KR102628715B1

KR102628715B1 - 웨어러블 로봇

Info

Publication number: KR102628715B1
Application number: KR1020220011318A
Authority: KR
Inventors: 박희창; 조용준; 윤해룡; 오장석; 홍형길; 박관형; 서갑호
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2024-01-23
Also published as: KR20230114946A

Abstract

본 발명은 작업자의 몸에 착용하여 작업자의 작업을 도울 수 있는 웨어러블 로봇에 관한 것이다.
본 발명은 내부에 동력을 발생하는 구동부, 상기 구동부를 조작하는 제어부 및 상기 구동부와 상기 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 마련하는 몸체부, 상기 몸체부의 일측으로부터 연장되고, 내부에 상기 몸체부의 내부와 연통하는 이동 통로를 마련한 한 쌍의 연장부, 상기 한 쌍의 연장부 각각의 단부로부터 절곡되고, 내부에 상기 한 쌍의 연장부 각각의 내부와 연통하는 가이드 통로를 마련한 한 쌍의 가이드부, 상기 몸체부 내부의 상기 구동부로부터 연장되고, 상기 이동 통로와 상기 가이드 통로를 통과하여 외부로 연장된 제1 와이어 및 상기 제1 와이어의 단부에 연결되고, 작업자가 손으로 그립(grip) 가능한 조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨어러블 로봇{WEARABLE ROBOT}

본 발명은 웨어러블 로봇에 관한 것이다. 특히 본 발명은 작업자의 몸에 착용하여 작업자의 작업을 도울 수 있는 웨어러블 로봇에 관한 것이다.

웨어러블 로봇이란 옷처럼 입을 수 있는 로봇 기술을 말한다. 일반적으로 인간의 운동 능력 및 근력을 증강시키기 위해 인체에 착용하여 인간과 함께 작동하는 모든 로봇을 총칭한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2021-0136370호에는 종래의 착용형 로봇에 대해 기재되어 있다.

종래기술에 따른 웨어러블 로봇은 근력의 보조가 필요한 산업현장 또는 환자(의료계) 등의 사용자에 맞게 개발되어 있기 때문에 농작업의 비정형 환경에 적용하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한 의도 파악 등 다양한 센서를 필요로 하는 제어가 적용되어 있다. 따라서 기존의 제품들은 데이터 처리를 위한 고사양 시스템, 짧은 배터리 사용시간, 비싼 원가, 무거운 제품(무게), 좁은 동작성, 어려운 착용성 등의 문제점들을 가지고 있다.

또한 농업 환경에서의 사용자는 고령자, 여성 농업인의 비율이 높기 때문에 해당 문제점을 해결할 기술의 개발이 필요하였다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서 경량형으로 착용성과 동작성이 우수하며 제어 및 조작을 쉽게 할 수 있는 웨어러블 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 동력을 발생하는 구동부, 상기 구동부를 조작하는 제어부 및 상기 구동부와 상기 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 내부에 마련하는 몸체부, 상기 몸체부의 일측으로부터 연장되고, 내부에 상기 몸체부의 내부와 연통하는 이동 통로를 마련한 한 쌍의 연장부, 상기 한 쌍의 연장부 각각의 단부로부터 절곡되고, 내부에 상기 한 쌍의 연장부 각각의 내부와 연통하는 가이드 통로를 마련한 한 쌍의 가이드부, 상기 몸체부 내부의 상기 구동부로부터 연장되고, 상기 이동 통로와 상기 가이드 통로를 통과하여 외부로 연장된 제1 와이어 및 상기 제1 와이어의 단부에 연결되고, 작업자가 손으로 그립(grip) 가능한 조작부를 포함하고, 상기 한 쌍의 연장부는 상기 이동 통로와 상기 몸체부의 내부를 연통하는 몸체 연통홀과, 상기 몸체 연통홀의 인근으로부터 상기 한 쌍의 가이드부 측으로 연장되며 상기 이동 통로를 구획하는 격벽과, 상기 격벽의 단부에 회전 가능하게 형성되고, 상기 제1 와이어의 이동을 가이드 하는 제1 가이드 롤러와, 상기 이동 통로와 상기 가이드 통로를 연통하는 가이드 연통홀과, 상기 격벽을 기준으로 상기 몸체 연통홀의 반대측에 형성되고, 상기 제1 와이어와 연결된 제2 와이어 및 상기 제2 와이어를 소정의 탄성력으로 잡아당기는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 와이어는 상기 구동부의 동력에 의해 상기 몸체부의 내측으로 당겨질 수 있다.

