KR102635106B1 - An exercise machine including a connectinng member - Google Patents
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Abstract
본 발명에서 제안하는 운동 장치의 내력연결부재는, 일 방향으로 연장 형성되고, 내부에 빈 공간이 형성되며 일 부재와 타 부재 사이를 연결하는 정밀제어형 운동 장치의 내력연결부재; 상기 내력연결부재의 일 단에 형성되는 제1 연결부; 상기 내력연결부재의 타 단에 형성되고, 연결되는 타 부재의 회전 운동이 수행되는 제2 연결부; 상기 제1 연결부에 인접한 영역의 상기 내력연결부재의 내벽에 부착 형성되는 ADC 모듈; 및 상기 제1 연결부에 인접한 영역의 상기 내력연결부재 상에 부착 형성되는 복수 개의 스트레인게이지;를 포함한다.The load-bearing connection member of the exercise device proposed in the present invention includes: a load-bearing connection member of a precision-controlled exercise device that extends in one direction, has an empty space formed therein, and connects one member to another member; a first connection portion formed at one end of the load-bearing connection member; a second connection portion formed at the other end of the load-bearing connection member and performing rotational movement of the other connected member; An ADC module attached to the inner wall of the load-bearing connection member in an area adjacent to the first connection part; and a plurality of strain gauges attached to the load-bearing connection member in an area adjacent to the first connection portion.
Description
본 발명은 사용자의 신체 단련이나 운동 치료 등을 목적으로 저항력을 이용하여 신체의 근육 등을 강화시키는 운동을 수행하는 용구와 그에 적용되는 부품에 관한 것이다. The present invention relates to a tool for performing exercises that strengthen the muscles of the body using resistance for the purpose of physical training or exercise therapy for the user, and to parts applied thereto.
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최근, 건강에 대한 사회적인 홍보와 현대인의 관심이 증대됨에 따라, 사람들은 과거에 비해 칼로리를 고려한 식생활 개선과 함께 다양한 운동을 통하여 건강관리를 하고 있는 추세이다. 대표적인 것이 헬스클럽에서 운동기구를 통한 운동을 하는 것인데, 이는 다양한 기구를 사용하여 체계적인 운동을 할 수 있다는 점에서 많은 사람들이 이용하고 있다. Recently, as social promotion and modern people's interest in health increase, people are managing their health through various exercises and improving their eating habits considering calories compared to the past. A representative example is exercising using exercise equipment at a health club, which is used by many people because it allows systematic exercise using a variety of equipment.
종래의 헬스 기구는, 사용자 또는 트레이너가 운동하중, 운동횟수, 사용 헬스 기구의 종류 및 사용 시간 등을 직접 기록해야 하여 운동 데이터의 관리가 정확하고 용이하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 개선하고자, 운동 횟수를 측정해 주고 얼마나 많은 운동을 하였는지를 기록해 주는 기술들이 연구되고 시장에도 일부 출시되고 있다. 이와 같은 운동 모드 안내 기술들은, 운동 횟수, 근전도 측정, 심박수 측정, 혈압 측정 등이 가능하도록 설정되어 사용자의 운동능력에 맞추어 운동 모드가 제어되는 장점이 있었으나, 운동자가 운동을 수행하기 위하여 다양한 센서를 신체에 부착해야 하는 불편함이 존재하여 근본적으로 상용화가 어려운 문제가 발생하였다.Conventional fitness equipment has a problem in that exercise data cannot be managed accurately and easily because the user or trainer must directly record the exercise load, number of exercises, type of fitness equipment used, and usage time. To improve this problem, technologies that measure the number of exercises and record how much exercise was performed are being researched and some are being released on the market. These exercise mode guidance technologies have the advantage of controlling the exercise mode according to the user's exercise ability by setting the number of exercises, electromyography measurement, heart rate measurement, blood pressure measurement, etc., but various sensors are used to enable the exerciser to perform the exercise. There was an inconvenience in having to attach it to the body, which fundamentally made commercialization difficult.
일부의 디지털 시스템을 도입한 기기에서는, 사용자가 희망하는 수준의 운동 강도를 입력하여 목표가 설정되는 방식 등에 의해 운동 모드가 제어되는 방식이 있다. 이는 사용자가 운동을 수행하는 것과는 별개로 사전에 스스로에 대한 정보를 추가적으로 입력해야 하는 문제가 발생하여 절차가 번거롭고 운동을 계획한 사용자가 곧바로 운동에 집중할 수 없도록 하는 문제점이 발생하였다.In some devices incorporating digital systems, the exercise mode is controlled by inputting the exercise intensity desired by the user and setting a goal. This caused a problem in that the user had to enter additional information about themselves in advance separately from performing the exercise, making the process cumbersome and preventing users who had planned an exercise from immediately focusing on the exercise.
그 뿐만 아니라, 기본적으로 중량물을 이용한 운동기구는 기본적으로 중력을 거스르는 방식으로 근력 운동이 수행되는데, 무게추와 같은 중량물의 중량으로 인하여 운동 중 사용자의 힘이 빠질 때나 운동기구를 놓칠 때 고중량 기구에 의해 사용자의 큰 부상으로 이어지곤 하는 문제점들이 있었다. In addition, exercise equipment that uses heavy objects basically performs strength training in a way that defies gravity. Due to the weight of heavy objects such as weights, when the user loses strength during exercise or misses the exercise equipment, he or she is hit by the heavy equipment. There were problems that often led to serious injuries to users.
이에 실시간으로 사용자의 외력을 측정하고, 그에 반응하여 운동 부하를 제공할 수 있는 운동 장치와 이를 가능하게 하는 부품에 대한 필요성이 부각되고 있었다. 이와 같은 필요는 비단 근력 증강용 운동기구를 넘어서, 고령화 사회로 진입하는 요즈음 재활 치료 기구 등에도 동일하게 요구되고 있는 사항이었다.Accordingly, the need for exercise devices that can measure the user's external force in real time and provide exercise load in response to it, as well as parts that enable this, has been highlighted. This need goes beyond exercise equipment to increase muscle strength, and is also required for rehabilitation treatment equipment as we enter an aging society.
또한, 이러한 기술은 재활 또는 헬스용 운동 장치 뿐 아니라 다양한 작업 등을 수행하는 로봇 팔 등의 운동 장치에도 동일하게 존재하였다. 로봇 팔 또한 작업부에서 일어나는 일들에 실시간으로 대응하여 움직임을 제어할 필요가 있기 때문이다. 예를 들어 로봇 팔과 연결되어 있는 작업부에서 어떠한 긴급 상황이 발생하였을 때, 이에 실시간으로 대응하여 로봇 팔에 가해지는 내력을 변형하여야 하는 상황이 생길 수 있다.In addition, this technology exists not only in exercise devices for rehabilitation or fitness, but also in exercise devices such as robot arms that perform various tasks. This is because the robot arm also needs to control its movements in real time in response to what is happening in the work area. For example, when an emergency situation occurs in a work area connected to a robot arm, a situation may arise where the internal force applied to the robot arm must be modified in real time to respond to it.
이와 같은 필요성을 해결하기 위한 기술은, 정밀한 운동 데이터를 측정하기 위한 수단과, 그와 신호를 주고받아 반응하기 위한 구동부를 필요로 한다. 따라서 여러가지 센서와 액추에이터를 이용한 운동 장치 들이 일부 기업 및 연구기관에서 제안되었다. Technology to solve this need requires a means to measure precise motion data and a driving unit to exchange and respond to signals. Therefore, exercise devices using various sensors and actuators have been proposed by some companies and research institutes.
종래의 제안들은 모두 운동 장치와 일체화되지 못하고 별도의 부품으로 존재하였고, 기존의 운동 기구에 부착하는 별도의 외부적 구조물의 형태로 구현되는 경우가 많았다. 이와 같은 시도들은, 독자적으로 큰 부피를 가지는 여러가지 부품들로 이루어졌으며, 높은 비용이 수반되었고, 장치에 맞는 커스터마이징이 필수적으로 이루어져야 하는 까닭에 일반적인 운동 장치에 있어서의 적용에 큰 걸림돌이 되고 있었다.All of the conventional proposals were not integrated with the exercise device but existed as separate parts, and were often implemented in the form of a separate external structure attached to the existing exercise device. Such attempts were made up of various independently large parts, involved high costs, and required customization to fit the device, which was a major obstacle to their application in general exercise devices.
본 발명의 목적은, 상술한 문제들을 해결하기 위해서 새로운 방식의 사용자 편의성이 높으면서도 안전 편의성을 제공할 수 있는 운동 기구와 그에 필요로 되는 연결 부재를 복잡하지 않고 간단한 방식으로 구현할 수 있는 기술을 제안하기 위한 것이다.The purpose of the present invention is to propose a new type of exercise equipment that can provide safety convenience while providing high user convenience and a technology that can implement the necessary connection members in a simple and uncomplicated manner in order to solve the above-mentioned problems. It is for this purpose.
