KR20100106527A - 보행 보조장치 - Google Patents

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KR20100106527A
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리차드 리틀
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렉스 바이오닉스 리미티드
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Abstract

본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 보행 동작과 관련된 일련의 운동을 통하여 이동하면서 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 지지하기에 적합한 의료 장치로서 사용할 수 있는 보행 보조장치(WA)(100)가 제공된다. 상기 보행 보조장치(100)는 외골격(500), 배터리 팩 또는 다른 유사한 내장형 파워 팩(도시되어 있지 않음)의 형태로 된 전원 및 이와 결합된 전원 케이블(도시되어 있지 않음), 그리고 컨트롤 시스템(도시되어 있지 않음)을 포함하고 있다. 상기 외골격(500)은 골반 벨트(96)를 포함하는 강성의 골반 지지 부재 또는 둔부 프레임(15) 및 한 쌍의 다리 구조물(50)(제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물)을 포함하고 있다. 상기 한 쌍의 다리 구조물(50)은 각각 상부 다리 구조 부재(10), 하부 다리 구조 부재(11), 발 부재(18), 메인 둔부 액추에이터(16), 무릎 액추에이터(13) 및 메인 발 액추에이터(19)를 포함하고 있다. 상기 상부 다리 구조 부재(10)는 사용자(600)의 상부 다리(610)에 고정하기 위한 것으로서, 상부 다리 구조 부재(10)는 상부 다리 구조 부재(10)의 제 1 단부(10a)에서 둔부 조인트(14)에 의해 둔부 프레임(15)에 피벗가능하게 결합되어 있다. 상기 하부 다리 구조 부재(11)는 사용자(600)의 하부 다리(620)에 고정하기 위한 것으로서, 하부 다리 구조 부재(11)는 하부 다리 구조 부재(11)의 제 1 단부(11a)에서 무릎 조인트(12)에 의해 상부 다리 구조 부재(10)의 제 2 단부(10b)에 피벗가능하게 결합되어 있다. 상부 다리 부재(10)의 제 1 단부(10)는 상부 다리 부재(10)를 둔부 프레임(15)에 피벗가능하게 결합시키는 둔부 조인트(14)이다. 둔부 조인트(14)는 사용시에 사용자(600)에 대해 운동의 앞쪽/뒤쪽 방향으로 자연적인 둔부 회전 축 또는 그 근처에 배치되어 있는 둔부 축(14A)을 형성한다. 바람직한 한 실시예에서, 각각의 둔부 조인트(14)는 둔부 프레임(15)에 대해 상대적으로 구성되어 있으며 둔부 조인트(14)의 회전축(14A)은 0도 내지 10도의 각도로, 보다 바람직하게는 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있다. 이러한 회전축(14A)의 경사는 사람의 상부 다리 정렬상태(alignment)를 모방한 것이다. 상기 경사로 인해 보행 보조장치(100)가 자연스러운 보행 운동상태로 컨트롤되는 동안 발 부재(18)에 의해 제공되는 지지 구역 내의 지점으로의 보다 자연스러운 무게 중심(대체로 골반의 중심 근처에 위치되어 있음)의 이동이 가능하게 된다.

Description

보행 보조장치{MOBILITY AID}
본 발명은 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 지지하기에 적합한 기동 보조장치 즉 보행 보조장치(WA)에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 지지할 수 있고 통상적인 보행 동작으로 이동할 수 있으면서 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 보조하고 지지할 수 있는 로봇식 외골격(exoskeleton)에 관한 것이다.
본 발명은 보행 보조장치(WA)의 기하학적 구조에 관한 특징으로 이루어질 수도 있다.
본 발명은 사용자를 지지하며 상기 외골격에 착탈가능하게 결합될 수 있는 지지대(orthotic)를 포함하는 보행 보조장치로 이루어질 수도 있다.
본 발명은 사람을 지지하기 위한 이동가능한 보행성 지지 프레임으로 이루어질 수도 있다.
본 발명은 기동 보조장치 즉 보행 보조장치(WA)용 외골격으로 이루어질 수도 있다.
본 발명은 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 다리가 움직이지 못하는 부작용을 감소시키는데 도움이 되는 의료 장치로 될 수도 있다.
본 발명은 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 지지하는데 적합한 보행 보조장치 및 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 위한 컨트롤가능한 보행 보조장치에 적합한 외골격 또는 의료 장치용으로 적합한 외골격을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시형태에 따르면, 본 발명은 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 지지하는데 적합한 보행 보조장치로 이루어질 수 있는데, 상기 보행 보조장치는,
외골격으로서,
사용자를 움직일 수 있게 지지하기 위해 상기 사용자를 적어도 골반 지지 부재에 고정시키는 사용자 고정 장치를 포함하는 강성의 골반 지지 부재, 그리고
제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물을 포함하고 있고,
사용자의 각각의 다리에 인접한 작동 배치를 위해 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각 상기 골반 지지 부재에 결합되어 있고 또한 상기 골반 지지 부재로부터 뻗어 있으며, 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각
사용자의 상부 다리와 결합하기 위한 상부 다리 구조 부재로서, 상부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 둔부 조인트에 의해 골반 지지 부재에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 상부 다리 구조 부재,
사용자의 하부 다리와 결합하기 위한 하부 다리 구조 부재로서, 하부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 무릎 조인트에 의해 상부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 하부 다리 구조 부재,
사용자의 발과 결합하기 위한 발 부재로서, 발 조인트에 의해 상기 하부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는 상기 발 부재,
사용시에 상부 다리 구조 부재를 앞쪽/뒤쪽 평면으로 피벗운동시키기 위해, 상기 상부 다리 구조 부재를 상기 둔부 조인트를 중심으로 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 둔부 액추에이터(main hip actuator),
상기 하부 다리 구조 부재를 상기 무릎 조인트를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 무릎 액추에이터, 및
상기 발 부재를 무릎 조인트의 회전축에 대해 대체로 평행한 회전축 둘레로 상기 발 조인트를 중심으로 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 발 액추에이터,
를 포함하고 있는 상기 외골격;
상기 메인 둔부 액추에이터, 무릎 액추에이터 및 메인 발 액추에이터로부터 선택된 적어도 하나 이상의 액추에이터로 전력을 제공하는 전원; 그리고
적어도 상기 사용자에게 보행 동작을 실행시킬 목적으로, 상기 메인 둔부 액추에이터, 무릎 액추에이터 및 메인 발 액추에이터로부터 선택된 적어도 하나 이상의 액추에이터의 운동을 컨트롤하여, 보행 보조장치가 위치되어 있는 지면에 대해 상대적으로 상기 외골격을 이동시키는 컨트롤 시스템을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물 각각에 대해, 안쪽/측방향 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재를 회전시키도록 구성된 부차적인 둔부 액추에이터(secondary hip actuator)를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 부차적인 둔부 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 10도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 부차적인 둔부 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 둔부 조인트는, 상기 상부 다리 구조 부재가 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 다중 축 회전이 가능하도록 구성된 로즈 조인트(rose joint), 유니버설 조인트 또는 볼 및 소켓 조인트로부터 선택된 하나의 조인트이다.
바람직하게는, 상기 둔부 조인트는, 적어도 부분적으로 상부 다리 구조 부재가 상부 다리 구조 부재의 길이방향의 축을 중심으로 피벗운동하는 것을 방지하면서 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 각각의 둔부 조인트는, 둔부 조인트의 회전축이 0도 내지 6도 범위의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 각각의 둔부 조인트는, 둔부 조인트의 회전축이 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 무릎 조인트는, 작동시에 사용자의 무릎의 회전축과 실질적으로 정렬되도록 상부 다리 구조 부재로부터 후방으로 오프셋되어 있다.
바람직하게는, 무릎 조인트는 무릎 조인트의 회전을 용이하게 하기 위해 롤러 베어링을 포함하고 있다.
바람직하게는, 무릎 조인트는 또한 무릎 조인트에 가해지는 축방향의 힘을 견디기 위해 스러스트 베어링을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물 각각에 대해, 대체로 안쪽/측방향 평면에서 상기 발 조인트를 중심으로 상기 발 부재를 회전시키도록 구성된 부차적인 발 액추에이터를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 부차적인 발 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 발 조인트는, 상기 발 부재가 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 다중 축 회전이 가능하도록 구성된 로즈 조인트, 유니버설 조인트 또는 볼 및 소켓 조인트이다.
바람직하게는, 각각의 발 조인트는, 발 조인트의 회전축이 0도 내지 6도 범위의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 각각의 발 조인트는, 발 조인트의 회전축이 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 발 조인트는, 적어도 부분적으로 하부 다리 구조 부재가 하부 다리 구조 부재의 길이방향의 축을 중심으로 발 부재에 대해 상대적으로 피벗운동하는 것을 방지하면서 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 상부 다리 구조 부재 및 하부 다리 구조 부재는 각각 사용자의 다리에 고정되는 파스너를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 파스너는 결합될 사용자 다리 부분에 일치되는 형상으로 된 지지대 장비 및 상기 다리를 상기 지지대 장비에 고정시키는 스트랩을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 파스너는 적어도 부분적으로 사용자의 다리 둘레로 고정시키는 조정가능한 스트랩을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 조정가능한 스트랩은 조정가능한 고정 장치를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 조정가능한 고정 장치는 후크 앤드 루프 형상부(formation), 버클 형상부, 래칫 형상부 및 캐치 형상부으로부터 선택된 적어도 하나의 형상부를 포함하고 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 상부 다리 구조 부재는 상부 다리 지지대 장비에 결합되고, 사용시에, 상부 다리 지지대 장비에 의해 사용자의 상부 다리는 각각의 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 단단하게 고정되고, 각각의 상기 하부 다리 구조 부재는 하부 다리 지지대 장비에 결합되고, 사용시에, 하부 다리 지지대 장비에 의해 사용자의 하부 다리는 각각의 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 단단하게 고정되어 있다.
바람직하게는, 상기 상부 다리 지지대 장비는 각각, 상기 상부 다리 지지대 장비를 사용자 다리에 고정시키는 적어도 하나의 스트랩을 포함하고, 상기 하부 다리 지지대 장비는 각각, 상기 하부 다리 지지대 장비를 사용자 다리에 고정시키는 적어도 하나의 스트랩을 포함하고 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 지지대 장비는 외골격에 착탈가능하게 결합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 각각의 상기 상부 다리 지지대 장비 및 하부 다리 지지대 장비를 상기 외골격에 대해 적절한 배치로 고정시키도록 착탈가능하게 결합하는 파스너를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 파스너는 지지대 장비가 다양한 위치에서 결합될 수 있게 한다.
바람직하게는, 각각의 상기 발 부재는 사용자의 발의 이동을 가이드하는 발 부재 구조 컴포넌트를 포함하고 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 발 부재는 사용자의 발이 놓일 수 있는 신발을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 신발은 발 부재 구조 컴포넌트에 착탈가능하게 결합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 신발은, 발 부재 구조 컴포넌트와 신발의 편리한 고정 결합이 가능하도록 구성된 고정 형상부를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 고정 형상부는 발 부재 구조 컴포넌트와 신발 사이에서 클립식 결합 및 클립식 분리가 가능하게 한다.
바람직하게는, 신발의 위치가 발 부재 구조 컴포넌트에 대해 조정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 발 부재는 직접적으로 또는 간접적으로 사용자의 발과 결합되는 발 결합 형상부를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 발 결합 형상부는 발 부재 구조 컴포넌트에 결합되어 있다.
바람직하게는, 상기 발 결합 형상부의 위치는 발 부재 구조 컴포넌트에 대해 조정가능하다.
바람직하게는, 각각의 상부 다리 구조 부재의 길이는 둔부 조인트와 무릎 조인트 사이의 거리를 변경시키도록 변경될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 상부 다리 구조 부재는 상부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리거나 줄이기 위해서 서로에 대해 상대적으로 이동가능한 적어도 2 부분을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 상부 다리 구조 부재의 2 부분은, (a) 나사식 결합관계, (b) 텔레스코핑식(telescopic) 결합관계, 또는 (c) 슬라이딩식 결합관계에 의하여 서로에 대해 길이를 조정할 수 있다.
바람직하게는, 상부 다리 구조 부재는, 상부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리기 위해 상부 다리 길이연장 삽입물을 수용하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 상부 다리 길이연장 삽입물은, 나사 형상부, 베이어닛 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤 형상부 등으로부터 선택된 하나 이상의 형상부에 의해 상부 다리 구조 부재에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 하부 다리 구조 부재의 길이는 발 조인트와 무릎 조인트 사이의 거리를 변경시키도록 변경될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 하부 다리 구조 부재는 하부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리거나 줄이기 위해서 서로에 대해 상대적으로 이동가능한 적어도 2 부분을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 하부 다리 구조 부재의 2부분은, (a) 나사식 결합관계, (b) 텔레스코핑식 결합관계, 또는 (c) 슬라이딩식 결합관계에 의하여 서로에 대해 길이를 조정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하부 다리 구조 부재는, 하부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리기 위해 하부 다리 길이연장 삽입물을 수용하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 하부 다리 길이연장 삽입물은, 나사 형상부, 베이어닛 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤 형상부 등으로부터 선택된 하나 이상의 형상부에 의해 하부 다리 구조 부재에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 다리가 사용자의 체중을 지지하도록, 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자는 사용자의 골반 구역 또는 사용자의 골반 구역 근처에 있는 사용자 고정 장치에 의해 지지된다.
바람직하게는, 사용자 고정 장치는,
사용자의 골반을 골반 지지 부재에 고정시키기에 적합한 골반 벨트(pelvic harness);
사용자의 둔부를 골반 지지 부재에 편안하게 끼우는 패킹 장치(packing arrangement); 및
각각의 사용자의 다리를 해당 다리 구조물에 고정시키는 파스너 장치(fastener arrangement);
로부터 선택된 하나 이상을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 패킹 장치는 팽창가능한 압력 용기이다.
대체실시형태로서, 상기 패킹 장치는 발포체 쿠션(foam cushion)이다.
바람직하게는, 상기 발포체 구션은 쐐기 형상이다.
바람직하게는, 상기 외골격은 사용시에 사용자를 상기 사용자 고정 장치 상부에 결합시키는 몸통부 벨트(torso harness)를 포함하고 있다.
바람직하게는, 복수의 센서가 설치되어 있고, 상기 센서는 외골격의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해 컨트롤 시스템에 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수의 센서는, 외골격의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해, 감지될 특성을 감지하고, 상기 특성을 나타내는 신호를 발생시키고, 상기 신호를 컨트롤 시스템으로 전송한다.
