KR20080059778A - Force assistive wearable robot for wearing human body - Google Patents

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KR20080059778A
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Abstract

A force-assist wearable robot suitable for a human body is provided to effectively support a user with muscular strength while minimizing interference between motors by using a force sensor. A force-assist wearable robot comprises a central fixture(100). The central fixture includes a basic frame(200) fixed to one end of the central fixture. The basic frame has a connection robot arm(230) hinged to one end of the basic frame and a first robot arm(310) hinged to one end of the connection robot arm. The first robot arm includes a second robot arm(320) hinged to one end of the first robot arm and the second robot arm includes a third robot arm(330) hinged to one end of the second robot arm. A force sensor(400) is attached to one end of the third robot arm to measure muscular strength of a human body.

Description

인체 착용용 근력지원로봇{FORCE ASSISTIVE WEARABLE ROBOT FOR WEARING HUMAN BODY}Strength Support Robot for Human Body Wear {FORCE ASSISTIVE WEARABLE ROBOT FOR WEARING HUMAN BODY}

도 1은 본 발명의 인체 착용용 근력지원로봇을 보여주는 정면도이다.1 is a front view showing a strength support robot for human body wearing of the present invention.

도 2는 본 발명의 인체 착용용 근력지원로봇을 보여주는 측면도이다.Figure 2 is a side view showing a strength support robot for wearing a human body of the present invention.

도 3은 본 발명에 따르는 제 3로봇암을 보여주는 사시도이다.3 is a perspective view showing a third robot arm according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따르는 제 2로봇암을 보여주는 사시도이다.4 is a perspective view showing a second robot arm according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따르는 제 1로봇암을 보여주는 사시도이다.5 is a perspective view showing a first robot arm according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따르는 연결로봇암을 보여주는 사시도이다. 6 is a perspective view showing a connecting robot arm according to the present invention.

본 발명은 인체 착용용 근력지원로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 손목고정기에 부착되는 힘센서를 사용하여 사용의 편의성을 제공하고, 인체의 착용의 편의성을 제공하는 인체 착용용 근력지원로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a strength support robot for human wear, and more particularly, to a strength support robot for human wear, which provides convenience of use by using a force sensor attached to a wrist lock and provides convenience of wearing of the human body. will be.

일반적으로, 인체 착용형 근력지원로봇은 착용한 사용자가 움직이고자하는 동기신호의 형태에 따라 크게 생체신호 입력형, 힘센서 입력형, 근경도센서 입력형 및 센서 혼합형 로봇 등으로 나뉘며, 사용하는 엑츄에이터의 형태에 따라 크게 모터구동형, 유압실린더 구동형, 인공근육구동형 등으로 분류된다.In general, the wearable muscle strength support robot is divided into a bio signal input type, a force sensor input type, a muscle hardness sensor input type, and a sensor mixed type robot according to the type of the synchronization signal that the user wears. Depending on the type of motor drive type, hydraulic cylinder drive type, artificial muscle drive type, etc.

사용자 동기 신호 입력의 측면에서, 생체신호 입력형은 사용자의 직접적인 근육신호를 이용하기 때문에 빠른 응답성을 기대할 수 있다.In terms of user synchronization signal input, the bio-signal input type can expect fast response because it uses a user's direct muscle signal.

그러나, 통상 외골격로봇 착용시 생체신호 취득을 위한 부착물들을 추가로 착용해야하는 번거로운 문제점이 있다.However, when the exoskeleton robot is worn, there is a cumbersome problem of additionally wearing attachments for acquiring a biosignal.

또한, 근경도센서 입력형은 근육의 팽창정도를 측정하여 로봇동기 신호로 사용하기 때문에 사용자의 움직이고자하는 동기신호를 직접적으로 획득할 수 있으나, 근육팽창정도가 사용자 마다 일정치 않기 때문에 사용자 따라 일정 수준 이상의 동작성능을 확보할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, since the muscle sensor input type can be used as a robot synchronous signal by measuring the degree of expansion of the muscle, it is possible to directly obtain a synchronization signal for the user to move, but the degree of expansion of the muscle is not constant for each user. There is a problem that can not secure more than the operating performance level.