본 발명은 그 동안 상용화에 걸림돌이 되어 왔던 관련 부품들의 경제성과 효율성 문제를 해소함과 동시에, 정교한 운동 정보를 수득하고 그에 대응되는 힘을 제공가능한 운동 장치의 원리와 부품을 제안함으로써 사용자의 효과적인 운동 환경 조성에 기여하고, 다양한 로봇들의 상용화를 앞당기기 위한 것이다. The present invention solves the economic and efficiency problems of related parts, which have been obstacles to commercialization, and at the same time proposes the principles and parts of an exercise device that can obtain precise exercise information and provide corresponding force, thereby creating an effective exercise environment for users. This is to contribute to the creation of robots and accelerate the commercialization of various robots.
본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 내력연결부재는, 일 방향으로 연장 형성되고, 일 부재와 타 부재 사이를 연결하는 운동 장치의 내력연결부재; 상기 내력연결부재의 일 단에 형성되는 제1 연결부; 상기 내력연결부재의 타 단에 형성되고, 연결되는 타 부재의 회전 운동이 수행되는 제2 연결부; 상기 제1 연결부에 인접한 영역의 상기 내력연결부재에 부착 형성되는 ADC 모듈(120); 상기 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 상기 내력연결부재 상에 부착 형성되고 상기 ADC 모듈과 연결되며 서로 간에 네트워크 구조를 이루는 복수 개의 스트레인게이지(130);를 포함한다.The load-bearing connection member of the exercise device according to an embodiment of the present invention includes: a load-bearing connection member of the exercise device extending in one direction and connecting one member to another member; a first connection portion formed at one end of the load-bearing connection member; a second connection portion formed at the other end of the load-bearing connection member and performing rotational movement of the other connected member; An ADC module 120 attached to the load-bearing connection member in an area adjacent to the first connection part; It includes a plurality of strain gauges 130 attached to the load-bearing connection member between the first connection part and the second connection part, connected to the ADC module, and forming a network structure with each other.
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일 실시예에 따르면, 상기 ADC 모듈은, 외부 전자기 간섭에 대해서 물리적 차폐가 이루어지도록 형성되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the ADC module may be formed to physically shield against external electromagnetic interference.
일 실시예에 따르면, 상기 내력연결부재는, 내부에 빈 공간이 형성되는 것이고, 상기 ADC 모듈은 상기 내력연결부재의 상기 빈 공간 내벽에 부착 형성되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the load-bearing connection member may have an empty space formed therein, and the ADC module may be attached to the inner wall of the empty space of the load-bearing connection member.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 스트레인게이지는, 상기 제2 연결부에 걸리는 토크 측정이 가능하도록 서로 간에 대칭 구조를 이루도록 위치하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the plurality of strain gauges may be positioned to form a symmetrical structure with respect to each other to enable measurement of torque applied to the second connection portion.
일 실시예에 따르면, 상기 ADC 모듈은, 상기 스트레인게이지를 통해서 출력되는 전압을 측정하여 프로세서에서 이용할 수 있는 신호 값으로 변환하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the ADC module may measure the voltage output through the strain gauge and convert it into a signal value that can be used by the processor.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 스트레인게이지들의 출력부는 상기 ADC 모듈의 입력부와 전기적으로 연결되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the output unit of the plurality of strain gauges may be electrically connected to the input unit of the ADC module.
일 실시예에 따르면, 상기 운동장치의 내력연결부재의 소재는, 내부에 위치한 상기 ADC 모듈에 가해지는 외부의 전자기적 간섭 효과(Electromagnetic Interference)의 적어도 일부를 차폐할 수 있는 것일 수 있다.According to one embodiment, the material of the load-bearing connection member of the exercise device may be capable of shielding at least a portion of external electromagnetic interference effects applied to the ADC module located inside.
일 실시예에 따르면, 상기 내력연결부재는, 상기 ADC 모듈의 입력부로 전달되는 값에 대하여 신호의 증폭을 수행하는 회로를 더 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the load-bearing connection member may further include a circuit that amplifies a signal for a value transmitted to the input unit of the ADC module.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 연결부와 연결되는 타 부재는, 직접 외력이 가해지는 조작부이거나, 또는 또 다른 부재와 연결되며 회전 운동이 수행되는 팔 형태의 연결부인 것일 수 있다.According to one embodiment, the other member connected to the second connection part may be a manipulation unit to which an external force is directly applied, or an arm-shaped connection part that is connected to another member and performs a rotational movement.
일 실시예에 따르면, 상기 정밀제어형 시스템은, 외부로부터 가해지는 외력을 측정하고 그에 대응하기 위한 내력을 실시간으로 제어하는 시스템인 것일 수 있다.According to one embodiment, the precision control system may be a system that measures external force applied from the outside and controls internal force to respond in real time.
본 발명의 다른 일 실시예에서 제안하는 운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 정밀제어형 시스템의 운동 장치에 따르면, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 내력연결부재를 포함하고, 상기 제1 연결부에는, 상기 내력연결부재에 내력을 가할 수 있는 액추에이터가 연결되는 것이다.According to another embodiment of the present invention, an exercise device of a precision control system including a force-bearing connection member of an exercise device proposed in an embodiment of the present invention includes a force-bearing connection member of the exercise device according to an embodiment of the present invention, and 1 An actuator capable of applying an internal force to the load-bearing connection member is connected to the connection part.
일 실시예에 따르면, 상기 내력은, 상기 제2 연결부와 연결되는 타 부재로부터 상기 내력연결부재에 가해지는 외력에 대항하거나 상기 외력을 보조하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the internal force may oppose or assist the external force applied to the internal force connecting member from another member connected to the second connection part.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는 통신부를 더 포함하며, 상기 통신부는 상기 운동 장치에서 측정된 운동 정보를 외부로 송신하고, 외부로부터 정보를 전달받아 상기 액추에이터에서 구동되는 상기 내력의 크기를 전달하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the exercise device further includes a communication unit, wherein the communication unit transmits exercise information measured by the exercise device to the outside, receives information from the outside, and transmits the magnitude of the internal force driven by the actuator. It may be.
일 실시예에 따르면, 상기 액추에이터의 인근에 감속기를 더 구비하는 것일 수 있다.According to one embodiment, a reducer may be further provided near the actuator.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는 재활용 치료 기구 또는 헬스용 운동 기구인 것일 수 있다.According to one embodiment, the exercise device may be a recycled treatment device or a fitness exercise device.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는, 사용자로부터 발생하는 외력의 변화에 실시간으로 대응하여 내력의 변화를 제공하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the exercise device may provide changes in internal force in real time in response to changes in external force generated by the user.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는, 운동의 종류 또는 강도에 대한 정보 입력 과정 없이 사용자 맞춤형 운동 모드에 대한 안내가 가능한 것일 수 있다.According to one embodiment, the exercise device may provide guidance on a user-customized exercise mode without inputting information about the type or intensity of exercise.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는 다관절 운동을 수행하는 로봇 팔인 것일 수 있다.According to one embodiment, the exercise device may be a robot arm that performs multi-joint movements.
본 발명에서 제안하는 운동 장치의 내력연결부재를 활용할 경우, 별도의 비싸고 큰 부피를 차지하는 개별 부품들의 도입 없이도 경제적인 방식으로 운동 장치를 효과적으로 제어할 수 있으며, 외력이 가해지는 운동 정보를 정교한 데이터로 수득할 수 있고 실시간으로 그에 대응 가능한 내력의 구현이 가능하게 된다.When utilizing the load-bearing connection member of the exercise device proposed in the present invention, the exercise device can be effectively controlled in an economical manner without the introduction of separate expensive and bulky individual parts, and the exercise information applied by the external force can be converted into precise data. It becomes possible to implement a history that can be obtained and respond to it in real time.
본 발명에서 제안하는 실시예들을 일반 근력 증강을 목적으로 하는 사용자 또는 재활 환자용 운동 장치로 제조할 경우, 사용자들에게 운동을 보다 안전하게 더 높은 집중력으로 수행할 수 있도록 하는 것이 가능하다. 이 경우, 기존의 사용자의 희망 운동에 대한 다양한 정보를 입력하던 방식에서 나아가 보다 편리한 방식으로 사용자의 니즈를 운동기구가 자체적으로 수득하여 사용자에게 바람직한 최적의 운동 방식을 안내할 수 있다. 본 발명의 운동 장치는, 환자 및 고령의 사용자 등에게도 안전하고 효과적인 운동 환경을 제공할 수 있다.When the embodiments proposed in the present invention are manufactured as exercise devices for users aiming to increase general muscle strength or for rehabilitation patients, it is possible to enable users to perform exercises more safely and with greater concentration. In this case, the exercise equipment can independently obtain the user's needs in a more convenient way, rather than the existing method of inputting various information about the user's desired exercise, and guide the user to the optimal exercise method. The exercise device of the present invention can provide a safe and effective exercise environment even for patients and elderly users.
