KR20100082989A - 하지근력지원용 착용형 로봇 - Google Patents

하지근력지원용 착용형 로봇 Download PDF

Info

Publication number
KR20100082989A
KR20100082989A KR1020090002321A KR20090002321A KR20100082989A KR 20100082989 A KR20100082989 A KR 20100082989A KR 1020090002321 A KR1020090002321 A KR 1020090002321A KR 20090002321 A KR20090002321 A KR 20090002321A KR 20100082989 A KR20100082989 A KR 20100082989A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exoskeleton
robot
fastened
knee
joint
Prior art date
Application number
KR1020090002321A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101073525B1 (ko
Inventor
한창수
한정수
장재호
유승남
이희돈
이승훈
김완수
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020090002321A priority Critical patent/KR101073525B1/ko
Priority to US13/143,759 priority patent/US8702632B2/en
Priority to PCT/KR2009/000939 priority patent/WO2010079862A1/en
Publication of KR20100082989A publication Critical patent/KR20100082989A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101073525B1 publication Critical patent/KR101073525B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/024—Knee
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0244—Hip
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/008—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about using suspension devices for supporting the body in an upright walking or standing position, e.g. harnesses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0165—Damping, vibration related features
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1614—Shoulder, e.g. for neck stretching
    • A61H2201/1616—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1628—Pelvis
    • A61H2201/163—Pelvis holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
    • A61H2201/1642—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1676—Pivoting

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

본 발명은 근력지원용 로봇에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인체에 착용하는 하지근력지원용 로봇에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 하지근력지원용 착용형 로봇은, 인체의 양쪽 다리에 착용하는 로봇에 있어서, 중앙고정부; 상기 중앙고정부 하단의 양쪽에 형성된 힌지부분인 고관절부; 상기 고관절부에 체결되고 탄성을 갖는 대퇴골격부; 및 상기 대퇴골격부의 하단에 체결되는 상부외골격 및 상기 상부외골격과 회전가능한 무릎관절부로 체결된 하부외골격을 포함하는 외골격, 및 상기 상부외골격과 상기 하부외골격이 체결되고 인체에 착용하는 무릎보조기를 포함하는 무릎부를 포함하며, 상기 고관절부 또는 상기 무릎관절부 중에 하나의 관절부에만 관절을 작동하는 구동기가 체결된 것을 특징으로 한다.
근력지원용 로봇, 착용형 로봇, 하지근력지원용 로봇, 수동관절

