KR102686443B1 - Auxiliary Equipment For Worker - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무동력 방식으로 무게와 비용을 최소화함과 동시에 구조를 단순하게 하고, 착용자의 팔과 허리에 수하물 하중을 보조하는 하중 지지력을 제공함과 동시에 상체 및 하지의 회전 또는 굽힘 자유도를 제공할 수 있는 작업자용 보조장치에 관한 것이다.The present invention is a non-powered device that minimizes weight and cost, simplifies the structure, and provides load-bearing power to assist the load of baggage on the wearer's arms and waist, while also providing freedom of rotation or bending of the upper and lower body. It concerns assistive devices for workers.
Description
본 발명은 작업자용 보조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 무동력 방식으로 무게와 비용을 최소화함과 동시에 구조를 단순하게 하고, 착용자의 팔과 허리에 수하물 하중을 보조하는 하중 지지력을 제공함과 동시에 상체 및 하지의 회전 또는 굽힘 자유도를 제공할 수 있는 작업자용 보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to auxiliary devices for workers. More specifically, the present invention minimizes weight and cost in a non-powered manner, simplifies the structure at the same time, provides load bearing capacity to assist the load of baggage on the wearer's arms and waist, and at the same time increases the freedom of rotation or bending of the upper and lower body. It concerns assistive devices for workers that can be provided.
최근 동력 방식의 작업자용 착용형 로봇이 소개되고 있다. 특정 동작 반복시 작업자의 신체에 가해지는 반복 하중을 지지하거나 작업자의 움직임을 보조하기 위하여 작업자용 착용형 로봇들이 소개되고 있다.Recently, powered wearable robots for workers have been introduced. Wearable robots for workers are being introduced to support repetitive loads applied to the worker's body when repeating specific movements or to assist the worker's movements.
그러나, 종래의 착용형 로봇들은 대부분 전동식 구동기를 구비하여, 착용자의 신체 능력보다 큰 힘을 내거나, 반복 동작시 관절과 근육을 보호하기 위한 보조력을 제공하거나, 장시간 불편한 자세를 유지해야 하는 작업의 특성상 작업자의 자세를 보조하는 보조력을 제공하여 신체의 피로도를 낮추는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 전동식 구동기가 아닌 특정 자세에 중력에 대한 보조력을 제공하는 장비(차량 조립 또는 건축 공사 등을 위한 장비)들도 소개된 바가 있으나, 그러한 제품은 특정 자세를 지지하기 위하여 설계되어 다양한 움직임과 자유도가 요구되는 작업에서 적절치 않다.However, most conventional wearable robots are equipped with electric actuators to generate a force greater than the wearer's physical ability, provide assistive force to protect joints and muscles during repetitive movements, or perform tasks that require maintaining an uncomfortable posture for a long period of time. Due to its nature, it can play a role in reducing body fatigue by providing assistive force to assist the worker's posture. In addition, equipment (equipment for vehicle assembly or construction work, etc.) that provides assistance against gravity in a specific posture rather than an electric actuator has been introduced, but such products are designed to support a specific posture and allow for various movements and It is not appropriate for work that requires a degree of freedom.
물류단지에서 수행되는 택배 상하차 작업은 취급 물품이 크기 또는 무게 등이 규격화되지 않고, 협소한 공간에서 지속적인 반복동작을 통해 수하물을 상차하거나 하차하는 작업으로 수하물의 무게도 견뎌야 하며, 컨베이어 벨트와 차량 사이에서 몸을 반복적으로 비틀거나 상체를 굽히고 세우는 동작과 고중량 수하물을 팔과 손목 힘을 사용하여 들어올리는 동작들이 장시간 반복되며, 물류량에 따라 작업자의 수도 탄력적으로 운용되는 특성이 있다.The loading and unloading work of parcels performed in logistics complexes involves loading and unloading baggage through continuous repetitive movements in a narrow space, where the items being handled are not standardized in size or weight, and must withstand the weight of the baggage. There is also a gap between the conveyor belt and the vehicle. The actions of repeatedly twisting the body, bending and erecting the upper body, and lifting heavy baggage using arm and wrist strength are repeated for a long time, and the number of workers is also operated flexibly depending on the volume of goods.
비용과 무게 그리고 크기까지 최소화되면서도 이러한 택배 상하차 작업 작업자의 피로도와 부상을 낮추고 작업 효율을 증대시킬 수 있는 작업자용 보조장치에 대한 요구가 크다.There is a great demand for worker assistance devices that can reduce the fatigue and injuries of workers loading and unloading parcels and increase work efficiency while minimizing cost, weight, and size.
본 발명은 작업자용 보조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 무동력 방식으로 무게와 비용을 최소화함과 동시에 구조를 단순하게 하고, 착용자의 팔과 허리에 수하물 하중을 보조하는 하중 지지력을 제공함과 동시에 상체 및 하지의 회전 또는 굽힘 자유도를 제공할 수 있는 작업자용 보조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention relates to auxiliary devices for workers. More specifically, the present invention minimizes weight and cost in a non-powered manner, simplifies the structure at the same time, provides load bearing capacity to assist the load of baggage on the wearer's arms and waist, and at the same time increases the freedom of rotation or bending of the upper and lower body. The problem to be solved is to provide auxiliary devices for workers that can be provided.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 착용자의 허리 후방을 가로질러 장착되는 연결유닛; 상기 연결유닛의 양단에서 각각 착용자의 허리를 감싸도록 장착되는 한 쌍의 허리 장착유닛; 착용자의 양손에 각각 장착되는 손지지부; 및, 각각의 상기 허리 장착유닛에 일단이 장착되고 타단은 한 쌍의 상기 손지지부에 연결되며, 힌지축으로 연결되는 복수 개의 링크부재를 포함하여 구성되어 착용자의 상지에 하중 보조력을 제공하기 위한 상지 보조유닛;을 포함하는 작업장용 보조장치를 제공할 수 있다.In order to solve the above problem, the present invention includes a connection unit mounted across the rear of the wearer's waist; a pair of waist mounting units mounted at both ends of the connection unit to respectively surround the wearer's waist; Hand supports respectively mounted on both hands of the wearer; And, one end is mounted on each of the waist mounting units, the other end is connected to the pair of hand supports, and includes a plurality of link members connected by a hinge axis to provide load assisting force to the upper extremity of the wearer. An auxiliary device for the workplace including an upper limb auxiliary unit may be provided.
