KR102671255B1 - 와이어 길이 조절 장치 - Google Patents

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KR102671255B1
KR102671255B1 KR1020240053337A KR20240053337A KR102671255B1 KR 102671255 B1 KR102671255 B1 KR 102671255B1 KR 1020240053337 A KR1020240053337 A KR 1020240053337A KR 20240053337 A KR20240053337 A KR 20240053337A KR 102671255 B1 KR102671255 B1 KR 102671255B1
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Abstract

근력 보조 시스템의 와이어 길이 조절 장치가 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치는 근력 보조 시스템을 착용하는 사용자의 손가락의 움직임에 의해 작동되는 캠 전동부; 및 캠 전동부에 연결되고, 캠 전동부의 작동에 따라 근력 보조 시스템에 연결되는 와이어의 길이를 조절하는 라쳇부를 포함할 수 있다.

Description

와이어 길이 조절 장치{APPARATUS OF ADJUSTING LENGTH OF WIRE}
본 발명은 근력 보조 시스템에서 캠 전동 구조를 활용한 와이어 길이 조절 장치에 관한 것이다.
고중량물 또는 대량의 중량물을 장시간 운반하는 경우에는 근력의 피로도 증가와 올바르지 못한 자세로 장시간 작업을 이어가는 경우, 사고 또는 부상으로 확대될 수 있다. 또한, 최근에는 전자상거래 시장 성장으로 물류, 택배 등의 물량 증가로 인해 업무 부하가 크게 증가되고 있으며, 관련 종사자들의 부상이나 사고로 인해 발생되는 산재나 인력 손실 등이 현재 사회의 큰 이슈로 대두되고 있다.
최근, 물류 작업 로봇이나 운반 보조 장치 등 많은 장비들이 현장에 도입되고 있으나 비용 문제나 열악한 환경에서는 도입하기 어려운 문제점이 있다. 이 외에도 직접 운반이 필요한 수작업의 경우 장비의 효과를 기대하기 어려운 상황이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 사용자의 신체 상부에 착용되며 신체 상부의 근력을 보조하는 상체 근력 보조 장치와, 사용자의 신체 하부에 착용되며, 신체 하부의 근력을 보조하는 하체 근력 보조 장치를 포함하는 근력 보조 시스템이 개발되고 있다. 상체 근력 보조 장치는 사용자의 신체 상부에 착용되어 2개의 와이어를 이용하여 중량물의 하중을 분산시킨다. 특히, 팔의 근력을 보조하는 팔 근력 보조부는 밴드로 구성되어 조절 버클을 통해 길이가 조절되며, 가이드부는 사용자의 팔꿈치에 부착되어 팔 근력 보조부를 사용자의 신체에 밀착시킨다.
그러나, 종래의 근력 보조 시스템에서는 와이어의 길이를 고정하기 위해, 정지 버튼을 누르는 동작, 또는 특정 동작(예를 들어, 팔을 순간적으로 당기는 동작, 손목을 꺾는 동작 등)을 통해 수행된다. 정지 버튼을 누르는 동작을 수행하는 경우, 두 손을 모두 사용하여 중량물을 드는 상황에서는 사용자가 정지 버튼을 누르기 어려운 문제점이 있다. 한편, 특정 동작을 수행하는 경우, 중량물을 드는 사람이 다소 편리하게 작동할 수 있으나, 사람마다 다른 신체 사이즈로 인해 작동성 여부 파악이 어려워 의도치 않은 작동 또는 오작동이 발생하는 경우가 있는 문제점이 있다. 또한, 중량물의 하중 분산을 위해 구성된 와이어가 두 줄로 설계되거나 밴드로 설계되어, 와이어 간의 꼬임 또는 사용자의 신체에 걸리는 등의 문제가 발생하여 사용자가 불편함을 겪는 문제점이 있다.