상기 가이드 통로는 상기 제1 와이어의 이동을 가이드하는 복수 개의 제2 가이드 롤러를 포함할 수 있다.

삭제

상기 조작부는 상기 제1 와이어의 단부에 탈착 결합할 수 있다.

상기 몸체부와 상기 한 쌍의 연장부와 상기 한 쌍의 가이드부를 상기 작업자의 신체에 탈착 가능하게 체결하는 체결부재와, 상기 몸체부가 상기 작업자의 신체와 접촉하는 부분에 형성되고, 상기 제1 와이어로부터 전달되는 하중을 상기 작업자의 신체로 분산하는 제1 하중 분산부와, 상기 제1 하중 분산부의 상부에 형성되고, 상기 제1 와이어로부터 전달되는 하중을 상기 작업자의 신체로 분산하는 제2 하중 분산부와, 상기 한 쌍의 가이드부가 상기 작업자의 신체와 접촉하는 부분에 형성되고, 상기 제1 와이어로부터 전달되는 하중을 상기 작업자의 신체로 분산하는 제3 하중 분산부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 구조가 간단하고 부품을 최소화하여 부피 및 무게를 줄이고, 단가를 절감하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 힘 전달부재인 와이어의 구동시 발생될 수 있는 꼬임, 끼임 문제를 방지하면서 와이어 구동을 위한 사용 전류를 극소화하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 중량물을 취급하는 작업을 수행할 경우 팔과 허리 근육 또는 관절에 집중되는 하중을 신체의 넓은 부위에 분산시켜 근골격계 질환을 예방하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 힘 전달부재인 와이어의 곡률이 생기는 부분 또는 변곡점에 복수 개의 가이드 롤러를 형성하여 구동 효율을 증가시키는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 착용자의 신체 사이즈에 맞게 크기를 조절할 수 있어 편의성을 증대하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 작업자가 조작하는 조작부를 제1 와이어에 탈착 결합함에 따라 사용 목적에 따라 다른 용도의 조작부로 손쉽게 변경할 수 있어 작업 확장성을 높이는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 필수 구성부들을 각각 모듈화하여 분해 또는 조립을 쉽게 함에 따라 유지 및 보수를 용이하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1을 다른 각도에서 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1을 배면에서 도시한 배면도이다.
도 4는 도 1을 분해하여 도시한 분해도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇의 연장부 내부를 도시한 내부 투시도이다.
도 6은 도 5에서 구동부를 정지한 상태를 도시한 사용상태도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇의 가이드부 내부를 도시한 내부 투시도이다.
도 8은 도 1에서 A부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이다.
도 9는 도 8에서 탈착부를 언락하여 도시한 사용상태도이다.
도 10은 도 5의 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 11은 도 5의 또 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 작업자에게 착용한 것을 우측면에서 도시하여 작업중 발생하는 하중의 분산을 표시한 개념도이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 작업자가 착용하여 대상물을 들어올리는 것을 순차적으로 도시한 사용상태도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1을 다른 각도에서 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1을 배면에서 도시한 배면도이고, 도 4는 도 1을 분해하여 도시한 분해도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇의 연장부 내부를 도시한 내부 투시도이고, 도 6은 도 5에서 구동부를 정지한 상태를 도시한 사용상태도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇의 가이드부 내부를 도시한 내부 투시도이고, 도 8은 도 1에서 A부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이고, 도 9는 도 8에서 탈착부를 언락하여 도시한 사용상태도이고, 도 10은 도 5의 다른 실시예를 도시한 개념도이고, 도 11은 도 5의 또 다른 실시예를 도시한 개념도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 작업자에게 착용한 것을 우측면에서 도시하여 작업중 발생하는 하중의 분산을 표시한 개념도이다.

도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 몸체부(100), 한 쌍의 연장부(200), 한 쌍의 가이드부(300), 링크 연결부(400) 및 조작부(500)를 포함한다.

몸체부(100)는 내부에 구동부(110), 제어부(120) 및 배터리(130)를 형성할 수 있다.

구동부(110)는 동력을 발생하기 위한 전기 모터, 유압 모터, 공기압 모터 등 중 어느 하나일 수 있다.