이 경우, 상기 상지 보조유닛은 상기 허리 장착유닛에 제1 상지 회전축을 매개로 회전 가능하게 장착되는 제1 링크부재 및 상기 제1 링크부재와 제2 상지 회전축을 매개로 연결되고 상기 손지지부(250)를 연결하는 제2 링크부재를 포함할 수 있다. In this case, the upper limb auxiliary unit includes a first link member rotatably mounted on the waist mounting unit via a first upper limb rotation axis, the first link member and the second upper limb rotation axis connected to each other, and the hand support unit 250. ) may include a second link member connecting the.
또한, 상기 허리 장착유닛에 연결된 상기 상지 보조유닛은 상기 허리 장착유닛과 상기 손지지부를 연결하되 착용자의 팔과 이격된 상태로 동작할 수 있다.Additionally, the upper limb auxiliary unit connected to the waist mounting unit connects the waist mounting unit and the hand support unit, but may operate in a state spaced apart from the wearer's arm.
그리고, 상기 제1 상지 회전축과 상기 제2 상지 회전축을 연결하도록 장착되며, 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재에 상기 손지지부에 가해지는 하중의 반대방향으로 탄성 지지력을 제공하기 위한 견인 와이어가 구비되며, 상기 제2 상지 회전축에 탄성부재가 구비될 수 있다.And, a traction wire mounted to connect the first upper limb rotation axis and the second upper limb rotation axis, and providing elastic support to the first link member and the second link member in the opposite direction of the load applied to the hand support unit. is provided, and an elastic member may be provided on the second upper limb rotation axis.
여기서, 상기 손지지부에 가해지는 하중의 반대방향으로 탄성 지지력을 제공하기 위하여 상기 제1 상지 회전축과 상기 제2 상지 회전축에 각각 탄성부재가 구비될 수 있다.Here, elastic members may be provided on each of the first upper limb rotation axis and the second upper limb rotation axis to provide elastic support in the opposite direction of the load applied to the hand support unit.
여기서, 상기 제1 상지 회전축 또는 상기 제2 상지 회전축은 유니버셜 조인트로 구성될 수 있다.Here, the first upper limb rotation axis or the second upper limb rotation axis may be composed of a universal joint.
이 경우, 착용자의 대퇴를 감싸 착용되는 대퇴 착용부 및 상기 대퇴 착용부가 하부에 장착되며 상기 연결유닛 측에 링크 회전축을 매개로 장착되는 대퇴링크를 포함하는 하지 보조유닛을 더 포함할 수 있다.In this case, it may further include a lower limb auxiliary unit including a thigh wearing part worn around the wearer's thigh and a thigh link mounted on the lower portion of the thigh wearing part and mounted via a link rotation axis on the connection unit side.
그리고, 상기 대퇴링크는 연결부재를 매개로 상기 연결유닛에 x축 중심으로 회전 가능하게 연결될 수 있다.In addition, the femoral link may be rotatably connected to the connection unit about the x-axis through a connection member.
또한, 상기 대퇴링크는 상기 링크 회전축에 구비된 탄성부재에 의하여 상기 연결유닛에 대하여 착용자가 허리를 펴는 방향으로 탄성 보조력을 제공할 수 있다.In addition, the femoral link can provide an elastic assisting force in the direction in which the wearer straightens the waist with respect to the connection unit by an elastic member provided on the link rotation axis.
본 발명에 따른 작업자용 보조장치에 의하면, 탄성 또는 공압 방식의 수동소자를 적용하여 무게와 비용을 최소화함과 동시에 구조를 단순하게 하고, 착용자의 수하물 하중을 보조하는 하중 지지력을 제공함과 동시에 상체 및 하지의 회전 또는 굽힘 자유도를 제공할 수 있는 작업자용 보조장치를 제공할 수 있다.According to the worker assistance device according to the present invention, the weight and cost are minimized and the structure is simplified by applying elastic or pneumatic passive elements, and at the same time, it provides load bearing capacity to assist the wearer's baggage load and provides upper body and An auxiliary device for workers that can provide freedom of rotation or bending of the lower extremities can be provided.
또한, 본 발명에 따른 작업자용 보조장치에 의하면, 물류단지에서 수행되는 택배 상하차 작업에서 착용자의 팔과 허리를 동시에 보조하도록 구성되어, 10kg 이상의 고하중 수하물을 상부로 들어 올리거나 지면에 내려놓는 동작에서 착용자에게 전달되는 하중을 약 40% 이상 경감시키는 효과를 제공한다.In addition, according to the worker assistance device according to the present invention, it is configured to simultaneously assist the wearer's arms and waist in the loading and unloading of parcels performed in a logistics complex, and is capable of lifting heavy baggage of 10 kg or more upward or placing it on the ground. It provides the effect of reducing the load transmitted to the wearer by more than 40%.