본 발명은 사용자의 손가락 관절 움직임으로 작동하는 캠 전동 구조를 활용하여 종동절 역할의 폴을 움직이게 하는 것으로 라쳇 기어를 멈추는 와이어 길이 조절 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 근력 보조 시스템의 와이어 길이 조절 장치가 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치는 상기 근력 보조 시스템을 착용하는 사용자의 손가락의 움직임에 의해 작동되는 캠 전동부; 및 상기 캠 전동부에 연결되고, 상기 캠 전동부의 작동에 따라 상기 근력 보조 시스템에 연결되는 와이어의 길이를 조절하는 라쳇부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 캠 전동부는 상기 사용자의 손가락의 굽힘 동작에 따라 상기 와이어의 길이 고정을 위한 작동을 수행하고, 상기 사용자의 손가락의 핌 동작에 따라 상기 와이어의 길이 고정 해제를 위한 작동을 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 캠 전동부는 회전 동작에 의해 상기 라쳇부의 와이어의 길이 고정 및 와이어의 길이 고정 해제를 위한 작동을 수행하는 캠; 상기 캠에 연결되어 상기 사용자의 손가락의 움직임에 따라 상기 캠의 회전을 위해 상기 캠에 감겨지는 캠 와이어; 상기 근력 보조 시스템의 장갑의 사전 설정된 위치에 설치되고 상기 캠 와이어의 일단이 고정되는 캠 와이어 고정부; 및 상기 캠에 연결되고, 상기 사용자의 손가락의 핌 동작에 의해 상기 캠이 원래의 위치로 이동시키는 제1 탄성체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 캠은 보아 다이얼을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 라쳇부는 상기 캠과 연동되는 폴; 상기 폴의 작동에 의해 고정 및 고정 해제되는 라쳇 기어; 일단이 상기 라쳇 기어에 연결되고 타단이 상기 근력 보조시스템에 연결되며, 상기 라쳇 기어에 의해 길이가 조절되는 라쳇 와이어; 및 상기 라쳇 기어를 원래의 위치로 이동시키는 제2 탄성체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 라쳇부는 상기 라쳇 기어의 회전을 도와주도록 장착되는 부싱을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 캠 와이어는 상기 사용자의 손가락의 굽힘 동작에 의해 제1 이동방향으로 이동되고, 상기 캠은 상기 캠 와이어가 상기 제1 이동방향으로 이동됨에 따라 제1 회전방향으로 회전할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴은 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 회전함에 따라 상기 캠과 연동하여 상기 제1 회전방향으로 회전되어 상기 라쳇 기어를 고정시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 라쳇 기어가 상기 폴에 의해 고정된 상태에서, 상기 사용자가 손가락을 계속 굽힘에 따라 상기 캠 와이어는 상기 제1 이동방향으로 계속 이동되고, 상기 캠은 상기 캠 와이어가 상기 제1 이동방향으로 이동됨에 따라 상기 제1 회전방향으로 계속 회전될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 캠 와이어는 상기 사용자의 손가락의 핌 동작에 의해 상기 제1 이동방향과 반대되는 제2 이동방향으로 이동되고, 상기 캠은 상기 캠 와이어가 상기 제2 이동방향으로 이동됨에 따라 상기 제1 회전방향과 반대되는 제2 회전방향으로 회전할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 캠은 상기 폴을 회전시키기 위한 주동절을 포함하고, 상기 폴은 상기 주동절에 의해 상기 폴을 상기 제1 회전방향으로 회전시키기 위한 제1 종동절 및 상기 주동절에 의해 상기 폴을 상기 제2 회전방향으로 회전시키기 위한 제2 종동절을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 주동절은 상기 제1 종동절과 상기 제2 종동절 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사용자의 손가락의 굽힘 동작에 따라 상기 캠 와이어가 상기 제1 이동방향으로 이동되면, 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 회전하면서 상기 주동절 상기 폴이 상기 제1 종동절에 접촉하게 되고, 상기 주동절이 상기 제1 종동절에 접촉된 상태에서 상기 캠 와이어가 상기 제1 이동방향으로 계속 이동하게 되면, 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 계속 회전하게 되고, 상기 주동절이 상기 제1 종동절을 밀게 되어, 상기 폴이 상기 라쳇 기어를 고정시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴이 상기 라쳇 기어를 고정시킨 상태에서, 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 계속 회전함에 따라 상기 주동절은 상기 제1 종동절의 접촉이 해제되고, 상기 주동절이 상기 제1 종동절의 아래로 이동하게 되어, 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 계속 회전할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사용자가 손가락을 피는 동작에 따라, 상기 캠이 상기 제2 회전방향으로 회전하게 되어, 상기 주동절이 상기 제1 종동절의 아래로 이동하게 되고, 상기 사용자가 손가락을 계속 피는 동작에 따라 상기 캠이 상기 제2 회전방향으로 계속 회전하게 되어, 상기 주동절이 상기 폴의 상기 제2 종동절에 접촉하게 되고, 상기 사용자가 손가락을 계속 피는 동작에 따라, 상기 주동절이 상기 제2 종동절에 접촉된 상태에서 상기 주동절이 상기 제2 종동절을 밀게 되고, 상기 폴이 상기 제2 회전방향으로 회전하게 되어 상기 라쳇 기어의 고정이 해제될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 손가락을 굽히는 동작을 통해 캠 전동 구조를 작동시킬 수 있으며, 폴 작동 범위에 여유를 두어 중량물을 들고 있는 사용자가 용이하고 부담없이 와이어를 고정시킬 수 있다.