구동부(110)는 한 쌍의 모터를 사용하여 한 쌍의 제1 와이어(111)를 각각 구동할 수 있지만, 1개의 모터를 사용하여 양방향으로 한 쌍의 제1 와이어(111)를 구동한다면 몸체부(100) 내부의 구조를 단순화할 수 있다. 이와 같이 구동부(110)가 1개의 모터를 사용하여 몸체부(100) 내부의 구조를 단순화한다면 무게 및 부피를 극소화하는 효과가 있다. 또한, 구동부(110)가 1개의 모터를 사용하여 몸체부(100) 내부의 구조를 단순화한다면 사용 부품을 최소화하여 제작 비용을 줄이고 가격 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.

제1 와이어(111)는 한 쌍을 형성하고, 구동부(110)와 연결되어 몸체부(100)의 외측으로 연장되고, 구동부(110)의 동력에 의해 몸체부(100)의 내측으로 당겨질 수 있다. 또한 제1 와이어(111)는 구동부(110)의 동력보다 강한 외력에 의해 몸체부(100)의 외측으로 당겨질 수 있다.

제어부(120)는 구동부(110)와 전기적으로 연결되어 구동부(110)를 조작할 수 있다.

배터리(130)는 전기 배터리일 수 있고, 구동부(110)와 제어부(120)에 전원을 공급할 수 있다.

몸체부(100)는 체결부재(미도시)에 의해 작업자(P)의 신체에 탈착되게 결합할 수 있다.

체결부재는 벨트(belt), 밴드(band), 옷, 끈, 고리, 와이어(wire) 등 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.

몸체부(100)는 작업자(P)의 신체에 결합할 경우 신체의 머리 부분을 향하는 부분을 상부 그리고 신체의 다리 부분을 향하는 부분을 하부로 지칭할 수 있다.

몸체부(100)는 외측부 중 작업자(P)의 신체와 접촉하는 부위에 제1 하중 분산부(140)를 형성할 수 있다.

제1 하중 분산부(140)는 작업자(P)의 신체에 접촉하여 제1 와이어(111)로부터 전달되는 하중을 작업자(P)의 신체로 분산할 수 있다.

제1 하중 분산부(140)는 작업자(P)의 신체에 접촉한 상태에서 신체의 머리 부분을 향하는 부분을 상부 그리고 신체의 다리 부분을 향하는 부분을 하부로 지칭할 수 있다.

제1 하중 분산부(140)는 상하방향으로 길게 형성되고, 작업자(P)와 접촉하는 측부의 중앙부와 하측부에 각각 우레탄 등의 소재의 패드부(141)를 형성할 수 있다.

제1 하중 분산부(140)는 접촉하는 신체의 굴곡부에 대응하게 굴곡되도록 형성될 수 있다.

제1 하중 분산부(140)는 상부와 하부가 중앙부를 기준으로 서로 바라보는 방향 또는 반대 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 형성될 수 있다. 따라서 제1 하중 분산부(140)의 상부와 하부를 슬라이딩 이동하여 작업자(P)의 신체 사이즈에 알맞도록 제1 하중 분산부(140)의 길이를 조절할 수 있다. 한편, 제1 하중 분산부(140)의 상부와 하부를 슬라이딩 이동하여 길이를 조절한 후에 상부와 하부를 이동하지 못하도록 고정하여 제1 하중 분산부(140)의 길이를 결정할 수 있다.

제1 하중 분산부(140)는 상부의 양측부로부터 연장된 한 쌍의 제2 하중 분산부(143)를 형성할 수 있다.

제2 하중 분산부(143)는 제1 하중 분산부(140)의 상부에서 작업자의 신체에 접촉하여 제1 와이어(111)로부터 전달되는 하중을 작업자(P)의 신체로 분산할 수 있다.

한 쌍의 연장부(200)는 제1 와이어(111)의 이동을 가이드할 수 있다.

한 쌍의 연장부(200)는 몸체부(100)의 상부로부터 연장되도록, 몸체부(100)의 상부 양측에 각각 힌지 결합할 수 있다.

일 실시예로 한 쌍의 연장부(200)는 이동 통로(210), 몸체 연통홀(220), 격벽(230), 제1 가이드 롤러(240), 가이드 연통홀(250), 제2 와이어(260) 및 탄성부재(270)를 형성할 수 있다.

