KR102631409B1 - 운동 보조 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 따르면 운동 보조 장치는, 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임; 상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및 상기 정강이 프레임에 직접 또는 간접적으로 동력을 전달함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하기 위한 구동 프레임을 포함할 수 있다.

Description

운동 보조 장치{MOTION ASSISTANCE APPARATUS}
아래의 설명은 운동 보조 장치에 관한 것이다.
고령화 사회가 심화됨에 따라 관절 문제로 고통과 불편을 호소하는 사람들이 증가하고 있으며, 관절이 불편한 노인이나 환자들의 운동을 보조하는 운동 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다.
선행문헌: 공개특허공보 제10-2013-0045776호 (2013. 5. 6.)
일 실시 예에 따르면 운동 보조 장치는, 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임; 상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및 상기 정강이 프레임에 직접 또는 간접적으로 동력을 전달함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하기 위한 구동 프레임을 포함할 수 있다.
상기 허벅지 프레임은, 상기 구동 프레임에 대하여 상대적인 움직임이 가능하다.
상기 허벅지 프레임은, 사용자의 허벅지의 배면을 지지하기 위한 허벅지 지지부를 포함할 수 있다.
상기 운동 보조 장치는, 일단이 상기 구동 프레임에 연결되고, 타단이 상기 정강이 프레임에 연결되어, 상기 구동 프레임의 동력을 상기 정강이 프레임으로 직접적으로 전달하기 위한 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 허벅지 프레임의 길이는, 상기 구동 프레임의 길이 보다 작을 수 있다.
상기 구동 프레임 및 상기 허벅지 프레임 중 어느 하나의 프레임은 돌출부를 포함하고, 상기 구동 프레임 및 상기 허벅지 프레임 중 다른 하나의 프레임은 상기 돌출부를 수용하는 가이드를 포함할 수 있다.
상기 가이드는 상기 허벅지 프레임의 회전 축을 중심으로 원호 형상을 갖는 슬롯을 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 허벅지 프레임 및 상기 구동 프레임 각각 서로 평행한 평면 상에서 회전 운동하도록, 상기 허벅지 프레임 및 상기 구동 프레임을 연결할 수 있다.
상기 연결부는 탄성을 가질 수 있다.
상기 운동 보조 장치는, 일단이 상기 구동 프레임에 연결되고, 타단이 상기 허벅지 프레임에 연결되어, 상기 구동 프레임의 동력을 상기 허벅지 프레임을 통해 상기 정강이 프레임으로 간접적으로 전달하기 위한 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는 상기 허벅지 프레임 및 상기 구동 프레임 각각 서로 평행한 평면 상에서 회전 운동하도록, 상기 허벅지 프레임 및 상기 구동 프레임을 연결할 수 있다.
상기 연결부는 탄성을 가질 수 있다.
상기 연결부는 상기 허벅지 프레임의 일측에 배치되는 1자유도 회전 조인트일 수 있다.
상기 운동 보조 장치는, 상기 구동 프레임에 대하여 상기 허벅지 프레임의 상대적인 움직임을 고정시킬 수 있는 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 고정부는, 상기 구동 프레임에 회전 가능하게 연결되고, 상기 허벅지 프레임에 걸리는 헤드를 구비한 고정 바디를 포함할 수 있다.
상기 고정부는, 상기 고정 바디에 외력이 인가되지 않을 때, 상기 구동 프레임에 대한 상기 고정 바디의 각도를 유지시키는 고정 스프링을 더 포함할 수 있다.
상기 구동 프레임이 상기 고관절의 움직임을 보조하는 동안, 상기 구동 프레임에 대한 상기 허벅지 프레임의 각도는 변화 가능하다.
상기 운동 보조 장치는, 사용자가 앉아 있는 상태에서 일어서는 과정에서, 상기 정강이 프레임에 대하여 상기 허벅지 프레임이 신장되는 방향으로 상기 허벅지 프레임을 구동시키기 위한 무릎 관절 구동부를 더 포함할 수 있고, 상기 무릎 관절 구동부는 상기 구동 프레임에 직접적으로 동력을 전달하지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면 운동 보조 장치는, 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임; 상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및 사용자의 고관절 축과 나란한 회전 축을 중심으로 회전 가능한 구동 단부와, 각각 일단이 상기 허벅지 프레임에 힌지 연결되고 타단이 상기 구동 단부에 힌지 연결되는 제 1 구동 링크 및 제 2 구동 링크를 포함하는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 구동 링크 및 제 2 구동 링크는 탄성을 가질 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자의 무릎 관절이 신장(extension) 운동한 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 허벅지 프레임이 구동 프레임에 대해 상대적으로 회전하는 모습을 개략적으로 도시한 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 허벅지 프레임이 구동 프레임에 대해 상대적으로 회전하는 모습을 개략적으로 도시한 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 허벅지 프레임이 구동 프레임에 대해 상대적으로 회전하는 모습을 개략적으로 도시한 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 고정부가 허벅지 프레임으로부터 분리된 상태를 도시하는 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 고정부가 허벅지 프레임에 고정된 상태를 도시하는 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자가 앉았다가 일어나는 동작의 초기 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자가 직립 상태에 있는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자의 무릎 관절이 신장(extension) 운동한 모습을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 허벅지 프레임이 구동 프레임에 대해 상대적으로 회전하는 모습을 개략적으로 도시한 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 운동 보조 장치(1)는 사용자(U)의 하체에 착용되어, 사용자(U)의 운동을 보조할 수 있다. 운동 보조 장치(1)는, 예를 들어, 사용자(U)의 고관절의 운동을 보조하거나, 무릎 관절의 굽힘(flexion) 또는 신장(extension) 운동을 보조할 수 있다. 운동 보조 장치(1)는 사용자(U)의 필요에 따라 고관절 및/또는 무릎 관절을 보조할 수 있다. 운동 보조 장치(1)는, 착용부(10), 구동 프레임(11), 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13) 및 무릎 조인트(15)를 포함할 수 있다. 무릎 조인트(15)는 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13)이 연결되는 부분을 의미하며, 구동 프레임(11)의 단부가 연결될 수 있음을 밝혀둔다.