또한, 손가락의 굽힘 동작에 의해 작동된 캠을 손가락을 펴는 동작을 통해 해제시킬 수 있고, 이에 의해 폴이 원래의 위치로 돌아가며, 라쳇 고정을 해제시켜 와이어의 고정을 해제시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 손등에 배치될 정도의 사이즈로 제작될 수 있으며, 근력 보조 시스템을 착용한 사용자의 신체는 라쳇 와이어를 통해 타 신체 부위로의 하중 분산을 수행할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치를 일 방향에서 바라본 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치의 커버부를 분해한 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치의 커버부를 분해한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치의 분해 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 조절 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 정면도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 후면도이다.
도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 좌측면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴의 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴의 정면도이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴의 상면도이다.
도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴의 좌측면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠 및 폴에 의해 라쳇 기어가 고정되는 예를 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠 및 폴에 의해 라쳇 기어의 고정이 해제되는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 설계 과정 및 모델링을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명에서 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.
본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 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.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치를 일 방향에서 바라본 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치를 다른 방향에서 바라본 사시도이며, 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치의 커버부를 분해한 분해 사시도이다.
다양한 실시예에 따르면, 와이어 길이 조절 장치(100)는 사용자의 신체 상부 및/또는 하부에 작용되어 사용자의 신체 상부 및 하부의 근력을 보조하는 근력 보 조 시스템(도시하지 않음)에 설치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 와이어 길이 조절 장치(100)는 근력 보조 시스템의 장갑(도시하지 않음)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 와이어 길이 조절 장치(100)는 근력 보조 시스템의 장갑의 사전 설정된 위치(예를 들어, 손등)에 설치될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 와이어 길이 조절 장치(100)는 캠 전동부(110) 및 라쳇부(120)를 포함할 수 있다. 또한, 와이어 길이 조절 장치(100)는 커버부(130)를 더 포함할 수 있다.
캠 전동부(110)는 근력 보조 시스템을 착용하는 사용자의 움직임에 의해 작동될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 전동부(110)는 근력 보조 시스템을 착용하는 사용자의 손가락의 움직임에 의해 작동될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠 전동부(110)는 근력 보조 시스템을 착용하는 사용자의 손가락의 관절 움직임에 의해 작동될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 전동부(110)는 사용자가 손가락을 굽히는 동작 또는 손가락을 피는 동작에 따라 작동될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠 전동부(110)는 손가락의 굽힘 동작에 의해 와이어의 길이 고정을 위한 작동을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 전동부(110)는 사용자가 손가락을 굽히는 동작에 따라 와이어의 길이 고정을 위한 작동을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠 전동부(110)는 손가락의 핌 동작에 의해 와이어의 길이 고정 해제를 위한 작동을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 전동부(110)는 사용자가 손가락을 동작에 따라 와이어의 길이 고정 해제를 위한 작동을 수행할 수 있다.
라쳇부(120)는 캠 전동부(110)에 연결될 수 있다. 라쳇부(120)는 캠 전동부(110)의 작동에 따라 근력 보조 시스템에 연결되는 와이어의 고정 및 고정 해제를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라쳇부(120)는 캠 전동부(110)에서의 와이어의 길이 고정을 위한 작동에 따라 근력 보조 시스템에 연결되는 와이어를 고정시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라쳇부(120)는 캠 전동부(110)에서의 와이어의 길이 고정 해제를 위한 작동에 따라 근력 보조 시스템에 연결되는 와이어를 고정시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치(100)를 구성하는 캠 전동부(110) 및 라쳇부(120)의 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치의 커버부를 분해한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 길이 조절 장치의 분해 사시도이다. 도 3에 있어서, 도면부호 131은 커버부(120)를 결합시키기 위한 볼트를 나타낸다.
도 2a, 도 2a 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캠 전동부(110)는 캠(210), 캠 와이어(220), 캠 와이어 고정부(230) 및 제1 탄성체(240)를 포함할 수 있다.
캠(210)은 회전 동작에 의해 라쳇부(120)의 와이어의 길이 고정 및 와이어의 길이 고정 해제를 위한 작동을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠(210)은 보아 다이얼을 포함할 수 있다. 그러나, 캠(210)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따르면, 캠(210)은 사용자의 손가락의 굽힘 동작 또는 손가락의 핌 동작에 의해 회전할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠(210)은 사용자가 손가락을 굽히는 동작에 의해 제1 회전방향으로 회전할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠(210)은 사용자가 손가락을 피는 동작에 의해 제2 회전방향으로 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 회전방향과 제2 회전방향은 서로 다른 방향일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 회전방향은 시계 방향이고, 제2 회전방향은 반시계 방향일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제1 회전방향은 반시계 방향이고, 제2 회전방향은 시계 방향일 수 있다.
