 보행하거나 무거운 짐을 들어올릴 때 착용자의 근력을 보조하는 역할을 한다. More specifically, the wearable robot serves to assist the wearer's muscle strength when the wearer walks or lifts a heavy load while wearing the wearable robot.
이를 위해 근력 보조 장치는 모터 등의 구동장치로부터 발생되는 보조력을 착용자에게 제공함으로써 착용자의 동작을 보조할 수 있다.To this end, the muscle strength assist device can assist the wearer's movements by providing the wearer with assistive force generated from a driving device such as a motor.
이러한 웨어러블 로봇은 착용자의 허리 및 다리에 착용될 수 있다. 근력 보조 장치는 착용자의 각 신체 부위에 착용되도록 다수의 구성 요소를 갖는다. 상기 다수의 구성 요소 중 모터와 같은 구동부는 착용자의 신체의 관절 부위에 보조력을 전달하는 중요한 역할을 갖는다.These wearable robots can be worn on the wearer's waist and legs. A strength assist device has multiple components to be worn on each part of the wearer's body. Among the plurality of components, a driving part such as a motor plays an important role in transmitting assistive force to the joints of the wearer's body.
이와 관련된 선행 문헌으로는 한국 등록 특허(KR 10-1219795)와 미국 공개 특허(US 2015-0134080) 등이 있다.Previous literature related to this includes a Korean registered patent (KR 10-1219795) and a US published patent (US 2015-0134080).
위 선행특허는 관절마다 모터가 형성되어 있어서 무게가 무거울 뿐만 아니라 착용자의 편의성을 고려하지 못하고 있다. 착용자에세 보조력을 제공하기 이전에 딱딱하고 무거운 물체를 지고 있는 것이라는 인식이 해결되야하는 노력이 필요하다.In the above prior patent, a motor is formed at each joint, so not only is it heavy, but it does not take into account the convenience of the wearer. Before providing assistance to the wearer, efforts must be made to address the perception that the wearer is carrying a hard, heavy object.
단순히 보조력을 제공하기 위함에 있어서 착용할 수 없는 무게라면 사용하지 않을 수 밖에 없다.If it is a weight that cannot be worn simply to provide assistance, it has no choice but to not be used.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 착용자의 골격에 대응하는 형태임에도 착용 후 편안함을 제공하기 위한 근력보조유닛 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트을 제공하려는데 있다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a muscle strength assistance unit and a wearable suit including the same for providing comfort after wearing even though it has a shape corresponding to the wearer's skeleton.
또한 모터 동력이 아닌 스프링의 탄성과 섬유의 신축성을 이용하여 PASSIVE한 보조력을 제공하기 위한 근력보조유닛 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 제공하기 위함이다.In addition, the purpose is to provide a muscle strength assistance unit and a wearable suit including the same to provide PASSIVE assistance by using the elasticity of the spring and the elasticity of the fiber rather than motor power.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 착용자가 중력에 순응하는 제1동작에서 중력에 저항하는 제2동작을 취하는 경우, 상기 착용자의 근력을 보조하는 근력보조모듈로서, 신체에 고정되는 하우징과 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 형성되고, 상기 착용자 움직임에 대응하여 함께 회전되도록 구비되는 탄성복귀부와 상기 탄성복귀부를 상부에서 가압하도록 형성되어 상기 탄성복귀부가 최초 위치로 복귀되도록 힘을 제공하는 신축부와 상기 탄성복귀부 둘레에 결합되어 상기 탄성복귀부가 회전되는 힘을 상기 착용자에게 전달하는 힘전달부를 포함할 수 있다.In order to solve the above problem, the technical idea of the present invention is a muscle strength assistance module that assists the wearer's muscle strength when the wearer takes a second movement that resists gravity in a first movement that conforms to gravity, and is fixed to the body. A housing and an elastic return portion rotatably formed inside the housing and provided to rotate together in response to the movement of the wearer, and a portion formed to press the elastic return portion from the top to provide force to return the elastic return portion to its initial position. It may include a force transmission part that is coupled around the elastic part and the elastic return part and transmits the force by which the elastic return part rotates to the wearer.