또한, 본 발명에서 제안하는 실시예들은 그 영역을 확장하여 작업용 로봇 팔 등에 적용될 경우에도 대단히 효과적일 수 있다. 작동 로봇의 로봇 팔 부위를 예로 들면, 외부의 기구나 복잡한 부품들의 도입이 없이도 작업을 수행하는 주위의 변화되는 환경에 효과적으로 대응하는 상호작용이 가능하게 할 수 있다.Additionally, the embodiments proposed in the present invention can be very effective even when expanded in scope and applied to work robot arms, etc. Taking the robotic arm part of a working robot as an example, it can enable interaction that effectively responds to changing environments around the task performed without the introduction of external mechanisms or complex parts.
도 1은, 본 발명의 실시예와 비교하기 위하여 종래에 이용되던 통상의 스트레인게이지 토크 센서의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 내력연결부재가 구현된 하나의 예시를 개략적으로 표현한 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 내력연결부재가 구동 기능을 가지는 다른 부품과 결합된 형태를 구현한 하나의 예시를 개략적으로 표현한 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 연결 부재를 이용하여 측정한 운동 정보 값을 그래프로 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에서 측정된 데이터와 노이즈 정도를 비교하기 위하여 종래에 이용되던 통상의 스트레인게이지 토크 센서를 이용하여 측정된 데이터 값을 그래프로 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에서 측정된 데이터와 노이즈 정도를 비교하기 위하여 종래에 이용되던 또 다른 통상의 스트레인게이지 토크 센서를 이용하여 측정된 데이터 값을 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 연결 부재를 이용하여 제조한 근력 증강용 운동 기기의 일 형태를 도시한 모식도이다.
도 8은, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 연결 부재를 이용하여 제조한 작업용 로봇 팔의 일 형태를 도시한 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of a conventional strain gauge torque sensor used in the past for comparison with an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram schematically showing an example in which the load-bearing connection member of an exercise device according to an embodiment of the present invention is implemented.
Figure 3 is a schematic diagram schematically showing an example in which the load-bearing connection member of an exercise device according to an embodiment of the present invention is combined with other parts having a driving function.
Figure 4 is a graph showing exercise information values measured using a connection member of an exercise device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing data values measured using a conventional strain gauge torque sensor used in the past to compare the noise level with the data measured in an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph showing data values measured using another conventional strain gauge torque sensor used in the related art to compare the noise level with the data measured in an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram showing one form of an exercise device for strengthening muscle strength manufactured using a connecting member of an exercise device according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a schematic diagram showing one form of a working robot arm manufactured using a connecting member of an exercise device according to an embodiment of the present invention.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.Embodiments of the present disclosure are illustrated for the purpose of explaining the technical idea of the present disclosure. The scope of rights according to the present disclosure is not limited to the embodiments presented below or the specific description of these embodiments.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.All technical terms and scientific terms used in this disclosure, unless otherwise defined, have meanings commonly understood by those skilled in the art to which this disclosure pertains. All terms used in this disclosure are selected for the purpose of more clearly explaining this disclosure and are not selected to limit the scope of rights according to this disclosure.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.Expressions such as “comprising,” “comprising,” “having,” and the like used in the present disclosure are open terms that imply the possibility of including other embodiments, unless otherwise stated in the phrase or sentence containing the expression. It should be understood as (open-ended terms).
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.The singular forms described in this disclosure may include plural forms unless otherwise stated, and this also applies to the singular forms recited in the claims.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the attached drawings. Additionally, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of identical or corresponding components may be omitted. However, even if descriptions of components are omitted, it is not intended that such components are not included in any embodiment.
도 1은, 본 발명의 실시예와 비교하기 위하여 종래에 이용되던 통상의 스트레인게이지 타입의 토크 센서의 구조를 나타낸 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of a conventional strain gauge type torque sensor used in the past for comparison with an embodiment of the present invention.
도 1의 통상의 스트레인게이지 타입의 토크 센서의 경우, 제1 결합부 플랜지(5)와 제2 결합부 플랜지(5') 사이를 연결하는 원통형 축 상에 커넥터(7)와 휘트스톤 브릿지 구조를 형성하는 스트레인 센서(3), 그리고 토크 센싱부가(9) 구비되어 있다.In the case of the conventional strain gauge type torque sensor shown in FIG. 1, a connector 7 and a Wheatstone bridge structure are installed on a cylindrical axis connecting the
기존의 운동 장치에 있어서 사용자로 인하여 발생하는 외력(토크)을 측정하기 위해서는 도 1과 같이 다수의 부품들로 이루어진 별도의 장치가 추가적으로 구비되어야 하는 문제가 있었으며, 이는 비용 상의 제약과 공간상의 제약을 야기하여 앞서 언급했던 것과 같이 상용화에 걸림돌이 되어 왔다. 게다가, 구동부와 출력부 양 측의 부품들에 별도의 기계적인 결합을 가능하게 하기 위한 어댑터를 삽입해야 하거나, 기존의 부품들을 운동 장치에 적용하기 위하여 추가적인 가공이 필요한 경우도 단점으로 존재하였다.In order to measure the external force (torque) generated by the user in the existing exercise device, there was a problem that a separate device consisting of a number of parts as shown in Figure 1 had to be additionally provided, which caused cost and space constraints. As mentioned earlier, this has become an obstacle to commercialization. In addition, there were disadvantages in that adapters had to be inserted to enable separate mechanical coupling to the parts on both the drive unit and the output unit, or that additional processing was required to apply existing parts to the exercise device.
본 발명자는 이와 같은 문제를 해소하고, 신 개념의 순응형 운동 장치를 개발하기 위한 노력 끝에 본 발명에서 제안하고자 하는 운동 장치의 내력연결부재를 개발하였다. After making efforts to solve this problem and develop a new concept of compliant exercise device, the present inventor developed a load-bearing connection member for the exercise device proposed in the present invention.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 내력연결부재가 구현된 하나의 예시를 개략적으로 표현한 모식도이다. Figure 2 is a schematic diagram schematically showing an example in which the load-bearing connection member of an exercise device according to an embodiment of the present invention is implemented.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 내력연결부재가 구동 기능을 가지는 다른 부품과 결합된 형태를 구현한 하나의 예시를 개략적으로 표현한 모식도이다. Figure 3 is a schematic diagram schematically showing an example in which the load-bearing connection member of an exercise device according to an embodiment of the present invention is combined with other parts having a driving function.
이하에서는 도 2 내지 도 3을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 운동 장치의 내력연결부재를 구성하는 특징들과 각 구성의 기능들에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 and 3, the features constituting the load-bearing connection member of the exercise device proposed in an embodiment of the present invention and the functions of each component will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 내력연결부재는, 일 방향으로 연장 형성되고, 일 부재와 타 부재 사이를 연결하는 정밀제어형 시스템이 적용된 운동 장치의 내력연결부재; 상기 내력연결부재의 일 단에 형성되는 제1 연결부(110); 상기 내력연결부재의 타 단에 형성되고, 외력이 가해지는 타 부재와의 연결이 형성되는 제2 연결부(110'); 상기 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 상기 내력연결부재에 부착 형성되는 ADC 모듈(120); 및 상기 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 상기 내력연결부재 상에 부착 형성되고 상기 ADC 모듈과 연결되며 서로 간에 네트워크 구조를 이루는 복수 개의 스트레인게이지(130);를 포함한다.The load-bearing connection member of the exercise device according to an embodiment of the present invention includes a load-bearing connection member of the exercise device that extends in one direction and is applied with a precision control system that connects one member to another member; A first connection portion 110 formed at one end of the load-bearing connection member; a second connection portion 110' formed at the other end of the load-bearing connection member and connected to another member to which an external force is applied; An ADC module 120 attached to the load-bearing connection member between the first connection part and the second connection part; and a plurality of strain gauges 130 attached to the load-bearing connection member between the first connection part and the second connection part, connected to the ADC module, and forming a network structure with each other.
상기 운동장치는 정밀제어 시스템이 적용된 것일 수 있다.The exercise device may be one to which a precision control system is applied.
상기 내력연결부재는, 단순한 덮개와 같은 부재가 아니고, 내력의 구현 및 전달이 가능하도록 하는 부재인 것일 수 있다. 상기 내력연결부재는, 일 예에서 압출 또는 인발된 관일 수 있다.The load-bearing connecting member may not be a simple cover-like member, but may be a member that enables the implementation and transmission of load-bearing force. In one example, the load-bearing connecting member may be an extruded or drawn pipe.
상기 내력의 개념은 운동의 관점에서는 사용자의 근력에 대응되는 저항력 혹은 보조력인 것일 수 있으며, 보다 넓은 개념에서는 외부에서 작용하는 힘에 대응되는 크기나 방향을 가지는 힘일 수 있다.From an exercise perspective, the concept of internal force may be a resistance or auxiliary force corresponding to the user's muscular strength, and in a broader concept, it may be a force with a size or direction corresponding to an external force.