캠 와이어(220)는 캠(210)에 연결되어 사용자의 손가락의 움직임에 따라 캠(210)을 회전시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 와이어(220)는 사용자의 손가락의 굽힘 동작 또는 핌 동작에 의해 캠(210)을 회전시킬 수 있다. 예를 들면, 캠 와이어(220)는 캠(210)의 회전을 위해 캠(210)에 감겨질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠 와이어(220)는 사용자의 손가락의 굽힘 동작에 의해 제1 이동방향으로 이동될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 와이어(220)는 사용자가 손가락을 굽히는 동작에 의해 당겨질 수 있다. 따라서, 캠(210)은 캠 와이어(220)에 의해 제1 회전방향으로 회전될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠 와이어(220)는 사용자가 손가락을 피는 동작에 의해 이완될 수 있다. 따라서, 캠(210)은 캠 와이어(220) 및 제1 탄성체(240)에 의해 제2 방향으로 회전될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠 와이어(220)는 일단이 사용자의 손가락의 사전 설정된 위치에 고정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 와이어(220)의 일단은 사용자가 착용하는 근력 보조 시스템의 장갑의 사전 설정된 위치에 설치된 캠 와이어 고정부(230)에 고정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠 와이어(220)는 타단이 커버부(130)에 고정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 와이어(220)의 타단은 캠(210)이 캠 와이어(220)에 의해 회전될 수 있도록 커버부(130)의 사전 설정된 위치에 고정될 수 있다.
캠 와이어 고정부(230)는 캠 와이어(220)를 고정시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 와이어 고정부(230)는 사용자가 손가락을 굽히는 동작에 의해 캠 와이어(220)가 당겨지고, 사용자가 손가락을 피는 동작에 의해 캠 와이어(220)가 이완될 수 있도록 캠 와이어(220)를 고정시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠 와이어 고정부(230)는 사용자가 착용하는 근력 보조 시스템의 장갑의 사전 설정된 위치에 설치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 와이어 고정부(230)는 근력 보조 시스템의 장갑의 손등의 사전 설정된 위치에 설치될 수 있다.
제1 탄성체(240)는 캠(210)에 연결될 수 있다. 제1 탄성체(240)는 사용자의 손가락의 핌 동작에 의해 캠(210)이 원래의 위치로 이동시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 탄성체(240)는 토션 스프링을 포함할 수 있다. 그러나, 제1 탄성체(240)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 탄성체(240)는 캠(210)이 제1 회전방향으로 회전함에 따라 인장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사용자가 손가락을 굽히는 동작에 의해 캠 와이어(220)가 당겨져 캠(210)이 제1 회전방향으로 회전함에 따라, 제1 탄성체(240)는 인장될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 탄성체(240)는 캠(210)이 제2 회전방향으로 회전될 수 있도록 수축될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 탄성체(240)는 사용자가 손가락을 피는 동작에 의해 캠(210)이 원래의 위치로 되돌아가도록 수축될 수 있다. 즉, 제1 탄성체(240)는 사용자가 손가락을 피는 동작에 의해 캠(210)이 제2 회전방향으로 회전되어 원래의 위치로 되돌아가도록 수축될 수 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라쳇부(120)는 폴(310), 라쳇 기어(320), 라쳇 와이어(330) 및 제2 탄성체(340)를 포함할 수 있다. 또한, 라쳇부(120)는 부싱(350)을 더 포함할 수 있다. 더욱이, 라쳇부(120)는 제3 탄성체(360)를 더 포함할 수 있다.
폴(310)은 캠 전동부(110)에 연결되고 캠 전동부(110)의 캠 전동에 직접적으로 작동할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴(310)은 캠 전동부(110)의 캠(210)과 연동할 수 있다. 예를 들면, 폴(310)은 캠(210)의 작동에 따라 라쳇 기어(320)의 고정 및 고정 해제를 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 폴(310)은 캠(210)의 작동에 따라 라쳇 기어(320)를 고정시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴(310)은 캠(210)이 제1 회전방향으로 회전함에 따라 제1 회전방향으로 회전되어 라쳇 기어(320)를 고정시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 폴(310)은 캠(210)의 작동에 따라 라쳇 기어(320)의 고정을 해제시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴(310)은 캠(210)이 제2 회전방향으로 회전함에 따라 제2 회전방향으로 회전되어 라쳇 기어(320)의 고정을 해제시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 회전방향과 제2 회전방향은 서로 다른 방향일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 회전방향은 시계 방향이고, 제2 회전방향은 반시계 방향일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제1 회전방향은 반시계 방향이고, 제2 회전방향은 시계 방향일수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 폴(310)은 캠(210)과 연동할 수 있는 홀을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴(310)은 캠(210)의 전동에 직접적으로 동작할 수 있도록 설계된 홀을 가질 수 있다. 예를 들면, 폴(310)은 후술하는 캠(210)의 주동절이 삽입되는 홀을 가질 수 있다.