Description

하지근력지원용 착용형 로봇{WEARABLE ROBOT FOR ASSISTING THE MUSCULAR STRENGTH OF LOWER EXTREMITY}
본 발명은 근력지원용 로봇에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인체에 착용하는 하지근력지원용 로봇에 관한 것이다.
일반적으로 인체 착용방식의 하지용 근력 보조 로봇은 사람의 다리 힘을 보조하여 보행을 도와주는 역할을 하는 것으로, 인간과 로봇의 동기화를 이용한 입는 형태의 로봇을 말한다.
이러한 인체 착용방식의 하지용 근력 보조 로봇은 근육병 환자를 위한 재활 보조기구로부터 발전하여 최근에는 노인 등을 위한 근력 보조 역할 및 무거운 군장을 지는 군인용 또는 무거운 짐을 드는 산업현장용 근력 증폭기, 외과수술환자 및 오랫동안 병원생활을 한 내과 환자 등의 보행보조 등에 응용되고 있다.
근육병환자나 노인 등의 근력 보조 역할에 충실하여 무릎관절 부분에 착용하는 방식의 착용형 로봇에 대하여는 많은 개발이 있다. 하지만, 산업현장 등에 사용하기 위한 착용형 로봇은 실용화를 이루지 못하고 있다.
일반적으로 산업현장 등에서 사용되는 경우에는, 상체근력을 지원하기 위한 로봇을 함께 사용하거나 적재물을 운반하는 등 고하중물의 하중이 하지지원용 로봇 및 착용자에게 가해지기 때문에 인체 하지에서 체감되는 하중문제를 해결해야한다.
또한, 착용형이 아닌 일반적인 로봇의 다리처럼 구동장치가 설치된 능동형 관절로 모든 관절을 제작하는 경우, 구동장치로 인하여 착용형 로봇 자체의 무게가 과도해지고 구성이 복잡해서 고장의 빈도도 매우 높은 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 구조가 간단하고 착용자가 느끼는 로봇 자체의 무게 및 적재 하중의 중량감이 감소하는 착용형 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 하지근력지원용 착용형 로봇은, 인체의 양쪽 다리에 착용하는 로봇에 있어서, 중앙고정부; 상기 중앙고정부 하단의 양쪽에 형성된 힌지부분인 고관절부; 상기 고관절부에 체결되고 강성을 갖는 대퇴골격부; 및 상기 대퇴골격부의 하단에 체결되는 상부외골격 및 상기 상부외골격과 회전가능한 무릎관절부로 체결된 하부외골격을 포함하는 외골격, 및 상기 상부외골격과 상기 하부외골격이 체결되고 인체에 착용하는 무릎보조기를 포함하는 무릎부를 포함하며, 상기 고관절부 또는 상기 무릎관절부 중에 하나의 관절부에만 관절을 작동하는 구동기가 체결된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하부외골격의 하단에 체결되고 인체의 발목에 착용하는 발목부를 더 포함하며, 상기 발목부에는 인체의 발바닥과 접하는 바닥체가 형성되어, 로봇자체의 무게 및 부가된 중량물의 무게를 지면으로 내려주어 인체 하지에서 느끼는 중량감을 감소시키는 것이 좋으며, 상기 바닥체가 탄성변형되는 지지대로 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명은 중앙고정부에서부터 발목부의 바닥체까지가 강성을 갖는 구성부분 들로 연결되어, 로봇자체의 무게 및 로봇에 인가된 하중들을 지면까지 내려주기 때문에 착용자는 하중의 부담을 느끼지 않는다.
그리고 상기 중앙고정부는 인체에 착용하기 위한 어깨끈이 형성된 상체착용부와 상기 상체착용부에 체결되고 하단에 상기 고관절부가 형성된 결합부를 포함하여 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 무릎관절부에 상기 상부외골격과 상기 하부외골격을 회전시키는 구동기가 체결되고, 상기 대퇴골격부가 탄성을 갖는 것이 좋으며, 특히 상기 대퇴골격부가 스프링 댐퍼를 포함하는 4절링크인 것이 더욱 좋다.
상기 무릎관절부에 하모닉 드라이버 감속기가 설치될 수 있다.
또한, 상기 고관절부에 힌지를 회전시키는 구동기가 체결되고, 상기 무릎관절부에 상기 상부외골격과 상기 하부외골격에 연결된 회전탄성부재가 설치되는 것이 좋다.
본 발명에 의한 하지근력지원용 착용형 로봇은 무릎관절과 고관절 중 하나의 관절에만 구동기를 설치하되, 다른 관절을 보조하는 탄성부재를 추가하는 구성을 통해 하나의 능동관절만으로 보행동작 등이 가능하도록 하였다.
본 발명에 따르면, 하중을 분산하고 지면까지 연결하는 구조를 통해 로봇자체의 무게 및 부가된 중량물의 하중을 지면으로 내려줌으로써, 착용자가 체감하는 중량감이 많이 감소하는 효과가 있다.