이동 통로(210)는 한 쌍의 연장부(200)의 내부에 연장부(200)의 길이를 따라 형성되고, 연장부(200)를 일단으로부터 타단까지 관통할 수 있다.

이동 통로(210)는 연장부(200)의 내부로부터 몸체부(100)의 내부로 연통할 수 있다.

몸체 연통홀(220)은 이동 통로(210)와 몸체부(100)의 내부를 연통하도록 연장부(200)의 일단부에 관통된 홀(hole)일 수 있다.

따라서 구동부(110)로부터 연장된 한 쌍의 제1 와이어(111)는 한 쌍의 연장부(200) 각각의 일단부에 관통된 몸체 연통홀(220)을 통해 이동 통로(210)로 진입하여 연장될 수 있다. 이때 구동부(110)는 한 쌍의 제1 와이어(111)를 한 쌍의 연장부(200) 각각에 형성된 이동 통로(210)로 안내하기 위한 복수 개의 안내 롤러(113)를 형성할 수 있다. 또한 몸체 연통홀(220)은 구동부(110)로부터 연장된 제1 와이어(111)를 내부로 진입시키도록 안내하는 복수 개의 안내 롤러(113)를 형성할 수 있다. 복수 개의 안내 롤러(113)는 구동부(110)의 양측 및 몸체 연통홀(220)에 각각 형성되되, 각각 한 쌍으로 형성되고, 제1 와이어(111)의 양측에 구름 접촉하여 제1 와이어(111)의 이동을 가이드 할 수 있다.

가이드 연통홀(250)은 연장부(200)의 내부에 형성된 이동 통로(210)와 가이드부(300)의 내부에 형성된 가이드 통로(210)를 서로 연통하도록 연장부(200)의 타단부에 관통된 홀(hole)일 수 있다. 그리고 가이드 연통홀(250)은 제1 와이어(111)를 가이드 통로(210)로 안내하도록 복수 개의 안내 롤러(113)를 형성할 수 있다. 가이드 연통홀(250)에 형성된 복수 개의 안내 롤러(113)는 제1 와이어(111)의 상하좌우에 구름 접촉하여 제1 와이어(111)의 이동을 가이드 할 수 있다. 복수 개의 안내 롤러(113)가 제1 와이어(111)를 상하좌우에서 구름 접촉함에 따라 제1 와이어(111)를 가이드 통로(210) 측으로 정밀하게 안내할 수 있다.

격벽(230)은 이동 통로(210)의 내부에 형성되되, 이동 통로(210)의 일단부로부터 타단부 방향으로 연장되며 이동 통로(210)의 공간을 구획할 수 있다. 여기서 격벽(230)은 이동 통로(210)의 타단부와 이격되고, 격벽(230)에 의해 형성된 이동 통로(210)의 구획된 공간이 격벽(230)과 이동 통로(210)의 타단부의 사이 이격된 공간을 통해 소통하게 할 수 있다.

즉 격벽(230)은 이동 통로(210)의 일단부에 형성된 몸체 연통홀(220)의 인근으로부터 가이드 연통홀(250) 방향으로 연장되어 이동 통로(210)의 공간을 구획하되, 가이드 연통홀(250)이 형성된 이동 통로(210)의 타단부와 이격되고, 격벽(230)과 이동 통로(210)의 타단부 사이의 이격된 공간을 통해 이동 통로(210)의 구획된 공간을 소통하게 할 수 있다.

제1 가이드 롤러(240)는 이동 통로(210) 내부에서 제1 와이어(111)의 이동시 구동 마찰력을 극소화 할 수 있다.

제1 가이드 롤러(240)는 격벽(230)의 가이드 연통홀(250) 방향 단부에 회전 가능하게 마련되어 제1 와이어(111)와 구름 접촉하고 제1 와이어(111)의 이동을 가이드 할 수 있다.

탄성부재(270)는 제2 와이어(260)에 탄성 복귀력을 부여하여 제2 와이어(260)를 탄성력으로 잡아당길 수 있다.

탄성부재(270)는 스프링, 코일 등으로 형성될 수 있고, 나선형으로 권취된 스프링 또는 코일을 케이스의 내부에 형성할 수 있다.