바람직하게는, 상기 센서는 액추에이터의 위치를 결정하는 위치 센서를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 센서는 지면에 대해 발 부재에 의해 가해진 압력을 결정하기 위해 발 부재에 배치된 압력 센서를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 압력 센서는 발 부재의 바닥부 전체에 걸쳐서 지면에 가해진 압력 변화를 결정하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 센서는 보행 보조장치의 앞쪽, 뒤쪽 및 측방향의 지면의 경사를 결정하도록 구성되어 있는 거리 센서를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 거리 센서는 보행 보조장치의 안쪽의 지면의 경사를 검출하도록 구성되어 있고, 상기 거리 센서는 보행 보조장치 주위의 지면의 경사를 고려하도록 컨트롤러가 액추에이터를 컨트롤할 수 있게 한다.
바람직하게는, 상기 센서는 상기 골반 지지 부재, 상부 다리 구조 부재, 하부 다리 구조 부재 및 발 부재로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부재의 가속도를 측정하는 가속도계를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 센서는 상기 골반 지지 부재, 상부 다리 구조 부재, 하부 다리 구조 부재 및 발 부재로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부재의 경사를 측정하는 경사계를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 컨트롤러는 외골격 또는 외골격의 일부의 위치 컨트롤을 위해 기준 프레임을 한정하도록 구성된 자이로스코프를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 보행 보조장치는 휴먼 인터페이스 장치(human interface device)를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 휴먼 인터페이스 장치는 조이스틱을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 휴먼 인터페이스 장치는 키패드를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 휴먼 인터페이스 장치는, 사용자가 보행 보조장치로 이동하는 동안 수직방향의 위치로의 편리한 이동을 위해 스윙 아암에서 피벗가능하다.
바람직하게는, 외골격은, 사용자의 보행 보조장치로의 이동 및 사용자의 보행 보조장치로부터의 이동을 용이하게 하기 위해, 앉은 자세로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 외골격은, 사용자의 보행 보조장치로의 이동 및/또는 사용자의 보행 보조장치로부터의 이동을 용이하게 하기 위해 사용자에 의해 결합될 수 있는 형상 및 치수로 된 지지 표면을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 지지 표면은 핸들이다.
바람직하게는, 보행 보조장치가 앉은 자세에 있을 때, 상기 지지 표면은 사용자에 의해 결합될 수 있도록 제공된다.
바람직하게는, 보행 보조장치가 앉은 자세에 있을 때, 핸들은 대체로 수평방향으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 지지 표면은 외골격의 적어도 일부분을 덮는 커버에 의해 형성된다.
바람직하게는, 상기 골반 지지 부재는 성형품이다.
바람직하게는, 상기 골반 지지 부재는 탄소 섬유 또는 유리 섬유로부터 선택된 하나로부터 성형된 성형품이다.
바람직하게는, 상기 골반 지지 부재는 단일 중공 유닛으로 성형된다.
바람직하게는, 상기 골반 지지 부재는 골반 지지 부재의 내부 중공 공간을 가로지르는 전단 웨브(shear web)를 포함하는 단일 중공 유닛으로 성형된다.
바람직하게는, 발 부재에 있는 센서는 방수 커버에 의해 밀봉되어 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 위한 컨트롤가능한 보행 보조장치에 사용하기에 적합한 외골격으로 이루어질 수 있는데, 상기 외골격은,
사용자를 움직일 수 있게 충분히 지지하기 위해 사용자에게 고정시키는 사용자 고정 장치를 포함하는 강성의 골반 지지 부재, 그리고
제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물을 포함하고 있고,
사용자의 각각의 다리에 인접한 작동 배치를 위해 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각 상기 골반 지지 부재에 결합되어 있고 또한 상기 골반 지지 부재로부터 뻗어 있으며, 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각
사용자의 상부 다리와 결합하기 위한 상부 다리 구조 부재로서, 상부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 둔부 조인트에 의해 골반 지지 부재에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 상부 다리 구조 부재,
사용자의 하부 다리와 결합하기 위한 하부 다리 구조 부재로서, 하부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 무릎 조인트에 의해 상부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 하부 다리 구조 부재,
사용자의 발과 결합하기 위한 발 부재로서, 발 조인트에 의해 상기 하부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는 상기 발 부재,
사용시에 상부 다리 구조 부재를 앞쪽/뒤쪽 평면으로 피벗운동시키기 위해, 상기 상부 다리 구조 부재를 상기 둔부 조인트를 중심으로 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 둔부 액추에이터,
상기 하부 다리 구조 부재를 상기 무릎 조인트를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 무릎 액추에이터, 및
상기 발 부재를 무릎 조인트의 회전축에 대해 대체로 평행한 회전축 둘레로 상기 발 조인트를 중심으로 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 발 액추에이터,
를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 상기 메인 둔부 액추에이터, 무릎 액추에이터 및 메인 발 액추에이터로부터 선택된 적어도 하나 이상의 액추에이터로 전력을 제공하는 전원을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물 각각에 대해, 안쪽/측방향 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재를 회전시키도록 구성된 부차적인 둔부 액추에이터를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 부차적인 둔부 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 10도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 부차적인 둔부 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 둔부 조인트는, 상기 상부 다리 구조 부재가 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 다중 축 회전이 가능하도록 구성된 로즈 조인트, 유니버설 조인트 또는 볼 및 소켓 조인트로부터 선택된 하나의 조인트이다.
바람직하게는, 상기 둔부 조인트는, 적어도 부분적으로 상부 다리 구조 부재가 상부 다리 구조 부재의 길이방향의 축을 중심으로 피벗운동하는 것을 방지하면서 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 각각의 둔부 조인트는, 둔부 조인트의 회전축이 0도 내지 6도 범위의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 각각의 둔부 조인트는, 둔부 조인트의 회전축이 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 무릎 조인트는, 작동시에 사용자의 무릎의 회전축과 실질적으로 정렬되도록 상부 다리 구조 부재로부터 후방으로 오프셋되어 있다.
바람직하게는, 상기 무릎 조인트는 무릎 조인트의 회전을 용이하게 하기 위해 롤러 베어링을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 무릎 조인트는 또한 무릎 조인트에 가해지는 축방향의 힘을 견디기 위해 스러스트 베어링을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물 각각에 대해, 대체로 안쪽/측방향 평면을 따라서 상기 발 조인트를 중심으로 상기 발 부재를 회전시키도록 구성된 부차적인 발 액추에이터를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 부차적인 발 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 발 조인트는, 상기 발 부재가 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 다중 축 회전이 가능하도록 구성된 로즈 조인트, 유니버설 조인트 또는 볼 및 소켓 조인트이다.
바람직하게는, 각각의 발 조인트는, 발 조인트의 회전축이 0도 내지 6도 범위의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 각각의 발 조인트는, 발 조인트의 회전축이 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 발 조인트는, 적어도 부분적으로 하부 다리 구조 부재가 하부 다리 구조 부재의 길이방향의 축을 중심으로 발 부재에 대해 상대적으로 피벗운동하는 것을 방지하면서 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 상부 다리 구조 부재 및 하부 다리 구조 부재는 각각 사용자의 다리에 고정되는 파스너를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 파스너는 결합될 사용자 다리 부분에 일치되는 형상으로 된 지지대 장비 및 상기 다리를 상기 지지대 장비에 고정시키는 스트랩을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 파스너는 적어도 부분적으로 사용자의 다리 둘레로 고정시키는 조정가능한 스트랩을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 조정가능한 스트랩은 조정가능한 고정 장치를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 조정가능한 고정 장치는 후크 앤드 루프 형상부, 버클 형상부, 래칫 형상부 및 캐치 형상부으로부터 선택된 적어도 하나의 형상부를 포함하고 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 상부 다리 구조 부재는 상부 다리 지지대 장비에 결합되고, 사용시에, 상부 다리 지지대 장비에 의해 사용자의 상부 다리는 각각의 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 단단하게 고정되고, 각각의 상기 하부 다리 구조 부재는 하부 다리 지지대 장비에 결합되고, 사용시에, 하부 다리 지지대 장비에 의해 사용자의 하부 다리는 각각의 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 단단하게 고정되어 있다.
바람직하게는, 상기 상부 다리 지지대 장비는 각각, 상기 상부 다리 지지대 장비를 사용자 다리에 고정시키는 적어도 하나의 스트랩을 포함하고, 상기 하부 다리 지지대 장비는 각각, 상기 하부 다리 지지대 장비를 사용자 다리에 고정시키는 적어도 하나의 스트랩을 포함하고 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 지지대 장비는 외골격에 착탈가능하게 결합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 각각의 상기 상부 다리 지지대 장비 및 하부 다리 지지대 장비를 상기 외골격에 대해 적절한 배치로 고정시키도록 착탈가능하게 결합하는 파스너를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 파스너는 지지대 장비가 다양한 위치에서 결합될 수 있게 한다.
바람직하게는, 각각의 상기 발 부재는 사용자의 발의 이동을 가이드하는 발 부재 구조 컴포넌트를 포함하고 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 발 부재는 사용자의 발이 놓일 수 있는 신발을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 신발은 발 부재 구조 컴포넌트에 착탈가능하게 결합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 신발은, 발 부재 구조 컴포넌트와 신발의 편리한 고정 결합이 가능하도록 구성된 고정 형상부를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 고정 형상부는 발 부재 구조 컴포넌트와 신발 사이에서 클립식 결합 및 클립식 분리가 가능하게 한다.
바람직하게는, 신발의 위치는 발 부재 구조 컴포넌트에 대해 조정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발 부재는 직접적으로 또는 간접적으로 사용자의 발과 결합되는 발 결합 형상부를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 발 결합 형상부는 발 부재 구조 컴포넌트에 결합되어 있다.
바람직하게는, 상기 발 결합 형상부의 위치는 발 부재 구조 컴포넌트에 대해 조정가능하다.
바람직하게는, 각각의 상부 다리 구조 부재의 길이는 둔부 조인트와 무릎 조인트 사이의 거리를 변경시키도록 변경될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 상부 다리 구조 부재는 상부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리거나 줄이기 위해서 서로에 대해 상대적으로 이동가능한 적어도 2 부분을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 상부 다리 구조 부재의 2 부분은, (a) 나사식 결합관계, (b) 텔레스코핑식 결합관계, 또는 (c) 슬라이딩식 결합관계에 의하여 서로에 대해 길이를 조정할 수 있다.
바람직하게는, 상부 다리 구조 부재는, 상부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리기 위해 상부 다리 길이연장 삽입물을 수용하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 상부 다리 길이연장 삽입물은, 나사 형상부, 베이어닛 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤 형상부 등으로부터 선택된 하나 이상의 형상부에 의해 상부 다리 구조 부재에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 하부 다리 구조 부재의 길이는 발 조인트와 무릎 조인트 사이의 거리를 변경시키도록 변경될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 상기 하부 다리 구조 부재는 하부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리거나 줄이기 위해서 서로에 대해 상대적으로 이동가능한 적어도 2 부분을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 하부 다리 구조 부재의 2부분은, (a) 나사식 결합관계, (b) 텔레스코핑식 결합관계, 또는 (c) 슬라이딩식 결합관계에 의하여 서로에 대해 길이를 조정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하부 다리 구조 부재는, 하부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리기 위해 하부 다리 길이연장 삽입물을 수용하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 하부 다리 길이연장 삽입물은, 나사 형상부, 베이어닛 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤 형상부 등으로부터 선택된 하나 이상의 형상부에 의해 하부 다리 구조 부재에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 사용자의 다리가 사용자의 체중을 지지하지 않도록, 사용자는 사용자의 골반 구역 또는 사용자의 골반 구역 근처에 있는 사용자 고정 장치에 의해 완전히 지지된다.
바람직하게는, 사용자 고정 장치는,
사용자의 골반을 골반 지지 부재에 고정시키기에 적합한 골반 벨트;
사용자의 둔부를 골반 지지 부재에 편안하게 끼우는 패킹 장치; 및
각각의 사용자의 다리를 해당 다리 구조물에 고정시키는 파스너 장치;
로부터 선택된 하나 이상을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은 사용시에 사용자를 상기 사용자 고정 장치 상부에 결합시키는 몸통부 벨트를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 사용자의 외골격으로의 이동 및 사용자의 외골격으로부터의 이동을 용이하게 하기 위해, 앉은 자세로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은, 사용자의 외골격으로의 이동 및/또는 사용자의 외골격으로부터의 이동을 용이하게 하기 위해 사용자에 의해 결합될 수 있는 형상 및 치수로 된 지지 표면을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 지지 표면은 핸들이다.
바람직하게는, 외골격이 앉은 자세에 있을 때, 상기 지지 표면은 사용자에 의해 결합될 수 있도록 제공된다.
바람직하게는, 외골격이 앉은 자세에 있을 때, 핸들은 대체로 수평방향으로 뻗어 있도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 지지 표면은 외골격의 적어도 일부분을 덮는 커버에 의해 형성되어 있다.
바람직하게는, 상기 골반 지지 부재는 성형품이다.
바람직하게는, 상기 골반 지지 부재는 탄소 섬유 또는 유리 섬유로부터 선택된 하나로부터 성형된 성형품이다.
바람직하게는, 상기 골반 지지 부재는 단일 중공 유닛으로 성형된다.
바람직하게는, 상기 골반 지지 부재는 골반 지지 부재의 내부 중공 공간을 가로지르는 전단 웨브를 포함하는 단일 중공 유닛으로 성형된다.
바람직하게는, 복수의 센서가 설치되어 있고, 상기 센서는 외골격의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해 컨트롤 시스템에 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수의 센서는, 외골격의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해, 감지될 특성을 감지하고, 상기 특성을 나타내는 신호를 발생시키고, 상기 신호를 컨트롤 시스템으로 전송한다.
바람직하게는, 상기 센서는 액추에이터의 위치를 결정하는 위치 센서를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 센서는 지면에 대해 발 부재에 의해 가해진 압력을 결정하기 위해 발 부재에 배치된 압력 센서를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 압력 센서는 발 부재의 바닥부 전체에 걸쳐서 지면에 가해진 압력 변화를 결정하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 센서는 외골격의 앞쪽 및 뒤쪽의 지면의 경사를 결정하도록 구성되어 있는 거리 센서를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 거리 센서는 외골격의 안쪽의 지면의 경사를 검출하도록 구성되어 있고, 상기 거리 센서는 외골격 주위의 지면의 경사를 고려하도록 컨트롤러가 액추에이터를 컨트롤할 수 있게 한다.