또한, 수동관절을 통해 구동기의 사용을 최소화함으로써, 로봇자체의 무게가 줄어들고 고장의 빈도가 감소하는 효과가 있다.
그리고 구동기의 수가 적기 때문에, 제어 및 연산 로직의 레이어 수가 감소하여 시스템 오작동의 문제가 많이 감소하는 효과가 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 하지근력지원용 착용형 로봇에 따른 일 실시예의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 실시예는 무릎관절부(443)에만 상부외골격(441)과 하부외골격(442)을 회전시키는 구동기(600)가 설치된 경우이며, 따라서 고관절부(200)를 구동기가 설치되지 않은 수동관절로 구성한 경우이다.
도 1에 도시된 실시예는 중앙고정부(100), 고관절부(200), 대퇴골격부(300), 무릎부(400) 및 발목부(500)를 포함하여 구성된다.
중앙고정부(100)는 양쪽 다리 각각에 착용할 수 있게, 왼쪽과 오른쪽의 두 개로 나누어진 구성부분들을 하나로 연결하는 부분이다. 상체근력지원용 로봇부품을 체결하거나 또는 고하중의 운반물을 적재할 때, 인체가 아닌 하지근력지원용 착용형 로봇에 하중이 걸리도록 하려면 중앙고정부(100)에 하중이 걸리도록 제작하면 된다.
이러한 중앙고정부(100)는 다양한 구성이 가능하며, 인체에 착용하기 쉽도록 상체착용부(120)와 결합부(140)를 포함하는 구성이 가능하다. 상체착용부(120)에는 사람의 상체에 착용하도록 어깨끈(122)이 형성되어, 가방을 메듯이 상체착용부(120)를 인체에 착용할 수 있다. 어깨끈(122) 외에 추가로 벨트(124)를 형성하 여 안정성을 높인다. 이러한 상체착용부(120)는 단단한 재질로 제작하기 힘드나 중앙고정부(100)의 용도상 강성을 갖는 부분이 필요하므로, 강성을 갖는 재질로 제작된 결합부(140)를 상체착용부(120)에 체결한다. 결합부(140)는 스틸 플레이트를 이용하여 제작할 수 있으며, 하중의 분산을 위하여 길게 제작하여 상체착용부(120)의 뒷부분에 길게 위치하도록 체결한다.
고관절부(200)는 중앙고정부(100)와 대퇴골격부(300) 사이의 힌지연결부분으로, 인체의 고관절 역할을 하는 부분이다. 중앙고정부(100)의 하단 양쪽에 두 개가 형성되며, 각각에 대퇴골격부(300)가 체결된다. 결합부(140)를 두 개의 길쭉한 스틸 플레이트로 제작하고, 각각의 하단에 고관절부(200)를 형성할 수 있다.
대퇴골격부(300)는 고관절부(200)와 무릎부(400)를 연결하는 부분으로, 중앙고정부(100)에 걸리는 하중을 지탱할 수 있도록 강성을 가지고 있다. 본 실시예에 따른 하지근력지원용 착용형 로봇의 고관절부(200)는 수동관절로 구성되기 때문에, 탄성력을 갖는 대퇴골격부(300)를 연결하여 이의 탄성력을 통하여 구동기가 없는 고관절부(200)의 움직임을 보조한다. 또한, 대퇴골격부(300)의 탄성을 이용하여 중앙고정부(100)에 걸리는 하중을 분산함으로써 보행동작 등에서 로봇에 걸리는 충격을 해소한다. 이러한 대퇴골격부(300)는 다양한 구성이 가능하며, 특히 적절하게 조절된 스프링 댐퍼를 추가한 4절링크체를 사용하면 적절한 강성을 가짐과 동시에 하중을 분산하는 효과가 매우 뛰어나며, 고관절부(200)의 회전을 보조할 수 있다.
무릎부(400)는 무릎보조기(420)와 외골격(440)을 포함하여 구성된다. 무릎 보조기(420)는 사용자의 인체에 직접 착용하는 부분으로, 무릎의 상부와 하부에 걸치도록 구성된다. 무릎보조기(420)를 인체에 착용할 때, 인체에 고정할 수 있도록 착용대(422)를 구비하고 있다. 이러한 착용대(422)는 최소한 무릎의 상부와 하부에 각각 하나씩 형성되는 것이 좋으며, 다수 개가 형성될 수도 있다. 외골격(440)은 무릎보조기(420)에 체결되며, 그 위치는 인체(다리)의 바깥쪽에 체결된다.
외골격(440)은 상부외골격(441)과 하부외골격(442)이 회전가능한 무릎관절부(443)로 연결된다. 무릎관절부(443)는 무릎의 옆에 위치하고, 상부외골격(441)은 무릎의 위쪽에 위치하며, 하부외골격(442)은 무릎의 아래쪽에 위치한다. 이때, 상부외골격(441)의 상단은 대퇴골격부(300)의 하단에 체결된다. 이러한 외골격(440)은 판상 또는 막대 형상 등으로 제작할 수 있으며, 본 발명은 그 형상에 특별히 제한되지 않는다.
무릎관절부(443)는 기어를 포함하는 데, 기어에서 일반적으로 발생하는 백래쉬 현상을 줄이기 위하여 감속기를 사용하는 것이 좋으며, 기어 효율 면에서 뛰어난 하모닉 드라이버를 사용한다.