라쳇 기어(320)는 폴(310)의 작동에 따라 회전 또는 회전 정지를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라쳇 기어(320)는 폴(310)의 작동에 따라 회전 또는 회전 정지되어, 라쳇 기어(320)에 연결된 라쳇 와이어(330)의 길이를 조절할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 라쳇 기어(320)는 폴(310)의 회전에 따라 폴(310)에 의해 고정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라쳇 기어(320)는 폴(310)이 제1 방향으로 회전함에 따라 폴(310)에 의해 고정되어, 라쳇 기어(320)에 연결된 라쳇 와이어(330)의 길이를 고정시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 라쳇 기어(320)는 폴(310)의 회전에 따라 폴(310)에 의한 고정이 해제될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라쳇 기어(320)는 폴(310)이 제2 방향으로 회전함에 따라 폴(310)에 의한 고정이 해제되어, 라쳇 기어(320)에 연결된 라쳇 와이어(330)의 길이 고정을 해제시킬 수 있다.
라쳇 와이어(330)는 라쳇 기어(320) 및 근력 보조 시스템에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라쳇 와이어(330)는 일단이 라쳇 기어(320)에 연결되고, 타단이 근력 보조 시스템에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 라쳇 와이어(330)는 라쳇 기어(320)의 작동에 의해 길이가 조절될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라쳇 와이어(330)는 폴(310)에 의해 라쳇 기어(320)가 고정됨에 따라 길이가 고정될 수 있다. 이와 같이, 라쳇 와이어(330)의 길이가 고정됨에 따라, 중량물의 하중 일부가 라쳇 와이어(330)를 통해 다른 신체 부위로 분산될 수 있어, 팔의 피로도가 감소될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라쳇 와이어(330)는 폴(310)에 의해 라쳇 기어(320)의 고정이 해제됨에 따라 길이 고정이 해제될 수 있다.
제2 탄성체(340)는 폴(310)이 원래의 위치로 되돌아도록 설치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 탄성체(340)는 폴(310)이 제2 회전방향으로 회전할 수 있도록 장착될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제2 탄성체(340)는 인장 스프링을 포함할 수 있다. 그러나, 제2 탄성체(340)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
부싱(350)은 라쳇 기어(320)의 회전을 도와주도록 장착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 부싱(350)은 라쳇 기어(320)가 원활히 회전하도록 라쳇 기어(320)에 장착될 수 있다.
제3 탄성체(360)는 라쳇 기어(320)에 장착될 수 있다. 제3 탄성체(360)는 라쳇 기어(320)가 원래의 위치로 되돌아가도록 설치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제3 탄성체(360)는 판 스프링을 포함할 수 있다. 그러나, 제3 탄성체(360)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 조절 장치의 동작을 나타낸 도면으로, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 조절 장치를 일 방향에서 바라본 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 조절 장치를 다른 방향에서 바라본 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 캠 전동부(110)의 캠 와이어(220)는 사용자의 손가락의 관절 움직임에 따라 이동될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠 와이어(220)는 사용자가 손가락을 굽히는 동작에 따라 제1 이동방향으로 이동될 수 있다(도 4a 및 도 4b의 (1) 참조).
캠(210)은 캠 와이어(220)의 작동에 따라 회전될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠(210)은 캠 와이어(220)가 제1 이동방향으로 이동됨에 따라 제1 회전 방향으로 회전될 수 있다(도 4a 및 도 4b의 (1) 참조).
폴(310)은 캠(210)의 작동에 따라 회전될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴(310)은 캠(210)이 제1 회전방향으로 회전함에 따라, 캠(210)과 연동하여 제1 회전방향으로 회전되어, 라쳇 기어(320)를 고정시킬 수 있다(도 4a 및 도 4b의 (2) 참조).