탄성부재(270)는 이동 통로(210)의 일단부에 형성되되, 격벽(230)에 의해 분리된 공간에서 격벽(230)을 사이에 두고 몸체 연통홀(220)의 반대측에 형성될 수 있다.

제2 와이어(260)는 일단부를 탄성부재(270)와 연결하고, 타단부를 제1 와이어(111)에 연결할 수 있다.

제2 와이어(260)는 탄성부재(270)의 스프링 또는 코일 등에 연결되고, 스프링 또는 코일 등의 탄성력에 의해 타단부에 연결된 제1 와이어(111)와 함께 탄성부재(270) 측으로 당겨질 수 있다.

제2 와이어(260)는 제1 가이드 롤러(240)와 구름 접촉하고, 제1 가이드 롤러(240)에 의해 이동을 가이드 받을 수 있다.

제2 와이어(260)는 타단부에 링형의 연결고리(261)를 형성할 수 있다.

연결고리(261)는 제1 와이어(111)와 제2 와이어(260)를 연결할 수 있다.

연결고리(261)는 제1 와이어(111)에 의해 관통되게 연결되고, 제2 와이어(260)의 타단부에 고정 결합할 수 있다.

제1 와이어(111)가 연결고리(261)를 관통한 상태로 제1 와이어(111)와 연결고리(261)가 연결되기 때문에 제1 와이어(111)는 연결고리(261)와 연결된 상태로 자유롭게 이동할 수 있다.

제1 와이어(111)는 구동부(110)와 연결되어 구동부(110)가 작동할 때엔 구동부(110)의 동력에 의해 구동부(110) 측으로 당겨지고, 구동부(110)가 작동하지 않을 때엔 제2 와이어(260)와 연결된 탄성부재(270)의 탄성력에 의해 제2 와이어(260)와 함께 탄성부재(270) 측으로 당겨질 수 있다. 이때 제1 와이어(111)가 탄성부재(270) 측으로 당겨질 때 제1 와이어(111)와 제2 와이어(260)를 서로 연결하는 연결고리(261)의 이동을 가이드 하도록 연장부(200)의 타단부 측에 고리 안내 롤러(271)를 형성할 수 있다. 그리고 연결고리(261)는 고리 안내 롤러(271)와 구름 접촉하면서 탄성부재(270) 측으로 이동하도록 안내될 수 있다.

따라서 제1 와이어(111)는 구동부(110)의 작동시에는 구동부(110)의 동력에 의해 일정 장력을 유지하고, 구동부(110)가 작동하지 않을 시에는 탄성부재(270)의 탄성력에 의해 일정 장력을 유지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 일 실시예로 연장부(200)가 이동 통로(210)에 격벽(230)을 형성하고, 격벽(230)을 통해 이동 통로(210)를 두 개의 공간으로 구획하여 구획된 하나의 공간은 제1 와이어(111)의 이동을 위한 공간을 형성하고 다른 하나의 공간은 제2 와이어(260)와 탄성부재(270)를 형성하여 제1 와이어(111)에 지속적인 장력을 부여하는 구성을 제시하였다.

도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 로봇의 연장부(200)는 이동 통로(210), 몸체 연통홀(220), 가이드 연통홀(250), 장력 제공부(280), 제2 와이어(260) 및 탄성부재(270)를 형성할 수 있다.

이동 통로(210)는 한 쌍의 연장부(200)의 내부로부터 몸체부(100)의 내부로 연통할 수 있다.

따라서 구동부(110)로부터 연장된 한 쌍의 제1 와이어(111)는 한 쌍의 연장부(200) 각각에 형성된 이동 통로(210)를 따라서 연장되어 한 쌍의 연장부(200)를 각각 관통할 수 있다.

가이드 연통홀(250)은 연장부(200)의 내부에 형성된 이동 통로(210)와 가이드부(300)의 내부에 형성된 가이드 통로(310)를 서로 연통하도록 연장부(200)의 타단부에 관통된 홀(hole)일 수 있다.

장력 제공부(280)는 연장부(200)의 타단부측에 수직으로 연장되고, 내부에 이동 통로(210)와 연통하는 설치 공간을 형성할 수 있다.

탄성부재(270)는 장력 제공부(280)의 내부 설치 공간의 단부에 형성될 수 있다.