바람직하게는, 상기 센서는 상기 골반 지지 부재, 상부 다리 구조 부재, 하부 다리 구조 부재 및 발 부재로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부재의 가속도를 측정하는 가속도계를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 센서는 상기 골반 지지 부재, 상부 다리 구조 부재, 하부 다리 구조 부재 및 발 부재로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부재의 경사를 측정하는 경사계를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 컨트롤러는 외골격 또는 외골격의 일부의 위치 컨트롤을 위해 기준 프레임을 한정하도록 구성된 자이로스코프를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 외골격은 휴먼 인터페이스 장치를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 휴먼 인터페이스 장치는 조이스틱을 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 휴먼 인터페이스 장치는 키패드를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 휴먼 인터페이스 장치는, 사용자가 보행 보조장치로 이동하는 동안 수직방향의 위치로의 편리한 이동을 위해 스윙 아암에서 피벗가능하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 보행 보조장치에 사용하기에 적합한 외골격이 제공되는데, 상기 외골격은,
사용자의 둔부와 꼭 맞게 결합되기에 적합한 강성의 골반 지지 부재,
상기 사용자를 움직일 수 있게 지지하는 지지 부재에 사용자를 고정시키는 사용자 고정 장치, 그리고
제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물을 포함하고 있고,
사용자의 각각의 다리에 인접한 작동 배치를 위해 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각 상기 골반 지지 부재에 결합되어 있고 또한 상기 골반 지지 부재로부터 뻗어 있으며, 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각
사용자의 상부 다리와 결합하기 위한 상부 다리 구조 부재로서, 상부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 둔부 조인트에 의해 골반 지지 부재에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 상부 다리 구조 부재,
사용자의 하부 다리와 결합하기 위한 하부 다리 구조 부재로서, 하부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 무릎 조인트에 의해 상부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 하부 다리 구조 부재,
사용자의 발과 결합하기 위한 발 부재로서, 발 조인트에 의해 상기 하부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는 상기 발 부재,
사용시에 상부 다리 구조 부재를 앞쪽/뒤쪽 평면으로 피벗운동시키기 위해, 상기 상부 다리 구조 부재를 상기 둔부 조인트를 중심으로 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 둔부 액추에이터,
상기 하부 다리 구조 부재를 상기 무릎 조인트를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 무릎 액추에이터, 및
상기 발 부재를 무릎 조인트의 회전축에 대해 대체로 평행한 회전축 둘레로 상기 발 조인트를 중심으로 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 발 액추에이터,
를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 사용자 고정 장치는,
사용자의 둔부를 골반 지지 부재에 고정시키기에 적합한 골반 벨트, 및
사용자의 다리를 움직일 수 있게 다리 구조물에 고정시키기에 적합한 고정 파스너,
를 포함하고 있다.
본 명세서에 사용되어 있는 "앞쪽"이라는 용어는 사용자의 전방 또는 사용자의 전방에 상응하는 방향을 나타내고, 본 명세서에 사용되어 있는 "앞쪽으로"라는 용어는 위의 해석에 준해서 이해된다.
본 명세서에 사용되어 있는 "뒤쪽"이라는 용어는 사용자의 후방 또는 사용자의 후방에 상응하는 방향을 나타내고, 본 명세서에 사용되어 있는 "뒤쪽으로"라는 용어는 위의 해석에 준해서 이해된다.
본 명세서에 사용되어 있는 "앞쪽/뒤쪽 평면"이라는 용어는 사용자의 앞쪽 및/또는 뒤쪽으로 뻗어 있는 평면을 나타낸다.
본 명세서에 사용되어 있는 "안쪽"이라는 용어는 사용자의 내측 팔(inner arm)로부터 사용자의 몸체쪽으로 안쪽으로 뻗어 있는 방향을 나타내고, 본 명세서에 사용되어 있는 "안쪽으로"라는 용어는 위의 해석에 준해서 이해된다.
본 명세서에 사용되어 있는 "측방향"이라는 용어는 사용자의 몸체로부터 바깥쪽으로 옆으로 뻗어 있는 방향을 나타내고, 본 명세서에 사용되어 있는 "측방향으로"라는 용어는 위의 해석에 준해서 이해된다.
본 명세서에 사용되어 있는 "안쪽/측방향 평면"이라는 용어는 사용자의 안쪽 및/또는 측방향으로 뻗어 있는 평면을 나타낸다.
본 발명은 본 출원 명세서에서 명명되거나 표시된 부분, 요소 및 특징으로 개별적으로 또는 집합적으로, 그리고 상기 부분, 요소 또는 특징의 임의의 2개 이상의 임의의 조합 또는 모든 조합으로 광범위하게 이루어질 수도 있고, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 정수는 본 발명과 관련된 당해 기술분야에서 알려진 등가물을 포함하며, 이러한 등가물은 마치 따로 개시되는 것처럼 본 명세서에 포함되는 것으로 여겨진다.
본 명세서에서 사용된 "및/또는" 이라는 표현은 "및" 인 경우와 "또는" 인 경우를 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 명사 다음에 사용된 "(들)" 이라는 표현은 그 명사가 복수형태이거나 단수형태인 경우를 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 "...을 포함하는" 라는 표현은 "...이 ...을 포함하는 대상의 적어도 일부분을 구성하고 있다" 라는 것을 의미한다. 상기 표현을 포함하는 본 명세서의 내용을 해석할 때에는, 각 내용에서 상기 표현에 의해 기술된 특징 모두를 나타낼 필요가 있지만 다른 특징을 나타낼 수도 있다. "...을 포함한다" 라는 표현과 "...을 포함하고 있다" 라는 표현도 이와 동일한 방식으로 해석된다.
본 명세서에는 특허 명세서, 다른 이종의 문헌, 또는 다른 정보원이 참고로 사용되어 있는데, 이는 대체로 본 발명의 특징을 설명하기 위한 전후상황을 제시하기 위한 것이다. 특별히 달리 언급되어 있지 않은 경우에는, 상기와 같은 이종의 문헌을 참고하고 있다고 해서, 상기 문헌 또는 상기 정보원이 임의의 사법권에서 종래 기술 또는 당해 기술분야에서 널리 알려진 일반적인 지식의 일부분을 형성하는 것이라고 인정된 것으로 해석되는 것은 아니다.
도 1은 부차적인 둔부 액추에이터가 없는 실시예로 도시되어 있는, 지지대를 구비하고 있는 본 발명의 보행 보조장치의 일부를 형성하는 외골격의 측면도를 나타내고 있고;
도 2는 도 1에 도시되어 있는 외골격 및 지지대의 일부분의 정면 절개도이고;
도 3은 도 1에 도시되어 있는 외골격 및 지지대의 정면도이고;
도 4는 사용자를 지지하고 있는 도 1의 보행 보조장치의 정면도이고;
도 5는 발 부재의 구역에서의 도 1의 외골격의 일부분의 측면 절개도이고;
도 6은 도 5의 배면도이고;
도 7은 둔부 조인트의 구역에서의 부차적인 둔부 액추에이터를 포함하는 외골격의 일부분의 정면 절개도이고;
도 8은 도 7의 측면도이고;
도 8a는 전방에서 보았을 때의 외골격의 측방향 운동 액추에이터의 개략적인 배치도를 나타내고 있고;
도 9는 발 부재의 측면도를 나타내고 있고;
도 lO은 발 부재의 저면도를 나타내고 있고;
도 10a는 발 부재의 사시도를 나타내고 있고;
도 11은 센서 배치상태 및 센서가 주위 환경을 의도한 대로 감지하는 것을 나타내는 외골격의 일부분의 개략적인 측면도를 나타내고 있고;
도 12는 무릎 조인트의 오프셋 상태를 나타내는 개략적인 형태의 무릎 조인트의 측면도를 나타내고 있고;
도 13은 부차적인 둔부 액추에이터를 포함하는 보행 보조장치의 실시예에 의해 사람이 지지되어 있는 상태의 측면도이고;
도 14는 커버가 부착되어 있는 보행 보조장치에 의해 사람이 지지되어 있는 상태의 측면도를 나타내고 있고;
도 15는 외골격의 발 부재 및 하부 다리 구조 부재의 후방 절개 사시도를 나타내고 있고;
도 16은 골반 브레이스에 대해 상대적으로 이동하는 상부 몸통을 지지하기 위해 상부 몸통 컨트롤 연장부를 포함하는 외골격의 상부 구역의 측면도를 나타내고 있고;
도 17은 전방으로 걸어가는 자세의 보행 보조장치의 측면도를 나타내고 있고;
도 18은 부차적인 둔부 액추에이터를 포함하는 보행 보조장치의 배면도를 나타내고 있고;
도 19는 사용자를 고정시키기 위해 외골격에 제공되어 있는 브레이스 및 지지부를 보다 상세하게 나타내는 정면도이고;
도 20은 무릎 피벗 오프셋 상태를 나타내는 외골격의 무릎 구역의 우측 절개도를 나타내고 있고;
도 21은 바람직한 무릎 피벗 오프셋 상태의 우측 배면 절개도를 나타내고 있고;
도 22는 무릎 피벗 오프셋 상태의 우측 정면 절개도를 나타내고 있고;
도 23은 커버로 덮힌 상태의 보행 보조장치의 측면도를 나타내고 있고;
도 24는 커버로 덮힌 상태의 보행 보조장치의 배면도를 나타내고 있고;
도 25는 커버로 덮혀 있으며 사용자를 지지하고 있는 상태의 보행 보조장치의 정면도를 나타내고 있고;
도 26은 걸어가는 자세의 보행 보조장치의 제 3 실시예의 전방 사시도를 나타내고 있고;
도 27은 서 있는 자세로 사용자를 지지하고 있는 보행 보조장치의 제 3 실시예의 전방 사시도를 나타내고 있고;
도 28은 서 있는 자세로 사용자를 지지하고 있는 보행 보조장치의 제 3 실시예의 측면도를 나타내고 있고;
도 29는 보행 보조장치의 제 3 실시예의 정면도를 나타내고 있고;
도 30은 도 26의 둔부 조인트 근처 구역의 배면도를 나타내고 있고;,
도 31은 도 26의 둔부 조인트 근처 구역의 측면도를 나타내고 있고;
도 32는 도 26의 무릎 조인트 근처 구역의 배면도를 나타내고 있고;
도 33은 도 26의 무릎 조인트의 전방 사시도를 나타내고 있고;
도 34는 도 26의 둔부 조인트 근처 구역의 전방 사시도를 나타내고 있고;
도 35는 도 26의 무릎 조인트 근처 구역의 측면도를 나타내고 있고;
도 36은 커버가 없이 서 있는 자세로 있는 보행 보조장치의 제 3 실시예의 측면도를 나타내고 있고;
도 37은 커버가 없이 걸어가는 자세로 있는 보행 보조장치의 제 3 실시예의 측면도를 나타내고 있고;
도 38은 커버가 덮힌 상태로 걸어가는 자세로 있는 보행 보조장치의 제 3 실시예의 측면도를 나타내고 있고;
도 39는 커버가 없이 앉아 있는 자세로 있는 보행 보조장치의 제 3 실시예의 전방 사시도를 나타내고 있고;
도 40은 커버가 없이 앉아 있는 자세로 있는 보행 보조장치의 제 3 실시예의 정면도를 나타내고 있고;
도 41은 보행 보조장치의 발 조인트 근처 구역의 전방 사시도를 나타내고 있고;
도 42는 보행 보조장치의 발 조인트 근처 구역의 정면도를 나타내고 있고;
도 43은 보행 운동하는 동안 스텝간의 보행 보조장치와 사용자의 무게 중심의 이동을 개략적으로 나타내는 다이아그램이고; 그리고
도 44는 쐐기 형상의 발포체 패킹 장치를 나타내고 있다.
유사한 특징부는 대체로 유사한 부재번호로 표시되어 있는 상기 도면을 참고하면, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 보행 보조장치의 한 형태로 될 수 있는 장치가 부재번호 100으로 표시되어 있고, 컨트롤가능한 보행 보조장치에 사용되기에 적합한 외골격은 부재번호 500으로 표시되어 있다. 상기 장치는 다른 형태로는 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 다리가 움직이지 않는 부작용을 감소시키는 것에 도움이 될 수 있는 의료 장치로 간주될 수도 있고, 이 경우, 상기 장치는 사용자를 보행 즉 걸어가는 방식이나 다른 방식으로 이동시킬 수 있다.
제 1 실시형태에 따르면, 보행 동작과 연관된 일련의 운동을 통하여 이동하면서 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 지지하기에 적합한 보행 보조장치(WA)(100)가 제공된다. 보행 보조장치(100)는 외골격(500), 배터리 팩 또는 다른 유사한 내장형 파워 팩(도시되어 있지 않음)의 형태로 된 전원 및 이 전원과 결합된 전원 케이블(도시되어 있지 않음), 그리고 컨트롤 시스템(도시되어 있지 않음)을 포함하고 있다.
외골격(500)은 골반 벨트(96) 및 한 쌍의 다리 구조물(50)(제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물)을 포함하는 강성의 골반 지지 부재 또는 둔부 프레임(15)을 포함하고 있다.
둔부 프레임(15)은, 작동시에 큰 강성 및 작은 량의 굴곡을 가지면서, 비교적 무게가 가볍울 것이 요구된다. 이러한 이유로, 둔부 프레임(15)은 탄소 섬유로 내부 중공 공간(도시되어 있지 않음)을 가지고 있는 단일 유닛으로 성형된다. 둔부 프레임(15)은 유리 섬유로 성형될 수도 있다. 둔부 프레임(15)은 내부 중공 공간을 가로질러서 뻗어 있는 횡단 전단 웨브(transverse shear web)를 더 포함하고 있다.
각각의 다리 구조물(50)은 상부 다리 구조 부재(10), 하부 다리 구조 부재(11), 발 부재(18), 메인 둔부 액추에이터(16), 무릎 액추에이터(13) 및 메인 발 액추에이터(19)를 포함하고 있다.
상부 다리 구조 부재(10)는 사용자(600)의 상부 다리(610)를 고정시키는 부재이고, 이 상부 다리 구조 부재(10)는 상부 다리 구조 부재(10)의 제 1 단부(10a)에서 둔부 조인트(14)에 의해 둔부 프레임(15)에 피벗가능하게 결합되어 있다.
하부 다리 구조 부재(11)는 사용자(600)의 하부 다리(620)를 고정시키는 부재이고, 이 하부 다리 구조 부재(11)는 하부 다리 구조 부재(11)의 제 1 단부(11a)에서 무릎 조인트(12)에 의해 상부 다리 구조 부재(10)의 제 2 단부(10b)에 피벗가능하게 결합되어 있다.