라쳇 기어(320)가 고정됨에 따라, 라쳇 와이어(330)의 길이가 고정될 수 있다. 라쳇 기어(320)가 폴(310)에 의해 고정된 후에도, 캠 와이어(220)는 사용자가 손가락을 계속 굽힘에 따라, 제1 이동방향으로 계속 이동될 수 있고, 캠(210)은 캠 와이어(220)가 제1 이동방향으로 계속 이동됨에 따라 제1 회전방향으로 계속 회전될 수 있다. 이에 반해, 폴(310)은 캠(210)이 제1 회전방향으로 회전되어도 라쳇 기어(320)를 고정시킨 상태를 유지할 수 있다(도 4a 및 도 4b의 (3) 참조).
이하, 첨부된 도면을 참조하여 캠(210) 및 폴(310)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 정면도이고, 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 후면도이며, 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 좌측면도이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 캠(210)은 폴(310)을 회전시키기 위한 주동절(510)을 포함할 수 있다. 주동절(510)은 캠(210)의 회전각에 따라 폴(310)의 회전각을 조절할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 주동절(510)은 캠(210)의 회전각에 대해 후술하는 폴(310)의 종동절의 변위(즉, 회전각)를 조절할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴의 사시도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴의 정면도이고, 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴의 상면도이며, 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴의 좌측면도이다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 폴(310)은 제1 종동절 (610) 및 제2 종동절(620)을 포함할 수 있다. 또한, 폴(310)은 캠(210)의 주동절(510)이 삽입되어 캠(210)과 연동될 수 있는 홀(630)을 포함할 수 있다.
제1 종동절(610)은 캠(210)의 주동절(510)과 접촉하여 폴(310)을 회전시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 종동절(610)은 캠(210)이 제1 회전방향으로 회전함에 따라 캠(210)의 주동절(510)과 접촉하여 폴(310)을 제1 회전방향으로 회전시킬 수 있다. 따라서, 폴(310)은 라쳇 기어(320)를 고정시킬 수 있다.
제2 종동절(620)은 캠(210)의 주동절(510)과 접촉하여 폴(310)을 회전시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 종동절(620)은 캠(210)이 제2 회전방향으로 회전함에 따라 캠(210)의 주동절(510)과 접촉하여 폴(310)을 제2 회전방향으로 회전시킬 수 있다. 따라서, 폴(310)은 라쳇 기어(320)의 고정을 해제시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 캠(210)의 주동절(510)은 폴(310)의 제1 종동절(610)과 제2 종동절(620)의 위치에 기초하여 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캠(210)의 주동절(510)은 폴(310)의 제1 종동절(610)과 제2 종동절(620)의 사이에 배치될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 라쳇 와이어의 길이 고정 및 길이 고정 해제를 위한 캠 및 폴의 동작을 설명하기로 한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠 및 폴에 의해 라쳇 기어가 고정되는 예를 나타낸 도면이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠 및 폴에 의해 라쳇 기어의 고정이 해제되는 예를 나타낸 도면이다.
사용자의 손가락의 굽힘 동작에 따라 캠 와이어(220)가 제1 이동방향으로 이동되면, 캠(210)이 제1 회전방향으로 회전하면서 캠(210)의 주동절(510)이 폴(310)의 제1 종동절(610)에 접촉하게 된다(도 7의 (1) 참조).
캠(210)의 주동절(510)이 폴(310)의 제1 종동절(610)에 접촉된 상태에서 캠 와이어(220)가 제1 이동방향으로 계속 이동하게 되면, 캠(210)이 제1 회전방향으로 계속 회전하게 되고, 이에 의해 캠(210)의 주동절(510)이 폴(310)의 제1 종동절(610)을 밀게 된다. 따라서, 폴(310)은 제1 회전방향으로 회전하게 되어 라쳇 기어(320)를 고정시킬 수 있다(도 7a의 (2) 참조).
캠(210)이 제1 회전방향으로 계속 회전함에 따라 폴(310)의 회전 각도가 최대로 되면, 캠(210)의 주동절(510)은 폴(310)의 제1 종동절(610)과의 접촉이 해제되고, 캠(210)의 주동절(510)이 폴(310)의 제1 종동절(610)의 아래로 이동하게 되어, 캠(210)은 제1 회전방향으로 계속 회전될 수 있다(도 7a의 (3) 참조). 따라서, 사용자는 손가락을 자유롭게 굽힐 수 있게 된다.
한편, 사용자가 손가락을 피게 되면, 캠(210)이 제2 회전방향으로 회전하게 되어, 캠(210)의 주동절(510)이 폴(310)의 제1 종동절(610)의 아래로 이동하게 된다(도 7b의 (1) 참조).