발목부(500)는 인체의 발목에 착용하는 부분이며, 그 상단이 하부외골격(442)의 하단에 체결된다. 도 2는 본 발명에 따른 발목부를 나타내는 도면이다. 발목부(500)는 인체의 발바닥과 접하면서 지면에 접하는 바닥체(510)를 포함한다. 중앙고정부(100)에 가해진 하중 및 로봇 자체의 하중은 대퇴골격부(300)와 외골격(440) 및 발목부(500)를 거쳐 분산됨과 동시에 바닥체(510)를 통해 지면에 전달됨으로써, 인체의 하지가 체감하는 중량감이 매우 작아진다.
발목부(500)가 착용 되는 발목도 관절이 위치하는 부분이지만, 구동장치를 설치하지 않고 탄성을 갖는 지지대(520)를 이용하여 바닥체(510)를 연결한다. 발목관절의 굽힘에 따라서 발바닥이 바닥체(510)에 가해지는 압력이 변하면, 지지대(520)가 탄성변형을 하는 것에 의해 발목관절부의 역할을 한다. 특히 지지대(520)의 탄성변형을 통하여 에너지를 저장했다가 발산하는 형태로 보행을 지원한다.
한편, 본 발명의 하지근력지원용 착용형 로봇은 구동기(600)를 작동하기 위한 센서 및 제어부 등의 구성이 있으나, 특별히 한정되는 내용이 아니므로 설명을 생략하였다.
도 3은 본 발명의 하지근력지원용 착용형 로봇에 따른 다른 실시예의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 실시예는 고관절부(200)에만 힌지를 회전시키는 구동기(600)가 설치된 경우이며, 따라서 무릎관절부(443)를 구동기가 설치되지 않은 수동관절로 구성한 경우이다.
도 3에 도시된 실시예는 중앙고정부(100), 고관절부(200), 대퇴골격부(300), 무릎부(400) 및 발목부(500)를 포함하여 구성된다.
앞선 실시예와 동일한 부분은 설명을 생략하고, 차이가 있는 부분만 설명을 하도록 한다.
고관절부(200)에 구동기(600)가 설치된 본 실시예에서는, 대퇴골격부(300)의 탄성을 이용하여 고관절부(200)의 회전을 보조할 필요가 없기 때문에, 대퇴골격부(300)를 강성을 갖는 단순한 구조로 구성하여 사용할 수 있다.
무릎부(400)에는 인체의 움직임을 유도하고 하중을 분산하기 위하여 외골격(440)이 구성되지만, 무릎관절부(443)에는 구동기가 설치되지 않는다. 다만, 수동관절로 구성된 무릎관절의 움직을 보조하기 위하여, 회전탄성부재(460)가 무릎관절부(443)에 설치된다. 이러한 회전탄성부재(460)는 코일 스프링을 이용한 탄성부재등이 가능하다.
한편, 본 발명의 하지근력지원용 착용형 로봇은 구동기(600)를 작동하기 위한 센서 및 제어부 등의 구성이 있으나, 특별히 한정되는 내용이 아니므로 설명을 생략하였다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 의한 하지근력지원용 착용형 로봇은 무릎관절과 고관절 중 하나의 관절에만 구동기를 설치하되, 다른 관절을 보조하는 탄성부재를 추가하도록 구성하였다. 이는 로봇을 개발한 후에 실용화, 보급 및 상용화를 고려할 경우에 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 시스템의 개발 및 제작 비용의 절감효과를 얻을 수 있다. 둘째, 구동기의 수를 줄이고 그 위치변화를 통하여 제어와 연관과정을 진행함으로써, 시스템 제어 및 연산 과정상에 이점이 생기기 때문에 제어 및 연산과정이 용이할 뿐만 아니라 효율성이 매우 높아지는 효과가 있다.
또한, 제어 및 연산 로직의 레이어 수를 감소시킴으로써, 시스템 오작동으로 인한 고장안전의 신뢰성을 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하 는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 하지근력지원용 착용형 로봇에 따른 일 실시예의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발목부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 하지근력지원용 착용형 로봇에 따른 다른 실시예의 구성을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: 중앙고정부 120: 상체착용부
140: 결합부 200: 고관절부
300: 대퇴골격부 400: 무릎부
420: 무릎보조기 440: 외골격
443: 무릎관절부 460: 회전탄성부재
500: 발목부 510: 바닥체
520: 지지대 600: 구동기