착용부(10)는 사용자(U)의 신체 일부분에 장착될 수 있다. 예를 들어, 착용부(10)는 사용자(U)의 허리를 감쌀 수 있다. 착용부(10)는 사용자(U)의 고관절 운동을 보조하기 위해, 구동 프레임(11)으로 동력을 전달할 수 있다. 착용부(10)는 전방 프레임(101), 후방 프레임(102), 연장 프레임(103) 및 고관절 구동부(104)를 포함할 수 있다.
전방 프레임(101) 및 후방 프레임(102)은 각각 사용자(U)의 전방 및 후방을 감쌀 수 있다. 전방 프레임(101) 및 후방 프레임(102) 사이의 간격은 사용자(U)의 신체 크기에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 전방 프레임(101) 및 후방 프레임(102) 사이에는 길이 조절 가능한 밴드(미도시)가 구비될 수 있다. 전방 프레임(101) 및 후방 프레임(102)은 사용자(U)와 마주하는 곳에 배치되는 완충 부재(미도시)를 포함할 수 있다.
연장 프레임(103)은 전방 프레임(101) 및 후방 프레임(102) 중 어느 하나의 프레임으로부터 돌출 형성될 수 있다. 예를 들어, 연장 프레임(103)은 구동 프레임(11)의 회전 축을 사용자(U)의 고관절의 회전 축과 일치시키기 위해, 전방 프레임(101) 및 후방 프레임(102) 중 어느 하나의 프레임으로부터 하방으로 돌출 형성될 수 있다.
고관절 구동부(104)는 구동 프레임(11)을 회전시킬 수 있다. 고관절 구동부(104)는 연장 프레임(103) 상에 배치될 수 있다.
한편, 전방 프레임(101), 후방 프레임(102) 및 연장 프레임(103)은 일체로 형성될 수도 있다.
구동 프레임(11)은 사용자(U)의 고관절의 움직임을 보조할 수 있다. 도 1을 기준으로, 구동 프레임(11)은 착용부(10)에 대해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 구동 프레임(11)은 정강이 프레임(13)에 직접적으로 또는 간접적으로 동력을 전달할 수 있다. 마찬가지로, 정강이 프레임(13)에서 발생된 동력은 구동 프레임(11)으로 직접적으로 또는 간접적으로 전달될 수 있다. 구동 프레임(11)은 제 1 구동 프레임 단부(111), 구동 프레임 바디(112) 및 제 2 구동 프레임 단부(113)를 포함할 수 있다.
제 1 구동 프레임 단부(111)는 고관절 구동부(104)에 연결될 수 있다. 제 2 구동 프레임 단부(113)는 허벅지 프레임(12) 및/또는 정강이 프레임(12) 각각의 단부에 연결될 수 있다. 구동 프레임 바디(112)는 제 1 구동 프레임 단부(111) 및 제 2 구동 프레임 단부(113)를 연결하는 길이 방향 부재일 수 있다. 구동 프레임 바디(112)는 길이 조절 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 사용자(U)는 길이 조절 수단(미도시)을 통해 자신의 허벅지 길이에 맞게 구동 프레임 바디(112)의 길이를 조절할 수 있다.
허벅지 프레임(12)은 사용자의 허벅지를 지지할 수 있다. 허벅지 프레임(12)은 구동 프레임(11)에 대하여 상대적인 움직임이 가능하다. 허벅지 프레임(12)은 구동 프레임(11) 및/또는 정강이 프레임(13)에 대해 상대적으로 회전 가능하다. 예를 들어, 허벅지 프레임(12)은 구동 프레임(11) 및/또는 정강이 프레임(13)에 힌지 연결될 수 있다. 다시 말하면, 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13) 사이의 각도뿐만 아니라, 허벅지 프레임(12) 및 구동 프레임(11) 사이의 각도는 변화할 수 있다.
허벅지 프레임(12)의 길이는 구동 프레임(11)의 길이 보다 작을 수 있고, 이로 인해, 허벅지 프레임(12)이 구동 프레임(11)에 대해 상대적으로 회전 운동하는 동안, 허벅지 프레임(12)과 사용자(U)의 신체 사이의 간섭이 줄어들 수 있다. 허벅지 프레임(12)은 허벅지 프레임 바디(122), 허벅지 프레임 단부(123) 및 허벅지 지지부(128, 129)를 포함할 수 있다.
허벅지 프레임 단부(123)는 정강이 프레임(13)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 허벅지 프레임 바디(122)는 허벅지 프레임 단부(123)로부터 착용부를 향해 돌출 형성되는 길이 방향 부재일 수 있다. 허벅지 지지부(128, 129)는 허벅지 프레임 바디(122)에 연결되고, 각각 사용자의 허벅지의 배면을 지지할 수 있다. 예를 들어, 허벅지 지지부(128, 129)는 탄성 밴드일 수 있다. 각각의 허벅지 지지부(128, 129)는 사용자의 허벅지 크기에 따라 둘레를 조절하기 위한, 길이 조절 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 허벅지 지지부(128, 129)는 사용자의 허벅지를 안정적으로 지지하기 위해, 간격을 두고 복수 개가 구비될 수 있다. 예를 들어, 허벅지 지지부(128, 129)는 사용자의 무릎 관절에 상대적으로 가깝게 배치되는 제 1 허벅지 지지부(128)와, 무릎 관절로부터 상대적으로 멀리 배치되는 제 2 허벅지 지지부(129)를 포함할 수 있다.