또한, 본 발명에 따른 작업자용 보조기에 의하면, 팔의 근력을 보조하기 위하여 팔을 감싸는 외골격 구조가 아닌 현수 구조의 상지 보조유닛을 적용하여 팔의 움직임의 간섭을 최소화하면서 팔에 가해지는 하중 등에 대한 보조력을 제공할 수 있다.In addition, according to the worker's orthosis according to the present invention, in order to assist arm strength, an upper limb auxiliary unit with a suspension structure rather than an exoskeleton structure surrounding the arm is applied, thereby minimizing interference with arm movement and protecting against the load applied to the arm. Auxiliary power can be provided.
또한, 본 발명에 따른 작업자용 보조기에 의하면, 상체의 좌우 기울임, 상체의 척추를 중심으로 하는 회전, 고관절과 슬관절의 회전 및 팔꿈치와 손목 관절의 회전을 허용하여 대부분의 관절 자유도를 제공하여 특히 택배 작업현장에서 요구되는 동작을 불편함 없이 수행할 수 있다.In addition, according to the worker's aid according to the present invention, it provides most joint freedom by allowing left and right tilt of the upper body, rotation around the spine of the upper body, rotation of the hip and knee joints, and rotation of the elbow and wrist joints, especially for delivery. The movements required at the work site can be performed without discomfort.
도 1은 본 발명에 따른 작업자 보조장치의 개념을 설명하기 위하여 작업자가 박스 형태의 수하물을 들고 있는 측면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 작업자용 보조장치를 착용한 신체 모형을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 하지 보조유닛 일부가 제거된 작업자 보조장치의 정면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 하지 보조유닛 일부가 제거된 작업자 보조장치를 착용한 신체 모형의 전방 사시도를 도시한다.
도 5은 본 발명에 따른 하지 보조유닛 일부가 제거된 작업자 보조장치를 착용한 신체 모형의 후방 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 작업자용 보조장치 착용자가 허리를 굽혀 수하물을 취급하는 동작에서 상기 작업자용 보조장치의 보조력 전달 방향을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 작업자용 보조장치 착용자가 팔을 뻗어 수하물을 취급하는 동작에서 상기 작업자용 보조장치의 보조력 전달 방향을 도시한다.Figure 1 shows a side view of a worker holding box-shaped baggage to explain the concept of the worker assistance device according to the present invention.
Figure 2 shows a body model wearing an assistive device for workers according to the present invention.
Figure 3 shows a front view of the worker assistance device with part of the lower extremity assistance unit according to the present invention removed.
Figure 4 shows a front perspective view of a body model wearing an operator assistance device with a portion of the lower extremity assistance unit according to the present invention removed.
Figure 5 shows a rear perspective view of a body model wearing an operator assistance device with a portion of the lower extremity assistance unit according to the present invention removed.
Figure 6 shows the direction of transmission of assistive force of the worker auxiliary device according to the present invention when the wearer of the worker auxiliary device bends down to handle baggage.
Figure 7 shows the direction of transmission of assistive force of the worker assistance device according to the present invention when the wearer extends his arm and handles baggage.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure will be thorough and complete, and so that the spirit of the invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명에 따른 작업자용 보조장치(1)를 설명하기 위하여 작업자(w)가 박스 형태의 수화물(p)을 들고 있는 측면도를 도시한다.Figure 1 shows a side view of a worker (w) holding box-shaped luggage (p) to explain the worker assistance device (1) according to the present invention.
택배 수화물의 상하차 작업은 컨베이어 밸트와 배송 차량 사이에서 수많은 수하물을 반복적으로 상차하거나 하차하는 작업으로 작업의 피로도가 상당하다. 또한, 수하물의 상차 또는 하차시 수하물의 위치와 수하물의 무게와 형태가 다양하다는 특징이 있다.Loading and unloading of delivery baggage involves repeatedly loading and unloading numerous pieces of baggage between the conveyor belt and delivery vehicle, making the work quite tiring. In addition, the location of baggage and its weight and shape vary when loading or unloading baggage.
도 1에 도시된 바와 같이, 수하물을 작업자가 들고 상하차 작업을 하는 경우 작업자의 팔은 전방으로 향하고 수하물의 무게 중심(g)은 작업자의 전방에 위치한다. 따라서, 작업자가 수하물 없이 직립한 상태와 비교하여 수하물의 무게 및 수하물의 무게에 의한 모멘트가 작업자의 팔, 어깨, 척추 및 고관절과 슬관절을 포함하는 하지를 통해 신체에 가해지게 된다.As shown in Figure 1, when a worker carries luggage and performs loading and unloading operations, the worker's arms are directed forward and the center of gravity (g) of the baggage is located in front of the worker. Therefore, compared to the state in which the worker stands upright without baggage, the weight of the baggage and the moment due to the weight of the baggage are applied to the worker's body through the worker's arms, shoulders, spine, and lower extremities including hip and knee joints.
특히, 작업자(w)가 택배 상하차 작업에서 허리(척추)를 굽히는 동작과 고중량 수하물을 작업자 들어 올리는 동작에서 비교적 큰 부하을 필요로 하여 이에 따라 피로도가 누적된다. 작업자의 신체 중 허리 및 팔은 수하물 취급 작업시 피로도가 급격하게 상승하는 영역으로 부상의 빈도 또한 높다.In particular, the worker (w) requires a relatively large load in the motion of bending the waist (spine) and lifting heavy baggage during the loading and unloading of the parcel, resulting in accumulated fatigue. The waist and arms of a worker's body are areas where fatigue increases rapidly during baggage handling work, and the frequency of injuries is also high.