또한, 장착된 엑츄에이터에 의한 분류에서 유압구동형 엑츄에이터 시스템은 유압실린더의 직선운동을 관절의 회전운동으로 변환해야하는 측면에서 어깨 관절과 같이 한 관절에서 높은 자유도를 구현하거나 넓은 범위의 관절 동작을 구현하는데 제한이 있으며, 인공근육을 장착한 시스템은 엑츄에이터의 팽창을 통한 길이 수축 특성을 이용하기 때문에 엑츄에이터 팽창시의 사용자 및 외골격 로봇의 주변 기기들과의 간섭을 초래하는 문제점이 있다. In addition, in the classification by the mounted actuator, the hydraulic actuator system realizes a high degree of freedom in one joint or a wide range of joint movements such as the shoulder joint in terms of converting the linear movement of the hydraulic cylinder into the rotational movement of the joint. There is a limitation, and the system equipped with artificial muscle has a problem of causing interference with the peripheral devices of the user and the exoskeleton robot when the actuator is inflated because it uses the length shrinkage characteristic through the expansion of the actuator.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로 서, 본 발명의 목적은 힘 센서를 채택하고 모터를 이용하되, 모터간의 간섭을 최소화 하면서 효과적인 근력 지원 및 착용 편의성을 가능하도록 하는 인체 착용용 근력지원로봇을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to adopt a force sensor and use a motor, the human body to enable effective muscle strength support and wearing comfort while minimizing the interference between the motor To provide wear strength support robot.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인체 착용용 근력지원로봇을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a muscle strength support robot for human body wearing.

상기 인체 착용용 근력지원로봇은 중앙고정체와; 상기 중앙고정체의 일단에 힌지연결되어 사용자의 등쪽에 위치하면서 일정 길이로 연장된 기준프레임과; 상기 기준프레임의 일단에 힌지 연결되어 상기 기준프레임으로부터 직각으로 일정 길이 연장된 제 1로봇암과; 상기 제 1로봇암에 나사결합된 제 2로봇암과; 상기 제 2로봇암의 일단과 힌지연결된 제 3로봇암과; 상기 제 3로봇암의 일단부에 설치되어, 인체의 근력값을 측정하는 힘센서; 및 상기 제 3로봇암의 일단에 부착되어 인체의 일부가 고정되는 손목고정기를 포함한다.The human body wearing strength support robot and the central stationary body; A reference frame hinged to one end of the central stationary body and positioned on the back of the user and extending to a predetermined length; A first robot arm hinged to one end of the reference frame and extending a predetermined length at a right angle from the reference frame; A second robot arm screwed to the first robot arm; A third robot arm hinged to one end of the second robot arm; A force sensor installed at one end of the third robot arm to measure a muscle strength value of a human body; And a wrist stopper attached to one end of the third robot arm to which a part of the human body is fixed.

여기서, 상기 기준프레임의 일단과 연결로봇암은 힌지연결되며 제 1조인트를 이루고, 회전축은 연결로봇암의 길이 방향을 따르고, 연결로봇암과 제1로봇암은 힌지연결되며, 힌지 연결되는 제 2조인트는 제 1모터를 구비하되, 상기 제 1모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이 방향의 수직을 따르고 상기 회전축의 회전방향은 상기 회전축을 기준으로 직각을 이루는 것이 바람직하다.Here, one end of the reference frame and the connecting robot arm is hinged to form a first joint, the axis of rotation is along the longitudinal direction of the connecting robot arm, the connecting robot arm and the first robot arm is hinged, second hinge connected The joint is provided with a first motor, wherein the rotation axis of the first motor is perpendicular to the longitudinal direction of the reference frame and the rotation direction of the rotation axis is preferably formed perpendicular to the rotation axis.

그리고, 상기 제 1로봇암과 상기 제 2로봇암을 힌지 연결하는 제 3조인트는 제 2모터를 구비하되, 상기 제 2모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이방향을 따르고, 상기 회전축의 회전방향은 상기 회전축을 기준으로 직각을 이루는 것이 바람직하다. The third joint hinge connecting the first robot arm and the second robot arm includes a second motor, wherein the rotation axis of the second motor is along the longitudinal direction of the reference frame, and the rotation direction of the rotation axis is It is preferable to form a right angle with respect to the rotation axis.

그리고, 상기 제 2로봇암과 상기 제 3로봇암을 힌지 연결하는 제 4조인트는 제 3모터를 구비하되, 상기 제 3모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이방향을 따르고, 상기 회전축의 회전방향은 상기 회전축을 기준으로 직각을 이루는 것이 바람직하다.The fourth joint hinge connecting the second robot arm and the third robot arm includes a third motor, wherein the rotation axis of the third motor is along the longitudinal direction of the reference frame, and the rotation direction of the rotation axis is It is preferable to form a right angle with respect to the rotation axis.