그리고 상기 탄성복귀부는 상기 신축부의 힘이 전달되도록 중심에서 양측으로 균등한 간격으로 이격되어 형성된 한 쌍의 지지돌기가 형성되고, 상기 지지돌기는 상기 신축부에 적어도 하나 이상이 접촉될 수 있다.In addition, the elastic return portion is formed with a pair of support protrusions spaced equally apart from the center on both sides to transmit the force of the elastic portion, and at least one of the support protrusions may be in contact with the elastic portion.
또한 상기 탄성복귀부는 상기 착용자가 움직이는 경우 상기 한 쌍의 지지돌기 중 어느 하나만 상기 신축부와 접촉되면서 상기 착용자가 상기 제2동작으로 복귀하는 힘을 제공할 수 있다.Additionally, when the wearer moves, the elastic return unit may provide force for the wearer to return to the second motion while only one of the pair of support protrusions comes into contact with the elastic unit.
그리고 상기 신축부는 상기 하우징 내측 상부에서 하부를 향해 길게 형성되며 탄성을 가지고 신축되게 구비되는 샤프트와 상기 샤프트 단부에 형성되어 상기 지지돌기와 접촉되는 블록을 포함할 수 있다.In addition, the elastic portion may include a shaft that is formed to extend from the upper inner side of the housing toward the lower portion and is flexible and flexible, and a block formed at an end of the shaft and in contact with the support protrusion.
또한 상기 샤프트는 적어도 하나 이상 형성되어 상기 블록에 척력을 제공하도록 구비될 수 있다.Additionally, at least one shaft may be provided to provide a repulsive force to the block.
그리고 상기 하우징은 내부에 적어도 하나 이상의 회전축이 형성되어 상기 탄성복귀부의 중심이 결합되고, 상기 탄성복귀부의 직경에 대응하여 상기 탄성복귀부의 이탈을 방지하는 가이드를 더 포함할 수 있다.In addition, the housing may have at least one rotation axis formed inside the center of the elastic return unit and may further include a guide that prevents the elastic return unit from being separated in response to the diameter of the elastic return unit.
또한 근력보조모듈과 상기 착용자의 허리에서 골반으로 연장되어 자세를 지지하도록 구비되는 자세지지부 및 상기 자세지지부와 연결되고 상기 착용자 관절 움직임에 대응하여 다방향 변형이 가능한 변형관절부를 포함하는 관절유닛을 포함하고, 상기 근력보조모듈은 상기 착용자의 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리에 각각 연결되도록 한쌍으로 구비되고, 상기 착용자가 허리를 숙이는 제1 동작에서 기립하는 제2 동작을 취하는 경우, 상기 힘전달부에서 발생된 보조력을 상기 변형관절부에 제공할 수 있다.It also includes a joint unit including a muscle strength assistance module, a posture support unit extending from the wearer's waist to the pelvis to support the posture, and a deformable joint unit connected to the posture support unit and capable of multi-directional deformation in response to joint movement of the wearer. The muscle auxiliary modules are provided as a pair to be connected to the wearer's right leg and left leg, respectively, and when the wearer takes a second motion of standing from a first motion of bending down, the force generated by the force transmission unit Assisting force can be provided to the deformable joint.
그리고 상기 근력보조모듈은 상기 탄성복귀부의 회전에 대응하여 상기 착용자가 상기 제2 동작을 취하도록 상기 변형관절부를 통해 상기 착용자의 관절을 중심으로 회전될 수 있다.In addition, the muscle strength assistance module may be rotated around the wearer's joint through the deformable joint unit so that the wearer takes the second motion in response to the rotation of the elastic return unit.
또한 상기 변형관절부는 상기 착용자의 고관절에 대응된 위치에 배치되고, 내부에는 상기 힘전달부를 통해 상기 탄성복귀부의 회전에 대응하여 함께 회전되는 보조력 생성부를 더 포함할 수 있다.In addition, the deformable joint unit may be disposed at a position corresponding to the wearer's hip joint, and may further include an auxiliary force generator therein that rotates in response to the rotation of the elastic return unit through the force transmission unit.
그리고 상기 보조력 생성부는 상기 착용자의 오른쪽 다리와 왼쪽 다리에 대응하여 한 쌍으로 구비되고, 상기 탄성복귀부에서 연장된 두 개의 힘전달부가 각각 연결되는 형태로 형성되어, 상기 탄성복귀부의 회전방향과 동일하게 회전될 수 있다.In addition, the auxiliary force generating unit is provided in a pair corresponding to the right leg and the left leg of the wearer, and the two force transmission units extending from the elastic return unit are formed to be connected, so that the rotation direction of the elastic return unit and It can be rotated the same way.