상기 스트레인게이지는 일 예에서 도 2와 같이 사각 형태로 형성된 내력연결부재의 상면과 하면에 위치할 수 있으며, 다른 일 예에서는 좌측면과 우측면에 위치할 수도 있다.In one example, the strain gauge may be located on the upper and lower surfaces of a load-bearing connection member formed in a square shape as shown in FIG. 2, and in another example, it may be located on the left and right sides.
상기 운동 장치의 내력연결부재는, 전동식으로 구동하는 정밀제어형 시스템이 적용된 운동장치의 부품에 대하여 적용되는 것일 수 있다.The load-bearing connection member of the exercise device may be applied to parts of the exercise device to which an electrically driven precision control system is applied.
본 발명에서 언급하는 정밀제어형 시스템이라 함은, 본 발명에서 설명하는 운동 장치의 제어에 관한 특징을 설명하기 위한 용어로서, 외부에서 가해지는 외력에 대응되는 저항력을 의도한 수준으로 부여하기 위한 시스템을 의미한다. 일 예로서, 상기 정밀제어형 시스템은 역학적 반응을 목표한 모델과 같도록 제어할 수 있는 임피던스 제어 방식이 탑재된 시스템을 의미하는 것일 수 있다. The precision control system referred to in the present invention is a term used to describe the characteristics of the control of the exercise device described in the present invention, and is a system for providing a resistance force corresponding to an external force applied at an intended level. it means. As an example, the precision control system may mean a system equipped with an impedance control method that can control the mechanical response to be the same as the target model.
일 실시예에 따르면, 상기 ADC 모듈은, 외부 전자기 간섭에 대해서 물리적 차폐가 이루어지도록 형성되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the ADC module may be formed to physically shield against external electromagnetic interference.
일 예로서, 상기 ADC 모듈은 상기 내력연결부재의 외면에 부착될 수 있으며 물리적인 차폐가 가능한 소재의 외부 구조물을 도입하여 외부로부터 둘러쌓인 구조의 내부에 배치되는 것일 수 있다.As an example, the ADC module may be attached to the outer surface of the load-bearing connection member and may be placed inside a structure surrounded from the outside by introducing an external structure made of a material capable of physical shielding.
또 다른 일 예로서, 상기 내력연결부재는, 내부에 빈 공간이 형성되는 것이고, 상기 ADC 모듈은 상기 내력연결부재의 상기 빈 공간 내벽에 부착 형성되는 것일 수 있다.As another example, the load-bearing connection member may have an empty space formed therein, and the ADC module may be attached to the inner wall of the empty space of the load-bearing connection member.
이 때, 상기 내력연결부재는, 강성이 있는 소재로 구성될 수 있으며, 금속 또는 전도성 탄성변형 물질로 구성될 수 있다. 상기 내력연결부재는, 속이 빈 관 형태로 형성될 수 있다. 이는 질량 대비 강성 및 강도가 강한 형태로 구성되도록 설계하는 것이 바람직할 수 있기 때문이다. 일 예에서 상기 내력연결부재는 원통형 관 형태로 구성될 수 있으며, 다른 일 예에서 상기 내력연결부재는 사각 관 형태로 구성될 수도 있다.At this time, the load-bearing connecting member may be made of a rigid material, or may be made of metal or a conductive elastic deformable material. The load-bearing connection member may be formed in the form of a hollow tube. This is because it may be desirable to design it in a form that has strong rigidity and strength compared to mass. In one example, the load-bearing connecting member may be configured in the form of a cylindrical tube, and in another example, the load-bearing connecting member may be configured in the form of a square tube.
상기 제1 연결부와 제2 연결부는 타 부품들과 연결이 형성되도록 하는 부분일 수 있으며, 일 예로서 홈이 파여진 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1 연결부 및 제2 연결부는, 타 부품과 볼트 등의 체결 수단에 의하여 상호 고정되어 연결되는 것일 수 있다. 상기 제1 연결부와 제2 연결부는 상기 내력연결부재의 양 말단 인근에 대칭을 형성하는 구조로 형성될 수 있다.The first connection part and the second connection part may be parts that connect to other components, and as an example, may be formed in a grooved structure. The first connection part and the second connection part may be fixed and connected to each other by fastening means such as bolts and other parts. The first connection part and the second connection part may be formed in a symmetrical structure near both ends of the load-bearing connection member.
상기 제1 연결부는 일 예에 따르면 정밀제어형 시스템이 작동하도록 구동력의 구현이 가능한 액추에이터(210)를 포함하는 구동부(200)와 연결이 형성되는 것일 수 있다.According to one example, the first connection part may be connected to the driving part 200 including an actuator 210 capable of implementing driving force so that a precision control system operates.
이 때, 상기 ADC 모듈은 제1 연결부에 인접한 영역의 상기 내력연결부재의 빈 공간의 내벽에 부착 형성될 수 있다. ADC 모듈의 위치는 상기 내력연결부재의 빈 공간 내부에 위치하면 족하며 본 발명에서 상기 내벽의 구체적인 위치를 특별히 한정하지는 않는다.At this time, the ADC module may be attached to the inner wall of the empty space of the load-bearing connection member in the area adjacent to the first connection part. The location of the ADC module is sufficient as long as it is located inside the empty space of the load-bearing connection member, and the specific location of the inner wall is not particularly limited in the present invention.
상기 ADC 모듈의 위치는, 상기 내력연결부재의 구조로 인하여 차폐의 효과를 볼 수 있는 곳이면 족하지만, 일 예로서 신호의 품질 향상을 고려하여 스트레인 게이지와 인접한 곳에 위치하는 것이 좋을 수 있다.The location of the ADC module is sufficient as long as the shielding effect can be seen due to the structure of the load-bearing connection member, but for example, considering the improvement of signal quality, it may be better to locate it adjacent to the strain gauge.
상기 스트레인게이지는 상기 ADC 모듈과 연결될 필요가 있다. 상기 스트레인게이지는 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 상기 내력연결부재 상에 위치하는 것일 수 있다.The strain gauge needs to be connected to the ADC module. The strain gauge may be located on the load-bearing connection member between the first connection part and the second connection part.
상기 스트레인게이지는 복수 개 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 스트레인게이지는 서로 간에 네트워크 구조를 이루는 것일 수 있다. 일 예로서 상기 복수 개의 스트레인게이지는 상호 간에 전기적으로 휘트스톤 브릿지 구조가 되도록 계산된 위치에 구비되는 것일 수 있다.There may be a plurality of strain gauges, and the plurality of strain gauges may form a network structure with each other. As an example, the plurality of strain gauges may be provided at positions calculated to electrically form a Wheatstone bridge structure.
이와 같이 디자인된 연결 부재를 통하여 스트레인게이지는 제2 연결부에 형성된 타 부재로부터 가해지는 외력을 측정하여 ADC 모듈로 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스트레인게이지는 제2 연결부와 제1 연결부 사이의 반력에 의한 변형 정도를 측정하는 것일 수 있다. 이는 간단한 변환을 통하여 반력에 대한 데이터로 환산될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 반력에 대한 데이터에 구동부에서 발생하는 구동력에 대한 데이터를 반영하여 외력에 대한 정보를 확보할 수 있다. Through the connecting member designed in this way, the strain gauge can measure the external force applied from another member formed in the second connecting portion and transmit it to the ADC module. More specifically, the strain gauge may measure the degree of deformation caused by the reaction force between the second connection part and the first connection part. This can be converted into data about reaction force through simple conversion. According to one example, information about the external force can be secured by reflecting data about the driving force generated from the driving unit in the data about the reaction force.
이 때, 상기 ADC 모듈이 아날로그 신호를 전기적으로 변환하는 과정에서 외부로부터의 전자기적 간섭에 의해서 신호가 크게 왜곡될 수 있다. 이와 같이 대단히 민감한 ADC 모듈을 이용하기 위해서는 외부로부터의 노이즈를 제거하거나 정제하기 위한 별도의 부품 또는 전자기적 수단을 구비하는 것이 일반적이다. 그러나 본 발명에 따르면, ADC 모듈이 상기 내력연결부재 내부에 위치하기 때문에 별도의 부품이나 전자기적 수단을 도입하기 위한 회로의 구비 없이도 외부로부터 가해지는 전자기적 간섭이 자연스럽게 상당수준 차폐되거나 정제되는 효과가 구현될 수 있다.At this time, while the ADC module electrically converts the analog signal, the signal may be greatly distorted due to electromagnetic interference from the outside. In order to use such a highly sensitive ADC module, it is common to provide separate components or electromagnetic means to remove or purify external noise. However, according to the present invention, since the ADC module is located inside the load-bearing connection member, electromagnetic interference applied from the outside is naturally shielded or refined to a significant extent without the need for separate components or circuits for introducing electromagnetic means. It can be implemented.
일 실시예로서, 본 발명의 내력연결부재는, 상기 스트레인게이지들의 저항값의 생산 편차를 교정하기 위한 교정회로를 추가적으로 포함할 수 있다.As an embodiment, the load-bearing connection member of the present invention may additionally include a correction circuit for correcting production deviations in resistance values of the strain gauges.