또한, 상기 제 2로봇암에는 상기 제 3로봇암을 승강시키는 구동유닛을 더 구비하되, 상기 구동유닛은 상기 제 2로봇암에 고정되어 신축되는 실린더축을 갖고, 상기 실린더축의 일단은 상기 제 2조인트에 고정되며, 상기 제 2로봇암에는 상기 제 2조인트가 횔주되는 슬라이딩홀이 형성되는 것이 바람직하다.The second robot arm may further include a driving unit for elevating the third robot arm, wherein the driving unit has a cylinder shaft fixed and fixed to the second robot arm, and one end of the cylinder shaft is connected to the second joint. It is preferably fixed to, the second robot arm is preferably formed with a sliding hole in which the second joint is formed.

또한, 상기 기준프레임은 제 1기준프레임과 상기 제 1기준프레임과 연결로봇암이 힌지(D) 연결되고 상기의 연결로봇암과 힌지(C) 연결된 제 2기준프레임을 구비하되, 상기 연결로봇암과 상기 제 2기준프레임을 힌지 연결하는 제 2조인트는 제 1모터를 구비하고, 상기 제 1모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이방향에 수직한 방향을 따르고, 상기 회전축의 회전방향은 상기 기준프레임의 길이방향을 기준으로 평행한 것이 바람직하다.In addition, the reference frame is provided with a first reference frame and the first reference frame and the connecting robot arm is hinged (D) and the second reference frame is connected to the connecting robot arm and the hinge (C), the connection robot arm And a second joint hingedly connecting the second reference frame with a first motor, wherein a rotation axis of the first motor is along a direction perpendicular to a longitudinal direction of the reference frame, and a rotation direction of the rotation axis is on the reference frame. It is preferable that the parallel to the longitudinal direction of the.

여기서, 상기 제 1기준프레임의 일단은 상기 중앙고정체에 고정되도록 설치되는 것이 바람직하다.Here, one end of the first reference frame is preferably installed to be fixed to the central fixing body.

또한, 상기 힘센서는 상기 제 3로봇암의 일단측에 배치되는 제 1센서와, 상 기 제 1센서와 이격되어 상기 제 1조인트의 근방에 배치되는 제 2센서를 구비하되,The force sensor may include a first sensor disposed at one end of the third robot arm and a second sensor spaced apart from the first sensor and disposed near the first joint.

상기 제 1센서와 상기 제 2센서는 상기 마련된 위치를 영점으로 하고, 상기 영점을 기준으로 하는 일축을 따르는 양방향으로의 상기 인체의 근력값을 측정하는 것이 바람직하다.It is preferable that the first sensor and the second sensor have the provided position as a zero point, and measure the muscle strength value of the human body in both directions along one axis based on the zero point.

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 인체 착용용 근력지원로봇을 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in the human body wearing strength support robot of the present invention.

도 1은 본 발명의 인체 착용용 근력지원로봇을 보여주는 정면도이다. 도 2는 본 발명의 인체 착용용 근력지원로봇을 보여주는 측면도이다. 도 3은 본 발명에 따르는 제 3로봇암을 보여주는 사시도이다. 도 4는 본 발명에 따르는 제 2로봇암을 보여주는 사시도이다. 도 5는 본 발명에 따르는 제 1로봇암을 보여주는 사시도이다. 도 6은 본 발명에 따르는 연결로봇암을 보여주는 사시도이다. 1 is a front view showing a strength support robot for human body wearing of the present invention. Figure 2 is a side view showing a strength support robot for wearing a human body of the present invention. 3 is a perspective view showing a third robot arm according to the present invention. 4 is a perspective view showing a second robot arm according to the present invention. 5 is a perspective view showing a first robot arm according to the present invention. 6 is a perspective view showing a connecting robot arm according to the present invention.

도 1 내지 도 6을 참조로 하면, 본 발명의 인체 착용용 근력지원로봇은 중앙고정체(100)를 구비한다. 상기 중앙고정체(100)는 상기 중앙고정체(100)의 일단에 고정되어 일정 길이로 연장된 기준프레임(200)을 갖는다.1 to 6, the wearable muscle strength support robot of the present invention is provided with a central stationary body (100). The central stationary body 100 has a reference frame 200 fixed to one end of the central stationary body 100 and extended to a predetermined length.