하나의 실시예에 있어서, 무릎 조인트(12)는 단일 평면을 따라서 상부 다리 구조 부재(10)와 하부 다리 구조 부재(11) 사이의 상대적인 피벗 운동만 가능하게 할 수 있다. 이를 수행하기 위해서는 롤러 베어링 장치(도시되어 있지 않음)를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 무릎 조인트(12)는 롤러 베어링 장치에 작용하는 축방향의 힘을 발생시키는 큰 비틀림력 또는 옆으로 작용하는 힘을 받을 수 있다. 이러한 이유로, 무릎 조인트는 무릎 조인트(12)에 가해지는 축방향의 힘을 견디도록 구성된 스러스트 베어링 장치(도시되어 있지 않음)도 포함할 수 있다.
상기 상부 다리 구조 부재(10) 및 하부 다리 구조 부재(11)는 각각 사용시에 각각의 다리 구조물(50)을 사용자(600)의 대응하는 다리에 고정시키기 위한 조정가능한 파스너(46)의 형태로 된 고정 장치를 포함하고 있다. 파스너(46)는 유연성이 있는 띠 또는 스트랩으로 이루어질 수 있으며, 조정가능한 고정 장치(47)를 포함할 수 있고, 상기 조정가능한 고정 장치(47)는 버클을 통과하는 Velcro® 와 같은 후크 앤드 루프 고정 시스템을 가진 스트랩의 형태로 될 수 있다. 대체 실시형태로서, 상기 조정가능한 고정 장치는 전형적인 버클, 래칫(ratchet) 버클 또는 캐치(catch) 형상부를 포함할 수 있다.
발 부재(18)는 사용자(600)의 발(630)을 고정시키기 위한 부재로서, 이 발 부재(18)는 발 조인트(17)에 의해 하부 다리 구조 부재(11)의 제 2 단부(11b)에 피벗가능하게 결합되어 있다. 상기 발 부재(18)는 각각 사용자(600)의 발(630)의 운동을 가이드하는 발 부재 구조 컴포넌트(126)를 포함하고 있다.
하나의 실시예에 있어서, 각각의 상기 발 부재(18)는 발 부재 구조 컴포넌트(126)와 간편하게 분리가능하게(착탈가능하게) 결합될 수 있으며, 사용자(600)가 자신의 발을 넣을 수 있는 신발(31)을 포함하고 있다. 신발(31)은, 클립 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤(snap-fit) 타입 형상부, 베이어닛(bayonet) 타입 형상부 또는 임의의 다른 적절한 형상부과 같은 고정 형상부에 의해 발 부재 구조 컴포넌트(126)와 간편하게 분리가능하게 결합될 수 있다. 발 조인트(17)의 회전축(17A)과 사용자의 발목이 정렬될 수 있도록 하기 위해, 발 부재 구조 컴포넌트(126)에 대한 신발(31)의 상대적인 위치는 조정가능한 것으로 예상된다.
다른 실시예에 있어서, 각각의 발 부재(18)는 사용자의 발(630)과 간접적으로 결합되는(다시 말해서, 사용자가 착용하는 신발과 결합되는) 발 결합 형상부(34)을 포함하고 있다. 이 발 결합 형상부(34)은, 사용자(600)의 발목의 위치결정을 가능하게 하기 위해, 발 부재 구조 컴포넌트(126)에 조정가능한 방식으로 결합된다.
메인 둔부 액추에이터(16)는 상기 둔부 조인트(14)를 중심으로 상기 둔부 프레임(15)에 대해 상대적으로 상기 상부 다리 구조 부재(10)를 회전시키도록 구성되어 있으므로, 사용시에 상부 다리 구조 부재(10)가 사용자(600)의 앞쪽/뒤쪽 평면으로 피벗운동하게 된다.
외골격(500)은, 각각의 다리 구조물(50)에 대해, 부차적인 둔부 액추에이터(38)를 더 포함하고 있다. 부차적인 둔부 액추에이터(38)는 사용시에 상부 다리 구조 부재(10)를 안쪽/측방향 평면에서 둔부 프레임(15)을 중심으로 그리고 사용자(600)에 대해 상대적으 회전시키도록 구성되어 있다. 바람직한 실시예에서는, 부차적인 둔부 액추에이터(38)가 상기 상부 다리 구조 부재(10)를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 12도의 범위 내에서, 보다 바람직하게는 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있다.
무릎 액추에이터(13)는 상기 하부 다리 구조 부재(11)를 상기 무릎 조인트(12)를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재(10)에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성되어 있다.
메인 발 액추에이터(19)는, 무릎 조인트(12)의 회전축(12a)과 대체로 평행한 회전축(17A) 둘레로 상기 발 조인트(17)를 중심으로 상기 하부 다리 구조 부재(11)에 대해 상대적으로 상기 발 부재(18)를 회전시키도록 구성되어 있다.
또한, 외골격(500)은, 각각의 다리 구조물(50)에 대해, 부차적인 발 액추에이터(39)를 포함하고 있다. 이 부차적인 발 액추에이터(39)는 상기 발 부재(18)를 대체로 안쪽/측방향 평면에서 상기 발 조인트(17)를 중심으로 회전시키도록 구성되어 있다. 각각의 부차적인 발 액추에이터(39)는 대응하는 상부 다리 구조 부재(10)를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 10도의 범위 내에서, 보다 바람직하게는 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있다.
전원은 상기 액추에이터(16, 13, 19, 38, 39)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
컨트롤 시스템은 메인 둔부 액추에이터, 부차적인 둔부 액추에이터, 무릎 액추에이터, 메인 발 액추에이터 및 부차적인 발 액추에이터의 운동을 컨트롤하도록 구성될 수 있다. 이와같이 상기 액추에이터들의 운동을 컨트롤하는 것에 의해, 외골격(500)이 보행 보조장치가 위치되어 있는 지면에 대해 상대적으로 이동하게 된다. 정확한 순서로 상기 액추에이터들을 작동시키도록 컨트롤되면, 외골격에 의해 보행 동작이 이루어질 수 있다. 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자(600)가 보행 보조장치(WA)에 고정되면, 사용자(600)는 보행 동작을 통하여 자신의 관절 및 근육을 움직이게 되므로, 사용자(600)의 생리상태(physiology)가 저화되는 것을 방지하는데 도움이 된다.
기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자는 자신이 스스로 일어설 수 없는 정도로 지지될 필요가 있다는 사실을 주목하는 것이 중요하다. 이러한 맥락에서, 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자는 충분히 지지된다고 말할 수 있다. 그러나, 현재의 보행 보조장치의 한 가지 중요한 측면은 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자가 자신의 다리로 체중을 지지하여, 자신의 뼈가 응력(stress)을 받도록 하는 자세로 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 지지하는 능력이다. 대체로, 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 다리 및 골반 뼈는 시간이 경과함에 따라 약해진다. 이러한 현상은 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 뼈가 규칙적인 응력을 받지 않아서 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 뼈로부터 미네랄이 제거 또는 소실되는 것에 의해 초래된다. 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 뼈가 약해지는 것에 더하여, 이러한 미네랄은 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 신체의 다른 부분에 축적될 수 있다는 점에서 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자는 미네랄이 빠져나가는 것으로 인해서, 예를 들면, 신장 결석 등과 같은 다운스트림 합병증(downstream complications)을 겪을 수 있다.
상기와 달리 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자의 뼈가 응력을 받으면, 이는 사용자의 뼈가 약화되는 것과 사용자의 뼈로부터 빠져나간 미네랄이 사용자의 신체 시스템의 다른 장소에 축적되는 부수적인 합병증을 방지하는데 도움이 된다. 또한, 사용자의 다리를 움직이게 함으로써 사용자의 신체 시스템을 통과하는 혈류(blood flow)를 활발하게 하는데 도움을 주며, 이로 인해 관련된 생리적인 잇점을 얻을 수 있다.
도면을 참고하면, 도 1 및 도 3에는 대체로 보행 보조장치(WA)(100)가 도시되어 있다. 보행 보조장치(100)는 이동가능한 기계적인 프레임 또는 외골격(500)을 포함하고 있고, 이 외골격(500)에 의해 사용자(600)가 효과적으로 지지된다. 보행 보조장치(100)는 사용자(600)를 지지하고 이동시킬 수 있다.
보행 보조장치(100)는 사용자(600)가 외측으로 착용하는 뼈대 구조물인 외골격(500)을 포함하고 있다. 보행 보조장치(100)는, 바람직하게는 자동차 또는 임의의 가정용 전원 소켓과 같은 전원으로부터 충전될 수 있는 내장형 파워 팩(도시되어 있지 않음)에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
사용자는 스트랩으로 묶이고 외골격(500)에 의해 지지된다. 보행 보조장치(100)는 사용자(600)를 이동시킬 수 있는 자체 지지 구조물이다. 보행 보조장치(100)는 사용자(600)의 둔부를 둔부 프레임(15)에 편안하게 고정시키는 브레이스, 밧줄(tether), 스트랩, 벨트(harness) 또는 띠를 포함하는 골반 벨트(96), 그리고 사용자의 다리 및/또는 발을 다리 구조물(50)에 고정시키는 지지대 또는 조정가능한 파스너의 형태로 된 사용자 고정 장치를 포함하고 있다. 한 가지 실시예로서, 상기 브레이스는 사용자의 다리(limb)와 관절의 정확한 정렬을 보장하도록 위치되고, 구성되고 설계된 지지대(4)를 포함하고 있으며 또한 스트랩 또는 띠를 포함할 수도 있다.
상기 보행 보조장치는 통상적으로 허리 높이에 위치되어 있는 조이스틱(2) 및 키패드(3)를 통하여 사용자에 의해 컨트롤된다. 키패드(3) 및 조이스틱(2)은 아암(5)에 의해 지지될 수 있다. 키패드(3) 및 조이스틱(2)은 적어도 하나의 작동 위치(예를 들면, 사용시에 수평방향으로 뻗어 있거나 수직방향으로 아래쪽으로 향하고 있는 위치)와 작동중단 위치(retired position)(예를 들면, 수직방향으로 뻗어 있는 위치)로 이동하도록 피벗될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 외골격(500)은 상부 다리 구조 부재(10) 및 하부 다리 구조 부재(11)를 포함하고 있다. 이들 상부 다리 구조 부재(10) 및 하부 다리 구조 부재(11)는 무릎 조인트(12)에 의해 연결되어 있고, 무릎 조인트(12)는 상부 다리 부재(10) 및 하부 다리 구조 부재(11)가 서로에 대해 상대적으로 피벗운동할 수 있도록 하는 피벗 축(12a)을 형성한다. 이 피벗 축(12a)은 상부 다리 부재 및 하부 다리 부재가 서로에 대해 상대적으로 회전할 수 있지만 하나의 피벗 축을 중심으로만 회전할 수 있게 하는 것을 보장한다.
상부 다리 부재 및 하부 다리 부재의 무릎 축(12a)을 중심으로 하는 운동은 무릎 액추에이터(13)에 의해 작동될 수 있다. 무릎 액추에이터(13)는 상부 다리 부재(10)와 하부 다리 구조 부재(11) 사이의 상대적인 회전 운동을 시키기 위한 목적으로 상부 다리 부재의 일부분과 하부 다리 부재의 일부분 사이로 뻗어 있다.
무릎 조인트(12)는 상부 다리 부재(10)의 제 1 말단 단부(10b)에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상부 다리 부재(10)의 제 1 단부(lOa)에는 둔부 조인트(14)가 배치되어 있고, 이 둔부 조인트(14)는 상부 다리 부재(10)와 둔부 프레임(15)을 피벗가능하게 결합시킨다. 둔부 조인트(14)는 사용시에 사용자(600)에 대해 운동의 앞쪽/뒤쪽 방향으로 자연적인 둔부 회전 축 또는 그 근처에 배치되어 있는 둔부 축(14A)을 형성한다. 바람직한 한 실시예에서, 각각의 둔부 조인트(14)는, 둔부 조인트(14)의 회전축(14A)이 0도 내지 10도의 각도로, 보다 바람직하게는 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있는 상태로 둔부 프레임(15)에 대해 상대적으로 구성되어 있다. 이러한 회전축(14A)의 경사는 사람의 상부 다리 정렬상태(alignment)를 모방한 것이며 도 30에 각도 α로 표시되어 있다. 이러한 경사는 보행 보조장치(100)의 발 부재들이 서로 근접해 있다는 것을 의미하며, 상기 경사로 인해 보행 보조장치(100)가 보행 동작을 통하여 이동하도록 컨트롤되는 동안 발 부재(18)에 의해 제공되는 지지 구역 내의 한 지점으로의 보다 자연스러운 무게 중심(대체로 골반의 중심 근처에 위치되어 있음)의 이동이 가능하게 된다. 이러한 사실은, 둔부 조인트의 회전축이 상기와 같은 경사를 가지고 있는 않은 경우의 보행 보조장치(점선으로 도시되어 있음)에 비하여, 보행 보조장치(100)와 사용자의 전체 무게 중심(도면상에서 지점 C로 표시되어 있음)의 이동이 보행 운동에서의 각각의 스텝과 스텝 사이에서 좌우방향으로의 이동이 축소된 상태로 이동하는 것을 나타내고 있는, 도 43에 잘 나타나 있다.
둔부 조인트(14)는 상부 다리 부재(10)과 둔부 프레임(15) 사이의 상대적인 회전을 가능하게 한다. 이러한 회전은 주로 무릎 축(12a)에 평행한 축을 중심으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 둔부 조인트(14)는 안쪽/측방향 평면 방향으로 둔부 프레임(15)에 대하여 상부 다리 부재(10)가 상대 회전하는 것도 허용하는데, 이로 인해 작동시에 사용자(600)의 다리가 안쪽/측방향 평면을 따라서 이동(예를 들면, 다리가 바깥쪽으로 벌어지는 것)하게 되는 결과를 초래한다. 이러한 다중 축 피벗운동 능력은 둔부 조인트(14)를 형성하기 위해 로즈 조인트(rose joint)를 사용함으로써 용이하게 될 수 있다. 로즈 조인트의 형태로 된 둔부 조인트(14)의 운동은, 로즈 조인트의 양 측에 배치된 한 쌍의 수평방향으로 정렬된 플라스틱, 바람직하게는 아세틸 부쉬(bush)(도시되어 있지 않음)에 의해 제한될 수 있다. 상부 다리 구조 부재(10)에 연결되어 있는 수직방향으로 정렬된 플랜지(도시되어 있지 않음)는 이러한 방식으로 수평방향의 평면에서의 피벗 운동이 제한되어, 적어도 부분적으로 상부 다리 구조 부재(10)가 상부 다리 구조 부재(10)의 길이방향의 축을 중심으로 피벗 운동하는 것을 제한한다.