본 발명의 근력보조모듈 및 이를 포함하는 근력보조유닛 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트은 근력보조모듈이 탄성을 통한 보조력을 생성하여 착용자의 관절을 중심으로 보조력을 제공함으로 배터리와 같은 동력이 필요하지 않으며, 모터와 배터리의 제거로 가볍게 착용이 가능하다는 장점이 있다.The strength assistance module of the present invention, the strength assistance unit containing the same, and the wearable suit containing the same do not require power such as a battery because the muscle strength assistance module generates assistance force through elasticity and provides assistance force centered on the wearer's joints. , it has the advantage of being light to wear by removing the motor and battery.
또한 근력보조모듈과 힘전달부를 연결하는 위치에 따라 다양한 관절에도 적용이 가능하다는 장점이 있다.Additionally, it has the advantage of being applicable to various joints depending on the location of the connection between the muscle auxiliary module and the force transmission unit.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 통해 착용자가 허리를 기립하는 모습을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 근력보조모듈 및 골격모듈을 나타낸 도면이며,
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 착용한 착용자가 무거운 대상물을 옮기려고 하는 모습을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 도 3의 상황에서 근력보조모듈을 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 입은 착용자가 대상물을 들고 기립한 모습을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 도 5의 상황에서 근력보조모듈을 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 탄성복귀부와 보조력 생성부가 연결되는 구조를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a wearer standing up on his back using a muscle strength assistance module and a wearable suit including the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention;
Figure 2 is a diagram showing a muscle strength assistance module and a skeletal module in a wearable suit including a muscle power assistance module and the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention;
Figure 3 is a diagram showing a wearer wearing a muscle strength assistance module and a wearable suit including the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention trying to move a heavy object;
Figure 4 is a diagram showing the muscle strength assistance module in the situation of Figure 3 in a wearable suit including the muscle strength assistance module and the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention;
Figure 5 is a diagram showing a wearer wearing a muscle strength assistance module and a wearable suit including the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention, standing up while holding an object;
Figure 6 is a diagram showing the muscle strength assistance module in the situation of Figure 5 in a wearable suit including a muscle strength assistance module and the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention;
Figure 7 is a diagram showing a structure in which an elastic return unit and an assistive force generation unit are connected in a muscle strength assistance module and a wearable suit including the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various forms and various changes may be made. However, the description of the present embodiments is provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the present invention of the scope of the invention. In the attached drawings, components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 위에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.When a component is described as being “on” or “adjacent to” another component, it should be understood that it may be in direct contact with or connected to the other component, but that another component may exist in between. something to do. On the other hand, when a component is described as being “right above” or “directly in contact” with another component, it can be understood that there is no other component in the middle. Other expressions that describe relationships between components, such as “between” and “directly between,” can be interpreted similarly.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms such as “comprises” or “has” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, including one or more other features or numbers, It can be interpreted that steps, operations, components, parts, or combinations of these can be added.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에 대한 도면이고, 도면에 대해서 좀 더 자세히 설명하자면, 도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 통해 착용자가 허리를 기립하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 근력보조모듈 및 골격모듈을 나타낸 도면이다.1 to 2 are drawings of a muscle strength assistance module and a wearable suit including the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention. To describe the drawings in more detail, Figure 1 is a drawing according to the technical idea of the present invention. It is a diagram showing a wearer standing up on his back through a muscle strength assistance module and a wearable suit including the same according to an embodiment, and FIG. 2 shows a muscle strength assistance module according to an embodiment according to the technical idea of the present invention and a wearable suit including the same. This is a diagram showing the muscle assistance module and skeletal module in a wearable suit.
도 1 내지 도 2에서 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트의 구성 요소들은 설명의 편의를 위해 도식화되어 일부 구성 요소가 실제의 형태와 달리 생략되거나 과장되어 도시될 수 있다.In FIGS. 1 and 2, the muscle strength assistance module and the components of the wearable suit including the same are schematized for convenience of explanation, and some components may be omitted or exaggerated, unlike their actual form.