따라서, 본 발명은 작업자가 수하물을 물건을 들어 올리거나 내리는 반복적인 작업에서 발생하는 체중 부하로 인한 피로도를 경감시키기 위하여, 스프링(공압 구동기도 가능) 등의 수동소자를 이용하여 팔과 허리로 가해지는 중력보상 매커니즘을 적용하여 작업자로 보조력을 제공하여 체감 작업부하를 낮출 수 있다. 도 2 이하를 참조하여 구체적으로 설명한다.Therefore, the present invention uses passive elements such as springs (pneumatic actuators are also possible) to reduce fatigue caused by the weight load that occurs during the repetitive work of lifting and lowering luggage by workers applying it to the arms and waist. By applying a gravity compensation mechanism, the perceived workload can be lowered by providing assistance to the worker. This will be described in detail with reference to Figure 2 below.
도 2는 본 발명에 따른 작업자용 보조장치(1)를 착용한 신체 모형을 도시하며, 도 3은 본 발명에 따른 하지 보조유닛 일부가 제거된 작업자 보조장치(1)의 정면도를 도시하며, 도 4는 본 발명에 따른 하지 보조유닛 일부가 제거된 작업자 보조장치(1)를 착용한 신체 모형의 전방 사시도를 도시하며, 도 5은 본 발명에 따른 하지 보조유닛 일부가 제거된 작업자 보조장치(1)를 착용한 신체 모형의 후방 사시도를 도시한다.Figure 2 shows a body model wearing the worker assistance device 1 according to the present invention, and Figure 3 shows a front view of the worker assistance device 1 with a part of the lower limb auxiliary unit according to the present invention removed. 4 shows a front perspective view of a body model wearing the worker assistance device (1) with part of the lower limb auxiliary unit according to the present invention removed, and Figure 5 shows the worker assistance device (1) with part of the lower limb auxiliary unit according to the present invention removed. ) shows a rear perspective view of a body model wearing a body model.
본 발명에 따른 작업자용 보조장치(1)는 착용자의 허리 후방을 가로질러 장착되는 연결유닛(140); 상기 연결유닛의 양단에서 각각 착용자의 허리를 감싸도록 장착되는 한 쌍의 허리 장착유닛(121); 착용자의 양손에 각각 장착되는 손지지부(250); 및, 각각의 상기 허리 장착유닛에 일단이 장착되고 타단은 한 쌍의 상기 손지지부에 연결되며, 힌지축으로 연결되는 복수 개의 링크부재를 포함하여 구성되어 착용자의 상지에 하중 보조력을 제공하기 위한 상지 보조유닛(200);을 포함하여 구성될 수 있다.The worker assistance device (1) according to the present invention includes a connection unit (140) mounted across the rear of the wearer's waist; A pair of waist mounting units 121 mounted at both ends of the connection unit to surround the wearer's waist, respectively; Hand supports 250 each mounted on both hands of the wearer; And, one end is mounted on each of the waist mounting units, the other end is connected to the pair of hand supports, and includes a plurality of link members connected by a hinge axis to provide load assisting force to the upper extremity of the wearer. It may be configured to include an upper limb auxiliary unit 200.
상기 연결유닛(140)은 착용자의 허리 후방을 가로질러 장착되며, 상기 연결유닛(140)의 양단에 착용자의 허리를 감싸도록 장착되는 한 쌍의 허리 장착유닛(121)이 구비될 수 있다. 상기 허리 장착유닛은 착용자의 허리를 감싸도록 만곡된 형상으로 장착될 수 있다.The connection unit 140 is mounted across the rear of the wearer's waist, and a pair of waist mounting units 121 may be provided at both ends of the connection unit 140 to surround the wearer's waist. The waist mounting unit may be mounted in a curved shape to surround the wearer's waist.
그리고, 각각의 허리 장착유닛(121)은 상기 상지 보조유닛(200) 및 후술하는 하지 보조유닛(300)과 각각 연결되어 각각 착용자의 상체 및 하지를 보조할 수 있다. In addition, each waist mounting unit 121 is connected to the upper limb auxiliary unit 200 and the lower limb auxiliary unit 300, which will be described later, to assist the wearer's upper and lower body, respectively.
상기 허리 장착유닛(121)에 착용자의 상체에 착용되는 슈트 형태의 밴드부재(110)가 구비될 수 있다. 상기 밴드부재(110)는 신축성이 있는 소재로 구성될 수 있고, 착용자의 몸통 크기에 따라 크기가 조절될 수 있는 형태일 수 있다.The waist mounting unit 121 may be provided with a suit-shaped band member 110 that is worn on the wearer's upper body. The band member 110 may be made of an elastic material and may have a shape whose size can be adjusted according to the size of the wearer's torso.
한 쌍의 상기 허리 장착유닛(121)은 연결유닛(140)에 의하여 연결되며, 상기 연결링크와 상기 허리 장착유닛(121)은 x축(보행 방향과 평행한 축) 방향 내외전축(150) 중심으로 회전 가능하게 연결되어 착용자의 하지의 내전 또는 외전 동작을 허용할 수 있다.A pair of the waist mounting units 121 are connected by a connection unit 140, and the connection link and the waist mounting unit 121 are centered on the inner and outer anterior axis 150 in the x-axis (axis parallel to the walking direction) direction. It can be rotatably connected to allow adduction or abduction of the wearer's lower extremities.
상기 상지 보조유닛(200)은 착용자가 고하중 수하물을 들어올리거나 지면에 내려놓는 과정에서 착용자의 팔이나 손목으로 근력을 보조하여 수하물 하중을 경감시키기 위한 구성 요소이다.The upper limb assistance unit 200 is a component for reducing the load of the baggage by assisting the wearer's muscle strength with the arm or wrist in the process of lifting or placing heavy baggage on the ground.