본 명세서에서 골반 벨트(15)라고도 하는 둔부 프레임을 둔부 조인트(14)에 있는, 무릎 축(12a)에 평행한 축을 중심으로 상부 다리 부재(10)에 대해 상대적으로 회전시키는 것은 메인 둔부 액추에이터(16)의 사용에 의해서 이루어질 수 있다.
하부 다리 구조 부재(11)의 제 2 말단 단부(11b)(무릎 조인트로부터 먼 쪽의 단부)에는 발 부재(18)가 배치되어 있다. 발 부재(18)는 발 조인트(17)에 의해 하부 다리 구조 부재(11)에 대해 상대적으로 회전할 수 있다. 발 조인트(17)는 무릎 축(12a)과 평행하게 뻗어 있는 피벗 축(17A)을 형성하는 것이 바람직하다. 앞쪽/뒤쪽 평면에서 발 부재(18)를 발 조인트(17)를 중심으로 하부 구조 지지 부재(11)에 대해 상대적으로 피벗 운동시키는 것은 발 액추에이터(19)에 의해 이루어질 수 있다. 발 조인트(17)는 발 조인트의 다중 축 피벗운동 능력을 가능하게 하기 위해서, 둔부 조인트와 마찬가지로, 로즈 조인트로 될 수 있다. 발 조인트(17)는 발 부재(18)가 하부 다리 구조 부재(11)에 대해 다중 회전 운동 능력을 가질 수 있게 한다. 바람직한 실시예에서, 발 조인트(17)는, 적어도 부분적으로 하부 다리 구조 부재(11)가 하부 다리 구조 부재(11)의 길이방향의 축을 중심으로 발 부재(18)에 대해 상대적으로 피벗운동하는 것을 방지하면서, 하부 다리 구조 부재(11)를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 발 부재(18)를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있다. 이러한 피벗운동 또는 트위스트 운동에 대한 제한은, 둔부 조인트(14)의 경우와 유사한 방식으로, 다시 말해서, 로즈 조인트의 양 측에 아세틸 부쉬를 삽입하는 것에 의해서 이루어진다. 바람직한 실시예에서, 각각의 발 조인트(17)는, 발 조인트(17)의 회전축(17A)이 0도 내지 6도 사이의 각도로, 보다 바람직하게는 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있는 형태로 구성되어 있다.
발 부재의 회전 운동을 메인 발 액추에이터(19)가 회전 운동을 컨트롤할 수 있는 방향에 대해 대체로 가로지르는 방향으로 그리고 대체로 안쪽/측방향 평면을 따라서 컨트롤하기 위해, 발 부재(18)에 부차적인 발 액추에이터(39)가 제공되어 결합될 수 있다. 부차적인 발 액추에이터(39)는 이러한 피벗 운동을 용이하게 하기 위해서 발 부재(18)의 액슬(axle) 즉 레버 아암(40)에 결합될 수 있다.
도 5 내지 도 6을 참고하면, 도 5에는 상기 장치의 발 부재(18), 발 조인트(17) 및 하부 다리 구조 부재(11)의 확대도가 도시되어 있는데, 여기에서는 부차적인 축(17b)이 있는 것을 볼 수 있고, 부차적인 액추에이터(39)의 작동의 결과로 상기 부차적인 축(17b)을 중심으로 발 부재(18)가 회전할 수 있다.
도 7 내지 도 8을 참고하면, 기본(primary) 회전축은 축(14A) 둘레에 있고 부차적인 축은 축(14B)으로 한정되어 있는 것을 볼 수 있고, 상기 축을 중심으로 하는 운동은 부차적인 둔부 액추에이터(38)에 의해 컨트롤될 수 있다.
사용자가 보행 보조장치(100)를 안전한 방식으로 작동시킬 수 있도록 보행 보조장치(100)가 설치되게 하기 위해서는, 둔부 조인트(14), 무릎 조인트(12) 및 발 조인트(17) 사이의 간격이 적절하게 되도록 하는 것이 중요하다. 적절한 위치선정은, 사용자의 상응하는 자연적인 관절과 상기 조인트들이 가능한 한 가깝게 정렬되도록 이루어져야 한다.
사용자가 착용했을 때 외골격(500)은 여러가지 요인의 결합에 의해 정해진 위치로 사용자(600)에 대해 배치된다. 사용자는 외골격에 결합되어 있는 지지대(아래에 보다 상세하게 설명되어 있음)의 사용에 의해 외골격에 유지되는 것이 바람직하다. 둔부 조인트, 무릎 조인트 및 발 조인트의 위치의 조정은 상부 다리 부재(10) 및 하부 다리 구조 부재(11)의 유효 길이를 조정할 수 있는 것에 의해 이루어진다. 이러한 조정은 하부 다리 구조 부재(11)의 제 2 말단 단부에 배치될 수 있는 턴 버클(turn buckle)형 조정 수단(20) 및 상부 다리 부재(10)의 제 1 말단 단부에 있는 턴 버클(21)에 의해 이루어질 수 있다. 턴 버클(21)은 둔부 조인트(14)와 무릎 조인트(12) 사이의 거리가 변경되게 할 수 있고 턴 버클(20)은 무릎 조인트(12)와 발 조인트(17) 사이의 거리가 변경되게 할 수 있다. 대체 실시예에서는, 이러한 길이 조정은, 상부 다리 구조 부재(10) 및 하부 다리 구조 부재(11) 속으로 나사식으로 결합될 수 있는 길이연장 삽입물의 삽입에 의해 이루어질 수 있다. 조정 기능부는 다른 장소에 설치될 수 있으며 스냅 끼워맞춤 장치, 베이어닛 타입 장치, 텔레스코핑 타입 장치 또는 조인트들 사이의 거리를 세팅하는 다른 수단과 같이 상이한 형태로 될 수도 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 조정에 의해 상기 장치는 상이한 신체 형태 및 사이즈를 가질 수 있는 상이한 사용자에 의해 사용될 수 있다.
도 12를 참고하면, 측면에서 본 무릎 조인트(12)의 측면도가 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 바람직한 실시예에서는, 상부 다리 부재(10)의 길이 방향에 있어서 상부 다리 부재(10)는 무릎 조인트(12)의 피벗 축(12a)으로부터 오프셋되어 있다. 하부 다리 구조 부재(11)는 피벗 축(12a)을 통하여 돌출되어 있다. 이로 인해 무릎 피벗 조인트가 사용자의 무릎 관절과 정확하게 정렬되고 사용자(600)에게 무릎 손상이 일어나는 것이 방지된다. 상기 피벗 축(12a)은 상부 다리 부재(10)가 돌출되어 있는 위치의 후방(사용자의 이동 방향의 전방) 위치에 배치되어 있다. 이러한 보행 보조장치 무릎 조인트의 오프셋은 인간의 골격의 형태를 모방하여 인간의 골격의 형태에 맞춘 것이므로, 사용자 무릎 관절에 대한 임의의 응력 또는 손상을 피할 수 있다.
도 2에는, 외골격의 일부분만 도시되어 있지만, 도 3에는, 2개의 다리 구조물(50a 및 50b)이 도시되어 있는 전체 외골격이 도시되어 있다. 다리 구조물(50)은 둔부 프레임(15)에 의해 함께 고정되어 있다. 둔부 프레임(15)은 둔부 조인트(14)의 일부분을 유지하고 있고, 이로 인해 둔부 조인트(14)들의 서로에 대한 고정된 간격이 정해진다. 둔부 프레임(15)은 사용자의 허리의 일부분 둘레에 배치될 수 있는 강성의 부재인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 둔부 프레임(15)는 대체로 사용자(600)의 둔부 구역의 뒤쪽 둘레로 뻗어 있다. 둔부 프레임(15)은 사용자의 허리의 일부분 둘레로 뻗어 있을 수도 있다.
사용자는 둔부 프레임에서 골반 벨트(96)에 의해 지지되어 있고, 이 골반 벨트(96)는 사용자의 다리 둘레로 뻗어 있으며 사용자에 의해 적절하게 조여지고 풀어지는 조정가능한 스트랩 또는 띠를 포함할 수 있다. 상기와 같은 띠는 길이가 조정될 수 있다. 골반 벨트(96)는 사용자가 용이하게 보행 보조장치로 진입하고 보행 보조장치로부터 빠져나오는 것을 가능하게 하기 위해 Velcro® 와 같은 후크 앤드 루프 고정 시스템을 포함할 수 있다. 도 4를 참고하면, 띠(23)를 포함할 수 있는 벨트를 볼 수 있다. 사용자(600)는, 사용자가 둔부 프레임(15)에 단단하게 고정되는 것을 보장하기 위해서 사용자의 허리 둘레로 띠(23)에 의해 둔부 프레임(15)에 묶여질 수 있다. 또한, 쐐기형상의 발포체 또는 발포형 플라스틱과 같은 재료로 이루어진 패킹 장치(101)가 사용자를 둔부 프레임(15)에 꼭 맞게 고정시키는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 패킹 장치(101)는 팽창가능한 얇은 벽의 압력 용기(도시되어 있지 않음)로 될 수 있다.
사용자에 대한 추가적인 지지는 상기의 조정가능한 파스너(46)에 대한 대체물로서 또는 상기의 조정가능한 파스너(46)에 부가한 것으로서의 지지대에 의해서 제공된다. 이 지지대는 사용자(600)의 다리 또는 관절이 손상되지 않도록 하기 위해서 사용자(600)가 외골격 내에 지지되어 있을 뿐만 아니라 외골격 내에서 정확하게 정렬되어 있도록 보장하는 것에 도움을 주는 지지대 브레이스이다. 상기 지지대는 지지대의 형성된 부분에 대해 바른 위치에 사용자를 고정시키기 위해서 띠 또는 스트랩을 포함할 수 있다. 띠(23)는 용이하고 조정가능한 설치 및 사용자가 보행 보조장치(100)로부터 용이하게 벗어나는 것을 가능하게 할 수도 있다.
지지대 브레이스는 외골격에 결합되는 것 및/또는 외골격에 착탈가능하게 결합될 수 있는 것이 바람직하다. 도 3을 참고하면, 지지대는 상부 다리 지지대(26) 및 하부 다리 지지대(27)를 포함할 수 있다. 이들 상부 다리 지지대(26) 및 하부 다리 지지대(27)는 서로 직접적으로 연결되거나 외골격에 의해 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 도 3을 참고하면, 상부 다리 지지대(26) 및 하부 다리 지지대(27)는 조인트(28)에서 연결될 수 있다. 상기 지지대는 연결장치(29)를 통하여 외골격(500)에 결합될 수 있다.
연결장치(29)는 상기 지지대를 외골격에 단단하게 고정시킨다. 연결장치(29)는 지지대의 외골격(500)에 대한 착탈가능한 결합을 가능하게 할 수 있다. 이러한 구성은 통상적으로 지지대를 착용하는 사용자(600)에게 유리하게 될 수 있다. 이러한 구성은 상기와 같은 사용자가 외골격(500)과 보다 신속하게 결합할 수 있게 한다. 이러한 구성은 또한 상기와 같은 사용자가 외골격(500)과 보다 편안하게 결합할 수 있게 하는데, 그 이유는 지지대(4)가 적절한 위치에서 상기와 같은 사용자와 이미 결합되어 있기 때문이다. 그래서, 사용자(600)는 보행 보조장치(100)에 제공되어 있는 조정가능한 파스너(46)를 사용할 수 있거나 사용자의 지지대 전문가가 사용자 브레이스에 설치할 수 있는 인터페이스의 사용에 의해 사용자 자신의 브레이스를 사용할 수 있다. 많은 사용자(600)들이 특정의 지지대 요건을 가지고 있으며 범용(generic) 브레이스를 착용할 수 없다는 점을 유념하여 사용자가 보행 보조장치(100)와 상호작용할 수 있는 것이 필요하다.
보행 보조장치(100)로부터 지지대 브레이스를 분리시키고 통상적인 사용의 브레이스로서의 지지대 브레이스를 착용할 수 있는 것은, 사용자가 브레이스를 바꿀 필요없이 신속하게 상기 장치로 들어가거나 상기 장치로부터 빠져나올 수 있게 한다.
연결장치(29)의 형상 및 구성은, 연결장치(29)가 외골격에 일단 결합되면 사용자의 상부 다리 및 하부 다리의 정확한 정렬이 이루어지도록 되어 있다. 연결장치(29)는, 지지대의 외골격과의 신속한 결합 및 분리를 가능하게 하기 위해서, 더브테일 구성 또는 스냅 록(snap lock) 구성 또는 다른 구성으로 될 수 있다.
사용자(600)는 각각의 발 부재(18)의 플랫폼(30)에 배치될 수 있는 자신의 신발을 착용한 상태로 상기 외골격과 결합될 수 있다. 대체 실시형태로서, 외골격이 사용자(600)가 자신의 발(630)을 배치시킬 수 있는 신발(31)을 포함하고 있다. 이 신발(31)은 외골격(500)과 영구적으로 결합된 상태로 유지될 수 있으며 사용자는 자신의 발을 상기 신발에 배치시킬 수 있다. 신발(31)은 정밀한 키홈(keyway)과 함께 외측 에지에 강성의 프레임을 가지는 것이 바람직하다. 상기 키홈의 대응부는 보행 보조장치(100)에 있다. 이들 두 부분에서 하나가 다른 하나 속으로 슬라이드식으로 이동하여 정확하게 위치되면 자동 잠금 핀이 맞물리게 된다. 상기 기구의 후방부는 신발 내에 포함된 센서들에 대한 모든 전기적인 연결부를 포함한다. 신발을 정확하게 정렬하면 상기 전기적인 연결부의 완전한 연결이 보장된다. 자동 잠금 핀은 수동으로 또는 전자적으로 해제될 수 있다. 사용된 리니어 액추에이터는 액추에이터 내의 센서를 통한 위치 피드백기능을 가진 저전압 DC 액추에이터인 것이 바람직하다. 액추에이터가 저전압이라는 점은, 사용시에 있어서 안전하고 고장난 경우에 사용자에게 유해하지 않는다는 점에서 중요하다. 통상적으로, 액추에이터는 웜 기어(도시되어 있지 않음)를 구동시키는 전기 모터(도시되어 있지 않음)에 의해 이동하게 되고, 이어서 액추에이터가 신장되거나 후퇴하게 된다.
도 16을 참고하면, 상체 힘 및/또는 기능이 부족한 사용자에게 적합한 장치를 만드는 본 발명의 보행 보조장치의 부가적인 실시형태가 도시되어 있다.