도 1을 살펴보면 본 발명의 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 착용한 상태에서 무거운 물건을 드는 것을 확인할 수 있다. 본 발명은 상체가 하체와 가까워지도록 굽혀지는 동작(제1 동작)에서, 상체는 펴는 동작(제2 동작)에 따라 착용자 골반에 보조력을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다. Looking at Figure 1, it can be seen that a heavy object is lifted while wearing the muscle strength assistance module of the present invention and a wearable suit including the same. The purpose of the present invention may be to provide assistive force to the wearer's pelvis as the upper body bends to approach the lower body (first operation) and the upper body straightens (second operation).
여기서 제1 동작은 상체를 바닥을 향해 굽히면서 대상물(T)을 들어올리기 위한 동작이며, 제2 동작은 대상물(T)을 잡은 상태에서 중력을 거슬러 상체를 펴는 동작을 말한다.Here, the first action is an action to lift the object (T) while bending the upper body toward the floor, and the second action refers to an action to straighten the upper body against gravity while holding the object (T).
이를 위한 본 발명의 구성은 도 2를 통해 설명하도록 하겠다.The configuration of the present invention for this purpose will be explained with reference to FIG. 2.
도 2를 참조하면, 착용자의 등부분에서 착용자의 골격을 지지하는 골격모듈(300)을 포함할 수 있으며, 골격모듈(300)의 상부에 근력보조모듈(400)이 형성된 형태를 가지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that it may include a
먼저 골격모듈(300)은 착용자 등부분에서 골반까지 이어지며 착용자의 척추와 허리 등을 지지하는 형태를 가질 수 있다. 또한 일부가 벤딩(BENDING)가능하게 형성되어 착용자가 골격모듈(300)을 착용한 상태에서도 움직임이 자유로울 수 있다.First, the
그리고 골격모듈(300)에 형성된 근력보조모듈(400)은 보조력을 발생하게 되면서, 골격모듈(300)은 착용자를 지지하고, 근력보조모듈(400)은 착용자의 움직임에 보조력을 제공할 수 있게 된다. 근력보조모듈(400)은 크게 하우징(410), 탄성복귀부(420), 신축부(430) 및 힘전달부(440)를 포함할 수 있다.And as the muscle
하우징(410)은 내부에 공간이 형성되며, 탄성복귀부(420)는 하우징(410) 내부에 축결합되어 회전되도록 형성된다.A space is formed inside the
그리고 하우징(410)은 내부에서 축결합된 탄성복귀부(420)가 외부 힘에 의해 이탈되는 것을 방지하기 위해 가이드가 형성될 수 있으며, 상기 가이드를 통해 하우징(410)은 제1 공간(412)와 제2 공간(414)이 형성되고, 제1 공간(412)와 제2 공간(414)에 탄성복귀부(420) 및 신축부(430)가 각각 배치되어 착용자의 오른쪽 다리와 왼쪽다리에 연결되는 형태일 수 있다.Additionally, a guide may be formed in the
그리고 탄성복귀부(420)는 착용자가 움직이는 동작에 대응하여 함께 회전될 수 있다.Additionally, the
계속해서 신축부(430)는 탄성복귀부(420) 상부에 접촉 가능하게 구비되어 기 설정된 힘으로 탄성복귀부(420)가 최초 위치로 이동되도록 하부로 가압하도록 구비되고, 힘전달부(440)는 탄성복귀부(420)가 회전됨에 따라 발생되는 토크를 착용자에게 전달할 수 있으며 구체적으로는 신축부(430)가 탄성복귀부(420)를 가압함에 따라 최초 위치로 복귀되는 토크를 착용자에게 전달할 수 있다.Subsequently, the
여기서 말하는 최조 위치란 착용자가 기립한 상태에서 탄성복귀부(420)의 형상을 말하며, 착용자가 다리를 움직이면서 탄성복귀부(420)가 회전되기 때문에 회전된 탄성복귀부(420)가 최초 위치로 복귀될 때 발생되는 토크를 착용자에게 보조력으로 제공하게 되는 것이다.The initial position referred to here refers to the shape of the