상기 기준프레임(200)은 상기 기준프레임(200)의 일단에 힌지 연결되고 길이 연장된 연결로봇암(230)을 가지고 상기 연결로봇암(230)의 일단에 힌지 연결되고 상기 기준프레임(200)으로부터 직각으로 일정 길이 연장된 제 1로봇암(310)을 구비한다The reference frame 200 is hinged to one end of the reference frame 200 and has a connection robot arm 230 extending in length and hinged to one end of the connection robot arm 230 and from the reference frame 200. It has a first robot arm 310 extending a predetermined length at right angles.

상기 제 1로봇암(310)은 상기 제 1로봇암(310)의 일단과 힌지연결된 제 2로 봇암(320)을 구비한다.The first robot arm 310 has a second robot arm 320 hinged to one end of the first robot arm 310.

상기 제 2로봇암(320)은 상기 제 2로봇암(320)의 일단과 힌지연결된 제 3로봇암(330)을 구비한다.The second robot arm 320 includes a third robot arm 330 hinged to one end of the second robot arm 320.

상기 제 3로봇암(330)은 상기 제 3로봇암(330)의 일단부에 설치되어, 인체의 근력값을 측정하는 힘센서(400)를 갖는다.The third robot arm 330 is installed at one end of the third robot arm 330 and has a force sensor 400 for measuring a muscle strength value of the human body.

상기 제 3로봇암(330)은 상기 제 3로봇암(330)의 일단에 부착되어 인체의 일부가 고정되는 손목고정기(390)를 갖는다.The third robot arm 330 is attached to one end of the third robot arm 330 has a wrist stopper 390 is fixed to a part of the human body.

여기서, 상기 연결로봇암(230)의 일단과 상기 제 1로봇암(310)과 힌지 연결되는 제 2조인트(C)는 제 1모터(311)를 구비한다. 상기 제 2조인트(C)의 상기 제 1모터(311)의 회전축(312)은 상기 기준프레임(200)의 길이방향과 직각을 이루고, 상기 회전축(312)의 회전방향은 상기 회전축(312)을 기준으로 직각을 이룰 수 있다.Here, one end of the connecting robot arm 230 and the second joint (C) hinged to the first robot arm 310 is provided with a first motor (311). The rotation axis 312 of the first motor 311 of the second joint (C) is perpendicular to the longitudinal direction of the reference frame 200, the rotation direction of the rotation shaft 312 is the rotation axis 312 It can be right angled to the standard.

상기 제 1로봇암(320)과 상기 제 2로봇암(330)을 힌지 연결하는 제 3조인트(B)는 제 2모터(321)를 구비한다. 상기 제 2모터(321)의 회전축(322)은 상기 기준프레임(200)의 길이방향을 따르고, 상기 제 2모터의 회전축(322)의 회전방향은 상기 회전축(322)을 기준으로 직각을 이루나, 베벨기어를 통해 제2로봇암의 길이 방향을 기준으로 평행하게 전환된다.A third joint B hinged between the first robot arm 320 and the second robot arm 330 includes a second motor 321. The rotation shaft 322 of the second motor 321 is along the longitudinal direction of the reference frame 200, the rotation direction of the rotation shaft 322 of the second motor is perpendicular to the rotation axis 322, Through the bevel gears are converted parallel to the longitudinal direction of the second robot arm.

또한, 상기 제 2로봇암(320)은 상기 제 3로봇암(330)을 승강시키는 구동유닛(350)을 더 구비한다. 상기 구동유닛(350)은 상기 제 2로봇암(320)에 고정되어 모터에 의해 구동되나, 신축되는 모터축(351)을 갖는 유압 또는 공압실린더 일 수 있다.In addition, the second robot arm 320 further includes a driving unit 350 for elevating the third robot arm 330. The drive unit 350 is fixed to the second robot arm 320 is driven by a motor, but may be a hydraulic or pneumatic cylinder having a motor shaft 351 is stretched.

여기서, 상기 모터축(351)의 일단은 상기 제 4조인트(B)에 고정될 수 있다.Here, one end of the motor shaft 351 may be fixed to the fourth joint (B).

이에 더하여, 상기 제 2로봇암(320)에는 상기 제 4조인트(B)가 횔주되는 슬라이딩홀(미도시)이 형성될 수 있다.In addition, a sliding hole (not shown) in which the fourth joint B is formed may be formed in the second robot arm 320.