일 예에 따르면, 상기 내력연결부재는, 에일리어싱 현상의 방지를 위하여 추가적으로 고주파 신호를 차단하기 위한 LPF 회로를 더 포함할 수 있다.According to one example, the load-bearing connection member may further include an LPF circuit for additionally blocking high-frequency signals to prevent aliasing.
상기 LPF 회로의 포함은, 안티 에일리어싱 로우 패스 필터(anti-ailiasing low pass filter)와 같은 부품의 장착을 통하여 구현할 수 있으며, 이를 통하여 에일리어싱(Ailiasing) 현상에 대해서도 완화시키는 효과를 기대할 수 있다.The inclusion of the LPF circuit can be implemented through the installation of components such as an anti-aliasing low pass filter, and through this, the effect of mitigating the aliasing phenomenon can be expected.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 내력연결부재가 가진 특징들은 내부가 비어있고 외력에 대응하여 모터와 같은 전동식 액추에이터에 의해 내력이 구현되는 정밀제어형 시스템으로 구동하는 운동 장치에서 특별한 의미가 있는 것일 수 있다. 또한, 상기 내력연결부재는 운동 정보를 수집하고 분석하여 단순한 구조의 도입으로 더 나은 운동 환경을 제공하기 위한 운동 장치에서 더욱 특별한 의미가 있는 것일 수 있다.As such, the characteristics of the load-bearing connection member proposed in an embodiment of the present invention have a special meaning in an exercise device driven by a precision-controlled system in which the internal force is hollow and the internal force is implemented by an electric actuator such as a motor in response to external force. It could be. In addition, the load-bearing connection member may have a special meaning in an exercise device that collects and analyzes exercise information and provides a better exercise environment by introducing a simple structure.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 연결 부재를 이용하여 측정한 운동 정보 값을 그래프로 나타낸 것이다.Figure 4 is a graph showing exercise information values measured using a connection member of an exercise device according to an embodiment of the present invention.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에서 측정된 데이터와 노이즈 정도를 비교하기 위하여 종래에 이용되던 통상의 스트레인게이지 토크 센서를 이용하여 측정된 데이터 값을 그래프로 나타낸 것이다. 도 6은, 본 발명의 일 실시예에서 측정된 데이터와 노이즈 정도를 비교하기 위하여 종래에 이용되던 또 다른 통상의 스트레인게이지 토크 센서를 이용하여 측정된 데이터 값을 그래프로 나타낸 것이다.Figure 5 is a graph showing data values measured using a conventional strain gauge torque sensor used in the past to compare the noise level with the data measured in an embodiment of the present invention. Figure 6 is a graph showing data values measured using another conventional strain gauge torque sensor used in the related art to compare the noise level with the data measured in an embodiment of the present invention.
도 4에서 제시되는 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따라서 연결 부재를 직접 제작하고 운동 장치로 구현한 뒤 수집한 운동 정보 데이터는, 특별히 추세를 이탈하는 노이즈 데이터 없이 효과적으로 정리된 리니어(linear)한 형태를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 상기 그래프의 데이터에서는 전체적으로 형성되는 선형성이 중요할 뿐이며, 평행이동에 의한 오차는 간단히 보상될 수 있는 부분이어서 크게 중요하지 않을 수 있다.As shown in Figure 4, the exercise information data collected after directly manufacturing the connection member and implementing it as an exercise device according to an embodiment of the present invention is effectively organized linear data without noise data that specifically deviates from the trend. You can see that it represents the shape. In the data of the above graph, the overall linearity is important, and the error due to parallel movement can be easily compensated, so it may not be very important.
도 5 및 도 6에서 제시되는 그래프는, 도 1과 같이 통상의 스트레인 센서를 이용한 토크 센서에 노이즈를 제거하기 위한 회로와 추가적인 회로 및 부품을 별도로 도입한 운동 장치에서 수득한 운동 정보인데, 이 그래프들과 도 1의 데이터를 비교해 보면 큰 차이가 드러나지 않음을 알 수 있다. The graphs presented in FIGS. 5 and 6 are exercise information obtained from an exercise device in which a circuit for removing noise and additional circuits and components are separately introduced to a torque sensor using a conventional strain sensor, as shown in FIG. 1. These graphs Comparing the data in FIG. 1 with the data in FIG. 1, it can be seen that there is no significant difference.
이와 같이, 본 발명에서 제안하는 연결 부재를 이용할 경우, 별도의 노이즈 제거 수단을 도입하지 않고도 충분히 기존의 고가의 다부품을 포함하는 센서에 상응하는 운동 정보의 수집이 가능하고, 또한 간단한 구조의 운동 장치의 제작이 가능함을 확인할 수 있다.In this way, when using the connection member proposed in the present invention, it is possible to collect motion information corresponding to an existing expensive sensor containing many parts without introducing a separate noise removal means, and also enables motion information of a simple structure. It can be confirmed that the device can be manufactured.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 스트레인게이지는, 상기 제2 연결부에 걸리는 토크의 측정이 가능하도록 서로 간에 대칭 구조를 이루도록 위치하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the plurality of strain gauges may be positioned to form a symmetrical structure with respect to each other to enable measurement of torque applied to the second connection portion.
상기 토크는 측정을 희망하는 방향의 탄성변형에 의한 영향에 관한 힘일 수 있다. 상기 복수 개의 스트레인게이지들은 구조물의 표면에 측정을 원하는 방향에 가해지는 외력은 남기고, 측정을 원하지 않는 방향의 외력이나 열에 의한 변형을 상쇄하도록 하는 효과를 가지는 위치에 계산되어 위치하게 되는 것일 수 있다. The torque may be a force related to the influence of elastic deformation in the direction in which measurement is desired. The plurality of strain gauges may be calculated and positioned at a position that has the effect of leaving external force applied to the surface of the structure in the direction in which measurement is desired and canceling out external force or deformation due to heat in the direction in which measurement is not desired.
이러한 구조는 일 예에서 상기 복수 개의 스트레인게이지들이 휘트스톤 브리지 구조를 가지도록 배치되는 것일 수 있다.In one example, this structure may be such that the plurality of strain gauges are arranged to have a wheatstone bridge structure.
일 실시예에 따르면, 상기 ADC 모듈은, 상기 스트레인게이지를 통해서 출력되는 전압을 측정하여 프로세서에서 이용할 수 있는 신호 값으로 변환하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the ADC module may measure the voltage output through the strain gauge and convert it into a signal value that can be used by the processor.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 스트레인게이지들의 출력부는 상기 ADC 모듈의 입력부와 전기적으로 연결되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the output unit of the plurality of strain gauges may be electrically connected to the input unit of the ADC module.
상기 전기적인 연결은 도선에 의해서 형성될 수 있으며, 바람직하게는 100 밀리옴 미만의 저항값이 낮은 도선으로 연결될 수 있으며, 일 예에 따르면 상기 도선은 얇은 구리 도선인 것일 수 있다.The electrical connection may be formed by a conductor, preferably a conductor with a low resistance value of less than 100 milliohms. According to one example, the conductor may be a thin copper conductor.
일 실시예에 따르면, 상기 운동장치의 내력연결부재의 소재는, 내부에 위치한 상기 ADC 모듈에 가해지는 외부의 전자기적 간섭 효과(Electromagnetic Interference)의 적어도 일부를 차폐할 수 있는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the material of the load-bearing connection member of the exercise device may include a material capable of shielding at least a portion of external electromagnetic interference effects applied to the ADC module located inside.
상기 운동장치의 내력연결부재의 소재는, 에일리어싱 현상을 방지하기 위한 목적에서 적절한 것으로 선택되는 것일 수 있다.The material of the load-bearing connection member of the exercise device may be appropriately selected for the purpose of preventing aliasing.
일 실시예에 따르면, 상기 내력연결부재는, 상기 ADC 모듈의 입력부로 전달되는 값에 대하여 신호의 증폭을 수행하는 회로를 더 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the load-bearing connection member may further include a circuit that amplifies a signal for a value transmitted to the input unit of the ADC module.
상기 연결 부재는, 프로세서에서 이용할 수 있는 신호 값으로 변환하는 과정에서 운동 신호를 나타내는 신호의 강도를 잘 측정할 수 있도록 측정값들을 증폭하는 것을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 연결 부재는 OP AMP(Opreational Amplifier)가 포함된 증폭 회로를 포함하도록 구성될 수 있다.The connection member may include amplifying the measured values to better measure the strength of the signal representing the motion signal in the process of converting them into signal values usable by the processor. According to one example, the connection member may be configured to include an amplification circuit including an operational amplifier (OP AMP).
일 실시예에 따르면, 상기 제2 연결부와 연결되는 타 부재는, 사용자 등으로부터 직접 외력이 가해지는 조작부이거나, 또는 또 다른 부재와 연결되며 운동이 수행되는 팔 형태의 연결부인 것일 수 있다.According to one embodiment, the other member connected to the second connection part may be a manipulation unit to which an external force is applied directly from a user, etc., or may be an arm-shaped connection part connected to another member and on which movement is performed.