여기서 힘전달부(440)는 길게 형성되어 탄성복귀부(420)의 둘레상에 서로 이격되어 결합된 와이어가 될 수 있으며, 힘전달부(440)는 착용자가 신체에서 발꿈치를 중심으로 상완에 하나, 전완에 또 다른 하나가 연결되어 착용자의 팔꿈치가 접히게 되면 탄성복귀부(420)가 회전되는 형태일 수 있다.Here, the
또는 착용자 어깨를 중심으로 전방을 향해 어깨가 회전되면서 탄성복귀부(420)가 회전되는 형태도 가능 할 수 있다.Alternatively, it may be possible to rotate the
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 탄성복귀부(420)는 착용자 고관절을 중심으로 다리 움직임에 대응하여 회전되는 것을 설명하도록 하겠다.In explaining an embodiment of the present invention, it will be explained that the
계속해서 탄성복귀부(420)는 신축부(430)의 힘이 전달되도록 중심에서 양측으로 균등한 간격으로 이격되어 형성된 한 쌍의 지지돌기(422)를 포함할 수 있다. 그리고 신축부(430)가 지지돌기(422)가 수평이 되도록 모두와 접촉되도록 가압하면서 보조력을 착용자에게 제공할 수 있다.Subsequently, the
구체적인 내용은 도 3 내지 도 6을 통해서 설명하도록 한다.Specific details will be explained through Figures 3 to 6.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 착용한 착용자가 무거운 대상물을 옮기려고 하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 도 3의 상황에서 근력보조모듈을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 입은 착용자가 대상물을 들고 기립한 모습을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 도 5의 상황에서 근력보조모듈을 나타낸 도면이다. Figure 3 is a diagram showing a wearer wearing a muscle strength assistance module and a wearable suit including the same according to an embodiment according to the technical idea of the present invention while trying to move a heavy object, and Figure 4 is a diagram showing the wearer trying to move a heavy object according to the technical idea of the present invention. It is a diagram showing a muscle strength assistance module in the situation of Figure 3 in a wearable suit including a muscle strength assistance module and the same according to an embodiment, and Figure 5 shows a muscle strength assistance module according to an embodiment according to the technical idea of the present invention and a wearable suit including the same. It is a diagram showing a wearer wearing a wearable suit standing up while holding an object, and FIG. 6 shows a muscle strength assistance module according to an embodiment according to the technical idea of the present invention and a wearable suit including the same in the situation of FIG. 5. This is a drawing showing .
앞서 설명한 바와 같이, 착용자가 기립한 상태에서는 한 쌍의 지지돌기(422)는 탄성복귀부(420)상에서 좌우에 배치되도록 절대 수평을 유지할 수 있다.As described above, when the wearer is standing, the pair of
착용자가 다리를 전방을 펼치거나 허리를 숙이게 되면 탄성복귀부(420)가 함께 회전되면서 지지돌기(422)의 위치가 변경되게 된다.When the wearer spreads his legs forward or bends his waist, the
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 도 3에서와 같이 착용자는 대상물(T)을 들어올리기 위해 허리를 숙이고 있다.3 and 4, as shown in FIG. 3, the wearer is bending down to lift the object T.