Claims (8)

  1. 인체의 양쪽 다리에 착용하는 로봇에 있어서,
    중앙고정부;
    상기 중앙고정부 하단의 양쪽에 형성된 힌지부분인 고관절부;
    상기 고관절부에 체결되고 강성을 갖는 대퇴골격부; 및
    상기 대퇴골격부의 하단에 체결되는 상부외골격 및 상기 상부외골격과 회전가능한 무릎관절부로 체결된 하부외골격을 포함하는 외골격, 및 상기 상부외골격과 상기 하부외골격이 체결되고 인체에 착용하는 무릎보조기를 포함하는 무릎부를 포함하며,
    상기 고관절부 또는 상기 무릎관절부 중에 하나의 관절부에만 관절을 작동하는 구동기가 체결된 것을 특징으로 하는 하지근력지원용 착용형 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부외골격의 하단에 체결되고 인체의 발목에 착용하는 발목부를 더 포함하며, 상기 발목부에는 인체의 발바닥과 접하는 바닥체가 형성되어, 로봇자체의 무게 및 부가된 중량물의 무게를 지면으로 내려주어 인체 하지에서 느끼는 중량감을 감소시키는 것을 특징으로 하는 하지근력지원용 착용형 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바닥체가 탄성변형되는 지지대로 연결된 것을 특징으로 하는 하지근력지원용 착용형 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중앙고정부가 인체에 착용하기 위한 어깨끈이 형성된 상체착용부와 상기 상체착용부에 체결되고 하단에 상기 고관절부가 형성된 결합부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하지근력지원용 착용형 로봇.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무릎관절부에 상기 상부외골격과 상기 하부외골격을 회전시키는 구동기가 체결되고, 상기 대퇴골격부가 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 하지근력지원용 착용형 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 대퇴골격부가 스프링 댐퍼를 포함하는 4절링크인 것을 특징으로 하는 하지근력지원용 착용형 로봇.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 무릎관절부에 하모닉 드라이버 감속기가 설치된 것을 특징으로 하는 하지근력지원용 착용형 로봇.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고관절부에 힌지를 회전시키는 구동기가 체결되고, 상기 무릎관절부에 상기 상부외골격과 상기 하부외골격에 연결된 회전탄성부재가 설치된 것을 특징으로 하는 하지근력지원용 착용형 로봇.
KR1020090002321A 2009-01-12 2009-01-12 하지근력지원용 착용형 로봇 KR101073525B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090002321A KR101073525B1 (ko) 2009-01-12 2009-01-12 하지근력지원용 착용형 로봇
US13/143,759 US8702632B2 (en) 2009-01-12 2009-02-27 Wearable robot for assisting muscular strength of lower extremity
PCT/KR2009/000939 WO2010079862A1 (en) 2009-01-12 2009-02-27 Wearable robot for assisting muscular strength of lower extremity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090002321A KR101073525B1 (ko) 2009-01-12 2009-01-12 하지근력지원용 착용형 로봇