제1 와이어(111)는 구동부(110)와 연결되어 구동부(110)가 작동할 때엔 구동부(110)의 동력에 의해 구동부(110) 측으로 당겨지고, 구동부(110)가 작동하지 않을 때엔 제2 와이어(260)와 연결된 탄성부재(270)의 탄성력에 의해 제2 와이어(260)와 함께 탄성부재(270) 측으로 당겨질 수 있다.

도 11을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 로봇의 연장부(200)는 이동 통로(210), 몸체 연통홀(220), 가이드 연통홀(250), 장력 제공부(280), 제2 와이어(260) 및 탄성부재(270)를 형성할 수 있다.

장력 제공부(280)는 연장부(200)의 타단부측에 일측으로 만곡되게 연장되고, 내부에 이동 통로(210)와 연통하는 설치 공간을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 제1 와이어(111)는 일정한 장력을 유지할 수 있어 제1 와이어(111)의 구동 시 발생할 수 있는 꼬임, 끼임 등과 같은 고장 원인을 제거할 수 있다. 또한, 구동부(110)가 작동하지 않는 상태에서도 제1 와이어(111)에 일정한 장력을 유지할 수 있어 제어 시스템의 단순화 및 소비 전류를 극소화할 수 있고, 조작을 쉽게 편리하게 하면서 전체 시스템의 무게 및 부피를 최소화하는 설계를 가능하게 할 수 있다.

링크 연결부(400)는 한 쌍의 연장부(200)와 몸체부(100)를 링크 결합할 수 있다.

링크 연결부(400)는 동일한 크기와 형상으로 형성된 제1 링크(410)와 제2 링크(420)의 일단부를 서로 힌지 결합할 수 있다.

그리고 제1 링크(410)는 타단부를 한 쌍의 연장부(200) 중 어느 하나의 중앙부에 힌지 결합하고, 제2 링크(420)는 타단부를 한 쌍의 연장부(200) 중 다른 하나의 중앙부에 힌지 결합할 수 있다.

또한, 제1 링크(410)와 제2 링크(420)가 서로 힌지 결합한 일단부는 몸체부(100)의 상부로부터 연장된 링크 가이드(150)에 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합될 수 있다.

따라서 몸체부(100)의 상부에 힌지 결합한 한 쌍의 연장부(200) 중 어느 하나가 선회 이동하면 링크 연결부(400)에 의해 다른 하나도 동일한 각도로 선회 이동할 수 있다. 그리고 한 쌍의 연장부(200)는 링크 연결부(400)에 의해 링크 결합된 링크 가이드(150)의 위치를 고정함에 따라 한 쌍의 연장부(200)의 위치를 고정할 수 있다.

한 쌍의 가이드부(300)는 한 쌍의 연장부(200) 각각에 연결되어 제1 와이어(111)의 이동을 가이드 할 수 있다.

한 쌍의 가이드부(300)는 한 쌍의 연장부(200) 각각의 타단부에 수직으로 절곡되게 연결될 수 있다.

가이드부(300)는 내부에 연장부(200)의 내부 이동 통로(210)와 연통하게 형성된 가이드 통로(310)를 형성할 수 있다.

가이드 통로(310)는 가이드부(300)를 일단부로부터 타단부까지 관통하게 형성될 수 있다.

가이드 통로(310)는 복수 개의 제2 가이드 롤러(320)를 형성할 수 있다.

제2 가이드 롤러(320)는 회전 가능하게 형성되고, 제1 와이어(111)의 이동시 구동 마찰력을 극소화 할 수 있다.

복수 개의 제2 가이드 롤러(320)는 제1 와이어(111)의 상하 방향에서 구름 접촉하여 제1 와이어(111)의 이동을 가이드 할 수 있고, 제1 와이어(111)의 상하 및 좌우 방향에서 구름 접촉하여 제1 와이어(111)의 이동을 가이드 할 수 있다. 상술한 바와 같이 복수 개의 제2 가이드 롤러(320)가 제1 와이어(111)와 구름 접촉하는 방향을 늘릴수록 제1 와이어(111)의 위치를 정교하게 조정하면서 이동을 가이드 할 수 있다. 따라서 제2 가이드 롤러(320)는 제1 와이어(111)가 외부로 노출되는 출구 측에 제1 와이어(111)의 상하 및 좌우 방향에 형성되어 제 1 와이어(111)의 이동을 정교하게 가이드 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 작업자(P)의 신체에 결합할 경우 가이드부(300)는 신체의 머리 부분을 향하는 부분을 상부 신체의 다리 부분을 향하는 부분을 하부로 지칭할 수 있고, 한 쌍의 가이드부(300)는 하부를 신체에 접촉할 수 있다.