이 때 탄성복귀부(420)는 회전되어 지지돌기(422)가 좌우로 서로 바라보는 위치에서 상하 방향으로 서로 바라보는 위치로 이동되게 되고, 신축부는 한 쌍의 지지돌기(422) 중 어느 하나와만 접촉되게 된다.At this time, the
여기서 신축부(430)가 지지돌기(422)중 어느 하나를 하부로 가압하여 탄성복귀부(420)를 회전시킴으로 한 쌍의 지지돌기(422)가 모두 신축부(430)와 접촉되도록 지지돌기(422)를 밀어주는 힘을 제공할 수 있다.Here, the
구체적으로 신축부(430)는 하우징(410) 내측 상부에서 하부를 향해 길게 형성되며, 탄성력을 가지고 신축 가능하게 구비되는 샤프트(432)와 샤프트(432)의 단부에 형성되어 지지돌기(422)와 접촉되는 블록(434)을 포함할 수 있다.Specifically, the
이를 통해 착용자가 굽히는 행위에서 샤프트(432)가 상부로 수축되는데, 이때 착용자가 굽히는 행위에서는 샤프트(432)의 탄성보다 큰힘이 작용되어 샤프트(432)가 수축될 수 있다.Through this, the
한편 착용자가 기립하는 행위에서는 샤프트(432)가 복귀되면서 지지돌기(422)에 척력을 제공할 수 있다.Meanwhile, when the wearer stands up, the
도 5에서 착용자가 대상물(T)을 들고 상체를 세울 때는, 신축부(430)가 탄성복귀부(420)를 가압하여 보조력을 제공하는 모습을 나타내었다.In Figure 5, when the wearer raises the upper body while holding an object T, the
도 5와 같은 상태에서는 도 6에서 나타난 바와 같이 샤프트(432)가 상하방향으로 복귀되면서 블록(434)이 지지돌기(422) 중 하나를 하부로 이동되게 밀어주게 되고, 계속해서 한 쌍의 지지돌기(422)가 모두 블록(434)에 접촉되는 최초 위치가 되는 동안 착용자에게 보조력을 제공하게 된다.In the state shown in FIG. 5, as the
도시된 바와 같이 왼쪽에 형성된 제1 공간(412)에는 탄성복귀부(420a)가 회전되게 형성되고, 탄성복귀부(420a)에는 지지돌기(422a)가 형성되어 있다.As shown, an
그리고 오른쪽에 형성된 제2 공간(414)는 탄성복귀부(420b)가 회전되게 형성되고, 탄성복귀부(420b)에는 지지돌기(422a)가 형성되어 있다.And the
따라서 착용자가 보행을 하는 경우 다리가 교차하게 되고, 이때 본 발명의 근력보조모듈(400)은 왼쪽과 오른쪽에 개별적으로 보조력을 제공받을 수 있다.Therefore, when the wearer walks, the legs cross, and at this time, the muscle
본 실시예에서 신축부(430)는 블록(434)의 상부에 두개가 형성되는 것으로 도시하였으나 신축부(430)의 개수는 다양하게 변경이 가능하고 신축부(430)의 탄성도 다양한 재질의 스프링을 채택할 수 있으며 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음은 물론이다.In this embodiment, two
다음 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 고관절에 적용되는 구조에 대해서 설명하도록 한다.Next, in order to explain an embodiment of the present invention, the structure applied to the hip joint will be described.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 탄성복귀부(420)와 보조력 생성부(470)가 연결되는 구조를 나타낸 도면이다. Figure 7 is a diagram showing a structure in which the
근력보조모듈(400)은 골격모듈(300)에 결합된 형태이거나 일체로 형성될 수 있으며, 골격모듈(300)은 착용자 등에서 허리와 골반과 허벅지까지 연결된 파이프 형태로 형성될 수 있다.The muscle
따라서 골격모듈(300) 내부에는 힘전달부(440)과 이동될 수 있는 공간이 형성되며, 근력보조모듈(400)에서 연장된 힘전달부(440)가 착용자 고관절까지 연장되는 형태일 수 있다.Accordingly, a space in which the
먼저 근력보조모듈(400) 내부에는 탄성복귀부(420)와 신축부(430)가 두개가 형성되어 좌측 다리 및 우측 다리에 각각 보조력을 개별적으로 전달할 수 있다.First, two
그리고 근력보조모듈(400)로부터 힘전달부(440)가 연결되어 골격모듈(300)의 형상에 따라 내부 공간으로 길게 연장되며 착용자 고관절에 형성되어 있는 보조력 생성부(470)와 연결된다.Then, the
보조력 생성부(470)는 골격모듈(300)에서 고관절에 대응되는 위치에 형성되어 있으며, 골격모듈(300)는 고관절부분에서 힌지 결합되어 착용자 다리가 전방 및 후방으로 이동될 때 골격을 보조하는 구조로 형성될 수 있다.The assisting
그리고 상기 힌지 결합된 부분의 골격모듈(300) 내부에는 보조력 생성부(470)가 회전 가능하게 축결합될 수 있다.Additionally, the auxiliary
보조력 생성부(470)는 원판의 형상을 가지며, 둘레를 따라 힘전달부(440)가 서로 이격되어 결합된 형태일 수 있다.The auxiliary
따라서 탄성복귀부(420)가 회전됨에 따라 힘전달부(440)를 통해 보조력 생성부(470)도 함께 회전될 수 있다.Therefore, as the
예를 들어 설명하면, 착용자가 도 3와 같이 허리를 숙이는 동작을 취하게 되면 탄성복귀부(420)는 최초 위치에서 회전되며 절대 수평을 이루는 지지돌기(422)중 어느 하나가 상부로 이동되도록 회전되고, 탄성복귀부(420)의 회전에 대응하여 보조력 생성부(470)도 회전될 수 있다.For example, when the wearer takes the action of bending down as shown in FIG. 3, the