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100082989A true KR20100082989A (ko) 2010-07-21
KR101073525B1 KR101073525B1 (ko) 2011-10-17

Family

ID=42316617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090002321A KR101073525B1 (ko) 2009-01-12 2009-01-12 하지근력지원용 착용형 로봇

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8702632B2 (ko)
KR (1) KR101073525B1 (ko)
WO (1) WO2010079862A1 (ko)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101222916B1 (ko) * 2010-12-29 2013-01-16 경북대학교 산학협력단 허리 지지구조 및 이를 이용한 하지 근력지원 로봇슈트.
KR101226926B1 (ko) * 2011-03-08 2013-01-28 한양대학교 에리카산학협력단 하지근력지원용 착용형 로봇
KR101244851B1 (ko) * 2011-12-27 2013-03-18 한양대학교 에리카산학협력단 하지근력지원용 착용형 로봇
KR101258094B1 (ko) * 2011-08-30 2013-04-25 현대로템 주식회사 근력지원로봇용 토크 발생장치 및 이를 구비한 근력지원로봇의 발목 구조체
KR101290174B1 (ko) * 2011-10-26 2013-07-30 한양대학교 에리카산학협력단 근력 지원용 착용형 로봇
CN104188675A (zh) * 2014-09-24 2014-12-10 哈尔滨工业大学 具有人体运动检测功能的外骨骼机器人系统及控制方法
US8977397B2 (en) 2012-12-27 2015-03-10 Hyundai Motor Company Method for controlling gait of robot
KR101641883B1 (ko) * 2015-05-22 2016-07-22 웨어러텍(주) 관절보조기구
US10342724B2 (en) 2014-03-28 2019-07-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Joint assembly and walking assistance robot
KR20220004461A (ko) 2020-07-03 2022-01-11 주식회사 엔젤로보틱스 착용형 보조장치