본 발명에서 운동이 수행되는 팔 형태의 연결부의 개념은 외력이 가해져 어떠한 운동이 발생하게 되는 일 방향으로 연장 형성되는 부재와 유사한 의미로 취급 가능하다. 상기 팔 형태의 연결부는 관 형태의 연결 부재일 수 있으며, 로봇의 팔을 형성하는 일 방향으로 연장 형성된 또 다른 부품일 수도 있고, 운동 장치나 재활 장치에서 사용자가 외력을 직접 가하도록 형성된 손잡이나 쿠션, 밴드 등의 형태 중 하나인 것일 수 있다. 즉, 상기 내력연결부재는 전체적으로 하나의 시스템을 형성하는 또 다른 액추에이터 또는 액추에이터와 연결된 부재와 연결되는 것일 수 있으며, 이를 통하여 다관절 로봇 팔 형태로 응용될 수 있다.In the present invention, the concept of an arm-shaped connection part through which movement is performed can be treated in a similar sense to a member extending in one direction where an external force is applied and a certain movement occurs. The arm-shaped connection part may be a tube-shaped connecting member, or may be another part extending in one direction forming the arm of the robot, or a handle or cushion formed to allow the user to directly apply external force in an exercise device or rehabilitation device. It may be one of the following forms: , band, etc. In other words, the force-bearing connection member may be connected to another actuator or a member connected to the actuator forming an overall system, and through this, it may be applied in the form of a multi-joint robot arm.
일 실시예에 따르면, 상기 정밀제어형 시스템은, 임피던스 제어 방식을 이용하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the precision control system may use an impedance control method.
상기 시스템은 외부로부터 가해지는 외력을 측정하고 그에 대응하기 위한 내력을 실시간으로 제어하는 방식인 것일 수 있다.The system may measure an external force applied from the outside and control the internal force to respond in real time.
실시간 제어 시스템으로 구현함으로써, 외부 환경 변화에 따른 외력에 적극적으로 내력을 가하여 반응하는 운동장치나 로봇이 구현될 수 있다.By implementing a real-time control system, an exercise device or robot that responds to external forces due to changes in the external environment by actively applying internal forces can be implemented.
본 발명의 다른 일 실시예에서 제안하는 운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 정밀제어형 시스템의 운동 장치에 따르면, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 내력연결부재를 포함하고, 상기 제1 연결부에는, 상기 내력연결부재에 내력을 가할 수 있는 액추에이터가 연결되는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an exercise device of a precision control system including a force-bearing connection member of an exercise device proposed in an embodiment of the present invention includes a force-bearing connection member of the exercise device according to an embodiment of the present invention, and 1 An actuator capable of applying an internal force to the load-bearing connection member may be connected to the connection part.
상기 내력의 크기와 방향은 상기 내력연결부재의 제2 연결부에 가해지는 외력에 상응하여 결정되는 것일 수 있다.The magnitude and direction of the internal force may be determined in accordance with the external force applied to the second connection portion of the internal force connecting member.
일 실시예에 따르면, 상기 내력은, 상기 제2 연결부와 연결되는 타 부재로부터 상기 내력연결부재에 가해지는 외력에 대항하거나 상기 외력을 보조하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the internal force may oppose or assist the external force applied to the internal force connecting member from another member connected to the second connection part.
이를 통해서 근력 증강용 운동 장치, 재활 치료용 운동 장치 혹은 작업 로봇용 운동 장치 등의 본 발명의 실시예들에 따른 순응형 제어 기능이 수행되는 것일 수 있다.Through this, the adaptive control function according to embodiments of the present invention, such as an exercise device for muscle strength enhancement, an exercise device for rehabilitation therapy, or an exercise device for a working robot, may be performed.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는 통신부를 더 포함하며, 상기 통신부는 상기 운동 장치에서 측정된 운동 정보를 외부로 송신하고, 외부로부터 정보를 전달받아 상기 액추에이터에서 구동되는 상기 내력의 크기를 전달하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the exercise device further includes a communication unit, wherein the communication unit transmits exercise information measured by the exercise device to the outside, receives information from the outside, and transmits the magnitude of the internal force driven by the actuator. It may be.
상기 운동 장치는 수동적인 장치로 구현될 수 있으며, 상기 통신부를 통해 외부 서버에서 기록, 분석 및 사용자와의 상호작용 등의 복잡한 작업이 수행될 수 있다. 그 결과로서 상기 운동장치의 통신부를 통하여 외부 서버로 전달된 측정된 운동 정보는 상기 외부 서버에서 프로세스를 거쳐 사용자 맞춤형의 필요한 명령을 다시 상기 운동 장치 통신부로 전달하고 액추에이터의 구동부를 통해 내력이 구현됨으로써 본 발명에서 의도하는 순응형 제어 기능이 수행되는 것일 수 있다. The exercise device may be implemented as a passive device, and complex tasks such as recording, analysis, and interaction with the user may be performed on an external server through the communication unit. As a result, the measured exercise information transmitted to the external server through the communication unit of the exercise device goes through a process in the external server, and the necessary user-customized command is transmitted back to the exercise device communication unit, and internal force is implemented through the driving unit of the actuator. The adaptive control function intended by the present invention may be performed.
구체적인 일 예로, 사용자는 본 발명의 일 실시예에 따르는 재활치료용 의료기기에 앉아서 신원확인 절차를 거친 후 특정한 동작의 운동을 시작하게 된다. As a specific example, a user sits on a medical device for rehabilitation treatment according to an embodiment of the present invention, goes through an identity verification process, and then starts exercising a specific movement.
이 때, 상기 내력연결부재를 포함하는 운동 장치는 사용자의 운동 시작점에서 사용자 특유의 운동 정보를 측정, 수집하여 상기 통신부를 통하여 외부 서버로 송신할 수 있다. 상기 외부 서버와 그에 연결된 프로세서에서는 상기 사용자의 저장된 운동 정보와 실시간 운동 정보를 종합하여 사용자의 컨디션과 몸 상태에 따른 운동 수준과 추천 운동 모드를 분석하고 선택한 후, 상기 운동 장치의 통신부로 적절한 내력을 구현하도록 다시 명령을 전달할 수 있다. 이 때, 상기 운동 수준은, 사용자의 근력의 정도, 유연성의 정도, 지구력의 정도 및 그 외의 사용자의 운동에 대한 정보들을 포함하는 개념일 수 있으며, 본 발명에서는 이에 대하여 특별히 한정하지 아니한다.At this time, the exercise device including the load-bearing connection member can measure and collect user-specific exercise information at the user's exercise starting point and transmit it to an external server through the communication unit. The external server and the processor connected to it synthesize the user's stored exercise information and real-time exercise information, analyze and select exercise levels and recommended exercise modes according to the user's condition and body condition, and then send appropriate history to the communication unit of the exercise device. You can pass the command back to be implemented. At this time, the exercise level may be a concept that includes the user's degree of muscle strength, degree of flexibility, degree of endurance, and other information about the user's exercise, and the present invention does not specifically limit this.
상기 통신부를 통하여 명령을 전달받은 운동 장치는 상기 액추에이터를 통하여 사용자 맞춤형 내력을 구현하게 되고, 사용자는 실시간으로 본인이 가하는 힘에 대응되는 저항력 또는 보조력과 같은 내력을 받으면서 적절한 재활 운동의 수행이 가능해진다. 이러한 방식을 통하여 통상의 중량물을 이용한 운동의 경우에 발생가능한 안전사고등을 미연에 방지함과 동시에 최적의 운동 상황이 제공될 수 있다. The exercise device that receives the command through the communication unit implements user-customized internal force through the actuator, and the user can perform appropriate rehabilitation exercises while receiving internal force such as resistance or assistive force corresponding to the force applied by the user in real time. It becomes. Through this method, safety accidents that may occur in the case of exercise using ordinary heavy objects can be prevented and an optimal exercise situation can be provided.
일 실시예에 따르면, 상기 액추에이터의 인근에 감속기를 더 구비하는 것일 수 있다.According to one embodiment, a reducer may be further provided near the actuator.
상기 감속기는 속도를 줄이는 대신 내력을 크게 하여 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 감속기는, 상기 액추에이터의 토크 속도가 요구 조건에 비해 힘은 약하고, 속도는 빠른 경우가 발생할 경우 이를 조절하기 위한 측면에서 구비될 수 있다.The reducer can perform the function of increasing internal force and transmitting it instead of reducing speed. The reducer may be provided to adjust the torque speed of the actuator when the force is weak and the speed is high compared to the required conditions.
도 7은, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 연결 부재를 이용하여 제조한 근력 증강용 운동 기기의 일 형태를 도시한 모식도이다.Figure 7 is a schematic diagram showing one form of an exercise device for strengthening muscle strength manufactured using a connecting member of an exercise device according to an embodiment of the present invention.