둔부 프레임(15)에 부착되어 있는 하나 이상의 몸통부 벨트 또는 상체 브레이스(92)가 설치될 수 있다. 상체 브레이스(92)는 제한된 상체 컨트롤 능력을 가진 사용자(600)를 위해 제공될 수 있다. 상기 상체 브레이스(92)는, 사용자의 상체(640)가 균형을 잡는 것을 도와주기 위해 사용자의 상체(640)를 이동시키도록 작동되는 프레임 또는 코르셋(corset)을 포함할 수 있다. 하나의 실시예(도시되어 있지 않음)로서, 몸통부 벨트(92)는 골반 벨트(96)에 연결될 수 있다. 외골격(500)의 모든 구성요소 또는 몇 가지 구성요소는 커버(98)(도 14, 도 23, 도 25 및 도 38에 도시되어 있는 것과 같은 서)에 의해 완전히 또는 부분적으로 덮힐 수 있다. 이러한 커버(98)는 안전성, 방수성, 방진성(dustproofing) 및 심미적인 목적을 위해서 설치되고, 상기 커버(98)는 지지용으로 상기 커버를 사용함으로써 사용자(600)가 보행 보조장치 속으로 들어가도록 이동하고 보행 보조장치로부터 나오도록 이동할 수 있도록 충분한 강도 및 안정성을 가질 수 있다. 한 가지 실시예로서, 사용자(600)가 외골격(500)으로 진입하는 이동 및 외골격(500)으로부터 벗어나는 이동을 용이하게 하기 위해서 핸들이 상기 커버(98)에 설치될 수 있다.
한 가지 실시예로서, 외골격(500)은 앉은 자세(도 39 및 도 40에 도시되어 있는 것과 같은 자세)로 구성될 수 있다. 예를 들면, 외골격(500)이 앉은 자세로 있을 때, 커버의 표면(99)(예를 들면, 앉은 자세는 아니지만 도 23에 도시되어 있는 것)은 대체로 수평방향으로 뻗어 있게 된다. 좌석에 배치된, 보행 보조장치(100)는 사용자가 보행 보조장치 속으로 들어가도록 이동하고 보행 보조장치로부터 나오도록 이동하기 위해서 기댈 강성의 표면을 사용자에게 부여한다. 따라서 커버(98)는 외골격에 대해 커버가 안정적이라는 것을 보장하도록 단단하게 외골격에 결합되는 것이 바람직하다. 커버(98)는 유사한 목적을 위해 사용자에게 손잡이부(hand hold)를 제공할 수 있는 기능적인 형상부를 포함할 수도 있다(또는 대신할 수도 있다).
지지대를 사용하면, 사용자는 외골격 구조물에 대한 상대적인 운동이 매우 제한되거나 규제된다. 사용자는 자신의 다리를 외골격 구조물에 대해 상대적으로 회전시킬 수 없고 자신의 다리가 외골격 구조물에 대해 길이방향으로 또는 측방향으로 움직이는 것이 제한된.
보행 보조장치(100)는 도 11에 도시되어 있는 다수의 관성 측정 유닛(inertia measurement unit)(55)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 상기 관성 측정 유닛(55)은 가속도계, 자이로스코프 및 경사계로 이루어진다. 이들 관성 측정 유닛(55)은 작동시에 보행 보조장치(100)의 자세에 대한 피드백 및 보행 보조장치(100)의 자세 및 모멘텀의 변화률에 대한 피드백을 측정하여 제공하고 컨트롤러로의 입력 변수를 제공한다.
한 가지 실시예로서, 보행 보조장치(100)는 초음속 센서, 레이저 센서 또는 적외선 센서(56)와 같은 거리 센서를 포함할 수 있다. 이들 센서는 장치 상의 설정 지점(set-point)과 지표면 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 거리 측정을 위하여 상기 장치의 왼쪽에 한개, 오른쪽에 한개, 왼쪽 측면에 한개, 오른쪽 측면에 한개, 뒤쪽에 한개 그리고 앞쪽에 한개와 같이, 6개의 초음속 센서(도시되어 있지 않음)가 배치될 수 있다.
보행 보조장치(100)는 보행 보조장치(100)의 운동에 장애물로서 작용할 수 있는 대상물을 검출하기 위해 위해 상기 장치의 앞쪽에 2개의 위치 센서(58, 59)(초음속 센서, 적외선 센서 또는 레이저 센서) 그리고 뒤쪽에 2개의 위치 센서(60, 61)를 포함할 수도 있다. 보행 보조장치는 또한 각각의 발의 가장 낮은 높이로부터 지면까지 또는 스텝의 정상까지의 거리를 측정하기 위해 각각의 다리의 전방에서 아래쪽으로 거리를 측정하는 각각의 다리에 부착된 거리 센서를 포함하고 있다.
한 가지 실시예에서, 발 부재(18)는 발 부재(18)와 표면과의 접촉 및/또는 발 부재(18)의 일부분에 의해 표면에 가해진 압력의 정도, 또는 발 부재(18)의 바닥부 전체에 걸쳐서 지면에 가해진 압력 변화까지도 검출할 수 있는 접촉/압력 센서(67, 68, 69)(도 11에 도시되어 있음)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 발 부재(18)에 부착된 상기 센서는 방수 커버(도시되어 있지 않음)에 의해 밀봉되어 있다.
임의의 상기 센서는 외골격(500)의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해 컨트롤 시스템에 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 상기 센서는 외골격(500)의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해 감지될 특정의 특징을 감지하고 이 특징을 나타내는 신호를 발생시키고, 이 신호를 컨트롤 시스템에 전송하는 것에 의해 상기와 같은 정보 제공을 수행한다.
상기 장치는 사용자에 의해 보행 보조장치에 가해진 힘을 검출하기 위해 좌석 센서(seat sensor)(도시되어 있지 않음)를 포함할 수도 있다. 상기 시트 센서는 변형력 게이지(strain gauge)(도시되어 있지 않음) 등의 형태로 될 수 있다. 상기 시트 센서 중의 2개가 보행 보조장치(100)의 후방에서 각각의 "넓적다리" 구역에 한 개씩 배치될 수 있다.
보행 보조장치는 또한 발의 전방 및 후방에 압력 센서(65, 66)를 포함할 수 있다. 이들 압력 센서는 발 부재(18)의 전방에 있는 임의의 장애물을 검출할 수 있다.
보행 보조장치 컨트롤 시스템(도시되어 있지 않음)은 휴먼 인터페이스 장치(1601)를 통하여 사용자 입력을 수신하도록 구성되어 있고, 상기 휴먼 인터페이스 장치(1601)를 통하여 사용자는 컨트롤 시스템과 상호작용하고 정보를 입력할 수 있으며 소리, 빛 또는 진동과 같은 센서 신호를 통하여 정보를 수용한다. 상기와 같은 휴먼 인터페이스 장치의 몇 가지 예는 컨트롤 패드(도시되어 있지 않음), 키패드(3), 조이스틱(2), 터치 스크린 등이다.
컨트롤 시스템은 휴먼 인터페이스 장치(1601)를 포함하고 있다. 상기한 바와 같이, 액추에이터 내의 센서를 포함하는 다양한 센서는 액추에이터의 컨트롤을 용이하게 하기 위해서 컨트롤 시스템에 의해 사용될 수 있는 피드백 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예에서 컨트롤 패드(4)는 인간-기계 상호작용을 위해 사용된다. 컨트롤 패드는 스윙 아암(5)상에서 피벗될 수 있다. 한 가지 바람직한 실시예에서, 컨트롤 패드(7)는 멤브레인(membrane) 키패드(3), 발광다이오드(LED) 라이트(도시되어 있지 않음), 조이스틱(2) 및 배터리 미터(도시되어 있지 않음)를 포함하고 있다. 다른 적절한 인간 기계 상호작용 컨트롤이 사용될 수 있다. 예를 들면, 터치 스크린(도시되어 있지 않음)이 컨트롤 패드를 대신할 수 있다.
바람직한 실시예의 키패드(3)는 경고를 나타내고 컨트롤 시스템의 기능 및/또는 입력의 선택을 나타내기 위해서 음향식 부저(audible buzzer)를 더 포함할 수 있다.
LED는 고장 표시를 포함하여, 전원의 충전을 나타내거나, 비상 전원(도시되어 있지 않음)이 사용되는 것을 나타내는 광범위한 기능을 위해 사용될 수 있다.
또한 LED는, 모든 LED에 불이 켜지면 배터리가 충분히 충전되어 있는 것을 의미하는 것에서부터 모든 LED에 불이 켜지지 않으면 배터리 충전이 필요하다는 것을 의미하는 것까지 메인 베터리 팩에 있어서의 사용가능한 전력의 표시를 제공하는 배터리 미터로서 사용될 수도 있다.
조이스틱(2)은 컨트롤 시스템에 컨트롤 명령을 입력하는 사용자 입력 수단으로 사용된다.
보행 보조장치는 내장된 배터리 팩(도시되어 있지 않음)에 의해 전력이 공급된다. 바람직한 실시예에서는, 배터리 팩이 둔부 프레임에서 신장(kidney) 부위 및 다리 커버(98)에서 정강이(shin) 부위의 전방에 배치되어 있다. 배터리 시스템은 저전압 DC 시스템이고 배터리 팩은 가정용 전원 또는 차량 전원으로 재충전될 수 있다. 적어도 액추에이터들은 액추에이터들이 작동할 수 있도록 배터리 팩으로부터 전력공급을 요한다.
배터리 팩은, 유사한 용량 또는 확대된 용량의 다른 배터리 팩으로 신속하게 교체하기 위해서 분리될 수 있다.
배터리 팩은 보행 보조장치에 장착된 채로 충전될 수 있거나 특별하게 설계된 충전기로 외부에서 충전될 수 있다.
대체로, 배터리 팩의 일부분만 사용되고 이들 일부 배터리 팩이 고갈되면 컨트롤 패널상의 시각적인 배터리 충전 표시기가 사용자에게 낮은 배터리 파워 상태를 알려줄 뿐만 아니라 음향식 알람이 경고음을 발하고, 그러면 보행 보조장치가 자동적으로 비축된 배터리 부분으로 전력공급원을 전환한다. 대체 실시형태로서, 그리고 다른 바람직한 실시예로서, 컨트롤 패널은 단지 낮은 전력 상황을 사용자에게 알리기만 하고, 비축된 배터리 팩은 전력을 보존하기 위해서 사용되지 않는다. 보행 보조장치(100)는 장애를 가진 사용자에게 기본적인 기동능력을 복원시키는데 있어서 도움이 된다.
보행 보조장치는 내장형 파워 시스템 및 컨트롤 시스템을 자체로 포함하고 있고 차량 충전기 또는 가정용 전원을 이용하여 재충전될 수 있다.