정강이 프레임(13)은 사용자의 정강이를 지지할 수 있다. 정강이 프레임(13)은 허벅지 프레임(12)예 회전 가능하게 연결될 수 있다. 정강이 프레임(13)은 허벅지 프레임(12)에 대해 상대적으로 회전하여, 사용자(U)의 무릎 관절의 굽힘 및/또는 신장 운동을 보조할 수 있다. 정강이 프레임(13)의 회전 축은 사용자(U)의 무릎 관절의 회전 축과 대략 동일할 수 있다. 정강이 프레임(13)은 정강이 프레임 바디(132)와, 정강이 프레임 단부(133, 도 4 참조)를 포함할 수 있다.
정강이 프레임 단부(133, 도 4 참조)는 허벅지 프레임(12)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 정강이 프레임 바디(132)는 정강이 프레임 단부(133)로부터 착용부로부터 멀어지는 방향으로 돌출 형성되는 길이 방향 부재일 수 있다. 정강이 지지부(138, 139)는 정강이 프레임 바디(132)에 연결되고, 각각 사용자의 정강이 및 종아리를 지지할 수 있다. 예를 들어, 정강이 지지부(138, 139)는 탄성 밴드일 수 있다. 각각의 정강이 지지부(138, 139)는 사용자의 정강이 크기에 따라 둘레를 조절하기 위한, 길이 조절 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 정강이 지지부(138, 139)는 사용자의 정강이를 안정적으로 지지하기 위해, 간격을 두고 복수 개가 구비될 수 있다. 예를 들어, 정강이 지지부(138, 139)는 사용자의 무릎 관절으로부터 상대적으로 멀리 떨어져 배치되는 제 1 정강이 지지부(138)와, 무릎 관절에 상대적으로 가까이 제 2 정강이 지지부(139)를 포함할 수 있다.
허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13) 중 어느 하나의 프레임은 무릎 관절 구동부(15, 도 4 참조)를 구비할 수 있다. 무릎 관절 구동부(15)는 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13) 사이의 각도를 조절함으로써, 사용자(U)의 무릎 관절 운동을 보조할 수 있다.
조인트(14)는 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13)이 연결되는 부분일 수 있다. 예를 들어, 조인트(14)에는 구동 프레임(11)이 추가로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 물론, 조인트(14)에는 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13) 만이 회전 가능하게 연결될 수 있음을 밝혀둔다.
이하, 운동 보조 장치(1)가 고관절 운동 보조 및 무릎 관절 운동 보조를 분리시키는(decouple) 메커니즘에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
운동 보조 장치(1)는 착용부(10) 및 구동 프레임(11) 사이의 각도 조절을 통해, 고관절 운동을 보조할 수 있다. 또한, 운동 보조 장치(1)는 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13) 사이의 각도 조절을 통해, 고관절 운동을 보조할 수 있다. 운동 보조 장치(1)는 사용자(U)의 허벅지 부근에 배치되고, 서로 상대적인 회전 운동을 할 수 있는 구동 프레임(11) 및 허벅지 프레임(12)을 통해, 고관절 운동 보조 및 무릎 관절 운동 보조를 분리시킬 수 있다.
예를 들어, 사용자가 앉아있는 상태에서 직립 상태로 일어날 때, 사용자가 보행할 때 보다 대략 2배 내지 3배의 힘이 무릎 관절을 보조하는 데 사용된다. 다시 말하면, 사용자가 앉았다가 일어나는 동안, 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13) 사이에 인가되는 토크는, 사용자가 보행하는 동안, 착용부(10) 및 구동 프레임(11) 사이에 인가되는 토크보다 훨씬 큰 힘이 인가될 수 있다. 한편, 실시 예에 따르면, 허벅지 프레임(12)은 구동 프레임(11)과 강성하게(rigid) 연결되어 있지 않고, 상대적으로 회전 가능하게 연결되어 있으므로, 허벅지 프레임(12)에 인가되는 힘은 구동 프레임(11)에 그대로 전달되지 않는다. 다시 말하면, 허벅지 프레임(12)에 인가되는 힘은 허벅지를 가압하는 데에 대부분 활용되고, 허벅지 프레임(12)으로부터 구동 프레임(11)을 통해 착용부(10)로 전달되는 힘은 크게 감소할 수 있다.
한편, 허벅지 프레임 및 구동 프레임이 강성하게 연결되어 있는 구조를 채용한 운동 보조 장치의 경우, 사용자가 앉았다가 일어나는 동안 허벅지 프레임으로부터 착용부까지 전달되는 힘을 고려하여 구동 프레임 및 착용부의 강성을 충분히 높게 설계할 필요가 있었다. 그러나 실시 예에 따르면, 사용자의 보행 과정에서 구동 프레임(12) 및 착용부(10) 사이에 전달되는 힘만 고려하여, 구동 프레임(12) 및 착용부(10)를 상대적으로 낮은 강성 및 하중으로 설계하는 것이 가능하다. 따라서, 운동 보조 장치(1)의 전체 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 무릎 관절을 보조할 때, 운동 보조 장치(1)의 허벅지 프레임(12)에 인가되는 힘이 착용부(10)로 전달되는 것을 감소시킴으로써, 사용자가 앉았다 일어나는 과정에서 착용부(10)가 사용자(U)로부터 상방으로 이탈하는 것을 방지하고, 사용자(U)가 느끼는 착용감을 향상시킬 수 있다.