그리고, 상기 상지 보조유닛(200)의 단부에는 착용자의 손에 장착되며 상기 상지 보조유닛(200)의 보조력을 작업자의 손에 전달하는 손지지부(250)가 구비될 수 있다.In addition, a hand support portion 250 may be provided at the end of the upper limb auxiliary unit 200 and is mounted on the wearer's hand and transmits the assistive force of the upper limb auxiliary unit 200 to the worker's hand.
또한, 본 발명에 따른 작업자용 보조장치의 경우, 팔의 근력을 보조하기 위하여 팔을 감싸는 외골격 구조가 아닌 현수 구조의 제1 링크부재 및 제2 링크부재를 적용하여 팔의 움직임의 간섭을 최소화하면서 팔에 가해지는 하중 등에 대한 보조력을 제공할 수 있다.In addition, in the case of the worker assistance device according to the present invention, in order to assist arm strength, the first and second link members of a suspension structure, rather than an exoskeleton structure surrounding the arm, are applied to minimize interference with arm movement. It can provide assistive power for the load applied to the arm.
구체적으로, 상기 상지 보조유닛(200)은 상기 연결유닛(1402)에 제1 상지 회전축(220)을 매개로 회전 가능하게 장착되는 제1 링크부재(210) 및 상기 제1 링크부재(210)와 제2 상지 회전축(240)을 매개로 연결되고 상기 제1 링크부재(230)와 상기 손지지부(250)를 연결하는 제2 링크부재(230)를 포함할 수 있다.Specifically, the upper limb auxiliary unit 200 includes a first link member 210 rotatably mounted on the connection unit 1402 about a first upper limb rotation axis 220, and the first link member 210. It may include a second link member 230 that is connected via the second upper limb rotation axis 240 and connects the first link member 230 and the hand support unit 250.
상기 작업자용 보조장치(1)는 착용자의 상하차 작업시 팔, 몸통, 고관절 및 슬관절 등 신체의 자유로운 움직임을 보장하여 관절 자유도를 어느정도 확보할 수 있도록 구성된다. 따라서, 상기 허리 장착유닛(121)에 연결된 상기 상지 보조유닛(200)은 상기 허리 장착유닛(121)과 상기 손지지부(250)를 연결하되 착용자의 팔과 이격된 상태로 작동되는 특징을 갖는다.The worker assistance device 1 is configured to secure a certain degree of joint freedom by ensuring free movement of the wearer's body, including the arms, torso, hip joints, and knee joints, when loading and unloading. Accordingly, the upper limb auxiliary unit 200 connected to the waist mounting unit 121 connects the waist mounting unit 121 and the hand support unit 250, but has the characteristic of operating in a state spaced apart from the wearer's arm.
상기 상지 보조유닛(200)은 상기 연결유닛(140) 측면에 유니버셜 조인트 등의 관절부재에 의해 회전 가능하게 연결되어 양 팔을 지지하는 제1 링크부재(210) 및 상기 제1 링크부재에 회전 가능하게 연결되며 단부에는 수하물을 잡은 착용자의 손을 감싸 하중 지지력을 제공하기 위한 손지지부(250)가 구비되는 제2 링크부재(230)를 포함하여 구성될 수 있다.The upper limb auxiliary unit 200 is rotatably connected to the side of the connection unit 140 by a joint member such as a universal joint, and is rotatable to the first link member 210 supporting both arms and the first link member. It may be configured to include a second link member 230 that is connected and has a hand support portion 250 at the end to surround the hand of the wearer holding the baggage and provide load-bearing force.
그리고, 하중 보조력 제공을 위하여 상기 제1 상지 회전축(220)과 상기 제2 상지 회전축(240)을 연결하도록 장착되며, 상기 제1 링크부재(230)와 상기 제2 링크부재(230)에 상기 손지지부(250)에 가해지는 하중의 반대방향으로 탄성 지지력을 제공하기 위한 견인 와이어(211)가 구비되며, 상기 제1 상지 회전축(220) 또는 상기 제2 상지 회전축(240)은 상기 견인 와이어(211)에 탄성 견인력을 제공하는 수동소자 형태의 탄성부재가 구비된 유니버셜 조인트가 구비될 수 있다.And, in order to provide a load assist force, it is mounted to connect the first upper limb rotation axis 220 and the second upper limb rotation axis 240, and the first link member 230 and the second link member 230 are connected to each other. A traction wire 211 is provided to provide elastic support in the opposite direction of the load applied to the hand support unit 250, and the first upper limb rotation axis 220 or the second upper limb rotation axis 240 is the traction wire ( 211), a universal joint may be provided with an elastic member in the form of a passive element that provides elastic traction.
따라서, 상기 제2 링크부재(230)와 상기 손지지부(250)는 볼 조인트(ball joint) 등 베어링 부재에 의해 서로 회전 가능하게 연결됨으로서 착용자의 상하차 작업시 특히 복잡한 움직임이 요구되는 팔꿈치나 손목 등에 충분한 관절 자유도를 부여할 수 있다.Therefore, the second link member 230 and the hand support portion 250 are rotatably connected to each other by a bearing member such as a ball joint, so that they can be used in the elbow or wrist, etc., which require particularly complex movements when loading and unloading the wearer. Sufficient joint freedom can be provided.