한 쌍의 가이드부(300)는 작업자(P)의 신체에 접촉하는 하부에 제3 하중 분산부(330)를 형성할 수 있다.

제3 하중 분산부(330)는 작업자(P)의 신체에 접촉하여 제1 와이어(111)로부터 전달되는 하중을 작업자(P)의 신체로 분산할 수 있다.

제3 하중 분산부(330)는 우레탄 등의 소재의 패드를 형성할 수 있다.

조작부(500)는 사용자가 손으로 그립(grip)하고 제1 와이어(111) 및 구동부(110)를 조작할 수 있다.

조작부(500)는 한 쌍의 가이드부(300)의 출구를 통해 외부로 연장된 제1 와이어(111)의 단부에 연결될 수 있다.

조작부(500)는 그립부(510), 탈착부재(520) 및 스위치부(530)를 형성할 수 있다.

그립부(510)는 작업자(P)가 손으로 잡은 상태에서 무거운 물건(상자)을 드는 것과 같은 작업을 수행할 수 있다.

그립부(510)는 작업자(P)가 수행하는 작업의 목적에 대응하는 형상으로 형성되어 작업자(P)가 손으로 잡은 상태에서 작업을 수행하기 수월하게 할 수 있다.

스위치부(530)는 그립부(510)의 일측에 형성되고, 작업자(P)자가 그립부(510)를 손으로 잡은 상태에서 손가락으로 스위치부(530)를 조작하여 구동부(110)를 작동시키거나 작동을 멈추게 할 수 있다.

탈착부재(520)는 그립부(510)를 제1 와이어(111)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.

탈착부재(520)는 그립부(510) 측에 형성된 링형 고리부(521)와 제1 와이어(111)의 단부에 결합되는 락킹 고리(523)를 형성할 수 있다.

락킹 고리(523)는 연결부를 열고 닫을 수 있도록 형성하고 락킹 고리(523)의 연결부를 연 상태에서 링형 고리부(521)와 연결한 후 락킹 고리(523)의 연결부를 닫아 결합할 수 있다. 반대로 락킹 고리(523)와 링형 고리부(521)를 서로 결합한 상태에서 락킹 고리(523)의 연결부를 열고 링형 고리부(521)로부터 락킹 고리(523)를 분리할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 탈착부재(520)에 의해 그립부(510)를 제1 와이어(111)에 교체하여 결합할 수 있어 그립부(510)를 작업의 목적에 맞게 수시로 바꿀 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 사용할 수 있는 작업 범위를 광범위하게 확장할 수 있다.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 작업자가 착용하여 대상물을 들어올리는 것을 순차적으로 도시한 사용상태도이다.

도 13 내지 도 16을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 이용하여 대상물을 들어올리는 작업 방법을 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 이용하여 작업하는 방법은 착용단계, 준비단계, 가동단계, 파지단계 및 작업단계를 포함할 수 있다.

착용단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 작업자의 신체에 착용하는 단계일 수 있다.

착용단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇에 연결된 체결부재를 사용하여 웨어러블 로봇을 작업자(P)의 신체에 탈착 가능하게 착용할 수 있다.

체결부재는 벨트(belt), 밴드(band), 옷, 끈, 고리, 와이어 등 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

준비단계는 작업자(P)가 손으로 조작부(500)를 잡고 작업을 준비하는 단계일 수 있다.

가동단계는 작업자(P)가 조작부(500)에 형성된 스위치부(530)를 손가락 등을 사용하여 눌러 구동부(110)를 작동시키는 단계일 수 있다.

파지단계는 작업자(P)가 조작부(500)를 잡고 구동부(110)가 제1 와이어(111)를 당기는 동력보다 강한 외력으로 제1 와이어(111)를 구동부(110)가 당기는 반대 방향으로 잡아당기면서 조작부(500)를 잡고 있는 손으로 대상물(M)을 조작부(500)와 함께 잡는 단계일 수 있다.

작업단계는 제1 와이어(111)를 구동부(110)가 당기는 동력의 힘과 작업자(P)의 외력을 합쳐서 대상물(M)을 들어올리는 단계일 수 있다.