상기 제 2기준프레임(210)과 상기 연결로봇암(230)을 힌지 연결하는 제 2조인트(C)는 제 1모터(311)를 구비한다. 여기서, 상기 제 1모터(311)는 연결로봇암(230)에 마련된다.The second joint C hingedly connecting the second reference frame 210 and the connection robot arm 230 includes a first motor 311. Here, the first motor 311 is provided on the connection robot arm 230.

상기 연결로봇암(230)에 마련된 상기 제 1모터(311)의 회전축(312)은 베벨기어를 통해 상기 기준프레임(200)의 길이방향에 수직한 방향을 따르고, 상기 회전축(312)의 회전방향은 상기 기준프레임(200)의 길이방향을 기준으로 평행할 수 있다.The rotating shaft 312 of the first motor 311 provided on the connecting robot arm 230 follows a direction perpendicular to the longitudinal direction of the reference frame 200 through a bevel gear, and the rotation direction of the rotating shaft 312. May be parallel to the longitudinal direction of the reference frame 200.

여기서, 상기 제 1기준프레임(210)의 일단은 상기 중앙고정체(100)에 고정되도록 설치될 수 있다.Here, one end of the first reference frame 210 may be installed to be fixed to the central stationary body (100).

한편, 상기 힘센서(400)는 상기 제 1로봇암(310)의 일단측에 배치되는 제 1센서(미도시)와, 상기 제 1센서와 이격되어 상기 제 1조인트(A)의 근방에 배치되는 제 2센서(미도시)를 구비한다.On the other hand, the force sensor 400 is disposed in the vicinity of the first joint (A) and the first sensor (not shown) disposed on one end side of the first robot arm 310 and the first sensor spaced apart from the first sensor (not shown) And a second sensor (not shown).

여기서, 상기 제 1센서와 상기 제 2센서는 상기 마련된 위치를 영점으로 하고, 상기 영점을 기준으로 하는 일축을 따르는 양방향으로의 상기 인체의 근력값을 측정할 수 있다.Here, the first sensor and the second sensor may measure the strength value of the human body in both directions along one axis with respect to the provided position as a zero point and based on the zero point.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 힘 센서를 이용한 모터구동 시스템 채용 및 착용형 로봇암 및 중앙고정체를 이용하여 사용자 탈부착이 용이하면서 외골격에 의한 근력지원효과를 극대화하는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of maximizing the strength support effect by the exoskeleton while the user is easily removable using the motor drive system using the force sensor and using the wearable robot arm and the central fixing body.

또한, 본 발명은 인체 어깨의 관절 3자유도를 구현하기 위하여 모터를 이용한 구동 관절 2자유도 및 힌지 조인트를 수동 동작 관절 1자유도를 채택하고 있다. 이는 구형 조인트(Spherical Joint) 형태의 어깨 관절을 근력 지원함에 있어서 모터간의 간섭을 최소화 하면서 효과적인 근력 지원 및 착용 편의성을 가능하도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention employs two degrees of freedom for driving joints and one degree of freedom for hinge joints using a motor to implement three degrees of freedom of the shoulder joint of the human body. This has the effect of enabling effective strength support and wearing comfort while minimizing interference between motors in supporting muscle strength of a spherical joint-shaped shoulder joint.

또한, 본 발명은 외골격 로봇의 팔꿈치 부분과 어깨 관절의 길이 조절을 가능하게 함으로서 신체 부위별 크기와 길이가 다른 사용자들을 고려한 시스템의 범용성을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention enables to adjust the length of the elbow portion and shoulder joint of the exoskeleton robot has the effect of ensuring the versatility of the system considering the users of different sizes and lengths for each body part.

또한, 본 발명은 로봇의 동기 신호 입력부에 사용자가 탈 부착이 가능한 손목고정기를 장착하여 손쉽게 착용하고, 또한 동기 신호를 힘센서에 입력함에 있어서 사용이 용이한 효과가 있다.In addition, the present invention is equipped with a wrist strap that can be detached by the user to the synchronization signal input portion of the robot to wear easily, there is an effect that is easy to use in inputting the synchronization signal to the force sensor.