도 7은, 레그 컬 익스텐션 장치(1000)를 예를 들어 나타낸 것으로서 본 발명에서 제안하는 연결 부재를 이용한 운동 장치이다. 도 7에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 연결 부재(100)를 중심으로, 제1 연결부에는 조작부(300)가, 제2 연결부에는 구동부(200)가 형성된 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 장치의 일 측에는 통신부(400)를 포함하는 제어 시스템이 구비되어 있다.Figure 7 shows the leg curl extension device 1000 as an example, which is an exercise device using the connecting member proposed in the present invention. According to FIG. 7, it can be seen that the manipulation unit 300 is formed in the first connection part and the driving unit 200 is formed in the second connection part, centered around the connection member 100 according to an embodiment of the present invention. Additionally, a control system including a communication unit 400 is provided on one side of the device.
도 7에서 확인 가능한 것과 같이, 본 발명에서 제안하는 운동기구는 사용자로부터 희망하는 운동의 종류나 강도를 요구하는 별도의 정보 입력을 위한 디스플레이를 필요로 하지 않을 수 있으며, 특별히 추가적인 부피를 차지하는 장비 없이도 통상의 운동기구와 유사한 형태를 취할 수 있다.As can be seen in FIG. 7, the exercise equipment proposed in the present invention may not require a display for inputting separate information requesting the type or intensity of exercise desired by the user, and can be used without the equipment taking up additional space. It may take a form similar to ordinary exercise equipment.
도 7의 실시예를 통하여 본 발명의 운동기구의 일 구동 예에 대하여 다음과 같이 설명한다. 운동기구의 사용자가 조작부(300)에 약간의 외력을 가하면서 운동을 시작하려고 하면, 내력연결부재 내에 탑재된 센서부(100)는 스트레인게이지와 ADC 모듈을 통하여 조작부에 가해지는 외력을 인지하여 통신부(400)로 전달할 수 있다. 이 때, 통신부는 외부 서버로 외력과 관련된 사용자의 운동 정보를 전달하고 외부 서버는 연결되어 있는 프로세스를 통하여 사용자의 운동 의도와 유연성, 안내하기 적절한 운동 강도 등을 파악한다. 이후 프로세서는 외부 서버를 통하여 구동부(200)로 사용자의 외력에 대응하는 적절한 내력에 대한 정보를 전달하게 된다. 상기 구동부는 액추에이터(210)와 회전부(220) 및 회전부 커버(230) 등으로 이루어지며 사용자의 외력에 대응하도록 조작부에 내력을 전달하는 역할을 수행한다. 이와 같이 상기 운동기구는 외부의 서버 및 프로세서와 통신부를 통하여 연동하며 사용자 맞춤형 운동 장치의 역할을 수행할 수 있다. 이 과정에서 상기 스트레인게이지와 ADC 모듈을 포함하는 연결 부재는, 별도의 추가적인 회로나 부품을 포함하지 않은 상태로도 충분히 훌륭한 수준으로 사용자 맞춤형 운동정보를 효과적으로 추출할 수 있는 역할을 수행하게 되는 것이다.An example of driving the exercise equipment of the present invention will be described as follows through the embodiment of FIG. 7. When the user of the exercise equipment tries to start exercising by applying a slight external force to the control unit 300, the sensor unit 100 mounted in the load-bearing connection member recognizes the external force applied to the control unit through the strain gauge and ADC module and sends a message to the communication unit. It can be delivered to (400). At this time, the communication unit transmits the user's exercise information related to the external force to the external server, and the external server determines the user's exercise intention, flexibility, and exercise intensity appropriate for guidance through a connected process. Thereafter, the processor transmits information about the appropriate internal force corresponding to the user's external force to the driving unit 200 through an external server. The driving unit consists of an actuator 210, a rotating unit 220, and a rotating unit cover 230, and serves to transmit internal force to the operating unit to respond to the user's external force. In this way, the exercise equipment can function as a user-customized exercise device by linking with an external server and processor through a communication unit. In this process, the connection member including the strain gauge and the ADC module performs the role of effectively extracting user-customized exercise information at a sufficiently good level without including any additional circuits or components.
이와 같은 방식을 통하여 사용자가 운동 중 갑자기 힘이 빠져 고중량을 감당하기 어려운 상황이 오더라도 운동 장치가 스스로 내력을 조절하여 사용자가 부상을 당하지 않도록 통제할 수 있다. 또한, 사용자가 근 지구력이 떨어져 가할 수 있는 외력의 크기가 약해지더라도, 운동 장치는 그에 순응하는 내력 또한 약해지도록 제어하여 약한 힘으로도 지속적인 운동이 가능하도록 제어할 수 있다. 이를 통하여 사용자는 운동 중간에 힘이 빠지는 상황이 발생하더라도 운동을 중단하고 저중량의 중량물로 교체하는 과정 없이, 변화된 힘으로도 지속적인 운동이 가능하게 되어 더 높은 운동 효과를 기대할 수 있게 된다.In this way, even if the user suddenly loses strength during exercise and finds it difficult to carry a high weight, the exercise device can control the user's internal force to prevent injury. In addition, even if the size of the external force that the user can apply weakens due to a decrease in muscular endurance, the exercise device can control the internal force corresponding to it to also weaken so that continuous exercise is possible even with weak force. Through this, even if the user loses strength in the middle of the exercise, the user can continue to exercise even with the changed strength without having to stop the exercise and replace it with a lighter weight, and can expect higher exercise effectiveness.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는, 사용자가 운동을 시작하기 전에 사용자에게 희망하는 운동의 종류, 강도, 횟수 및 시간으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 운동 정보의 입력을 요청하지 않고도 사용자에게 맞춤형 운동을 수행할 수 있도록 유도할 수 있다. 이를 통하여 사용자는 운동 장치에 도착한 순간부터 오롯이 운동에 집중할 수 있는 환경에서 운동을 수행할 수 있게 된다.According to one embodiment, the exercise device provides customized exercise to the user without requesting the user to input one or more exercise information selected from the group consisting of the type, intensity, number, and time of the desired exercise before the user starts the exercise. can be induced to perform. Through this, users can perform exercise in an environment where they can focus solely on exercise from the moment they arrive at the exercise device.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는 재활용 치료 기구 또는 헬스용 운동 기구인 것일 수 있다.According to one embodiment, the exercise device may be a recycled treatment device or a fitness exercise device.
상기 운동 장치는 헬스장에 비치되어 근력 증강을 목표로 하는 사용자뿐 아니라, 병원에 비치되어 재활 치료가 필요한 환자가 이용하거나, 복지원이나 요양원에 비치되어 고령의 사용자의 근력 훈련을 위해 이용될 수도 있다.The exercise device may be installed in a gym and used by users aiming to increase muscle strength, as well as in a hospital and used by patients in need of rehabilitation treatment, or in a welfare center or nursing home and used for strength training for elderly users.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는, 사용자로부터 발생하는 외력의 변화에 실시간으로 대응하여 내력의 변화를 제공하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the exercise device may provide changes in internal force in real time in response to changes in external force generated by the user.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는, 운동의 종류 또는 강도에 대한 정보 입력 과정 없이 사용자 맞춤형 운동 모드에 대한 안내가 가능한 것일 수 있다.According to one embodiment, the exercise device may provide guidance on a user-customized exercise mode without inputting information about the type or intensity of exercise.
상기 운동 장치는 사용자로 하여금 본인이 희망하는 운동 수준에 대한 정보를 운동기구에 별도로 입력하는 단계 없이도, 사용자가 운동기구를 이용하는 자세, 힘의 세기, 힘의 지속성 등을 통하여 사용자의 정보를 수득하고 그에 순응하여 맞춤형으로 적절한 운동이 되도록 안내하는 운동 기구에 관한 것일 수 있다.The exercise device obtains the user's information through the posture, intensity of force, and sustainability of force while using the exercise device without the user having to separately input information about the desired exercise level into the exercise device. It may be about exercise equipment that guides you to do appropriate exercise in a customized manner.
일 실시예에 따르면, 상기 운동 장치는 다관절 운동을 수행하는 로봇 팔인 것일 수 있다.According to one embodiment, the exercise device may be a robot arm that performs multi-joint movements.
도 8은, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따르는 운동 장치의 연결 부재를 이용하여 제조한 작업용 로봇 팔(2000)의 일 형태를 도시한 모식도이다.Figure 8 is a schematic diagram showing one form of a working robot arm 2000 manufactured using a connecting member of an exercise device according to an embodiment of the present invention.
앞서 설명한 것과 같이 상기 운동 장치에 포함되는 연결 부재는, 일 예에서 근력 증강 또는 유지 목적의 사람을 위한 운동 장치로 구현될 수 있지만 다른 일 예에서는 작업 로봇의 일부 부품으로 형성될 수도 있다.As described above, the connection member included in the exercise device may, in one example, be implemented as an exercise device for a person for the purpose of strengthening or maintaining muscle strength, but in another example, it may be formed as a part of a work robot.