사용자가 손가락을 계속 피게 되면, 캠(210)이 제2 회전방향으로 계속 회전하게 되어, 캠(210)의 주동절(510)은 폴(310)의 제2 종동절(620)과 맞닿게 된다(도 7b의 (2) 참조).
캠(210)의 주동절(510)은 폴(310)의 제2 종동절(620)과 맞닿은 상태에서 사용자가 손가락을 계속 피게 되면, 캠(210)의 주동절(510)이 폴(310)의 제2 종동절(620)을 밀게 되고, 이에 의해 폴(310)이 제2 회전방향으로 회전하게 되어 라쳇 기어(320)의 고정을 해제시킬 수 있다(도 7b의 (3) 참조).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캠의 설계 과정 및 모델링을 나타낸 도면이다. 도 8에서는 사용자의 손가락의 굽힘 동작에 따라 변화하는 캠(210)의 각도에 따른 폴(310)의 종동절(610, 620)의 변위를 그래프로 표현할 수 있다. 캠(210)의 각도에 따른 폴(310)의 종동절(610, 620)의 변위에 기초하여 캠(210)의 주동절(510)에 적용하여 캠(210)을 설계할 수 있다.
제한된 크기에서 작동하기 위해, 주동절(510)의 회전 시에 맞닿아 있는 종동절(610, 620)의 수직 변위는 사전 설정된 길이로 설정될 수 있다. 예를 들면, 사전 설정된 길이는 2mm일 수 있다. 그러나, 사전 설정된 길이는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
손가락의 굽힘 시에 부드러운 작동을 위해 캠(210)의 각도가 사전 설정된 각도 구간의 그래프를 곡선으로 표현하여 캠(210)에 적용할 수 있다. 예를 들면, 사전 설정된 각도 구간은 0° 내지 30°의 각도 구간일 수 있다. 그러나, 사전 설정된 각도 구간은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
손가락이 굽혀짐에 따라 캠(210)과 폴(310)이 회전할 때, 캠(210)의 각도가 30°가 되었을 때 폴(310)이 라쳇 기어(320)를 정지시킬 수 있다. 라쳇 기어(320)가 정지된 상태에서 손가락이 더 굽혀져도 캠(210)이 회전할 수 있도록 하기 위해, 캠(210)의 각도가 30° 이상이 되는 경우, 폴(310)의 종동절(610, 620)의 변위를 유지시킬 수 있다. 즉, 폴(310)의 각도가 최대 각도가 되면 폴(310)은 라쳇 기어(320)를 정지시킨 상태로 더 이상 움직이지 않게 된다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 와이어 길이 조절 장치, 110: 캠 전동부, 120: 라쳇부, 130: 커버부, 131: 볼트, 210: 캠, 220: 캠 와이어, 230: 캠 와이어 고정부, 240: 제1 탄성체, 310: 폴, 320: 라쳇 기어, 330: 라쳇 와이어, 340: 제2 탄성체, 350: 부싱, 360: 제3 탄성체, 510: 종동절, 610: 제1 종동절, 620: 제2 종동절, 630 : 홀

Claims (15)

  1. 근력 보조 시스템의 와이어 길이 조절 장치로서,
    상기 근력 보조 시스템을 착용하는 사용자의 손가락의 움직임에 의해 작동되는 캠 전동부; 및
    상기 캠 전동부에 연결되고, 상기 캠 전동부의 작동에 따라 상기 근력 보조 시스템에 연결되는 와이어의 길이를 조절하는 라쳇부를 포함하고,
    상기 캠 전동부는, 회전 동작에 의해 상기 라쳇부의 와이어의 길이 고정 및 와이어의 길이 고정 해제를 위한 작동을 수행하는 캠; 상기 캠에 연결되어 상기 사용자의 손가락의 움직임에 따라 상기 캠의 회전을 위해 상기 캠에 감겨지는 캠 와이어; 상기 근력 보조 시스템의 장갑의 사전 설정된 위치에 설치되고 상기 캠 와이어의 일단이 고정되는 캠 와이어 고정부; 및 상기 캠에 연결되고, 상기 사용자의 손가락의 핌 동작에 의해 상기 캠이 원래의 위치로 이동시키는 제1 탄성체를 포함하고,
    상기 라쳇부는, 상기 캠과 연동되는 폴; 상기 폴의 작동에 의해 고정 및 고정 해제되는 라쳇 기어; 일단이 상기 라쳇 기어에 연결되고 타단이 상기 근력 보조 시스템에 연결되며, 상기 라쳇 기어에 의해 길이가 조절되는 라쳇 와이어; 및 상기 라쳇 기어를 원래의 위치로 이동시키는 제2 탄성체를 포함하는 와이어 길이 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캠 전동부는 상기 사용자의 손가락의 굽힘 동작에 따라 상기 와이어의 길이 고정을 위한 작동을 수행하고, 상기 사용자의 손가락의 핌 동작에 따라 상기 와이어의 길이 고정 해제를 위한 작동을 수행하는 와이어 길이 조절 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 캠은 보아 다이얼을 포함하는 와이어 길이 조절 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 라쳇부는