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6008836B2 (ja) 2010-04-09 2016-10-19 ロッキード・マーチン・コーポレイションＬｏｃｋｈｅｅｄ Ｍａｒｔｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 携帯型荷吊り上げシステム
KR20120071555A (ko) * 2010-12-23 2012-07-03 한국전자통신연구원 재활 로봇 제어 장치
CN102836048B (zh) * 2012-08-17 2014-12-24 清华大学 一种下肢康复训练机器人
CN102860910B (zh) * 2012-09-28 2014-12-24 清华大学 一种用于康复训练的踝关节扰动刺激装置
KR101371756B1 (ko) * 2012-12-17 2014-03-12 현대자동차(주) 로봇의 보행제어방법
PL2968053T3 (pl) * 2013-03-14 2022-09-26 Ekso Bionics, Inc. Nieantropomorficzne lokalizacje stawu biodrowego dla egzoszkieletu
AU2014348761A1 (en) 2013-11-12 2016-05-12 Ekso Bionics, Inc. Machine to human interfaces for communication from a lower extremity orthotic
KR101496417B1 (ko) 2013-11-19 2015-02-26 현대로템 주식회사 무릎관절용 근력보조로봇 및 이의 제어방법
CN103610524B (zh) * 2013-12-16 2015-09-09 哈尔滨工业大学 一种便携储能式外骨骼助力机器人
CN103610568B (zh) * 2013-12-16 2015-05-27 哈尔滨工业大学 一种拟人化的下肢助力外骨骼机器人
TWI556809B (zh) * 2014-03-27 2016-11-11 財團法人工業技術研究院 助行裝置
CA2943359A1 (en) 2014-03-31 2015-10-08 Parker-Hannifin Corporation Wearable robotic device
JP2015208795A (ja) * 2014-04-24 2015-11-24 パナソニック株式会社 動作支援装置
US9782892B2 (en) 2014-05-02 2017-10-10 Ekso Bionics, Inc. Exoskeleton and method of increasing the flexibility of an exoskeleton joint
US10391634B2 (en) 2014-05-16 2019-08-27 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method for supporting a human body using supernumerary artificial limbs
US9808073B1 (en) 2014-06-19 2017-11-07 Lockheed Martin Corporation Exoskeleton system providing for a load transfer when a user is standing and kneeling
KR101584341B1 (ko) 2014-07-07 2016-01-13 주식회사 피앤에스미캐닉스 보행보조로봇 하중 보상시스템 및 이를 구비하는 보행훈련장치
CN105326624B (zh) * 2014-08-14 2017-07-07 北京信息科技大学 上肢/下肢空间运动康复训练辅助设备
US10449105B2 (en) * 2014-10-26 2019-10-22 Springactive, Inc. System and method of bidirectional compliant joint torque actuation
US20160158593A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 Florida Institute for Human and Machine Cognition Exoskeleton-Based Exercise and Training Device
KR101539552B1 (ko) * 2015-05-27 2015-07-29 이기호 보행 보조장치
US10548800B1 (en) 2015-06-18 2020-02-04 Lockheed Martin Corporation Exoskeleton pelvic link having hip joint and inguinal joint
US10518404B2 (en) 2015-07-17 2019-12-31 Lockheed Martin Corporation Variable force exoskeleton hip joint
US10195736B2 (en) 2015-07-17 2019-02-05 Lockheed Martin Corporation Variable force exoskeleton hip joint
CN106690490B (zh) * 2015-11-16 2018-04-03 璟茂实业股份有限公司 关节护具的辅助弹性装置
US10912346B1 (en) 2015-11-24 2021-02-09 Lockheed Martin Corporation Exoskeleton boot and lower link
US10124484B1 (en) 2015-12-08 2018-11-13 Lockheed Martin Corporation Load-bearing powered exoskeleton using electromyographic control
CN105643609B (zh) * 2016-04-14 2017-11-17 哈尔滨工业大学 一种人机交互力检测装置
CN105835037B (zh) * 2016-05-11 2017-12-08 福州大学 基于机构自锁可穿戴式助力装置及其使用方法
CN106420280B (zh) * 2016-12-02 2019-09-03 华中科技大学 一种减轻下肢关节负载及测量支撑力的外骨骼装置
US11207014B2 (en) 2017-08-30 2021-12-28 Lockheed Martin Corporation Automatic sensor selection
WO2020041963A1 (zh) * 2018-08-28 2020-03-05 孟思宇 一种用于矫正步态的下肢外骨骼机器人及其感测方法
KR102391463B1 (ko) 2021-05-27 2022-04-28 주식회사 헥사휴먼케어 외골격 로봇 및 이의 수동형 근력지원장치
KR102465986B1 (ko) 2021-06-01 2022-11-10 주식회사 헥사휴먼케어 외골격 로봇 및 이의 하이브리드형 구동장치
KR20230124390A (ko) 2022-02-18 2023-08-25 주식회사 헥사휴먼케어 중량물의 이송 지원 기능을 갖는 수동 근력 지원 로봇