한편, 운동 보조 장치(1)가 앉은 상태의 사용자(U)를 일으킬 때, 운동 보조 장치(1)는 다음과 같은 메커니즘으로 사용자(U)에게 동력을 전달할 수 있다. 우선, 허벅지 프레임(12)이 신장되는 방향으로 회전될 수 있다. 여기서, 신장되는 방향이란, 도 3을 기준으로, 허벅지 프레임(12)이 조인트(14)를 중심으로 반시계 방향으로 회전하는 방향을 의미한다. 다시 말하면, 허벅지 프레임(12)은 사용자(U)의 허벅지의 배면을 가압할 수 있다. 이 경우, 사용자의 상체는 상방으로 이동할 수 있고, 사용자의 상체에 착용된 착용부(10)도 사용자의 상체와 함께 상방으로 이동할 수 있다. 그 결과, 착용부(10)에 연결된 구동 프레임(11)이 허벅지 프레임(12)에 뒤따라서 회전될 수 있다. 다시 말하면, 허벅지 프레임(12)은 구동 프레임(11)에 강성하게 연결되어 있지 않으므로, 사용자(U)의 상체가 상방으로 이동하기 이전에 구동 프레임(11) 및 착용부(10)가 먼저 상방으로 이동됨에 따라서, 착용부(10)가 사용자(U)의 상체로부터 이탈되는 문제를 방지할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 구동 프레임 단부(113), 허벅지 프레임 단부(123) 및 정강이 프레임 단부(133)는 인접하게 배치될 수 있다. 구동 프레임 단부(113), 허벅지 프레임 단부(123) 및 정강이 프레임 단부(133)는 운동 보조 장치(1)의 조인트(14)를 구성할 수 있다.
운동 보조 장치는 일단이 구동 프레임(11)에 연결되고, 타단이 정강이 프레임(13)에 연결되어, 구동 프레임(11)의 동력을 정강이 프레임(13)으로 직접적으로 전달하기 위한 연결부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 연결부는 허벅지 프레임 단부(123)일 수 있다.
허벅지 지지부(129, 도 3 참조)는, 정강이 프레임(13)의 회전 축을 기준으로, 연결부(123) 보다 멀리 위치할 수 있다. 이와 같은 구조로 인해, 허벅지 지지부(129, 도 3 참조)의 모멘트 암의 길이는 증가하여, 운동 보조 장치(1, 도 3 참조)가 사용자의 앉았다 일어서는 동작을 보조할 때, 허벅지 지지부(129)에 인가되는 힘이 감소할 수 있다.
연결부(123)는 제 1 연결 홀(1231) 및 제 2 연결 홀(1232)을 포함할 수 있다.
제 1 연결 홀(1231)은 구동 프레임(11)이 허벅지 프레임(12)에 대해 회전하는 경로를 안내할 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결 홀(1231)은 허벅지 프레임(12)의 회전 축을 중심으로 원주 방향으로 형성될 수 있다. 제 1 연결 홀(1231)의 폭은 구동 프레임 바디(112)의 폭과 대략 동일할 수 있다. 제 1 연결 홀(1231)은 구동 프레임(11)이 흔들림 없이 허벅지 프레임(12)에 대해 회전할 수 있게 보조할 수 있다.
제 2 연결 홀(1232)은 구동 프레임(11)이 허벅지 프레임(12)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 구동 프레임 단부(113)는 구동 프레임 바디(112)로부터 상방으로 돌출 형성될 수 있고, 제 2 연결 홀(1232)은 구동 프레임 단부(113)를 둘러싸는 구조일 수 있다. 예를 들어, 제 2 연결 홀(1232)의 직경은, 구동 프레임 단부(113)의 직경과 대략 동일할 수 있다. 제 2 연결 홀(1232)은 구동 프레임(11)이 흔들림 없이 허벅지 프레임(12)에 대해 회전할 수 있게 보조할 수 있다.
제 1 연결 홀(1231) 및 제 2 연결 홀(1232)의 내측에는 구동 프레임(11) 및 허벅지 프레임(12) 간의 마찰을 감소시킬 수 있는 베어링(미도시)이 구비될 수 있다.
무릎 관절 구동부(15)는, 사용자가 앉아 있는 상태에서 일어서는 과정에서, 정강이 프레임(13)에 대하여 허벅지 프레임(12)이 신장되는 방향으로 허벅지 프레임(12)을 구동시킬 수 있다. 한편, 무릎 관절 구동부(15)는 구동 프레임(11)에 직접적으로 동력을 전달하지 않을 수 있다.
무릎 관절 구동부(15)는 허벅지 프레임(12) 및 정강이 프레임(13) 중 어느 하나의 프레임에 구비될 수 있다. 예를 들어, 무릎 관절 구동부(15)는 허벅지 프레임 단부(123)에 구비될 수 있다. 무릎 관절 구동부(15)는 예를 들어 모터일 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 운동 보조 장치는, 구동 프레임(21), 허벅지 프레임(22) 및 정강이 프레임(23)을 포함할 수 있다. 구동 프레임 단부(213), 허벅지 프레임 단부(223) 및 정강이 프레임 단부(233)는 운동 보조 장치의 조인트(24)를 구성할 수 있다.
운동 보조 장치는 일단이 구동 프레임(21)에 연결되고, 타단이 정강이 프레임(23)에 연결되어, 구동 프레임(21)의 동력을 정강이 프레임(23)으로 직접적으로 전달하기 위한 연결부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 연결부는 허벅지 프레임 단부(223)일 수 있다. 연결부(223)의 일단은 구동 프레임(21)에 연결되고, 타단은 정강이 프레임(23)에 연결될 수 있다. 연결부(223)는 연결 홀(2231)을 포함할 수 있다.
연결 홀(2231)은 구동 프레임(21)의 일부를 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 프레임(21)의 구동 프레임 단부(213)는 구동 바디(212)로부터 하방으로 돌출 형성되어, 허벅지 프레임(22)을 관통하고, 정강이 프레임(23)에 직접적으로 연결될 수 있다. 연결 홀(2231)은 구동 프레임 단부(213)를 둘러싸는 구조일 수 있다. 예를 들어, 연결 홀(2231)의 직경은 구동 프레임 단부(213)의 직경과 대략 동일할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 허벅지 프레임이 구동 프레임에 대해 상대적으로 회전하는 모습을 개략적으로 도시한 운동 보조 장치의 측면도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 운동 보조 장치(3)는 고관절 구동부(304), 구동 프레임(31), 허벅지 프레임(32), 정강이 프레임(33), 조인트(34) 및 무릎 관절 구동부(35)를 포함할 수 있다. 구동 프레임(31)은 제 1 구동 프레임 단부(311), 구동 프레임 바디(312), 제 2 구동 프레임 단부(313) 및 돌출부(314)를 포함한다. 허벅지 프레임(32)은 가이드(321), 허벅지 프레임 바디(322) 및 허벅지 프레임 단부(323)를 포함할 수 있다. 정강이 프레임(33)은 정강이 프레임 바디(332) 및 정강이 프레임 단부(333)를 포함할 수 있다. 조인트(34)는 구동 프레임(31), 허벅지 프레임(32) 및 정강이 프레임(33)이 연결되는 부분일 수 있다.