    상기 라쳇 기어의 회전을 도와주도록 장착되는 부싱
    을 더 포함하는 와이어 길이 조절 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 캠 와이어는 상기 사용자의 손가락의 굽힘 동작에 의해 제1 이동방향으로 이동되고,
    상기 캠은 상기 캠 와이어가 상기 제1 이동방향으로 이동됨에 따라 제1 회전방향으로 회전하는 와이어 길이 조절 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 폴은 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 회전함에 따라 상기 캠과 연동하여 상기 제1 회전방향으로 회전되어 상기 라쳇 기어를 고정시키는 와이어 길이 조절 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 라쳇 기어가 상기 폴에 의해 고정된 상태에서,
    상기 사용자가 손가락을 계속 굽힘에 따라 상기 캠 와이어는 상기 제1 이동방향으로 계속 이동되고,
    상기 캠은 상기 캠 와이어가 상기 제1 이동방향으로 이동됨에 따라 상기 제1 회전방향으로 계속 회전되는 와이어 길이 조절 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 캠 와이어는 상기 사용자의 손가락의 핌 동작에 의해 상기 제1 이동방향과 반대되는 제2 이동방향으로 이동되고,
    상기 캠은 상기 캠 와이어가 상기 제2 이동방향으로 이동됨에 따라 상기 제1 회전방향과 반대되는 제2 회전방향으로 회전하는 와이어 길이 조절 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 캠은 상기 폴을 회전시키기 위한 주동절을 포함하고,
    상기 폴은 상기 주동절에 의해 상기 폴을 상기 제1 회전방향으로 회전시키기 위한 제1 종동절 및 상기 주동절에 의해 상기 폴을 상기 제2 회전방향으로 회전시키기 위한 제2 종동절을 포함하는 와이어 길이 조절 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 주동절은 상기 제1 종동절과 상기 제2 종동절 사이에 배치되는 와이어 길이 조절 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 사용자의 손가락의 굽힘 동작에 따라 상기 캠 와이어가 상기 제1 이동방향으로 이동되면, 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 회전하면서 상기 주동절 상기 폴이 상기 제1 종동절에 접촉하게 되고,
    상기 주동절이 상기 제1 종동절에 접촉된 상태에서 상기 캠 와이어가 상기 제1 이동방향으로 계속 이동하게 되면, 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 계속 회전하게 되고,
    상기 주동절이 상기 제1 종동절을 밀게 되어, 상기 폴이 상기 라쳇 기어를 고정시키는 와이어 길이 조절 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 폴이 상기 라쳇 기어를 고정시킨 상태에서, 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 계속 회전함에 따라 상기 주동절은 상기 제1 종동절의 접촉이 해제되고,
    상기 주동절이 상기 제1 종동절의 아래로 이동하게 되어, 상기 캠이 상기 제1 회전방향으로 계속 회전하는 와이어 길이 조절 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 사용자가 손가락을 피는 동작에 따라, 상기 캠이 상기 제2 회전방향으로 회전하게 되어, 상기 주동절이 상기 제1 종동절의 아래로 이동하게 되고,
    상기 사용자가 손가락을 계속 피는 동작에 따라 상기 캠이 상기 제2 회전방향으로 계속 회전하게 되어, 상기 주동절이 상기 폴의 상기 제2 종동절에 접촉하게 되고,
    상기 사용자가 손가락을 계속 피는 동작에 따라, 상기 주동절이 상기 제2 종동절에 접촉된 상태에서 상기 주동절이 상기 제2 종돔절을 밀게 되고,
    상기 폴이 상기 제2 회전방향으로 회전하게 되어 상기 라쳇 기어의 고정이 해제되는 와이어 길이 조절 장치.
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KR102151230B1 (ko) * 2019-09-05 2020-09-02 엘아이지넥스원 주식회사 착용 로봇의 풀리 멈춤형 와이어 길이 조절장치 및 이를 포함하는 착용 로봇
KR102154248B1 (ko) * 2019-09-05 2020-09-09 엘아이지넥스원 주식회사 착용 로봇의 라쳇형 와이어 길이 조절장치 및 이를 포함하는 착용 로봇

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