또한, 본 발명은 인체의 몸통과 로봇을 연결하기 위한 흉부 지지대인 중앙고정체를 이용하여 로봇과 사용자를 밀착 고정시키고 착용성을 극대화는 동시에, 흉부 지지대의 교체만으로 다양한 목적으로 외골격 로봇을 사용토록 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is to use the exoskeleton robot for a variety of purposes only by replacing the chest support while at the same time fixing the robot and the user tightly using the central fixing body that is the chest support for connecting the body of the human body and the robot. It can be effective.

또한, 본 발명은 사용자와 외골격 로봇간에 어깨와 손목만을 연결함으로서 사용자의 편의성 및 작동성을 극대화 하면서 동시에 사용자가 원하는 자유도를 로 봇이 구현토록 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that the robot can implement the degree of freedom desired by the user while maximizing the user's convenience and operability by connecting only the shoulder and wrist between the user and the exoskeleton robot.

Claims (9)

중앙고정체;Central fixation; 상기 중앙고정체의 일단에 힌지연결되어 일정 길이로 연장된 기준프레임;A reference frame hinged to one end of the central fixing body and extended to a predetermined length; 상기 기준프레임의 일단에 힌지 연결되어 길이 연장된 연결로봇암;A connecting robot arm hinged to one end of the reference frame and extending in length; 상기 연결로봇암의 일단과 힌지연결된 제 1로봇암;A first robot arm hinged to one end of the connecting robot arm; 상기 제 1로봇암의 일단과 힌지연결된 제 2로봇암;A second robot arm hinged to one end of the first robot arm; 상기 제 2로봇암의 일단과 힌지연결된 제 3로봇암;A third robot arm hinged to one end of the second robot arm; 상기 제 3로봇암의 일단부에 설치되어, 인체의 근력값을 측정하는 힘센서; 및A force sensor installed at one end of the third robot arm to measure a muscle strength value of a human body; And 상기 제 3로봇암의 일단에 부착되어 인체의 일부가 고정되는 손목고정기를 포함하는 인체 착용용 근력지원로봇.Attached to one end of the third robot arm muscle strength support robot for wearing a human body comprising a wrist restrainer is fixed. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연결로봇암의 일단과 상기 제1로봇암과 힌지 연결되는 제 2조인트는 제 1모터를 구비하되, 상기 제 1모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이방향을 따르고, 상기 회전축의 회전방향은 상기 회전축을 기준으로 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 인체 착용용 근력지원로봇.One end of the connecting robot arm and a second joint hinged to the first robot arm are provided with a first motor, wherein the rotation axis of the first motor is along the longitudinal direction of the reference frame, and the rotation direction of the rotation axis is Strength support robot for human body, characterized in that forming a right angle to the rotation axis. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2로봇암과 상기 제 3로봇암을 힌지 연결하는 제 4조인트는 제 3모터를 구비하되, 상기 제 3모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이방향을 따르고, 상기 회전축의 회전방향은 상기 회전축을 기준으로 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 인체 착용용 근력지원로봇.The fourth joint hingedly connecting the second robot arm and the third robot arm includes a third motor, wherein a rotation axis of the third motor is along a longitudinal direction of the reference frame, and a rotation direction of the rotation axis is the rotation axis. Strength support robot for human body, characterized in that forming a right angle on the basis. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제 2로봇암에는 상기 제 3로봇암을 승강시키는 구동유닛을 더 구비하되,The second robot arm further includes a drive unit for elevating the third robot arm, 상기 구동유닛은 상기 제 2로봇암에 고정되어 회전되는 모터축을 갖고, 상기 모터축의 일단은 상기 제 2조인트에 고정되며,The drive unit has a motor shaft fixed to the second robot arm is rotated, one end of the motor shaft is fixed to the second joint, 상기 제 2로봇암에는 상기 제 2조인트가 횔주되는 슬라이딩홀이 형성된 것을 특징으로 하는 인체 착용용 근력지원로봇.The second robot arm has a sliding hole in which the second joint is formed, the strength support robot for human body wearing. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기준프레임은 제 1기준프레임과 힌지연결된 연결로봇암에 힌지 연결된 제 2기준프레임을 구비하되,The reference frame includes a second reference frame hinged to the connecting robot arm hinged to the first reference frame, 상기 연결로봇암과 상기 제 2기준프레임을 힌지 연결하는 제 2조인트는 제 1모터를 구비하고,The second joint hingedly connecting the connecting robot arm and the second reference frame includes a first motor, 상기 제 1모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이방향에 수직한 방향을 따르고, 상기 회전축의 회전방향은 상기 기준프레임의 길이방향을 기준으로 평행한 것을 특징으로 하는 인체 착용용 근력지원로봇.The rotation axis of the first motor is along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the reference frame, the rotation direction of the rotation axis is wearable body support robot, characterized in that parallel to the reference to the longitudinal direction of the reference frame. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 1기준프레임의 일단은 상기 중앙고정체에 고정되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 인체 착용용 근력지원로봇.One end of the first reference frame is wearing strength support robot for human body, characterized in that is installed to be fixed to the central stationary body. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 힘센서는 상기 제 1로봇암의 일단측에 배치되는 제 1센서와, 상기 제 1센서와 이격되어 상기 제 1조인트의 근방에 배치되는 제 2센서를 구비하되,The force sensor includes a first sensor disposed at one end of the first robot arm, and a second sensor spaced apart from the first sensor and disposed near the first joint, 상기 제 1센서와 상기 제 2센서는 상기 마련된 위치를 영점으로 하고, 상기 영점을 기준으로 하는 일축을 따르는 양방향으로의 상기 인체의 근력값을 측정하는 것을 특징으로 하는 인체 착용용 근력지원로봇.The first sensor and the second sensor is a zero-point strength support robot for the human body, characterized in that for measuring the strength value of the human body in both directions along the one axis based on the zero point. 중앙고정체와, 상기 중앙고정체의 일단에 고정되어 일정 길이로 연장된 기준프레임과, 상기 기준프레임의 일단에 힌지 연결되어 상기 기준프레임으로부터 길이연장된 연결로봇암과, 연결로봇암에 직각으로 일정 길이 연장된 제 1로봇암과, 상기 제 1로봇암에 힌지 결합된 제 2로봇암과, 상기 제 2로봇암의 일단과 힌지연결된 제 3로봇암과, 상기 제 3로봇암의 일단부에 설치되어, 인체의 근력값을 측정하는 힘센서와, 상기 제 3로봇암의 일단에 부착되어 인체의 일부가 고정되는 손목고정기를 포함하되,A central fixing body, a reference frame fixed to one end of the central fixing body and extending to a predetermined length, a connecting robot arm hinged to one end of the reference frame and extending from the reference frame, and a predetermined length perpendicular to the connecting robot arm An extended first robot arm, a second robot arm hinged to the first robot arm, a third robot arm hinged to one end of the second robot arm, and installed at one end of the third robot arm Including a force sensor for measuring the muscle strength value of the human body, and a wrist strap attached to one end of the third robot arm is fixed to a part of the human body, 상기 제 2로봇암과 상기 제 3로봇암을 힌지 연결하는 제 4조인트는 제 3모터를 구비하고, 상기 제 3모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이방향을 따르며, 상기 회전축의 회전방향은 상기 회전축을 기준으로 직각을 이루고, 상기 제 2로봇암에는 상기 제 3로봇암을 승강시키는 구동유닛을 구비하고, 상기 구동유닛은 상기 제 2로봇암에 고정된 모터축을 가지며, 상기 모터축의 일단은 상기 제 4조인트에 고정되고, 상기 제 2로봇암에는 상기 제 4조인트가 횔주되는 슬라이딩홀이 형성된 것을 특징으로 하는 인체 착용용 근력지원로봇.The fourth joint, which hinges the second robot arm and the third robot arm, includes a third motor, the axis of rotation of the third motor is along a longitudinal direction of the reference frame, and the direction of rotation of the axis of rotation is the axis of rotation. The second robot arm includes a driving unit for elevating the third robot arm, the driving unit has a motor shaft fixed to the second robot arm, and one end of the motor shaft is disposed at the second robot arm. Fixed to four joints, the second robot arm is a wear-resistant muscle support robot, characterized in that the sliding hole is formed in the fourth joint is formed. 