구동 프레임(31) 및 허벅지 프레임(32) 중 어느 하나의 프레임은 돌출부를 포함하고, 다른 하나의 프레임은 돌출부를 수용하는 가이드를 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 구동 프레임(31)이 돌출부(314)를 포함하고, 허벅지 프레임(32)이 가이드(321)를 포함하는 것을 기준으로 설명하나, 이에 제한되지 않음을 밝혀둔다.
돌출부(314)는 구동 프레임 바디(312)의 일면으로부터 돌출 형성될 수 있다. 돌출부(314)는 예를 들어 원기둥 형상일 수 있다.
가이드(321)는 돌출부(314)를 수용할 수 있다. 가이드(321)는 구동 프레임(11) 및 허벅지 프레임(12) 중 어느 하나의 프레임이 다른 하나의 프레임에 대해 설정 경로를 따라 회전할 수 있도록 보조할 수 있다. 예를 들어, 가이드(321)는 허벅지 프레임(12)이 구동 프레임(11)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 가이드(321)는 허벅지 프레임(12)의 회전 축을 중심으로 원호 형상을 갖는 슬롯(324)을 포함할 수 있다. 슬롯(324)의 폭은 돌출부(314)의 직경과 대략 동일할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(314)의 양 단부는 슬롯(324)에 각각 접촉할 수 있다.
돌출부(314) 및 가이드(321)는 구동 프레임(31) 및 허벅지 프레임(32) 간의 접촉 면적을 증가시켜, 힘을 분산시킬 수 있다. 돌출부(314) 및 가이드(321)는 운동 보조 장치(3)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
운동 보조 장치(3)는 일단이 구동 프레임(31)에 연결되고, 타단이 정강이 프레임(33)에 연결되어, 구동 프레임(31)의 동력을 정강이 프레임(33)으로 직접적으로 전달하기 위한 연결부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 연결부는 무릎 관절 구동부(35)일 수 있다. 연결부(35)는 구동 프레임(31) 및 정강이 프레임(33) 중 어느 하나의 프레임에 구비될 수 있다.
허벅지 지지부(329)는, 정강이 프레임(33)의 회전 축을 기준으로, 연결부(35) 보다 멀리 위치할 수 있다.
제 2 구동 프레임 단부(313)는 제 1 연결 홀(3131) 및 제 2 연결 홀(3132)을 포함할 수 있다.
제 1 연결 홀(3131)은 허벅지 프레임(32)이 구동 프레임(31)에 대해 회전하는 경로를 안내할 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결 홀(3131)은 구동 프레임(11)의 회전 축을 중심으로 원주 방향으로 형성되고, 허벅지 프레임 바디(322)의 폭과 대략 동일한 폭을 가질 수 있다.
제 2 연결 홀(3132)은 허벅지 프레임(32)이 구동 프레임(31)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 허벅지 프레임 단부(323)는 허벅지 프레임 바디(322)로부터 상방으로 돌출 형성될 수 있고, 제 2 연결 홀(3132)은 허벅지 프레임 단부(323)를 둘러싸는 구조일 수 있다. 예를 들어, 제 2 연결 홀(3132)의 직경은, 허벅지 프레임 단부(323)의 직경과 대략 동일할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 허벅지 프레임이 구동 프레임에 대해 상대적으로 회전하는 모습을 개략적으로 도시한 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 8을 참조하면, 운동 보조 장치(4)는, 구동 프레임(41), 허벅지 프레임(42), 정강이 프레임(43), 조인트(44) 및 연결부(46)를 포함할 수 있다. 조인트(44)는 허벅지 프레임(42) 및 정강이 프레임(43)이 회전 가능하게 연결되는 부분일 수 있다.
연결부(46)는 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42)을 연결할 수 있다. 연결부(46)는 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 중 어느 하나의 프레임이 다른 하나의 프레임에 대해 상대적으로 회전할 수 있도록 보조할 수 있다. 연결부(46)는 탄성을 가질 수 있다. 도 8을 기준으로, 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 사이의 각도가 증가할 때, 연결부(46)는 신장될 수 있고, 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 사이의 각도가 감소할 때, 연결부(46)는 수축될 수 있다. 연결부(46)는 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42)이 서로 평행한 평면 상에서 각각 회전 운동할 수 있도록 보조할 수 있다. 예를 들어, 연결부(46)는 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42)을 연결하는 판 스프링일 수 있다.
연결부(46)는 사용자의 착용 상태 및/또는 자세에 따른 신체의 변형에 따라서, 구동 프레임(41)에 대하여 허벅지 프레임(42)이 어느 정도 유연하게 움직일 수 있도록 컴플라이언스(compliance)를 제공함으로써, 사용자의 착용감을 향상시킬 수 있다. 또한, 연결부(46)에 외력이 작용하지 않을 때, 구동 프레임(41)에 대하여 허벅지 프레임(42)이 밀착되도록 탄성 복원력을 제공할 수 있다.