그리고 작업자(P)가 대상물(M)을 원하는 장소에 옮긴 후에 작업자(P)가 조작부(500)에 형성된 스위치부(530)를 손가락 등을 사용하여 다시 눌러서 구동부(110)의 작동을 멈출 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 단순한 작동 방법에 의해 조작을 쉽게 할 수 있는 효과가 있고, 구조를 단순화하여 부품을 최소화하고 부피 및 무게를 줄임과 함께 단가를 절감할 수 있다.

상술한 단계를 순차적으로 반복함에 따라 대상물(M)을 일정 장소에서 원하는 장소로 옮기는 작업을 연속적으로 수행할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 몸체부
110: 구동부
111: 제1 와이어
113: 안내 롤러
120: 제어부
130: 배터리
140: 제1 하중 분산부
141: 패드부
143: 제2 하중 분산부
150: 링크 가이드
200: 연장부
210: 이동 통로
220: 몸체 연통홀
230: 격벽
240: 제1 가이드 롤러
250: 가이드 연통홀
260: 제2 와이어
261: 연결고리
270: 탄성부재
271: 고리 안내 롤러
280: 장력 제공부
300: 한 쌍의 가이드부
310: 가이드 통로
320: 제2 가이드 롤러
330: 제3 하중 분산부
400: 링크 연결부
410: 제1 링크
420: 제2 링크
500: 조작부
510: 그립부
520: 탈착 부재
521: 링형 고리부
523: 락킹 고리
530: 스위치부
P: 작업자

Claims

동력을 발생하는 구동부, 상기 구동부를 조작하는 제어부 및 상기 구동부와 상기 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 내부에 마련하는 몸체부;
상기 몸체부의 일측으로부터 연장되고, 내부에 상기 몸체부의 내부와 연통하는 이동 통로를 마련한 한 쌍의 연장부;
상기 한 쌍의 연장부 각각의 단부로부터 절곡되고, 내부에 상기 한 쌍의 연장부 각각의 내부와 연통하는 가이드 통로를 마련한 한 쌍의 가이드부;
상기 몸체부 내부의 상기 구동부로부터 연장되고, 상기 이동 통로와 상기 가이드 통로를 통과하여 외부로 연장된 제1 와이어; 및
상기 제1 와이어의 단부에 연결되고, 작업자가 손으로 그립(grip) 가능한 조작부;
를 포함하고,
상기 한 쌍의 연장부는,
상기 이동 통로와 상기 몸체부의 내부를 연통하는 몸체 연통홀과,
상기 몸체 연통홀의 인근으로부터 상기 한 쌍의 가이드부 측으로 연장되며 상기 이동 통로를 구획하는 격벽과,
상기 격벽의 단부에 회전 가능하게 형성되고, 상기 제1 와이어의 이동을 가이드 하는 제1 가이드 롤러와,
상기 이동 통로와 상기 가이드 통로를 연통하는 가이드 연통홀과,
상기 격벽을 기준으로 상기 몸체 연통홀의 반대측에 형성되고, 상기 제1 와이어와 연결된 제2 와이어 및
상기 제2 와이어를 소정의 탄성력으로 잡아당기는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 와이어는 상기 구동부의 동력에 의해 상기 몸체부의 내측으로 당겨지는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드 통로는 상기 제1 와이어의 이동을 가이드하는 복수 개의 제2 가이드 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 조작부는 상기 제1 와이어의 단부에 탈착 결합되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 몸체부와 상기 한 쌍의 연장부와 상기 한 쌍의 가이드부를 상기 작업자의 신체에 탈착 가능하게 체결하는 체결부재와,
상기 몸체부가 상기 작업자의 신체와 접촉하는 부분에 형성되고, 상기 제1 와이어로부터 전달되는 하중을 상기 작업자의 신체로 분산하는 제1 하중 분산부와,
상기 제1 하중 분산부의 상부에 형성되고, 상기 제1 와이어로부터 전달되는 하중을 상기 작업자의 신체로 분산하는 제2 하중 분산부와,
상기 한 쌍의 가이드부가 상기 작업자의 신체와 접촉하는 부분에 형성되고, 상기 제1 와이어로부터 전달되는 하중을 상기 작업자의 신체로 분산하는 제3 하중 분산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 로봇.