다시 도 5와 같이 착용자가 허리를 펴는 동작을 취하게 되면 신축부(430)가 지지돌기(422)를 하향 가압되어 탄성복귀부(420)가 회전되고, 이 때 신축부(430)가 가압하면서 탄성복귀부(420)에 발생되는 토크는 보조력 생성부(470)에 전달되면서 착용자의 고관절에 보조력을 전달할 수 있다.Again, as shown in Figure 5, when the wearer takes the action of straightening the waist, the
본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조유닛 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트는 착용자가 입을 수 있는 슈트형태의 로봇을 제공하기 위함이다. 이를 위해 골격모듈(300)과 근력보조모듈(400)은 탄성을 가지는 하네스(HARNESS)구조의 착용 모듈(200)에 결합 가능하게 구비될 수 있다.The purpose of the strength assistance unit and the wearable suit including the same according to an embodiment of the present invention is to provide a robot in the form of a suit that can be worn by the wearer. To this end, the
따라서 근력보조모듈(400)로부터 발생되는 보조력이외에도 상기 하네스의 탄성력을 통해서도 약간의 보조력을 제공받을 수 있다.Therefore, in addition to the assistance force generated from the
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.Above, embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, but those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features. You will understand that it exists. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
200: 착용모듈
300: 골격모듈
400: 근력보조모듈
410: 하우징
420: 탄성복귀부
422: 지지돌기
430: 신축부
432: 샤프트
434: 블록
440: 힘전달부
470: 보조력 생성부200: Wearing module
300: Skeleton module
400: Muscle auxiliary module
410: housing
420: Elastic return unit
422: Support protrusion
430: Expansion part
432: shaft
434: block
440: Force transmission unit
470: Auxiliary force generation unit
Claims (10)
신체에 고정되는 하우징;
상기 하우징 내부에 회전 가능하게 형성되고, 상기 착용자 움직임에 대응하여 함께 회전되도록 구비되는 탄성복귀부;
상기 탄성복귀부를 상부에서 가압하도록 형성되어 상기 탄성복귀부가 최초 위치로 복귀되도록 힘을 제공하는 신축부;
상기 탄성복귀부 둘레에 결합되어 상기 탄성복귀부가 회전되는 힘을 상기 착용자에게 전달하는 힘전달부를 포함하고,
상기 탄성복귀부는 상기 신축부의 힘이 전달되도록 중심에서 양측으로 균등한 간격으로 이격되어 형성된 한 쌍의 지지돌기가 형성되고, 상기 지지돌기는 상기 신축부에 적어도 하나 이상이 접촉되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는,
근력보조모듈.A muscle strength assistance module that assists the wearer's muscle strength when the wearer performs a second movement that resists gravity in a first movement that conforms to gravity,
a housing fixed to the body;
an elastic return portion rotatably formed inside the housing and provided to rotate together in response to the wearer's movement;
an elastic portion formed to press the elastic return portion from an upper portion and provide force to return the elastic return portion to its initial position;
It includes a force transmission unit coupled around the elastic return unit to transmit the force that causes the elastic return unit to rotate to the wearer,
The elastic return portion is formed with a pair of support protrusions spaced equally apart from the center on both sides to transmit the force of the elastic portion, and at least one of the support protrusions is in contact with the elastic portion. Characterized by,
Strength assistance module.
상기 탄성복귀부는,
상기 착용자가 움직이는 경우 상기 한 쌍의 지지돌기 중 어느 하나만 상기 신축부와 접촉되면서 상기 착용자가 상기 제2 동작으로 복귀하는 힘을 제공하는 것을 특징으로 하는,
근력보조모듈.According to paragraph 1,
The elastic return unit,
Characterized in that when the wearer moves, only one of the pair of support protrusions is in contact with the elastic portion and provides force for the wearer to return to the second motion.
Strength assistance module.