한편, 연결부(46)에 전달되는 힘의 크기에 따라서, 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 사이의 상대적인 움직임의 정도는 달라진다. 예를 들어, 작은 토크를 필요로 하는 보행 보조시, 연결부(46)에는 상대적으로 작은 힘이 작용하므로, 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 사이에 상대적인 움직임이 작게 발생된다. 반면, 큰 토크를 필요로 하는 앉았다 일어서는 동작 보조시, 연결부(46)에는 상대적으로 큰 힘이 작용하므로, 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 사이에 상대적인 움직임이 크게 발생된다. 따라서, 연결부(46)의 탄성 계수를 적절히 조절함으로써, 앉았다 일어서는 동작 보조시 허벅지 프레임(42)에 인가되는 힘이 구동 프레임(41)으로 전달되는 것을 충분히 줄여주면서도, 보행 보조 시에는 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 사이의 상대적인 움직임을 충분히 작게하여 2개의 프레임(41, 42) 사이에 발생되는 상대적인 움직임에 따른 사용자의 불편함을 감소시킬 수 있다.
연결부(46)는 일단이 구동 프레임(41)에 연결되고, 타단이 허벅지 프레임(42)에 연결되어, 구동 프레임(41)의 동력을 허벅지 프레임(42)을 통해 정강이 프레임(43)으로 간접적으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 사이에서 동력이 전달될 때, 연결부(46)로 인해, 동력의 크기가 감소할 수 있다. 이와 같은 구조로 인해, 무릎 관절을 보조에 큰 힘이 인가되더라도, 즉 허벅지 프레임(42)에 큰 힘이 인가되더라도, 구동 프레임(41)에 전달되는 힘의 크기는 감소할 수 있다.
허벅지 지지부(429)는, 정강이 프레임(43)의 회전 축을 기준으로, 연결부(46) 보다 멀리 위치할 수 있다. 이와 같은 구조로 인해, 구동 프레임(41) 및 정강이 프레임(43) 사이의 동력 전달은, 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42) 사이의 동력 전달 보다 상대적으로 효율적으로 수행될 수 있다. 다시 말하면, 구동 프레임(41) 및 허벅지 프레임(42)의 분리(decoupling)가 발생되어, 허벅지 프레임(42)에 인가되는 힘이 구동 프레임(41)으로 전달되는 동안, 힘의 크기가 감소할 수 있다. 역도 마찬가지다.
도 9는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 9를 참조하면, 운동 보조 장치(5)는 구동 프레임(51), 허벅지 프레임(52), 정강이 프레임(53), 조인트(54) 및 연결부(56)를 포함할 수 있다. 조인트(54)는 허벅지 프레임(52) 및 정강이 프레임(53)이 회전 가능하게 연결되는 부분일 수 있다. 허벅지 지지부(529)는, 정강이 프레임(53)의 회전 축을 기준으로, 연결부(56) 보다 멀리 위치할 수 있다.
연결부(56)는 허벅지 프레임(42)의 일측에 배치되는 1자유도 회전 조인트 일 수 있다. 예를 들어, 연결부(56)는 힌지일 수 있다. 연결부(56)는 구동 프레임(51) 및 허벅지 프레임(52)의 상대적인 회전을 구현할 수 있다. 예를 들어, 연결부(56)는 구동 프레임(51)이 허벅지 프레임(52)에 대해 1 자유도 회전 운동을 하도록, 구동 프레임(51) 및 허벅지 프레임(52)을 연결할 수 있고, 구동 프레임(51) 및 허벅지 프레임(52) 각각이 평행한 평면 상에서 회전하게 할 수 있다. 예를 들어, 연결부(56)는 구동 프레임(51) 및 허벅지 프레임(52) 각각이 사용자(U, 도 1 참도)의 시상면에 평행한 평면 상에서 회전 운동하도록 보조할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 사용자의 허벅지와 종아리가 같은 방향으로 회전할 수 있으므로, 운동 보조 장치(1)는 사용자의 하체에 효율적으로 동력을 전달할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 10을 참조하면, 운동 보조 장치(6)는 구동 프레임(61), 허벅지 프레임(62), 정강이 프레임(63), 조인트(64) 및 연결부(66)를 포함할 수 있다. 조인트(64)는 허벅지 프레임(62) 및 정강이 프레임(63)이 회전 가능하게 연결되는 부분일 수 있다. 허벅지 지지부(629)는, 정강이 프레임(63)의 회전 축을 기준으로, 연결부(66) 보다 멀리 위치할 수 있다.
연결부(66)는 일단이 구동 프레임(61)에 연결되고, 타단이 조인트(64)에 연결되어, 구동 프레임(61)의 동력을 정강이 프레임(63)으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 연결부(66)의 타단은 조인트(64) 중 정강이 프레임(63)에 연결되어, 구동 프레임(61)의 동력을 직접적으로 정강이 프레임(63)으로 전달할 수 있다. 다른 예로, 연결부(66)의 타단은 조인트(64) 중 허벅지 프레임(62)에 연결되어, 구동 프레임(61)의 동력을 간접적으로 정강이 프레임(63)으로 전달할 수 있다.
연결부(66)는 탄성을 가질 수 있다. 연결부(66)는 선형 스프링(661) 및 판 스프링(662)을 포함할 수 있다.
선형 스프링(661)은 구동 프레임(61) 및 허벅지 프레임(62) 사이에 배치되어, 착용상태 및 자세에 따라 고관절부과 연결된 구동프레임(61)과 허벅지 프레임(62)사이에 길이방향 위치변화를 흡수해 주게 된다.
판 스프링(662)은 구동 프레임(61) 및 허벅지 프레임(62)의 상대적인 회전을 구현할 수 있다. 판 스프링(662)은 선형 스프링(661)의 일단에 연결될 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 고정부가 허벅지 프레임으로부터 분리된 상태를 도시하는 운동 보조 장치의 측면도이고, 도 12는 일 실시 예에 따른 고정부가 허벅지 프레임에 고정된 상태를 도시하는 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 운동 보조 장치(7)는 구동 프레임(71), 허벅지 프레임(72), 정강이 프레임(73), 조인트(74) 및 연결부(76)를 포함할 수 있다. 조인트(74)는 허벅지 프레임(72) 및 정강이 프레임(73)이 회전 가능하게 연결되는 부분일 수 있다. 허벅지 지지부(729)는, 정강이 프레임(73)의 회전 축을 기준으로, 연결부(76) 보다 멀리 위치할 수 있다.