Claims (154)

  1. 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 지지하는데 적합한 보행 보조장치로서,
    i) 외골격으로서,
    a. 사용자를 움직일 수 있게 지지하기 위해 상기 사용자를 적어도 골반 지지 부재에 고정시키는 사용자 고정 장치를 포함하는 강성의 골반 지지 부재, 그리고
    b. 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물을 포함하고 있고,
    사용자의 각각의 다리에 인접한 작동 배치를 위해 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각 상기 골반 지지 부재에 결합되어 있고 또한 상기 골반 지지 부재로부터 뻗어 있으며, 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각
    - 사용자의 상부 다리와 결합하기 위한 상부 다리 구조 부재로서, 상부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 둔부 조인트에 의해 골반 지지 부재에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 상부 다리 구조 부재,
    - 사용자의 하부 다리와 결합하기 위한 하부 다리 구조 부재로서, 하부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 무릎 조인트에 의해 상부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 하부 다리 구조 부재,
    - 사용자의 발과 결합하기 위한 발 부재로서, 발 조인트에 의해 상기 하부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는 상기 발 부재,
    - 사용시에 상부 다리 구조 부재를 앞쪽/뒤쪽 평면으로 피벗운동시키기 위해, 상기 상부 다리 구조 부재를 상기 둔부 조인트를 중심으로 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 둔부 액추에이터,
    - 상기 하부 다리 구조 부재를 상기 무릎 조인트를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 무릎 액추에이터, 및
    - 상기 발 부재를 무릎 조인트의 회전축에 대해 대체로 평행한 회전축 둘레로 상기 발 조인트를 중심으로 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 발 액추에이터,
    를 포함하고 있는 상기 외골격;
    ii) 상기 메인 둔부 액추에이터, 무릎 액추에이터 및 메인 발 액추에이터로부터 선택된 적어도 하나 이상의 액추에이터로 전력을 제공하는 전원; 그리고
    iii) 적어도 상기 사용자에게 보행 동작을 실행시킬 목적으로, 상기 메인 둔부 액추에이터, 무릎 액추에이터 및 메인 발 액추에이터로부터 선택된 적어도 하나 이상의 액추에이터의 운동을 컨트롤하여, 보행 보조장치가 위치되어 있는 지면에 대해 상대적으로 상기 외골격을 이동시키는 컨트롤 시스템;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 외골격은, 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물 각각에 대해, 안쪽/측방향 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재를 회전시키도록 구성된 부차적인 둔부 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 부차적인 둔부 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 10도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 부차적인 둔부 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둔부 조인트는, 상기 상부 다리 구조 부재가 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 다중 축 회전이 가능하도록 구성된 로즈 조인트, 유니버설 조인트 또는 볼 및 소켓 조인트로부터 선택된 하나의 조인트인 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둔부 조인트는, 적어도 부분적으로 상부 다리 구조 부재가 상부 다리 구조 부재의 길이방향의 축을 중심으로 피벗운동하는 것을 방지하면서 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 둔부 조인트는, 앞쪽/뒤쪽 평면에 대한 둔부 조인트의 회전축이 0도 내지 6도 범위의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 둔부 조인트는, 앞쪽/뒤쪽 평면에 대한 둔부 조인트의 회전축이 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 무릎 조인트는, 작동시에 사용자의 무릎의 회전축과 실질적으로 정렬되도록 상부 다리 구조 부재로부터 후방으로 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 무릎 조인트는 무릎 조인트의 회전을 용이하게 하기 위해 롤러 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 무릎 조인트는 또한 무릎 조인트에 가해지는 축방향의 힘을 견디기 위해 스러스트 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발 조인트는, 상기 발 부재가 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 다중 축 회전이 가능하도록 구성된 로즈 조인트, 유니버설 조인트 또는 볼 및 소켓 조인트인 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외골격은, 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물 각각에 대해, 대체로 안쪽/측방향 평면에서 상기 발 조인트를 중심으로 상기 발 부재를 회전시키도록 구성된 부차적인 발 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 부차적인 발 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발 조인트는, 적어도 부분적으로 하부 다리 구조 부재가 하부 다리 구조 부재의 길이방향의 축을 중심으로 발 부재에 대해 상대적으로 피벗운동하는 것을 방지하면서 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 각각의 발 조인트는, 앞쪽/뒤쪽 평면에 대한 발 조인트의 회전축이 0도 내지 6도 범위의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 각각의 발 조인트는, 앞쪽/뒤쪽 평면에 대한 발 조인트의 회전축이 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 다리 구조 부재 및 하부 다리 구조 부재는 각각 사용자의 다리에 고정되는 파스너를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 파스너는 결합될 사용자 다리 부분에 일치되는 형상으로 된 지지대 장비 및 상기 다리를 상기 지지대 장비에 고정시키는 스트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 파스너는 적어도 부분적으로 사용자의 다리 둘레로 고정시키는 조정가능한 띠 또는 스트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 조정가능한 띠는 조정가능한 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 조정가능한 고정 장치는 후크 앤드 루프 형상부, 버클 형상부 및 캐치 형상부으로부터 선택된 적어도 하나의 형상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 상부 다리 구조 부재는 상부 다리 지지대 장비에 결합되고, 사용시에, 상부 다리 지지대 장비에 의해 사용자의 상부 다리는 각각의 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 단단하게 고정되고, 각각의 상기 하부 다리 구조 부재는 하부 다리 지지대 장비에 결합되고, 사용시에, 하부 다리 지지대 장비에 의해 사용자의 하부 다리는 각각의 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 단단하게 고정되는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 상부 다리 지지대 장비는 각각, 상기 상부 다리 지지대 장비를 사용자 다리에 고정시키는 적어도 하나의 스트랩을 포함하고, 상기 하부 다리 지지대 장비는 각각, 상기 하부 다리 지지대 장비를 사용자 다리에 고정시키는 적어도 하나의 스트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 각각의 상기 지지대 장비는 외골격에 착탈가능하게 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 외골격은, 각각의 상기 상부 다리 지지대 장비 및 하부 다리 지지대 장비를 상기 외골격에 대해 적절한 배치로 고정시키도록 착탈가능하게 결합하는 파스너를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 파스너는 지지대 장비가 다양한 위치에서 결합될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  28. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 발 부재는 사용자의 발의 이동을 가이드하는 발 부재 구조 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 발 부재는 사용자의 발이 놓일 수 있는 신발을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 신발은 발 부재 구조 컴포넌트에 착탈가능하게 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서, 상기 신발은, 발 부재 구조 컴포넌트와 신발의 편리한 고정 결합이 가능하도록 구성된 고정 형상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 고정 형상부는 발 부재 구조 컴포넌트와 신발 사이에서 클립식 결합 및 클립식 분리가 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  33. 제 29 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 신발의 위치는 발 부재 구조 컴포넌트에 대해 조정가능한 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발 부재는 직접적으로 또는 간접적으로 사용자의 발과 결합되는 발 결합 형상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 발 결합 형상부는 발 부재 구조 컴포넌트에 결합되는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서, 발 결합 형상부의 위치는 발 부재 구조 컴포넌트에 대해 조정가능한 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  37. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상부 다리 구조 부재의 길이는 둔부 조인트와 무릎 조인트 사이의 거리를 변경시키도록 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 각각의 상기 상부 다리 구조 부재는 상부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리거나 줄이기 위해서 서로에 대해 상대적으로 이동가능한 적어도 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 상부 다리 구조 부재의 2 부분은, (a) 나사식 결합관계, (b) 텔레스코핑식 결합관계, 또는 (c) 슬라이딩식 결합관계에 의하여 서로에 대해 길이를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  40. 제 38 항에 있어서, 상부 다리 구조 부재는, 상부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리기 위해 상부 다리 길이연장 삽입물을 수용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 상부 다리 길이연장 삽입물은, 나사 형상부, 베이어닛 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤 형상부 등으로부터 선택된 하나 이상의 형상부에 의해 상부 다리 구조 부재에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  42. 제 1 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 하부 다리 구조 부재의 길이는 발 조인트와 무릎 조인트 사이의 거리를 변경시키도록 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  43. 제 42 항에 있어서, 각각의 상기 하부 다리 구조 부재는 하부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리거나 줄이기 위해서 서로에 대해 상대적으로 이동가능한 적어도 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 하부 다리 구조 부재의 2부분은, (a) 나사식 결합관계, (b) 텔레스코핑식 결합관계, 또는 (c) 슬라이딩식 결합관계에 의하여 서로에 대해 길이를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  45. 제 43 항에 있어서, 상기 하부 다리 구조 부재는, 하부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리기 위해 하부 다리 길이연장 삽입물을 수용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 하부 다리 길이연장 삽입물은, 나사 형상부, 베이어닛 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤 형상부 등으로부터 선택된 하나 이상의 형상부에 의해 하부 다리 구조 부재에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  47. 제 1 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자의 다리가 사용자의 체중을 지지하지 않도록, 사용자는 사용자의 골반 구역 또는 사용자의 골반 구역 근처에 있는 사용자 고정 장치에 의해 완전히 지지되는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  48. 제 47 항에 있어서, 사용자 고정 장치는,
    i) 사용자의 골반을 골반 지지 부재에 고정시키는 골반 벨트;
    ii) 사용자의 둔부를 골반 지지 부재에 편안하게 끼우는 패킹 장치; 및
    iii) 각각의 사용자의 다리를 해당 다리 구조물에 고정시키는 파스너 장치;
    로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  49. 제 46 항에 있어서, 상기 패킹 장치는 팽창가능한 압력 용기인 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  50. 제 46 항에 있어서, 상기 패킹 장치는 쐐기 형상의 발포체 쿠션인 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  51. 제 1 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외골격은 사용시에 사용자를 상기 사용자 고정 장치 상부에 결합시키는 몸통부 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  52. 제 1 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 센서가 설치되고, 상기 센서는 외골격의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해 컨트롤 시스템에 정보를 제공하도록 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 복수의 센서는, 외골격의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해, 감지될 특성을 감지하고, 상기 특성을 나타내는 신호를 발생시키고, 상기 신호를 컨트롤 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  54. 제 52 항 또는 제 53 항에 있어서, 상기 센서는 액추에이터의 위치 및 속도를 결정하는 위치 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  55. 제 52 항 또는 제 53 항에 있어서, 상기 센서는 지면에 대해 발 부재에 의해 가해진 압력을 결정하기 위해 발 부재에 배치된 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  56. 제 55 항에 있어서, 상기 압력 센서는 발 부재의 바닥부 전체에 걸쳐서 지면에 가해진 압력 변화를 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  57. 제 52 항 또는 제 53 항에 있어서, 상기 센서는 보행 보조장치의 앞쪽, 뒤쪽 및 측방향의 지면의 경사를 결정하도록 구성되어 있는 거리 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  58. 제 57 항에 있어서, 상기 거리 센서는 보행 보조장치의 안쪽의 지면의 경사를 검출하도록 구성되어 있고, 상기 거리 센서는 보행 보조장치 주위의 지면의 경사를 고려하도록 컨트롤러가 액추에이터를 컨트롤할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  59. 제 52 항 또는 제 53 항에 있어서, 상기 센서는 상기 골반 지지 부재, 상부 다리 구조 부재, 하부 다리 구조 부재 및 발 부재로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부재의 가속도를 측정하는 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  60. 제 52 항 또는 제 53 항에 있어서, 상기 센서는 상기 골반 지지 부재, 상부 다리 구조 부재, 하부 다리 구조 부재 및 발 부재로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부재의 경사를 측정하는 경사계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  61. 제 1 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 외골격 또는 외골격의 일부의 위치 컨트롤을 위해 기준 프레임을 한정하도록 구성된 자이로스코프를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  62. 제 1 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보행 보조장치는 휴먼 인터페이스 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 휴먼 인터페이스 장치는 조이스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  64. 제 62 항 또는 제 63 항에 있어서, 상기 휴먼 인터페이스 장치는 키패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  65. 제 62 항, 제 63 항 또는 제 64 항에 있어서, 상기 휴먼 인터페이스 장치는, 사용자가 보행 보조장치로 이동하는 동안 수직방향의 위치로의 편리한 이동을 위해 스윙 아암에서 피벗가능한 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  66. 제 1 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서, 외골격은, 사용자의 보행 보조장치로의 이동 및/또는 사용자의 보행 보조장치로부터의 이동을 용이하게 하기 위해 사용자에 의해 결합될 수 있는 형상 및 치수로 된 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 지지 표면은 핸들인 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  68. 제 1 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서, 외골격은, 사용자의 보행 보조장치로의 이동 및 사용자의 보행 보조장치로부터의 이동을 용이하게 하기 위해, 앉은 자세로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  69. 제 68 항에 있어서, 보행 보조장치가 앉은 자세에 있을 때, 상기 지지 표면은 사용자에 의해 결합될 수 있도록 제공되는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  70. 제 68 항에 있어서, 보행 보조장치가 앉은 자세에 있을 때, 핸들은 대체로 수평방향으로 뻗어 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  71. 제 69 항 또는 제 70 항에 있어서, 지지 표면은 외골격의 적어도 일부분을 덮는 커버에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  72. 제 1 항 내지 제 71 항 중 어느 한 항에 있어서, 골반 지지 부재는 성형품인 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  73. 제 72 항에 있어서, 상기 골반 지지 부재는 탄소 섬유 또는 유리 섬유로부터 선택된 하나로부터 성형된 성형품인 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  74. 제 72 항 또는 제 73 항에 있어서, 상기 골반 지지 부재는 단일 중공 유닛으로 제조되거나 성형되는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  75. 제 74 항에 있어서, 상기 골반 지지 부재는 골반 지지 부재의 내부 중공 공간을 가로지르는 전단 웨브를 포함하는 단일 중공 유닛으로 제조되거나 성형되는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  76. 제 56 항 내지 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서, 발 부재에 있는 센서는 방수 커버에 의해 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
  77. 기동능력이 손상된 장애를 가진 사용자를 위한 컨트롤가능한 보행 보조장치에 적합한 외골격으로서,
    i) 사용자를 움직일 수 있게 충분히 지지하기 위해 사용자에게 고정시키는 사용자 고정 장치를 포함하는 강성의 골반 지지 부재, 그리고
    ii) 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물을 포함하고 있고,
    사용자의 각각의 다리에 인접한 작동 배치를 위해 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각 상기 골반 지지 부재에 결합되어 있고 또한 상기 골반 지지 부재로부터 뻗어 있으며, 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각
    a. 사용자의 상부 다리와 결합하기 위한 상부 다리 구조 부재로서, 상부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 둔부 조인트에 의해 골반 지지 부재에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 상부 다리 구조 부재,
    b. 사용자의 하부 다리와 결합하기 위한 하부 다리 구조 부재로서, 하부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 무릎 조인트에 의해 상부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 하부 다리 구조 부재,
    c. 사용자의 발과 결합하기 위한 발 부재로서, 발 조인트에 의해 상기 하부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는 상기 발 부재,
    d. 사용시에 상부 다리 구조 부재를 앞쪽/뒤쪽 평면으로 피벗운동시키기 위해, 상기 상부 다리 구조 부재를 상기 둔부 조인트를 중심으로 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 둔부 액추에이터,
    e. 상기 하부 다리 구조 부재를 상기 무릎 조인트를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 무릎 액추에이터, 및
    f. 상기 발 부재를 무릎 조인트의 회전축에 대해 대체로 평행한 회전축 둘레로 상기 발 조인트를 중심으로 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 발 액추에이터,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  78. 제 77 항에 있어서, 상기 외골격은, 상기 메인 둔부 액추에이터, 무릎 액추에이터 및 메인 발 액추에이터로부터 선택된 적어도 하나 이상의 액추에이터로 전력을 제공하는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  79. 제 77 항 또는 제 78 항에 있어서, 상기 외골격은, 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물 각각에 대해, 안쪽/측방향 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재를 회전시키도록 구성된 부차적인 둔부 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  80. 제 79 항에 있어서, 상기 부차적인 둔부 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 10도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  81. 제 80 항에 있어서, 상기 부차적인 둔부 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면에서 수직방향의 양 측에 대해 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  82. 제 77 항 내지 제 81 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둔부 조인트는, 상기 상부 다리 구조 부재가 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 다중 축 회전이 가능하도록 구성된 로즈 조인트, 유니버설 조인트 또는 볼 및 소켓 조인트로부터 선택된 하나의 조인트인 것을 특징으로 하는 외골격.
  83. 제 77 항 내지 제 82 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둔부 조인트는, 적어도 부분적으로 상부 다리 구조 부재가 상부 다리 구조 부재의 길이방향의 축을 중심으로 피벗운동하는 것을 방지하면서 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  84. 제 77 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 둔부 조인트는, 앞쪽/뒤쪽 평면에 대한 둔부 조인트의 회전축이 0도 내지 6도 범위의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  85. 제 84 항에 있어서, 각각의 둔부 조인트는, 앞쪽/뒤쪽 평면에 대한 둔부 조인트의 회전축이 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  86. 제 77 항 내지 제 85 항 중 어느 한 항에 있어서, 무릎 조인트는, 작동시에 사용자의 무릎의 회전축과 실질적으로 정렬되도록 상부 다리 구조 부재로부터 후방으로 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  87. 제 77 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서, 무릎 조인트는 무릎 조인트의 회전을 용이하게 하기 위해 롤러 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  88. 제 77 항 내지 제 87 항 중 어느 한 항에 있어서, 무릎 조인트는 또한 무릎 조인트에 가해지는 축방향의 힘을 견디기 위해 스러스트 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  89. 제 77 항 내지 제 88 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외골격은, 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물 각각에 대해, 대체로 안쪽/측방향 평면을 따라서 상기 발 조인트를 중심으로 상기 발 부재를 회전시키도록 구성된 부차적인 발 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  90. 제 89 항에 있어서, 상기 부차적인 발 액추에이터는, 상기 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면을 따라서 수직방향의 양 측에 대해 약 6도의 범위 내에서 회전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  91. 제 77 항 내지 제 90 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발 조인트는, 상기 발 부재가 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 다중 축 회전이 가능하도록 구성된 로즈 조인트, 유니버설 조인트 또는 볼 및 소켓 조인트인 것을 특징으로 하는 외골격.