상기 상지 보조유닛(200)은 착용자가 수하물을 들어올릴 때 팔로 전달되는 하중을 경감시키기 위하여 어깨 또는 팔꿈치 각도와 무관하게 중력 반대방향으로 회전축에 장착된 탄성부재에 의하여 탄성 견인되는 견인 와이어를 통해 보조력을 제공할 수 있다.The upper limb auxiliary unit 200 provides assistance through a traction wire that is elastically pulled by an elastic member mounted on a rotation axis in the direction opposite to gravity, regardless of the shoulder or elbow angle, in order to reduce the load transmitted to the arm when the wearer lifts baggage. power can be provided.
그리고 상기 제1 상지 회전축(220)에 구비된 탄성부재에 의하여 견인되는 견인 와이어를 이용하여 상기 제1 링크부재(230)와 상기 제2 링크부재(230)를 연동하여 견인하는 방법 외에도 각각의 회전축에 탄성부재 또는 공압장치(유압장치)를 각각 구비하여 착용자의 상지에 마찬가지로 하중 보조력을 제공하는 방법도 적용이 가능하다.In addition to the method of interlocking and towing the first link member 230 and the second link member 230 using a traction wire pulled by an elastic member provided on the first upper limb rotation shaft 220, each rotation axis It is also possible to apply a method of providing load assistance to the wearer's upper extremities by providing an elastic member or a pneumatic device (hydraulic device), respectively.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 링크부재(220)와 상기 제2 링크부재(230)는 탄성 스프링이 구비된 견인 와이어(211)가 각각의 제1 상지 회전축(220)과 제2 상지 회전축(240)을 이관절근 모사 구조로 연결하여 착용자의 어깨 또는 팔의 회전 각도, 즉 착용자의 손의 위치와 무관하게 제1 링크부재(210)의 탄성 지지력이 하중 반대방향으로 제공될 수 있다.As shown in FIG. 3, the first link member 220 and the second link member 230 have a traction wire 211 provided with an elastic spring connected to the first upper limb rotation axis 220 and the second upper limb, respectively. By connecting the rotation axis 240 with a two-joint muscle simulating structure, the elastic support force of the first link member 210 can be provided in the direction opposite to the load regardless of the rotation angle of the wearer's shoulder or arm, that is, the position of the wearer's hand.
상기 손지지부(250)는 상기 상지 보조유닛(200)의 단부에 연결되며 글로브 형태로 구성되어 착용자의 손이 장착될 수 있다.The hand support portion 250 is connected to the end of the upper limb auxiliary unit 200 and is configured in a glove shape so that the wearer's hand can be mounted thereon.
상기 허리 장착유닛(121)에 연결된 상기 상지 보조유닛(200)을 구성하는 제1 링크부재(210) 및 제2 링크부재(230)은 상기 허리 장착유닛(121)과 상기 손지지부(250)를 연결하되 착용자의 팔과 이격된 상태로 구동될 수 있으므로, 작업자의 팔과 링크부재들의 간섭 또는 마찰을 방지하여 작업 편의성을 향상시키고 부상 위험을 줄일 수 있다.The first link member 210 and the second link member 230 constituting the upper limb auxiliary unit 200 connected to the waist mounting unit 121 connect the waist mounting unit 121 and the hand support unit 250. Since it can be connected but driven at a distance from the wearer's arm, interference or friction between the worker's arm and the link members can be prevented, improving work convenience and reducing the risk of injury.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 링크부재(220)는 유니버셜 조인트 형태의 제1 상지 회전축(220)으로 연결되어 다축 회전 가능하게 연결되어 착용자 팔의 자유로운 회전 움직임(굴곡 신전 자유도, 내/외 회전 자유도)을 허용할 수 있다.As shown in Figures 4 and 5, the first link member 220 is connected to the first upper limb rotation axis 220 in the form of a universal joint so as to be capable of multi-axis rotation, allowing free rotational movement (free flexion and extension) of the wearer's arm. degrees, degrees of freedom of internal/external rotation) can be allowed.
본 발명에 따른 작업자용 보조장치는 상지 보조유닛(100)으로 상지의 움직임을 보조하는 이외에 하지 보조유닛을 구비하여 하중 작업시 작업자의 하지를 보조하는 기능도 제공할 수 있다.In addition to assisting the movement of the upper limbs with the upper limb auxiliary unit 100, the worker assistance device according to the present invention can also provide a function of assisting the worker's lower limbs during load work by providing a lower limb auxiliary unit.
구체적으로, 착용자의 대퇴를 감싸 착용되는 대퇴 착용부(310) 및 상기 대퇴 착용부(310)가 하부에 장착되며 상기 연결유닛(140) 측에 링크 회전축(342)을 매개로 장착되는 대퇴링크(340)를 포함하는 하지 보조유닛(200)을 더 포함할 수 있다.Specifically, a thigh wearing portion 310 that is worn surrounding the wearer's thigh, and the thigh wearing portion 310 is mounted at the lower portion and a femoral link mounted on the connection unit 140 via a link rotation axis 342 ( It may further include a lower limb auxiliary unit 200 including 340).
상기 하지 보조유닛(300)은 상기 연결유닛(140) 측에 하방으로 연결되며, 착용자의 양쪽 고관절을 포함한 하지로 탄성 보조력을 제공하는 한 쌍의 대퇴링크(340)가 구비될 수 있다. 상기 대퇴링크(340)는 착용자의 고관절 영역에 배치되어 허리 굴곡 또는 신전 동작시에 보조력을 제공할 수 있다.The lower limb auxiliary unit 300 is connected downward to the connection unit 140 and may be provided with a pair of femoral links 340 that provide elastic auxiliary force to the wearer's lower limbs, including both hip joints. The femoral link 340 may be disposed in the wearer's hip joint area to provide assistive force during lumbar flexion or extension movements.