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5399154A (en) * 1993-06-30 1995-03-21 Empi, Inc. Constant torque range-of-motion splint
JP4060573B2 (ja) * 2001-11-07 2008-03-12 本田技研工業株式会社 歩行補助装置
US7628766B1 (en) * 2003-10-29 2009-12-08 The Regents Of The University Of California Lower extremity enhancer
JP4178185B2 (ja) 2004-02-17 2008-11-12 国立大学法人 筑波大学 装着式動作補助装置、及び装着式動作補助装置における駆動源の制御方法、及びプログラム
JP4332136B2 (ja) * 2005-06-03 2009-09-16 本田技研工業株式会社 肢体アシスト装置および肢体アシストプログラム
EP2079361B1 (en) 2006-09-19 2013-01-09 Myomo, Inc. Powered orthotic device
US7462159B1 (en) 2007-07-24 2008-12-09 Tal Shlomovitz Knee-ankle-foot orthotic device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101222916B1 (ko) * 2010-12-29 2013-01-16 경북대학교 산학협력단 허리 지지구조 및 이를 이용한 하지 근력지원 로봇슈트.
KR101226926B1 (ko) * 2011-03-08 2013-01-28 한양대학교 에리카산학협력단 하지근력지원용 착용형 로봇
KR101258094B1 (ko) * 2011-08-30 2013-04-25 현대로템 주식회사 근력지원로봇용 토크 발생장치 및 이를 구비한 근력지원로봇의 발목 구조체
KR101290174B1 (ko) * 2011-10-26 2013-07-30 한양대학교 에리카산학협력단 근력 지원용 착용형 로봇
KR101244851B1 (ko) * 2011-12-27 2013-03-18 한양대학교 에리카산학협력단 하지근력지원용 착용형 로봇
US8977397B2 (en) 2012-12-27 2015-03-10 Hyundai Motor Company Method for controlling gait of robot
US10342724B2 (en) 2014-03-28 2019-07-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Joint assembly and walking assistance robot
CN104188675A (zh) * 2014-09-24 2014-12-10 哈尔滨工业大学 具有人体运动检测功能的外骨骼机器人系统及控制方法
KR101641883B1 (ko) * 2015-05-22 2016-07-22 웨어러텍(주) 관절보조기구
WO2016190598A1 (ko) * 2015-05-22 2016-12-01 웨어러텍(주) 관절보조기구
KR20220004461A (ko) 2020-07-03 2022-01-11 주식회사 엔젤로보틱스 착용형 보조장치
KR20220040443A (ko) 2020-07-03 2022-03-30 주식회사 엔젤로보틱스 착용형 보조장치
KR20220040442A (ko) 2020-07-03 2022-03-30 주식회사 엔젤로보틱스 착용형 보조장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20110264016A1 (en) 2011-10-27
US8702632B2 (en) 2014-04-22
WO2010079862A1 (en) 2010-07-15
KR101073525B1 (ko) 2011-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101073525B1 (ko) 하지근력지원용 착용형 로봇
Chen et al. Knee exoskeletons for gait rehabilitation and human performance augmentation: A state-of-the-art
US20220362094A1 (en) Assistive flexible suits, flexible suit systems, and methods for making and control thereof to assist human mobility
Chen et al. A wearable exoskeleton suit for motion assistance to paralysed patients
Wehner et al. A lightweight soft exosuit for gait assistance
JP6860743B2 (ja) 関節運動アシスト装置
Belforte et al. Pneumatic active gait orthosis
CN107115191A (zh) 一种适用于下肢康复外骨骼机器人的具有交互力参数测量的腿部装置
US20060069336A1 (en) Ankle interface
US20120238914A1 (en) Actively controlled orthotic devices
CN104644381A (zh) 一种外骨骼用三自由度柔性踝关节装置
JP2007097636A (ja) 筋力補助装置
WO2013086035A1 (en) Orthopedic lower body exoskeleton for control of pelvic obliquity during gait over-ground
CN113230098A (zh) 一种六自由度穿戴式下肢外骨骼康复机器人
WO2015104832A1 (ja) 関節運動アシスト装置
CN113478466B (zh) 一种兼具负载传导及步行节能的无源下肢外骨骼
Zhou et al. Different prevention and treatment strategies for knee osteoarthritis (KOA) with various lower limb exoskeletons–A comprehensive review
Ezzibdeh et al. Utilization of a pneumatic exoskeleton after total knee arthroplasty
Kim et al. Development of the heavy load transferring task oriented exoskeleton adapted by lower extremity using qausi-active joints
CN211934790U (zh) 一种下肢康复机器人的外骨骼装置
CN110974635A (zh) 一种下肢康复机器人的外骨骼装置
CN214490583U (zh) 仿足弓式下肢外骨骼
Berkelman et al. Passive orthosis linkage for locomotor rehabilitation
KR102633470B1 (ko) 착용형 보조장치
Giovacchini et al. A light-weight exoskeleton for hip flexion-extension assistance

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141002

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151002

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170329

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170901

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181001

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 9