연결부(76)는 일단이 구동 프레임(71)에 연결되고, 타단이 조인트(74)에 연결되어, 구동 프레임(71)의 동력을 정강이 프레임(73)으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 연결부(76)의 타단은 허벅지 프레임(72) 및 정강이 프레임(73) 중 어느 하나의 프레임에 연결될 수 있다.
운동 보조 장치(7)는 구동 프레임(71)에 대하여 허벅지 프레임(72)의 상대적인 움직임을 구속할 수 있는 고정부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정부는 구동 프레임(71) 및 허벅지 프레임(72) 중 어느 하나의 프레임에 배치될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 고정부가 구동 프레임(71)에 배치되는 것을 기준으로 설명하나, 이에 제한되지 않음을 밝혀둔다.
고정부는, 고정 회전 축(715), 고정 바디(716) 및 고정 스프링(717)을 포함할 수 있다.
고정 회전 축(715)은 구동 프레임 바디(712)의 일측에 형성될 수 있다.
고정 바디(716)는 고정 회전 축(715)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 고정 바디(716)는 허벅지 프레임(72)을 구동 프레임(71)에 고정시키는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 고정 바디(716)는 하방으로 돌출 형성되어, 허벅지 프레임(72)에 걸리는 헤드를 포함할 수 있다. 허벅지 프레임(72)은 상기 헤드를 수용하는 형상을 헤드 수용부(726)를 포함할 수 있다.
고정 스프링(717)은 고정 바디(716)에 외력이 인가되지 않을 때, 구동 프레임(71)에 대한 고정 바디(716)의 각도를 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 고정 스프링(717)은 고정 바디(716)의 단부와 구동 프레임 바디(712)를 연결할 수 있다. 고정 스프링(717)은 고정 회전 축(715)을 중심으로 상기 고정 헤드와 반대편에 연결될 수 있다. 고정 스프링(717)은 복수 개가 배치될 수 있다.
운동 보조 장치(7)는 무릎 관절에 부하가 큰 동작, 예를 들어, 앉았다 일어서는 동작을 보조할 때, 구동 프레임(71) 및 허벅지 프레임(72)을 분리시켜(decouple), 허벅지 프레임(72)으로부터 구동 프레임(71)으로 전달되는 동력의 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 운동 보조 장치(7)는 무릎 관절에 부하가 작은 동작, 예를 들어, 평지보행 등의 운동 동작을 보조할 때, 구동 프레임(71) 및 허벅지 프레임(72)을 서로 구속시켜, 자유도를 줄임으로써 사용자에게 효율적으로 동력을 전달할 수 있다.
고정부는 도 11 및 도 12에 기초하여 설명되었으나, 다른 실시 예, 예를 들어, 도 1 내지 도 10에 도시된 운동 보조 장치에도 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 13은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도이고, 도 14는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자가 앉았다가 일어나는 동작의 초기 모습을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 15는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자가 직립 상태에 있는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 운동 보조 장치(8)는 착용부(80), 구동부(81), 허벅지 프레임(82), 정강이 프레임(83) 및 조인트(84)를 포함할 수 있다. 허벅지 프레임(82)은 허벅지 지지부(829)를 포함할 수 있다.
구동부(81)는 사용자의 고관절의 움직임을 보조할 수 있다. 구동부(81)는 착용부(80)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 구동부(81)는 착용부(80)의 일측에 형성되는 고관절 구동부(104, 도 1 참조)로부터 동력을 전달받을 수 있다. 구동부(81)는 구동 단부(811), 제 1 구동 링크(812) 및 제 2 구동 링크(813)를 포함할 수 있다.
구동 단부(811)는 고관절 구동부(104, 도 1 참조)로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있다. 예를 들어, 구동 단부(811)는 사용자의 고관절의 회전 축과 나란한 회전 축을 중심으로 회전할 수 있다.
제 1 구동 링크(812) 및 제 2 구동 링크(813) 각각은 일단이 허벅지 프레임(82)에 힌지 연결되고, 타단이 구동 단부(811)에 힌지 연결될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 구동 링크(812) 및 제 2 구동 링크(813) 각각은 허벅지 프레임(82) 및 구동 단부(811)에 대해 1자유도 회전 운동할 수 있다. 제 1 구동 링크(812) 및 제 2 구동 링크(813)는 일정 간격 이격 배치될 수 있다. 제 1 구동 링크(812) 및 제 2 구동 링크(813)는 탄성을 가질 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 도 14와 같이 사용자가 앉았다가 일어나는 과정의 초기 상태에서 허벅지 프레임(82)은 정강이 프레임(83)에 대하여 조인트(84)를 중심으로 회전하게 된다. 이 경우 허벅지 프레임(82)은 구동 단부(811)에는 탄성을 갖는 복수 개의 구동 링크(812, 813)에 의해 연결되므로, 도 14에 도시한 것처럼, 무릎 관절 보조를 위한 토크가 착용부(80)로 전달되는 것을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 작은 힘을 필요로 하는 평지 보행 보조 시, 허벅지 프레임(82)에는 상대적으로 작은 토크가 인가되므로, 허벅지 프레임(82) 및 구동 링크들(812, 813) 사이에 상대적인 움직임이 거의 발생하지 않을 수 있다. 평지 보행 보조와 같이, 고관절 운동을 보조하는 동안에는, 허벅지 프레임(82)에는 큰 토크가 인가되지 않고, 허벅지 프레임(82) 및 구동 링크들(812, 813)의 상대적인 움직임은 거의 제한될 수 있다. 고관절 운동을 보조하는 동안, 구동 링크들(812, 813)은 조인트(84)의 거의 위치를 변화시키지 않을 수 있다. 한편, 큰 토크를 필요로 하는 앉았다 일어서는 동작 보조시, 허벅지 프레임(82)에는 상대적으로 큰 토크가 인가되므로, 허벅지 프레임(82) 및 구동 링크들(812, 813) 사이에 상대적인 움직임이 크게 발생할 수 있다. 이러한 메커니즘으로 인해, 사용자가 느끼는 착용감은 향상될 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임;
    상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및
    상기 정강이 프레임에 직접 또는 간접적으로 동력을 전달함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하기 위한 구동 프레임을 포함하고,
    상기 허벅지 프레임은, 상기 구동 프레임에 대하여 상대적인 움직임이 가능하고,
    상기 구동 프레임 및 상기 허벅지 프레임 중 어느 하나의 프레임은 돌출부를 포함하고,
    상기 구동 프레임 및 상기 허벅지 프레임 중 다른 하나의 프레임은 상기 돌출부를 수용하는 가이드를 포함하는 운동 보조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 허벅지 프레임은, 사용자의 허벅지의 배면을 지지하기 위한 허벅지 지지부를 포함하는 운동 보조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    일단이 상기 구동 프레임에 연결되고, 타단이 상기 정강이 프레임에 연결되어, 상기 구동 프레임의 동력을 상기 정강이 프레임으로 직접적으로 전달하기 위한 연결부를 더 포함하는 운동 보조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 허벅지 프레임의 길이는, 상기 구동 프레임의 길이 보다 작은 운동 보조 장치.