중앙고정체와, 상기 중앙고정체의 일단에 힌지연결되어 일정 길이로 연장된 기준프레임과, 상기 기준프레임의 일단에 힌지 연결되어 상기 기준프레임으로부터 길이연장된 로봇연결암과 상기 로봇연결암에 힌지 연결되어 직각으로 일정 길이 연 장된 제 1로봇암과, 상기 제 1로봇암에 힌지연결된 제 2로봇암과, 상기 제 2로봇암의 일단과 힌지연결된 제 3로봇암과, 상기 제 3로봇암의 일단부에 설치되어, 인체의 근력값을 측정하는 힘센서와, 상기 제 3로봇암의 일단에 부착되어 인체의 일부가 고정되는 손목고정기를 포함하되,A central fixed body, a reference frame hinged to one end of the central fixed body and extended to a predetermined length, hinged to one end of the reference frame, and hinged to the robot connection arm extended from the reference frame and the robot connection arm A first robot arm extended at a predetermined length at a right angle, a second robot arm hinged to the first robot arm, a third robot arm hinged to one end of the second robot arm, and one end of the third robot arm Is installed in, and includes a force sensor for measuring the muscle strength value of the human body, and a wrist stopper attached to one end of the third robot arm is fixed to a part of the human body, 상기 기준프레임은 제 1기준프레임과 상기 제 1기준프레임에 힌지 연결된 연결로봇암을 구비하고, 상기 연결로봇암에 힌지 연결된 상기 제 1기준프레임을 구비하고, 상기 제 1기준프레임과 상기 연결로봇암을 힌지 연결하는 제 2조인트는 제 1모터를 구비하며, 상기 제 1모터의 회전축은 상기 기준프레임의 길이방향에 수직한 방향을 따르고, 상기 회전축의 회전방향은 상기 기준프레임의 길이방향을 기준으로 평행하며, 상기 제 1기준프레임의 일단은 상기 중앙고정체에 고정되도록 설치되고,The reference frame includes a first reference frame and a connecting robot arm hinged to the first reference frame, the reference frame includes the first reference frame hinged to the connecting robot arm, and the first reference frame and the connecting robot arm. The second joint hinge hinge is provided with a first motor, the axis of rotation of the first motor is along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the reference frame, the direction of rotation of the axis of rotation is based on the longitudinal direction of the reference frame Parallel, one end of the first reference frame is installed to be fixed to the central fixing body, 상기 힘센서는 상기 제 1로봇암의 일단측에 배치되는 제 1센서와, 상기 제 1센서와 이격되어 상기 제 1조인트의 근방에 배치되는 제 2센서를 구비하되, 상기 제 1센서와 상기 제 2센서는 상기 마련된 위치를 영점으로 하고, 상기 영점을 기준으로 하는 일축을 따르는 양방향으로의 상기 인체의 근력값을 측정하는 것을 특징으로 하는 인체 착용용 근력지원로봇.The force sensor includes a first sensor disposed at one end of the first robot arm and a second sensor spaced apart from the first sensor and disposed in the vicinity of the first joint, wherein the first sensor and the second sensor The sensor uses the provided position as a zero point and measures the strength value of the human body in both directions along one axis based on the zero point.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109664331A (en) * 2019-01-31 2019-04-23 陕西伟景机器人科技有限公司 A kind of robot shoulder device
CN111449911A (en) * 2020-04-26 2020-07-28 郑州大学 Recovered device of taking exercise of cerebral apoplexy patient arm
CN111805574A (en) * 2020-05-25 2020-10-23 南京航空航天大学 Wearable rope-driven mechanical arm system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104192384B (en) * 2014-05-26 2016-08-24 上海大学 Top uncoupling type carton drawing device that a kind of impulsive force is controlled and control method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5516249A (en) * 1994-05-10 1996-05-14 Technical Research Associates, Inc. Exoskeleton with kinesthetic feedback and robotic control
US5624398A (en) * 1996-02-08 1997-04-29 Symbiosis Corporation Endoscopic robotic surgical tools and methods
US6741911B2 (en) * 2000-09-20 2004-05-25 John Castle Simmons Natural robot control
KR100651638B1 (en) * 2005-12-30 2006-12-01 서강대학교산학협력단 Muscle fiber expansion sensor of robot for assistant exoskeletal power
US7190141B1 (en) * 2006-01-27 2007-03-13 Villanova University Exoskeletal device for rehabilitation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109664331A (en) * 2019-01-31 2019-04-23 陕西伟景机器人科技有限公司 A kind of robot shoulder device
CN109664331B (en) * 2019-01-31 2023-09-22 陕西伟景机器人科技有限公司 Robot shoulder device
CN111449911A (en) * 2020-04-26 2020-07-28 郑州大学 Recovered device of taking exercise of cerebral apoplexy patient arm
CN111449911B (en) * 2020-04-26 2021-11-12 郑州大学 Recovered device of taking exercise of cerebral apoplexy patient arm
CN111805574A (en) * 2020-05-25 2020-10-23 南京航空航天大学 Wearable rope-driven mechanical arm system

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