본 발명에서 제안하는 연결 부재는 또 다른 제2의 연결 부재와 연결되는 구조로 형성될 수도 있다. 도 8에서는, 제1의 액추에이터(141), ADC 모듈(121) 및 스트레인센서(131) 그룹에서부터 제5의 액추에이터(145), ADC 모듈(125) 및 스트레인센서(135) 그룹에 이르기까지 총 5개의 연결 부재가 연이어서 서로 연결된 형태로 형성된 로봇 팔이 도시되어 있다. 이와 같이 본 발명에서 제안하는 연결 부재는 서로를 이어주는 연결 부재로서 구비될 수 있으며, 전체로서 하나의 로봇 팔을 형성하게 될 수 있다.The connecting member proposed in the present invention may be formed in a structure connected to another second connecting member. In Figure 8, a total of 5 groups, from the first actuator 141, ADC module 121, and strain sensor 131 group to the fifth actuator 145, ADC module 125, and strain sensor 135 group. A robot arm is shown in which two connecting members are connected to each other in succession. In this way, the connecting members proposed in the present invention can be provided as connecting members that connect each other, and can form a single robot arm as a whole.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
Claims (18)
상기 내력연결부재의 일 단에 형성되는 제1 연결부;
상기 내력연결부재의 타 단에 형성되고, 외력이 가해지는 타 부재와의 연결이 형성되는 제2 연결부;
상기 제1 연결부에 인접한 영역의 상기 내력연결부재에 부착 형성되는 ADC 모듈; 및
상기 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 상기 내력연결부재 상에 부착 형성되고 상기 ADC 모듈과 연결되며 토크 측정을 위하여 서로 간에 네트워크 구조를 이루는 복수 개의 스트레인게이지;를 포함하고,
상기 내력연결부재는, 내부에 빈 공간이 형성되는 금속 물질인 것이고, 상기 ADC 모듈의 입력부로 전달되는 값에 대하여 신호의 증폭을 수행하는 회로를 더 포함하는 것이며,
상기 ADC 모듈은 상기 내력연결부재의 상기 빈 공간 내벽에 부착 형성되어 외부 전자기 간섭에 대해서 물리적 차폐가 이루어지도록 형성되는 것인,
운동 장치의 내력연결부재.
A force-bearing connection member of the exercise device extending in one direction and connecting one member to another member;
a first connection portion formed at one end of the load-bearing connection member;
a second connection portion formed at the other end of the load-bearing connection member and connected to another member to which an external force is applied;
An ADC module attached to the load-bearing connection member in an area adjacent to the first connection part; and
A plurality of strain gauges are attached to the load-bearing connection member between the first connection part and the second connection part, are connected to the ADC module, and form a network structure with each other for torque measurement,
The load-bearing connection member is made of a metal material with an empty space formed therein, and further includes a circuit that amplifies a signal for a value transmitted to the input unit of the ADC module,
The ADC module is attached to the inner wall of the empty space of the load-bearing connection member and is formed to provide physical shielding against external electromagnetic interference,
Force-bearing connection member of the exercise device.
상기 복수 개의 스트레인게이지는, 상기 제2 연결부에 걸리는 토크 측정이 가능하도록 서로 간에 대칭 구조를 이루는 위치에 배치되는 것인;
운동 장치의 내력연결부재.
According to paragraph 1,
The plurality of strain gauges are arranged in positions symmetrical to each other to enable measurement of torque applied to the second connection portion;
Force-bearing connection member of the exercise device.
상기 ADC 모듈은, 상기 스트레인게이지를 통해서 출력되는 전압을 측정하여 프로세서에서 이용할 수 있는 신호 값으로 변환하는 것인,
운동 장치의 내력연결부재.
According to paragraph 1,
The ADC module measures the voltage output through the strain gauge and converts it into a signal value that can be used by the processor.
Force-bearing connection member of the exercise device.
상기 복수 개의 스트레인게이지들의 출력부는 상기 ADC 모듈의 입력부와 전기적으로 연결되는 것인,
운동 장치의 내력연결부재.
According to paragraph 1,
The output portion of the plurality of strain gauges is electrically connected to the input portion of the ADC module,
Force-bearing connection member of the exercise device.
상기 운동장치의 내력연결부재의 소재는,
내부에 위치한 상기 ADC 모듈에 가해지는 외부의 전자기적 간섭 효과(Electromagnetic Interference)의 적어도 일부를 차폐할 수 있는 것인,
운동 장치의 내력연결부재.
According to paragraph 1,
The material of the load-bearing connection member of the exercise device is,
Capable of shielding at least part of the external electromagnetic interference effect applied to the ADC module located inside,
Force-bearing connection member of the exercise device.
상기 제2 연결부와 연결되는 타 부재는,
직접 외력이 가해지는 조작부이거나,
또는 또 다른 부재와 연결되며 회전 운동이 수행되는 팔 형태의 연결부인 것인,
운동 장치의 내력연결부재.
According to paragraph 1,
The other member connected to the second connection part is,
It is a control panel where external force is directly applied, or
Or, it is an arm-shaped connection connected to another member and performing a rotational movement,
Force-bearing connection member of the exercise device.
상기 제1 연결부에는, 상기 내력연결부재에 내력을 가할 수 있는 액추에이터가 연결되는 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
Including a load-bearing connection member of the exercise device of claim 1,
An actuator capable of applying an internal force to the load-bearing connection member is connected to the first connection part,
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
상기 순응형 시스템은,
임피던스 제어 방식을 이용하는 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
According to clause 10,
The adaptive system is,
Using the impedance control method,
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
상기 내력은, 상기 제2 연결부와 연결되는 타 부재로부터 상기 내력연결부재에 가해지는 외력에 대항하거나 상기 외력을 보조하는 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
According to clause 10,
The internal force counteracts or assists the external force applied to the internal force connecting member from another member connected to the second connection part,
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
상기 운동 장치는 통신부를 더 포함하며,
상기 통신부는 상기 운동 장치에서 측정된 운동 정보를 외부로 송신하고, 외부로부터 정보를 전달 받아 상기 액추에이터에서 구동되는 상기 내력의 크기를 전달하는 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
According to clause 10,
The exercise device further includes a communication unit,
The communication unit transmits exercise information measured by the exercise device to the outside, receives information from the outside, and transmits the magnitude of the internal force driven by the actuator,
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
상기 액추에이터의 인근에 감속기를 더 구비하는 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
According to clause 10,
Further providing a reducer near the actuator,
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
상기 운동 장치는 재활용 치료 기구 또는 헬스용 운동 기구인 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
According to clause 10,
The exercise device is a recycled treatment device or a fitness exercise device,
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
상기 운동 장치는, 사용자로부터 발생하는 외력의 변화에 실시간으로 대응하여 내력의 변화를 제공하는 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
According to clause 10,
The exercise device provides changes in internal force in real time in response to changes in external force generated by the user,
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
상기 운동 장치는, 운동의 종류 또는 강도에 대한 정보 입력 과정 없이 사용자 맞춤형 운동 모드에 대한 안내가 가능한 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
According to clause 10,
The exercise device is capable of providing guidance on user-customized exercise modes without inputting information about the type or intensity of exercise.
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
상기 운동 장치는 다관절 운동을 수행하는 로봇 팔인 것인,
운동 장치의 내력연결부재를 포함하는 순응형 시스템의 운동 장치.
According to clause 10,
The exercise device is a robot arm that performs multi-joint movements,
An exercise device of a compliant system including a force-bearing connection member of the exercise device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220162478A KR102635106B1 (en) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | An exercise machine including a connectinng member |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102635106B1 true KR102635106B1 (en) | 2024-02-07 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004261271A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Yaskawa Electric Corp | Joint driver |
| KR20090119514A (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | (주)휴모닉 | Training system for controlling electrically a weight and training machine included in the same |
| JP2010124934A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Honda Motor Co Ltd | Motion assisting device |
| JP2018138915A (en) * | 2012-08-28 | 2018-09-06 | ファンデーション フィットネス，エルエルシー | Device, system and method for measuring power in crank axle and crank arm |
| KR20210116412A (en) * | 2018-06-24 | 2021-09-27 | 라이트박스 엘엘씨 | Interactive exercise and training system |
| KR102343493B1 (en) * | 2021-07-02 | 2021-12-27 | (주)코리아정보통신 | Electronic targets assembly for fitness |
-
2022
- 2022-11-29 KR KR1020220162478A patent/KR102635106B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004261271A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Yaskawa Electric Corp | Joint driver |
| KR20090119514A (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | (주)휴모닉 | Training system for controlling electrically a weight and training machine included in the same |
| JP2010124934A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Honda Motor Co Ltd | Motion assisting device |
| JP2018138915A (en) * | 2012-08-28 | 2018-09-06 | ファンデーション フィットネス，エルエルシー | Device, system and method for measuring power in crank axle and crank arm |
| KR20210116412A (en) * | 2018-06-24 | 2021-09-27 | 라이트박스 엘엘씨 | Interactive exercise and training system |
| KR102343493B1 (en) * | 2021-07-02 | 2021-12-27 | (주)코리아정보통신 | Electronic targets assembly for fitness |
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