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 허벅지 프레임의 회전 축을 중심으로 원호 형상을 갖는 슬롯을 포함하는 운동 보조 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 허벅지 프레임 및 상기 구동 프레임 각각 서로 평행한 평면 상에서 회전 운동하도록, 상기 허벅지 프레임 및 상기 구동 프레임을 연결하는 운동 보조 장치.
  8. 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임;
    상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임;
    상기 정강이 프레임에 직접 또는 간접적으로 동력을 전달함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하기 위한 구동 프레임; 및
    일단이 상기 구동 프레임에 연결되고, 타단이 상기 정강이 프레임에 연결되어, 상기 구동 프레임의 동력을 상기 정강이 프레임으로 직접적으로 전달하기 위한 연결부를 포함하고,
    상기 허벅지 프레임은, 상기 구동 프레임에 대하여 상대적인 움직임이 가능하고, 상기 연결부는 탄성을 갖는 운동 보조 장치.
  9. 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임;
    상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및
    상기 정강이 프레임에 직접 또는 간접적으로 동력을 전달함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하기 위한 구동 프레임을 포함하고,
    상기 허벅지 프레임은, 상기 구동 프레임에 대하여 상대적인 움직임이 가능하고,
    일단이 상기 구동 프레임에 연결되고, 타단이 상기 허벅지 프레임에 연결되어, 상기 구동 프레임의 동력을 상기 허벅지 프레임을 통해 상기 정강이 프레임으로 간접적으로 전달하기 위한 연결부를 더 포함하는 운동 보조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 허벅지 프레임 및 상기 구동 프레임 각각 서로 평행한 평면 상에서 회전 운동하도록, 상기 허벅지 프레임 및 상기 구동 프레임을 연결하는 운동 보조 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연결부는 탄성을 갖는 운동 보조 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 허벅지 프레임의 일측에 배치되는 1자유도 회전 조인트인 운동 보조 장치.
  13. 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임;
    상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및
    상기 정강이 프레임에 직접 또는 간접적으로 동력을 전달함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하기 위한 구동 프레임을 포함하고,
    상기 허벅지 프레임은, 상기 구동 프레임에 대하여 상대적인 움직임이 가능하고,
    상기 구동 프레임에 대하여 상기 허벅지 프레임의 상대적인 움직임을 고정시킬 수 있는 고정부를 더 포함하는 운동 보조 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 구동 프레임에 회전 가능하게 연결되고, 상기 허벅지 프레임에 걸리는 헤드를 구비한 고정 바디를 포함하는 운동 보조 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 고정 바디에 외력이 인가되지 않을 때, 상기 구동 프레임에 대한 상기 고정 바디의 각도를 유지시키는 고정 스프링을 더 포함하는 운동 보조 장치.
  16. 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임;
    상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및
    상기 정강이 프레임에 직접 또는 간접적으로 동력을 전달함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하기 위한 구동 프레임을 포함하고,
    상기 허벅지 프레임은, 상기 구동 프레임에 대하여 상대적인 움직임이 가능하고,
    상기 구동 프레임이 상기 고관절의 움직임을 보조하는 동안, 상기 구동 프레임에 대한 상기 허벅지 프레임의 각도는 변화 가능한 운동 보조 장치.
  17. 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임;
    상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및
    상기 정강이 프레임에 직접 또는 간접적으로 동력을 전달함으로써, 사용자의 고관절의 움직임을 보조하기 위한 구동 프레임을 포함하고,
    상기 허벅지 프레임은, 상기 구동 프레임에 대하여 상대적인 움직임이 가능하고,
    사용자가 앉아 있는 상태에서 일어서는 과정에서, 상기 정강이 프레임에 대하여 상기 허벅지 프레임이 신장되는 방향으로 상기 허벅지 프레임을 구동시키기 위한 무릎 관절 구동부를 더 포함하고,
    상기 무릎 관절 구동부는 상기 구동 프레임에 직접적으로 동력을 전달하지 않는 운동 보조 장치.
  18. 사용자의 정강이를 지지하기 위한 정강이 프레임;
    상기 정강이 프레임에 대하여 상대적으로 회전 가능하고, 사용자의 허벅지를 지지하기 위한 허벅지 프레임; 및
    사용자의 고관절 축과 나란한 회전 축을 중심으로 회전 가능한 구동 단부와, 각각 일단이 상기 허벅지 프레임에 힌지 연결되고 타단이 상기 구동 단부에 힌지 연결되는 제 1 구동 링크 및 제 2 구동 링크를 포함하는 구동부를 포함하는 운동 보조 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 링크 및 제 2 구동 링크는 탄성을 갖는 운동 보조 장치.
  20. 삭제
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