이를 위하여, 상기 하지 보조유닛(200)은 착용자의 대퇴를 감싸 착용되는 대퇴 착용부(310) 및 상기 대퇴 착용부(310)가 하부에 장착되며 상기 연결유닛(140) 측에 링크 회전축(342)을 매개로 장착되는 대퇴링크(340)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the lower limb auxiliary unit 200 includes a thigh wearing part 310 that is worn surrounding the wearer's thigh, and the thigh wearing part 310 is mounted at the lower part, and a link rotation axis 342 is provided on the connection unit 140 side. It may be configured to include a femoral link 340 mounted via.
상기 대퇴링크(340)는 연결부재(120)를 매개로 상기 연결유닛(140)에 내외전 동작 허용을 위한 내외전축(150)에 의하여 x축(전후 방향) 중심 회전 가능하게 연결될 수 있다.The femoral link 340 may be rotatably connected to the connection unit 140 via the connection member 120 about the x-axis (forward-backward direction) by the internal/abduction axis 150 to allow internal/abduction movement.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 대퇴링크(340)는 링크 회전축(342)를 중심으로 y축(전면 방향 x축 및 수직 방향 z축과 수직)을 중심으로 고관절의 굴곡 또는 신전시 보조력 또는 보조토크를 제공할 수 있다.As shown in Figures 4 and 5, the femoral link 340 is centered around the link rotation axis 342 and the y-axis (perpendicular to the front x-axis and the vertical z-axis) during flexion or extension of the hip joint. Auxiliary force or auxiliary torque can be provided.
상기 하지 보조유닛(300)의 대퇴링크(340) 내부 또는 링크 회전축(342)에 별도의 코일 스프링 등의 탄성부재(344)를 구비하여 착용자가 허리를 펴는 방향으로 탄성 보조력이 제공될 수 있다.An elastic member 344, such as a separate coil spring, is provided inside the thigh link 340 of the lower limb auxiliary unit 300 or on the link rotation axis 342, so that elastic auxiliary force can be provided in the direction in which the wearer straightens the waist. .
물론, 상기 탄성부재의 탄성력 제공방향 또는 제공시점에 따라 고관절의 굴곡 방향으로 보조력 또는 보조토크가 제공되도록 구성될 수 있으며, 하중 작업자의 경우 고관절의 신전 방향으로 보조력을 제공하여 하중의 부담을 최소화할 수 있다.Of course, auxiliary force or auxiliary torque may be provided in the direction of bending of the hip joint depending on the direction or timing of providing the elastic force of the elastic member, and in the case of a load worker, auxiliary force is provided in the direction of extension of the hip joint to relieve the burden of the load. It can be minimized.
그리고, 도 1에 도시된 작업자용 보조장치(1)를 구성하는 상기 하지 보조유닛(300)은 대퇴링크(340) 하부에 대퇴 지지부재(320), 하퇴링크(360), 하퇴 지지부재(340) 및 발목링크(350) 및 발판부재(370)를 구비하고, 각각의 하퇴링크(360) 또는 발목링크(350)에 마찬가지로 수동소자로서 탄성부재를 구비하여 작업자의 하중 동작에 따른 움직임시 몸을 일으켜 세우는 방향 또는 신전 방향으로 보조력을 제공할 수 있다.In addition, the lower limb auxiliary unit 300, which constitutes the worker auxiliary device 1 shown in FIG. 1, includes a thigh support member 320, a lower leg link 360, and a lower leg support member 340 below the thigh link 340. ) and an ankle link 350 and a footrest member 370, and each lower leg link 360 or ankle link 350 is similarly provided with an elastic member as a passive element to protect the body when moving according to the worker's load movement. Assistive force can be provided in the direction of standing up or extending.
그리고, 상기 하퇴링크(360)에도 착용자의 하퇴를 감싸는 형태의 하퇴 착용부(330)가 구비될 수 있다.In addition, the lower leg link 360 may also be provided with a lower leg wearing portion 330 that surrounds the wearer's lower leg.
도 6은 본 발명에 따른 작업자용 보조장치(1) 착용자가 허리를 굽혀 수하물을 취급하는 동작에서 상기 작업자용 보조장치(1)의 보조력 전달 방향을 도시하고, 도 7은 본 발명에 따른 작업자용 보조장치(1) 착용자가 팔을 뻗어 수하물을 취급하는 동작에서 상기 작업자용 보조장치(1)의 보조력 전달 방향을 도시한다.FIG. 6 shows the direction of transmission of assistive force of the worker auxiliary device 1 according to the present invention when the wearer bends his waist to handle baggage, and FIG. 7 shows the direction of transmission of the assistive force of the worker auxiliary device 1 according to the present invention. The auxiliary device 1 shows the direction of transmission of assistive force of the auxiliary device 1 for workers when the wearer extends his arm and handles baggage.