  92. 제 77 항 내지 제 91 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발 조인트는, 적어도 부분적으로 하부 다리 구조 부재가 하부 다리 구조 부재의 길이방향의 축을 중심으로 발 부재에 대해 상대적으로 피벗운동하는 것을 방지하면서 상부 다리 구조 부재를 안쪽/측방향 평면 및 앞쪽/뒤쪽 평면에서 상기 골반 지지 부재를 중심으로 피벗운동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  93. 제 92 항에 있어서, 각각의 발 조인트는, 앞쪽/뒤쪽 평면을 따라서 피벗운동할 때, 발 조인트의 회전축이 0도 내지 6도 범위의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  94. 제 93 항에 있어서, 각각의 발 조인트는, 앞쪽/뒤쪽 평면을 따라서 피벗운동할 때, 발 조인트의 회전축이 약 4도의 각도로 측방향 아래쪽으로 뻗어 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  95. 제 77 항 내지 제 94 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 다리 구조 부재 및 하부 다리 구조 부재는 각각 사용자의 다리에 고정되는 파스너를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  96. 제 95 항에 있어서, 상기 파스너는 결합될 사용자 다리 부분에 일치되는 형상으로 된 지지대 장비 및 상기 다리를 상기 지지대 장비에 고정시키는 스트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  97. 제 95 항 내지 제 96 항에 있어서, 상기 파스너는 적어도 부분적으로 사용자의 다리 둘레로 고정시키는 조정가능한 띠를 포함하는 것을 특징으로 하는하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  98. 제 97 항에 있어서, 상기 조정가능한 띠는 조정가능한 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  99. 제 98 항에 있어서, 상기 조정가능한 고정 장치는 후크 앤드 루프 형상부, 버클 형상부, 래칫 캐치 형상부 및 캐치 형상부으로부터 선택된 적어도 하나의 형상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  100. 제 77 항 내지 제 99 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 상부 다리 구조 부재는 상부 다리 지지대 장비에 결합되고, 사용시에, 상부 다리 지지대 장비에 의해 사용자의 상부 다리는 각각의 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 단단하게 고정되고, 각각의 상기 하부 다리 구조 부재는 하부 다리 지지대 장비에 결합되고, 사용시에, 하부 다리 지지대 장비에 의해 사용자의 하부 다리는 각각의 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 단단하게 고정되는 것을 특징으로 하는 외골격.
  101. 제 100 항에 있어서, 상기 상부 다리 지지대 장비는 각각, 상기 상부 다리 지지대 장비를 사용자 다리에 고정시키는 적어도 하나의 스트랩을 포함하고, 상기 하부 다리 지지대 장비는 각각, 상기 하부 다리 지지대 장비를 사용자 다리에 고정시키는 적어도 하나의 스트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  102. 제 100 항 또는 제 101 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 지지대 장비는 외골격에 착탈가능하게 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  103. 제 100 항 내지 제 102 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외골격은, 각각의 상기 상부 다리 지지대 장비 및 하부 다리 지지대 장비를 상기 외골격에 대해 적절한 배치로 고정시키도록 착탈가능하게 결합하는 파스너를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  104. 제 103 항에 있어서, 상기 파스너는 지지대 장비가 다양한 위치에서 결합될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  105. 제 77 항 내지 제 104 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 발 부재는 사용자의 발의 이동을 가이드하는 발 부재 구조 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  106. 제 77 항 내지 제 105 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 발 부재는 사용자의 발이 놓일 수 있는 신발을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  107. 제 106 항에 있어서, 상기 신발은 발 부재 구조 컴포넌트에 착탈가능하게 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  108. 제 106 항 또는 제 107 항에 있어서, 상기 신발은, 발 부재 구조 컴포넌트와 신발의 편리한 고정 결합이 가능하도록 구성된 고정 형상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  109. 제 108 항에 있어서, 상기 고정 형상부는 발 부재 구조 컴포넌트와 신발 사이에서 클립식 결합 및 클립식 분리가 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  110. 제 106 항 내지 제 109 항 중 어느 한 항에 있어서, 신발의 위치는 발 부재 구조 컴포넌트에 대해 조정가능한 것을 특징으로 하는 외골격.
  111. 제 77 항 내지 제 110 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발 부재는 직접적으로 또는 간접적으로 사용자의 발과 결합되는 발 결합 형상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  112. 제 111 항에 있어서, 상기 발 결합 형상부는 발 부재 구조 컴포넌트에 결합되는 것을 특징으로 하는 외골격.
  113. 제 111 항 내지 제 112 항 중 어느 한 항에 있어서, 발 결합 형상부의 위치는 발 부재 구조 컴포넌트에 대해 조정가능한 것을 특징으로 하는 외골격.
  114. 제 77 항 내지 제 113 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상부 다리 구조 부재의 길이는 둔부 조인트와 무릎 조인트 사이의 거리를 변경시키도록 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  115. 제 114 항에 있어서, 각각의 상기 상부 다리 구조 부재는 상부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리거나 줄이기 위해서 서로에 대해 상대적으로 이동가능한 적어도 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  116. 제 115 항에 있어서, 상기 상부 다리 구조 부재의 2 부분은, (a) 나사식 결합관계, (b) 텔레스코핑식 결합관계, 또는 (c) 슬라이딩식 결합관계에 의하여 서로에 대해 길이를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  117. 제 114 항에 있어서, 상부 다리 구조 부재는, 상부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리기 위해 상부 다리 길이연장 삽입물을 수용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  118. 제 117 항에 있어서, 상기 상부 다리 길이연장 삽입물은, 나사 형상부, 베이어닛 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤 형상부 등으로부터 선택된 하나 이상의 형상부에 의해 상부 다리 구조 부재에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  119. 제 77 항 내지 제 118 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 하부 다리 구조 부재의 길이는 발 조인트와 무릎 조인트 사이의 거리를 변경시키도록 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  120. 제 119 항에 있어서, 각각의 상기 하부 다리 구조 부재는 하부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리거나 줄이기 위해서 서로에 대해 상대적으로 이동가능한 적어도 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  121. 제 120 항에 있어서, 상기 하부 다리 구조 부재의 2부분은, (a) 나사식 결합관계, (b) 텔레스코핑식 결합관계, 또는 (c) 슬라이딩식 결합관계에 의하여 서로에 대해 길이를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  122. 제 119 항에 있어서, 상기 하부 다리 구조 부재는, 하부 다리 구조 부재의 유효 길이를 늘리기 위해 하부 다리 길이연장 삽입물을 수용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  123. 제 122 항에 있어서, 상기 하부 다리 길이연장 삽입물은, 나사 형상부, 베이어닛 타입 형상부, 스냅 끼워맞춤 형상부 등으로부터 선택된 하나 이상의 형상부에 의해 하부 다리 구조 부재에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  124. 제 77 항 내지 제 123 항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자의 다리가 사용자 자신의 체중을 지탱하는 부하와 관련된 응력을 받도록, 사용자는 사용자의 골반 구역 또는 사용자의 골반 구역 근처에 있는 사용자 고정 장치에 의해 부분적으로 또는 완전히 지지되는 것을 특징으로 하는 외골격.
  125. 제 124 항에 있어서, 사용자 고정 장치는,
    i) 사용자의 골반을 골반 지지 부재에 고정시키는 골반 벨트;
    ii) 사용자의 둔부를 골반 지지 부재에 편안하게 끼우는 패킹 장치; 및
    iii) 각각의 사용자의 다리를 해당 다리 구조물에 고정시키는 파스너 장치;
    로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  126. 제 125 항에 있어서, 상기 패킹 장치는 팽창가능한 압력 용기인 것을 특징으로 하는 외골격.
  127. 제 125 항에 있어서, 상기 패킹 장치는 쐐기 형상의 발포체 쿠션인 것을 특징으로 하는 외골격.
  128. 제 77 항 내지 제 127 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외골격은 사용시에 사용자를 상기 사용자 고정 장치 상부에 결합시키는 몸통부 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  129. 제 77 항 내지 제 128 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외골격은, 사용자의 외골격으로의 이동 및 사용자의 외골격으로부터의 이동을 용이하게 하기 위해, 앉은 자세로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  130. 제 77 항 내지 제 129 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외골격은, 사용자의 외골격으로의 이동 및/또는 사용자의 외골격으로부터의 이동을 용이하게 하기 위해 사용자에 의해 결합될 수 있는 형상 및 치수로 된 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  131. 제 130 항에 있어서, 상기 지지 표면은 핸들인 것을 특징으로 하는 외골격.
  132. 제 130 항 또는 제 131 항에 있어서, 외골격이 앉은 자세에 있을 때, 상기 지지 표면은 사용자에 의해 결합될 수 있도록 제공되는 것을 특징으로 하는 외골격.
  133. 제 131 항 또는 제 132 항에 있어서, 외골격이 앉은 자세에 있을 때, 핸들은 대체로 수평방향으로 뻗어 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 외골격.
  134. 제 130 항 내지 제 133 항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 표면은 외골격의 적어도 일부분을 덮는 커버에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 외골격.
  135. 제 77 항 내지 제 134 항 중 어느 한 항에 있어서, 골반 지지 부재는 성형품인 것을 특징으로 하는 외골격.
  136. 제 135 항에 있어서, 상기 골반 지지 부재는 탄소 섬유 또는 유리 섬유로부터 선택된 하나로부터 성형된 성형품인 것을 특징으로 하는 외골격.
  137. 제 135 항 또는 제 136 항에 있어서, 상기 골반 지지 부재는 단일 중공 유닛으로 제조되거나 성형되는 것을 특징으로 하는 외골격.
  138. 제 137 항에 있어서, 상기 골반 지지 부재는 골반 지지 부재의 내부 중공 공간을 가로지르는 전단 웨브를 포함하는 단일 중공 유닛으로 제조되거나 성형되는 것을 특징으로 하는 외골격.
  139. 제 77 항 내지 제 138 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 센서가 설치되고, 상기 센서는 외골격의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해 컨트롤 시스템에 정보를 제공하도록 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  140. 제 139 항에 있어서, 상기 복수의 센서는, 외골격의 운동의 컨트롤을 용이하게 하기 위해, 감지될 특성을 감지하고, 상기 특성을 나타내는 신호를 발생시키고, 상기 신호를 컨트롤 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  141. 제 139 항 또는 제 140 항에 있어서, 상기 센서는 액추에이터의 위치를 결정하는 위치 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  142. 제 139 항 또는 제 140 항에 있어서, 상기 센서는 지면에 대해 발 부재에 의해 가해진 압력을 결정하기 위해 발 부재에 배치된 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  143. 제 142 항에 있어서, 상기 압력 센서는 발 부재의 바닥부 전체에 걸쳐서 지면에 가해진 압력 변화를 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 외골격.
  144. 제 139 항 또는 제 140 항에 있어서, 상기 센서는 외골격의 앞쪽, 뒤쪽 및 측방향의 지면의 경사를 결정하도록 구성되어 있는 거리 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  145. 제 144 항에 있어서, 상기 거리 센서는 외골격의 안쪽의 지면의 경사를 검출하도록 구성되어 있고, 상기 거리 센서는 외골격 주위의 지면의 경사를 고려하도록 컨트롤러가 액추에이터를 컨트롤할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  146. 제 144 항에 있어서, 상기 센서는 상기 골반 지지 부재, 상부 다리 구조 부재, 하부 다리 구조 부재 및 발 부재로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부재의 가속도를 측정하는 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  147. 제 139 항 또는 140 항에 있어서, 상기 센서는 상기 골반 지지 부재, 상부 다리 구조 부재, 하부 다리 구조 부재 및 발 부재로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부재의 경사를 측정하는 경사계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  148. 제 77 항 내지 제 147 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 외골격 또는 외골격의 일부의 위치 컨트롤을 위해 기준 프레임을 한정하도록 구성된 자이로스코프를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  149. 제 77 항 내지 제 148 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외골격은 휴먼 인터페이스 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  150. 제 149 항에 있어서, 상기 휴먼 인터페이스 장치는 조이스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  151. 제 149 항 또는 제 150 항에 있어서, 상기 휴먼 인터페이스 장치는 키패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  152. 제 149 항 내지 제 151 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴먼 인터페이스 장치는, 사용자가 보행 보조장치로 이동하는 동안 수직방향의 위치로의 편리한 이동을 위해 스윙 아암에서 피벗가능한 것을 특징으로 하는 외골격.
  153. 보행 보조장치 또는 의료 장치용으로 적합한 외골격으로서,
    i) 사용자의 둔부와 꼭 맞게 결합되기에 적합한 강성의 골반 지지 부재,
    ii) 상기 사용자를 움직일 수 있게 지지하는 지지 부재에 사용자를 고정시키는 사용자 고정 장치, 그리고
    iii) 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물을 포함하고 있고,
    사용자의 각각의 다리에 인접한 작동 배치를 위해 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각 상기 골반 지지 부재에 결합되어 있고 또한 상기 골반 지지 부재로부터 뻗어 있으며, 상기 제 1 다리 구조물 및 제 2 다리 구조물은 각각
    a. 사용자의 상부 다리와 결합하기 위한 상부 다리 구조 부재로서, 상부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 둔부 조인트에 의해 골반 지지 부재에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 상부 다리 구조 부재,
    b. 사용자의 하부 다리와 결합하기 위한 하부 다리 구조 부재로서, 하부 다리 구조 부재의 제 1 단부에서 무릎 조인트에 의해 상부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는, 상기 하부 다리 구조 부재,
    c. 사용자의 발과 결합하기 위한 발 부재로서, 발 조인트에 의해 상기 하부 다리 구조 부재의 제 2 단부에 피벗가능하게 결합되어 있는 상기 발 부재,
    d. 사용시에 상부 다리 구조 부재를 앞쪽/뒤쪽 평면으로 피벗운동시키기 위해, 상기 상부 다리 구조 부재를 상기 둔부 조인트를 중심으로 상기 골반 지지 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 둔부 액추에이터,
    e. 상기 하부 다리 구조 부재를 상기 무릎 조인트를 중심으로 상기 상부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 무릎 액추에이터, 및
    f. 상기 발 부재를 무릎 조인트의 회전축에 대해 대체로 평행한 회전축 둘레로 상기 발 조인트를 중심으로 상기 하부 다리 구조 부재에 대해 상대적으로 회전시키도록 구성된 메인 발 액추에이터,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
  154. 제 153 항에 있어서, 상기 사용자 고정 장치는,
    i) 사용자의 둔부를 골반 지지 부재에 고정시키기에 적합한 골반 벨트, 및
    ii) 사용자의 다리를 움직일 수 있게 다리 구조물에 고정시키기에 적합한 고정 파스너,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 외골격.
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