상기 신축부는,
상기 하우징 내측 상부에서 하부를 향해 길게 형성되며 탄성을 가지고 신축되게 구비되는 샤프트;
상기 샤프트 단부에 형성되어 상기 지지돌기와 접촉되는 블록을 포함하는,
근력보조모듈.According to paragraph 1,
The expansion and contraction section,
A shaft formed to be long from the upper inner part of the housing toward the lower part and provided to be elastic and stretchable;
Comprising a block formed at the end of the shaft and in contact with the support protrusion,
Strength assistance module.
상기 샤프트는,
적어도 하나 이상 형성되어 상기 블록에 척력을 제공하도록 구비되는 것을 특징으로 하는,
근력보조모듈.According to clause 4,
The shaft is,
Characterized in that at least one is formed and provided to provide a repulsive force to the block,
Strength assistance module.
상기 하우징은,
내부에 적어도 하나 이상의 회전축이 형성되어 상기 탄성복귀부의 중심이 결합되고, 상기 탄성복귀부의 직경에 대응하여 상기 탄성복귀부의 이탈을 방지하는 가이드를 더 포함하는,
근력보조모듈.According to paragraph 1,
The housing is,
At least one rotation axis is formed inside so that the center of the elastic return unit is coupled, and further includes a guide that prevents the elastic return unit from being separated in response to the diameter of the elastic return unit,
Strength assistance module.
상기 착용자의 허리에서 골반으로 연장되어 자세를 지지하도록 구비되는 자세지지부 및 상기 자세지지부와 연결되고 상기 착용자 관절 움직임에 대응하여 다방향 변형이 가능한 변형관절부를 포함하는 관절유닛을 포함하고,
상기 근력보조모듈은 상기 착용자의 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리에 각각 연결되도록 한쌍으로 구비되고, 상기 착용자가 허리를 숙이는 제1 동작에서 기립하는 제2 동작을 취하는 경우, 상기 힘전달부에서 발생된 보조력을 상기 변형관절부에 제공하는 것을 특징으로 하는,
근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트.The muscle auxiliary module of any one of paragraphs 1, 3 to 6;
A joint unit comprising a posture support unit extending from the wearer's waist to the pelvis to support a posture, and a deformable joint unit connected to the posture support unit and capable of multi-directional deformation in response to joint movement of the wearer,
The muscle strength assistance module is provided in a pair to be connected to the wearer's right leg and left leg, respectively, and when the wearer takes a first action of bending down and a second action of standing up, the assistive force generated by the force transmission unit Characterized in that provided to the deformable joint,
Muscle assist module and wearable suit containing the same.
상기 근력보조모듈은,
상기 탄성복귀부의 회전에 대응하여 상기 착용자가 상기 제2 동작을 취하도록 상기 변형관절부를 통해 상기 착용자의 관절을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는,
근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트.In clause 7,
The muscle auxiliary module is,
Characterized in that the wearer's joint is rotated around the wearer's joint through the deformable joint portion so that the wearer takes the second motion in response to the rotation of the elastic return portion.
Muscle assist module and wearable suit containing the same.
상기 변형관절부는,
상기 착용자의 고관절에 대응된 위치에 배치되고, 내부에는 상기 힘전달부를 통해 상기 탄성복귀부의 회전에 대응하여 함께 회전되는 보조력 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트.In clause 7,
The deformable joint part,
Characterized in that it is disposed at a position corresponding to the wearer's hip joint, and further includes an auxiliary force generating unit internally rotated in response to the rotation of the elastic return unit through the force transmission unit,
Muscle assist module and wearable suit containing the same.
상기 보조력 생성부는,
상기 착용자의 오른쪽 다리와 왼쪽 다리에 대응하여 한 쌍으로 구비되고, 상기 탄성복귀부에서 연장된 두 개의 힘전달부가 각각 연결되는 형태로 형성되어, 상기 탄성복귀부의 회전방향과 동일하게 회전되는 것을 특징으로 하는,
근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트.
According to clause 9,
The auxiliary force generator,
It is provided as a pair corresponding to the wearer's right leg and left leg, and is formed in a shape in which two force transmission parts extending from the elastic return part are connected, respectively, and rotates in the same direction as the rotation direction of the elastic return part. to,
Muscle assist module and wearable suit containing the same.
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KR20230028990A (en) | 2023-03-03 |
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