각각의 회전축 또는 대퇴링크에 구비된 탄성부재 또는 공압장치(유압장치)는 착용자가 하중물을 들어올리는 상태 방향으로 탄성 복원력이 발생되도록 장착될 수 있고, 착용자는 하중물을 들어올리기 위하여 상체를 굽히는 동작에서는 위와 같은 탄성부재 등의 복원력을 이기며 하중물에 접근하지만 작업자의 상체의 체중 등에 의하여 탄성부재의 반발력을 쉽게 상쇄할 수 있고, 하중물을 들어올리는 동작 과정에서는 회전축 또는 견인 와이어에 가해지는 탄성부재 등의 복원력 또는 복원토크에 의하여 하중물의 하중을 일부 상쇄시켜 작업자의 피로도와 중량감을 감소시킬 수 있다.The elastic member or pneumatic device (hydraulic device) provided on each rotation axis or femoral link can be installed to generate an elastic restoring force in the direction in which the wearer is lifting the load, and the wearer bends the upper body to lift the load. In operation, the load is approached by overcoming the restoring force of the elastic member as above, but the repulsion force of the elastic member can be easily offset by the weight of the worker's upper body, etc., and in the process of lifting the load, the elasticity applied to the rotation axis or traction wire The load of the load can be partially offset by the restoring force or restoration torque of the member, thereby reducing the worker's fatigue and sense of weight.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although this specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. It will be possible to implement it. Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, it should be considered to be included in the technical scope of the present invention.
1 : 작업자용 보조장치
140 : 연결유닛
200 : 상지 보조유닛
300 : 하지 보조유닛1: Auxiliary devices for workers
140: connection unit
200: Upper limb auxiliary unit
300: lower limb auxiliary unit
Claims (9)
상기 연결유닛의 양단에서 각각 착용자의 허리를 감싸도록 장착되는 한 쌍의 허리 장착유닛;
착용자의 양손에 각각 장착되는 손지지부; 및,
각각의 상기 허리 장착유닛에 일단이 장착되고 타단은 한 쌍의 상기 손지지부에 연결되며, 힌지축으로 연결되는 복수 개의 링크부재를 포함하여 구성되어 착용자의 상지에 하중 보조력을 제공하기 위한 상지 보조유닛;을 포함하고,
상기 상지 보조유닛은 상기 허리 장착유닛에 제1 상지 회전축을 매개로 회전 가능하게 장착되는 제1 링크부재 및 상기 제1 링크부재와 제2 상지 회전축을 매개로 연결되고 상기 손지지부를 연결하는 제2 링크부재를 포함하고, 상기 허리 장착유닛에 연결된 상기 상지 보조유닛은 상기 허리 장착유닛과 상기 손지지부를 연결하되 착용자의 팔과 이격된 상태로 동작하는 것을 특징으로 하는 작업장용 보조장치.A connection unit mounted across the rear of the wearer's waist;
a pair of waist mounting units mounted at both ends of the connection unit to surround the wearer's waist;
Hand supports respectively mounted on both hands of the wearer; and,
One end is mounted on each of the waist mounting units, the other end is connected to the pair of hand supports, and includes a plurality of link members connected to a hinge axis to provide load assistance to the wearer's upper limbs. Includes a unit;
The upper limb auxiliary unit includes a first link member rotatably mounted on the waist mounting unit about a first upper limb rotation axis, and a second link member connected to the first link member and a second upper limb rotation axis and connecting the hand support unit. An auxiliary device for a workplace, including a link member, wherein the upper limb auxiliary unit connected to the waist mounting unit connects the waist mounting unit and the hand support unit, but operates in a state spaced apart from the wearer's arm.
상기 제1 상지 회전축과 상기 제2 상지 회전축을 연결하도록 장착되며, 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재에 상기 손지지부에 가해지는 하중의 반대방향으로 탄성 지지력을 제공하기 위한 견인 와이어가 구비되며, 상기 제2 상지 회전축에 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 작업장용 보조장치.According to paragraph 1,
It is mounted to connect the first upper limb rotation axis and the second upper limb rotation axis, and the first link member and the second link member are provided with a traction wire for providing an elastic support force in the opposite direction of the load applied to the hand support unit. An auxiliary device for work, characterized in that an elastic member is provided on the second upper limb rotation axis.
상기 손지지부에 가해지는 하중의 반대방향으로 탄성 지지력을 제공하기 위하여 상기 제1 상지 회전축과 상기 제2 상지 회전축에 각각 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 작업장용 보조장치.According to paragraph 1,
An auxiliary device for a workplace, characterized in that elastic members are provided on each of the first upper limb rotation axis and the second upper limb rotation axis to provide elastic support in a direction opposite to the load applied to the hand support unit.
상기 제1 상지 회전축 또는 상기 제2 상지 회전축은 유니버셜 조인트로 구성되는 것을 특징으로 하는 작업장용 보조장치.According to clause 4 or 5,
An auxiliary device for a workplace, characterized in that the first upper limb rotation axis or the second upper limb rotation axis is composed of a universal joint.
착용자의 대퇴를 감싸 착용되는 대퇴 착용부 및 상기 대퇴 착용부가 하부에 장착되며 상기 연결유닛 측에 링크 회전축을 매개로 장착되는 대퇴링크를 포함하는 하지 보조유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업장용 보조장치.According to paragraph 1,
An assistant for the workplace, characterized in that it further comprises a lower limb auxiliary unit including a thigh wearing part worn around the wearer's thigh and a thigh link mounted on the lower part of the thigh wearing part and mounted via a link rotation axis on the connection unit side. Device.
상기 대퇴링크는 연결부재를 매개로 상기 연결유닛에 x축 중심으로 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 작업장용 보조장치.In clause 7,
An auxiliary device for a workplace, characterized in that the femoral link is rotatably connected to the connection unit about the x-axis through a connection member.
상기 대퇴링크는 상기 링크 회전축에 구비된 탄성부재에 의하여 상기 연결유닛에 대하여 착용자가 허리를 펴는 방향으로 탄성 보조력을 제공하는 것을 특징으로 하는 작업장용 보조장치.
According to clause 8,
The femoral link is an auxiliary device for the workplace, characterized in that it provides an elastic assistance force in the direction in which the wearer straightens the waist with respect to the connection unit by an elastic member provided on the link rotation axis.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |