KR20110098352A - Actuator for wearable robot - Google Patents

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KR20110098352A
KR20110098352A KR1020100017926A KR20100017926A KR20110098352A KR 20110098352 A KR20110098352 A KR 20110098352A KR 1020100017926 A KR1020100017926 A KR 1020100017926A KR 20100017926 A KR20100017926 A KR 20100017926A KR 20110098352 A KR20110098352 A KR 20110098352A
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fluid
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박인규
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삼성테크윈 주식회사
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    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure

Abstract

착용형 로봇용 구동기가 개시된다. 유체를 소정의 압력으로 유동시키는 유압 발생기, 유압 발생기와 연결되어 유체가 유동가능하며 유체의 압력을 이용하여 힘을 제공하는 유압 출력 실린더, 유압 출력 실린더와 연결되어 유체가 유동가능하며 유체의 흐름에 저항력을 부과하는 유압 챔버, 유압 출력 실린더에 가해지는 외력을 감지하여 감지신호를 발생시키는 감지기, 감지신호를 수신하여 유압 발생기와 유압 챔버의 작동을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 착용형 로봇용 구동기는, 하중에 적합한 구동 상태를 선택하여 유압 발생기 또는 유압 챔버의 작동을 제어함으로써 사용자가 자연스럽게 동작할 수 있으며 갑자스러운 외부 충격로부터 사용자를 보호할 수 있다.A driver for a wearable robot is disclosed. Hydraulic generator that flows the fluid at a predetermined pressure, a hydraulic output cylinder that is connected to the hydraulic generator for fluid flow and provides a force using the pressure of the fluid, and a hydraulic output cylinder that is connected to the hydraulic output cylinder for fluid flow and The wearable robot driver includes a hydraulic chamber imposing a resistance force, a sensor for sensing an external force applied to the hydraulic output cylinder, and generating a detection signal, and a controller for receiving the detection signal and controlling the operation of the hydraulic generator and the hydraulic chamber. By selecting the drive state appropriate for the load and controlling the operation of the hydraulic generator or the hydraulic chamber, the user can operate naturally and protect the user from sudden external shocks.

Description

착용형 로봇용 구동기{Actuator for wearable robot}Actuator for wearable robot

본 발명은, 착용형 로봇용 구동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하중에 따라 구동 상태를 제어할 수 있는 착용형 로봇용 구동기에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable robot driver, and more particularly, to a wearable robot driver capable of controlling a driving state in accordance with a load.

착용형 로봇은 사람에게 직접 외골격 형태의 로봇 기구를 입혀 착용자의 행동을 보조하거나 착용자의 능력 이상의 기능을 수행할 수 있도록 돕는 로봇을 말한다. 이러한 착용형 로봇은 다양한 환경에서 착용자의 힘을 보조하는 작업을 가능하게 하는 시스템으로 알려져 있다. 주로 착용형 로봇은 착용자로부터 동작의도 신호를 입력 받아 근력을 증폭해주는 용도로 제안이 되고 있으며, 이러한 착용형 로봇은 인체 관절을 모방한 외골격 형태를 띠고 있다. 착용형 로봇은 현재 군사, 산업, 의료, 재활 등의 목적으로 활발하게 연구되고 있으며, 근력지원 부위에 따라 크게 상지 시스템, 하지 시스템, 상하지 통합 시스템 및 특정관절의 근력지원을 위한 시스템으로 분류할 수 있다.A wearable robot refers to a robot that directly assists a wearer's behavior or performs a function beyond the wearer's ability by applying a robotic device in the form of an exoskeleton directly to a person. Such a wearable robot is known as a system that enables the task of assisting the wearer's power in various environments. The wearable robot is mainly proposed to amplify muscle strength by receiving a motion intention signal from the wearer, and the wearable robot has an exoskeleton pattern imitating a human joint. Wearable robots are currently being actively researched for military, industrial, medical, and rehabilitation purposes, and can be classified into upper extremity system, lower extremity system, upper and lower extremity integrated system, and specific joint strength support system according to strength support site. have.

본 발명은 감지되는 하중에 따라 구동 상태를 변환함으로써 자연스러운 동작이 가능하며 외부 충격으로부터 사용자를 보호할 수 있는 착용형 로봇용 구동기를 제공하는 것이다.The present invention provides a wearable robot driver capable of natural operation by protecting the driving state according to the detected load and protecting the user from external shock.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체를 소정의 압력으로 유동시키는 유압 발생기, 유압 발생기와 연결되어 유체가 유동가능하며 유체의 압력을 이용하여 힘을 제공하는 유압 출력 실린더, 유압 출력 실린더와 연결되어 유체가 유동가능하며 유체의 흐름에 저항력을 부과하는 유압 챔버, 유압 출력 실린더에 가해지는 외력을 감지하여 감지신호를 발생시키는 감지기, 감지신호를 수신하여 유압 발생기와 유압 챔버의 작동을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 착용형 로봇용 구동기가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a hydraulic generator for flowing a fluid at a predetermined pressure, a hydraulic output cylinder connected to the hydraulic generator and the fluid is flowable and provides a force using the pressure of the fluid, the hydraulic output cylinder is connected to the fluid Is equipped with a hydraulic chamber that is flexible and imposes a resistance to the flow of the fluid, a sensor that senses an external force applied to the hydraulic output cylinder to generate a detection signal, and a controller that receives the detection signal and controls the operation of the hydraulic generator and the hydraulic chamber. A driver for a wearable robot is provided.

여기에서 컨트롤러는 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우에 유압 발생기를 작동시키고, 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 미만인 경우에 유압 발생기를 정지시킬 수 있다.Herein, the controller may operate the hydraulic generator when the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a predetermined magnitude, and stop the hydraulic generator when the external force applied to the hydraulic output cylinder is less than or equal to the predetermined magnitude.

그리고 컨트롤러는 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우에 유압 챔버를 정지시키고, 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 미만인 경우에 유압 챔버를 작동시킬 수 있다.The controller may stop the hydraulic chamber when the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a predetermined magnitude, and operate the hydraulic chamber when the external force applied to the hydraulic output cylinder is less than or equal to the predetermined magnitude.

그리고 컨트롤러는, 유압 출력 실린더와 유압 챔버 사이에 위치하며, 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우에 유압 챔버의 입구를 닫고, 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 미만인 경우에 유압 챔버의 입구를 여는 릴레이를 포함할 수 있다.The controller is located between the hydraulic output cylinder and the hydraulic chamber, and closes the inlet of the hydraulic chamber when the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a predetermined magnitude, and the hydraulic chamber when the external force applied to the hydraulic output cylinder is less than or equal to the predetermined magnitude. It may include a relay to open the entrance of the.

그리고 컨트롤러는 유압 출력 실린더에 가해지는 외력의 변화율이 일정 크기 이상인 경우에 유압 챔버를 작동시킬 수 있다.The controller may operate the hydraulic chamber when the rate of change of the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a predetermined magnitude.

그리고 유압 발생기는 내부에 왕복 운동하는 피스톤을 구비하고, 유체를 수용하는 유압 발생 실린더, 컨트롤러가 전송하는 제어신호를 수신하여, 피스톤을 구동시키는 서모 모터를 구비할 수 있다.The hydraulic generator may include a piston for reciprocating therein, a hydraulic cylinder for accommodating fluid, and a thermo motor configured to receive a control signal transmitted from a controller and drive the piston.

그리고 유압 발생기는 서보 모터에 의해 회동하는 스크류, 일부는 스크류에 결합되어 스크류의 회동에 따라 직선 운동하고 타부는 피스톤에 결합되어 피스톤을 직선 운동시키는 너트 결합체를 더 구비할 수 있다.The hydraulic generator may further include a screw that rotates by a servo motor, a part of which is coupled to the screw to linearly move according to the rotation of the screw, and the other part to a piston to linearly move the piston.

그리고 유압 발생기는 복수 개일 수 있다.And there may be a plurality of hydraulic generators.

그리고 유압 챔버는 유체의 흐름에 저항하는 탄성 부재를 구비할 수 있다.And the hydraulic chamber may be provided with an elastic member that resists the flow of the fluid.

그리고 탄성부재는 유압 챔버에 유체가 유입되는 흐름을 저항하는 제1 압축 스프링, 유압 챔버에 유체가 유출되는 흐름을 저항하는 제2 압축 스프링을 포함할 수 있다.The elastic member may include a first compression spring that resists the flow of fluid into the hydraulic chamber and a second compression spring that resists the flow of fluid into the hydraulic chamber.

그리고 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우에 유압 챔버의 탄성 부재에 저장된 에너지는 유압 발생기에 전달되어 유체를 유동시키는 에너지로 사용될 수 있다.In addition, when the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a predetermined magnitude, the energy stored in the elastic member of the hydraulic chamber may be transmitted to the hydraulic generator and used as energy for flowing the fluid.

그리고 감지기는 압력 센서가 사용될 수 있다.And the sensor may be a pressure sensor.

그리고 전술한 착용형 로봇용 구동기는 유압 발생기, 유압 출력 실린더 및 유압 챔버를 각각 연결하며, 유체가 흐르는 유압 호스를 더 구비할 수 있다.In addition, the above-described wearable robot driver may connect a hydraulic generator, a hydraulic output cylinder, and a hydraulic chamber, respectively, and may further include a hydraulic hose through which fluid flows.

그리고 전술한 착용형 로봇용 구동기는 유압 출력 실린더와 결합되며 유압 실리더의 힘을 전달하는 링크 결합체를 더 구비할 수 있다.The above-described wearable robot driver may further include a link assembly coupled to the hydraulic output cylinder and transmitting a force of the hydraulic cylinder.

그리고 링크 결합체는 유압 출력 실린더를 지지하는 제1 링크, 제1 링크와 힌지 결합되는 제2 링크, 제2 링크와 힌지 결합되고 유압 출력 실린더의 출력암과 연결되어 유압 출력 실린더의 힘을 전달하는 제3 링크로 이루어질 수 있다.The link assembly includes a first link supporting the hydraulic output cylinder, a second link hinged to the first link, a second link hinged to the second link, and connected to an output arm of the hydraulic output cylinder to transmit a force of the hydraulic output cylinder. It can consist of three links.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면 하중에 적합한 구동 상태를 선택하여 유압 발생기 또는 유압 챔버의 작동을 제어함으로써 사용자가 자연스럽게 동작할 수 있으며 갑자스러운 외부 충격로부터 사용자를 보호할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by selecting the driving state suitable for the load to control the operation of the hydraulic generator or the hydraulic chamber, the user can operate naturally and protect the user from sudden external shock.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기의 유압 발생기를 나타낸 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기의 유압 흐름을 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기의 유압 흐름을 나타낸 개략도.1 is a perspective view showing a wearable robot driver according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a hydraulic generator of the wearable robot driver according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 is a schematic view showing the hydraulic flow of the wearable robot driver according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram showing the hydraulic flow of the wearable robot driver according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명에 따른 착용형 로봇용 구동기의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of a wearable robot driver according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and Duplicate explanations will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기를 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 유압 발생기(10), 유압 출력 실린더(30), 유압 챔버(40), 컨트롤러(50), 유압 호스(60), 링크 결합체(70), 감지기(80)가 도시되어 있다.1 is a perspective view showing a wearable robot driver according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a hydraulic generator 10, a hydraulic output cylinder 30, a hydraulic chamber 40, a controller 50, a hydraulic hose 60, a linkage 70, and a detector 80 are shown. .

본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기는, 도 1에 도시된 바와 같이 소형의 유압 발생기(10)에 의해 작동된다. 유압 발생기는 유압 출력 실린더(30)와 유압 호스(60)로 연결되어 있고, 유압 발생기에 의해 발생되는 유체의 압력에 의해 유압 출력 실린더가 움직일 수 있다. 유압 출력 실린더(30)는 유압 발생기(10)에 의해 발생하는 유체의 압력을 이용하여 외부에 힘을 전달한다. The driver for a wearable robot according to an embodiment of the present invention is operated by a small hydraulic generator 10 as shown in FIG. 1. The hydraulic generator is connected to the hydraulic output cylinder 30 and the hydraulic hose 60, the hydraulic output cylinder can move by the pressure of the fluid generated by the hydraulic generator. The hydraulic output cylinder 30 transmits a force to the outside by using the pressure of the fluid generated by the hydraulic generator 10.

유압 발생기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 서보 모터(11)에 의해 구동된다. 그 구조 및 동작 원리를 설명한다. 먼저 유압 발생 실린더(15)에는 유체가 수용된다. 그리고 유압 발생 실린더 내부에는 피스톤(14)이 왕복할 수 있도록 설치되는데, 피스톤은 서보 모터에 의해 구동될 수 있는 구조이다.The hydraulic generator 10 is driven by the servo motor 11, as shown in FIG. 2. The structure and operating principle will be described. First, a fluid is accommodated in the hydraulic generating cylinder 15. And the piston 14 is installed in the hydraulic cylinder to reciprocate, the piston is a structure that can be driven by a servo motor.

먼저 서보 모터(11)는 나사산이 형성되어 있는 스크류(12)를 회동시키는데, 스크류에는 나사골이 형성된 너트 결합체(13)가 조립되어 있다. 따라서 서보 모터에 의한 스크류의 회전운동은 너트 결합체를 직선 운동하게 한다. 이때, 너트 결합체(13)의 다른 부분에는 피스톤(14)이 결합되어 있어 피스톤도 함께 직선 운동을 하게 된다. 너트 결합체 및 피스톤의 직선 운동은 가이드 판(16)에 고정된 가이드 로드(17)를 따라 움직이도록 설계될 수 있다. 이에 따라 피스톤은 유압 발생 실린더(15) 내에 있는 유체에 압력을 가하여 실린더 출구(151)을 통해 유체를 밀어내거나 유체를 끌어들여 유압 출력 실린더에 힘을 발생시킨다. First, the servo motor 11 rotates a screw 12 in which a thread is formed, and a nut assembly 13 in which a screw bone is formed is assembled to the screw. Thus, the rotational movement of the screw by the servo motor causes the nut assembly to move linearly. At this time, the piston 14 is coupled to the other portion of the nut assembly 13, so that the piston also moves linearly together. The linear motion of the nut combination and the piston can be designed to move along the guide rod 17 fixed to the guide plate 16. Accordingly, the piston pressurizes the fluid in the hydraulic generating cylinder 15 to push the fluid through the cylinder outlet 151 or draw the fluid to generate a force in the hydraulic output cylinder.

그리고 본 실시예에 따르면 도 1과 같이 유압 출력 실린더(30)는 복수 개의 유압 발생기(10)가 연결되어 있어, 복수 개의 유압 발생기로부터 유체 압력을 전달 받을 수 있는 구조로 설계될 수 있다. 즉 휴대가 가능하고 인체 구조에 맞게 자유롭게 배치할 수 있는 소형 유압 발생기를 여러 개 이용하여 유압 출력 실린더가 큰 힘을 낼 수 있도록 설계될 수 있다.And according to this embodiment, as shown in Figure 1, the hydraulic output cylinder 30 is connected to a plurality of hydraulic generators 10, it can be designed in a structure that can receive the fluid pressure from the plurality of hydraulic generators. That is, the hydraulic output cylinder can be designed to produce a large force by using several small hydraulic generators that are portable and can be freely arranged according to the human body structure.

유압 출력 실린더(30)는 유체의 압력을 이용하여 힘을 외부에 가하는 것으로, 도 1과 같이 유압 출력 실린더(30) 내부에서 왕복 운동하는 피스톤에 연결된 출력암(32)을 통해 힘이 외부에 가해진다. 그리고 유압 출력 실린더는 링크 결합체(70)에 설치되는 구조일 수 있는데, 링크 결합체는 외력을 지탱하며, 유압 출력 실린더에서 발생되는 힘을 외부로 전달한다. The hydraulic output cylinder 30 applies a force to the outside using the pressure of the fluid, the force is applied to the outside through the output arm 32 connected to the piston reciprocating inside the hydraulic output cylinder 30 as shown in FIG. All. And the hydraulic output cylinder may be a structure that is installed in the link assembly 70, the link assembly supports the external force, and transmits the force generated in the hydraulic output cylinder to the outside.

도 1에 도시된 바와 같이 링크 결합체는 유압 출력 실린더의 후단을 지지하여 받침대 역할을 하는 제1 링크(71)와, 제1 링크에 힌지 결합되어 움직일 수 있는 제2 링크(72), 그리고 제2 링크와 힌지 결합되고 유압 출력 실린더의 출력압에 연결되어 작용대 역할을 하는 제3 링크(73) 구조로 이루어질 수 있다. 제2 링크는 유압 발생 출력기의 힘이 제3 링크에 의해 전달될 수 있도록 제1 링크와 제3 링크를 연결한다. 도 1에 도시된 바와 같이 제3 링크(73)의 끝단에 외력(Load)이 가해할 수 있고, 이 외력을 이기는 데 사용되는 힘(F)은 제3 링크에 연결된 유압 출력 실린더에 의해 보조될 수 있다. As shown in FIG. 1, the link assembly includes a first link 71 supporting a rear end of the hydraulic output cylinder to serve as a pedestal, a second link 72 hinged to the first link, and a second link 72. The third link 73 is hinged and connected to the output pressure of the hydraulic output cylinder to serve as a working zone. The second link connects the first link and the third link such that the force of the hydraulic generating output can be transmitted by the third link. As shown in FIG. 1, an external force (Load) may be applied to the end of the third link 73, and the force F used to overcome the external force may be assisted by a hydraulic output cylinder connected to the third link. Can be.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기는 유압 발생기의 동력이 필요하지 않은 상태에서 갑작스러운 외력의 변화에 댐핑 기능을 수행할 수 있는 유압 챔버(40)를 구비한다. 도 1에 도시된 바와 같이 유압 챔버(40)와 유압 출력 실린더(30)는 유체가 서로 유동 가능하도록 유압 호스(60)로 연결되어 있다. 그리고 유압 챔버는 양방향 댐퍼(Damper)로, 내부에 유체가 유입 또는 유출되는 과정에서 유체의 흐름에 저항력을 부과하는 구조로 설계된다. 따라서 외부에서 갑작스러운 힘이 가해질 때 유압 챔버(40)는 댐핑력을 제공하여 인체 착용용 로봇의 사용자가 갑작스러운 충격을 받지 않도록 할 수 있다. On the other hand, the wearable robot driver according to an embodiment of the present invention is provided with a hydraulic chamber 40 that can perform a damping function to a sudden external force change in the state that the power of the hydraulic generator is not required. As shown in FIG. 1, the hydraulic chamber 40 and the hydraulic output cylinder 30 are connected to the hydraulic hose 60 to allow fluids to flow with each other. And the hydraulic chamber is a bi-directional damper (Damper), it is designed in a structure that imposes a resistance to the flow of the fluid in the process of the fluid flowing in or out. Therefore, when a sudden force is applied from the outside, the hydraulic chamber 40 may provide a damping force so that the user of the human body wearing robot may not receive a sudden shock.

본 발명의 일 실시예에 따르면 유압 챔버(40)는 유체가 흐르는 양방향으로 저항력을 부과하는 구조가 될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 유압 챔버는 양단에 지지되는 탄성 부재(41, 42)를 이용하여 유체의 흐름을 방해할 수 있다. 예를 들면 유압 챔버 내부에서 유체의 흐름을 따라 움직이는 피스톤이 배치되고, 피스톤이 양쪽으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재(41, 42)에 연결된 구조일 때, 유압 챔버(40)에 수용되는 유체는 유입되는 경우와 유출되는 경우 모두 저항력을 받게 된다. 이러한 탄성 부재는 도 1에 도시된 바와 같이 유체가 유입되는 방향에서 탄성력을 제공하여 유체의 흐름을 저항하는 제1 스프링(41), 유체가 유출되는 방향에서 탄성력을 제공하여 유체의 흐름을 저항하는 제2 압축 스프링(42)으로 구성될 수 있다. 유체의 흐름이 종료된 경우, 유압 챔버의 피스톤을 중심 위치로 복귀하게 되며, 이러한 양방향 유압 챔버의 운동범위는 사용자가 동작하는 행정(stroke)의 길이와 동일하게 설계될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hydraulic chamber 40 may be a structure that imposes resistance in both directions through which the fluid flows. As shown in FIG. 1, the hydraulic chamber may interfere with the flow of fluid by using elastic members 41 and 42 supported at both ends. For example, when a piston moving along a flow of a fluid is disposed inside the hydraulic chamber, and the piston is connected to elastic members 41 and 42 providing elastic force to both sides, the fluid received in the hydraulic chamber 40 flows in. Both cases and spills are resistant. As shown in FIG. 1, the elastic member has a first spring 41 which provides elastic force in a direction in which the fluid flows in and resists the flow of the fluid, and provides elastic force in a direction in which the fluid flows out to resist the flow of the fluid. It may be composed of a second compression spring (42). When the flow of the fluid is terminated, the piston of the hydraulic chamber is returned to the center position, and the movement range of the bidirectional hydraulic chamber may be designed to be equal to the length of the stroke on which the user operates.

상기에서는 양방향 유압 챔버의 일 실시예를 설명하였으나, 유체 흐름에 저항력을 부과하여 유압 출력 실린더에 가해지는 외력을 감쇄시킬 수 있는 구조라면 다양하게 변형되어 사용될 수 있을 것이다.In the above description, one embodiment of the bidirectional hydraulic chamber has been described, but any structure that can attenuate external force applied to the hydraulic output cylinder by imposing a resistance to the fluid flow may be used in various modifications.

그리고 도 1에 도시된 바와 같이 유압 출력 실린더(30)의 후단에는 감지기(80)가 설치될 수 있다. 감지기는 유압 출력 실린더에 가해지는 외력(Load)을 감지하고 그에 상응하는 감지신호를 발생시킨다. 본 실시예에 따르면 도 1과 같이 감지기는 링크 결합체(70)와 유압 출력 실린더(30)의 후단 사이에 개재되어 유압 출력 실린더에 가해지는 힘을 측정하도록 설치될 수 있다. 여기에서 감지기는 외력의 크기를 측정할 수 있는 압력 센서가 사용될 수 있다.1, the detector 80 may be installed at the rear end of the hydraulic output cylinder 30. The detector detects the load applied to the hydraulic output cylinder and generates a corresponding detection signal. According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the detector may be interposed between the link assembly 70 and the rear end of the hydraulic output cylinder 30 to measure a force applied to the hydraulic output cylinder. Here, the sensor may be a pressure sensor that can measure the magnitude of the external force.

그리고 본 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기는 감지기(80)가 발생시키는 감지신호를 수신하여 유압 발생기(10)와 유압 챔버(40)의 작동을 제어하는 컨트롤러(50)를 구비한다. 컨트롤러는 감지신호를 유선 또는 무선으로 전달받아, 유압 발생기와 유압 챔버의 작동을 유선 또는 무선으로 제어할 수 있다. 본 실시예에 따르면 컨트롤러(50)는 도 1과 같이 유압 출력 실린더(30)와 유압 챔버(40) 사이에 위치하도록 설계될 수 있다. 즉 감지신호를 수신하고 그에 따라 유압 챔버(40)의 입구를 막거나 열수 있도록 유압 출력 실린더와 유압 챔버를 연결하는 유압 호스 경로상에 배치될 수 있다. In addition, the wearable robot driver according to the present exemplary embodiment includes a controller 50 that receives a detection signal generated by the detector 80 and controls the operation of the hydraulic generator 10 and the hydraulic chamber 40. The controller may receive the detection signal in a wired or wireless manner to control the operation of the hydraulic generator and the hydraulic chamber in a wired or wireless manner. According to the present embodiment, the controller 50 may be designed to be positioned between the hydraulic output cylinder 30 and the hydraulic chamber 40 as shown in FIG. 1. That is, it may be disposed on a hydraulic hose path connecting the hydraulic output cylinder and the hydraulic chamber to receive the detection signal and to block or open the inlet of the hydraulic chamber 40 accordingly.

이와 같은 제어를 수행하기 위하여 컨트롤러(50)는 유압 챔버(40)의 입구를 열거나 닫을 수 있는 릴레이(52)를 포함할 수 있다. 릴레이(52)는 컨트롤러에 수신되는 감지신호에 따라 유압 챔버(40)의 작동이 필요한 경우에는 유압 챔버의 입구를 열고, 유압 챔버의 작동이 필요없는 경우에는 유압 챔버의 입구를 닫는 역할을 한다. 그리고 릴레이는 컨트롤러의 제어 명령에 따라 유체의 흐름을 막거나 열어주는 구조로 유압 챔버와 연결되는 유압 호스에 설치될 수 있다.In order to perform such control, the controller 50 may include a relay 52 that may open or close an inlet of the hydraulic chamber 40. The relay 52 serves to open the inlet of the hydraulic chamber when the operation of the hydraulic chamber 40 is necessary according to the detection signal received by the controller, and close the inlet of the hydraulic chamber when the hydraulic chamber is not required. In addition, the relay may be installed in the hydraulic hose connected to the hydraulic chamber in a structure that blocks or opens the flow of the fluid according to the control command of the controller.

또한 컨트롤러(50)는 유압 발생기의 서보 모터(11)에 유선 또는 무선으로 연결되어 유압 발생기의 작동을 제어한다.In addition, the controller 50 is connected to the servo motor 11 of the hydraulic generator by wire or wirelessly to control the operation of the hydraulic generator.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 컨트롤러(50)에 의해 유압 발생기 및 유압 챔버의 작동이 제어되는 과정을 설명한다. 착용형 로봇용 구동기를 적용하지 않은 일반적인 작업에서, 인간이 외력(Load)이 작용하고 있는 링크 결합체를 들어올리게 될 때, 인간이 느끼는 힘의 분포는 그래프 1과 같다.Hereinafter, a process of controlling the operation of the hydraulic generator and the hydraulic chamber by the controller 50 according to an embodiment of the present invention will be described. In a general operation without a wearable robot driver, when a human lifts up a link assembly on which load is applied, the distribution of the force felt by the human is shown in Graph 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

<그래프 1> 착용형 로봇용 구동기가 없는 상태에서 인간이 느끼는 힘<Graph 1> Force felt by human without driver for wearable robot

그래프 1과 같이 외력을 들어 올리기 위해서는 일정 크기 이상의 힘이 필요하다. 그리고 링크의 구조 변화에 따라 하중 분포가 바뀌게 되어 필요한 힘이 줄어들게 된다. 따라서 본 실시예에서는 사용자가 발휘할 수 있는 힘의 범위보다 큰 힘이 요구되는 상황에서 유압 발생기가 작동하여, 외력을 극복하는 데 필요한 힘을 보조할 수 있도록 제어한다. As shown in Graph 1, a certain amount of force is required to lift external force. In addition, the load distribution is changed according to the change of the link structure, and the required force is reduced. Therefore, in the present embodiment, the hydraulic generator is operated in a situation in which a force greater than the range of force that the user can exert is required to control the power required to overcome the external force.

본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기를 적용할 경우, 그래프 2와 같이 일정 크기의 힘 범위를 넘어 사용자가 외력을 극복하기에 과다한 힘을 느끼게 되는 상태에서, 릴레이(52)가 유압 챔버를 닫고 유압 발생기를 작동시켜 유압 호스에 갇힌 유체에 압력을 가하여 유압 출력 실린더을 통해 사용자의 힘을 보조하는 힘을 생성한다.When applying the wearable robot driver according to an embodiment of the present invention, as shown in the graph 2, the relay 52 is hydraulic pressure in a state in which the user feels an excessive force to overcome the external force beyond a certain range of force. The chamber is closed and the hydraulic generator is activated to pressurize the fluid trapped in the hydraulic hose to generate a force to assist the user through the hydraulic output cylinder.

Figure pat00002
Figure pat00002

<그래프 2> 착용형 로봇용 구동기가 있는 상태에서 인간이 느끼는 힘<Graph 2> Force that human feels when there is driver for wearable robot

이를 위해 감지기(80)는 유압 출력 실린더의 후단에 설치되어 외력(Load)을 측정할 수 있다. 따라서 감지기는 유압 출력 실린더(30)에 가해지는 외력을 측정하고 감지신호를 발생시킨다. 감지신호를 전달받은 컨트롤러(50)는 유압 발생기의 구동이 필요한 액티브(Active) 구동 상태인지, 유압 발생기의 구동이 필요없는 패시브(Passive) 구동 상태인지를 판단한다. 액티브 구동 상태는 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우로, 사용자가 느끼는 힘이 큰 경우에 해당한다. 반면 패시브 구동 상태은 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 미만인 경우로, 사용자는 유압 출력 실린더에 의한 힘의 보조 없이도 외력을 이겨내고 운동할 수 있는 경우에 해당한다.To this end, the detector 80 may be installed at the rear end of the hydraulic output cylinder to measure an external force. Therefore, the sensor measures the external force applied to the hydraulic output cylinder 30 and generates a detection signal. The controller 50 that has received the detection signal determines whether it is an active driving state that requires the driving of the hydraulic generator or a passive driving state that does not require the driving of the hydraulic generator. The active driving state is a case where the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a certain magnitude, and corresponds to a case where a user feels a large force. On the other hand, the passive driving state is a case where the external force applied to the hydraulic output cylinder is less than a certain size, and the user can overcome the external force and move without the assistance of the force by the hydraulic output cylinder.

그래프 2에 나타난 바와 같이 액티브 구동 상태에서는 유압 발생기(10)가 작동하게 되고 사용자는 유압 출력 실린더(30)에 의해 외력을 극복하는 데 필요한 힘을 보조받을 수 있다. 그리고 외력이 일정 크기 미만이 되는 경우, 즉 유압 출력 실린더(30)에 가해지는 외력이 일정 크기 미만으로 감지되는 경우에는 유압 발생기(10)의 작동이 멈추고 패시브 구동 상태로 복귀하게 된다.As shown in graph 2, the hydraulic generator 10 is operated in the active driving state, and the user can be assisted by the hydraulic output cylinder 30 to overcome the external force. When the external force becomes less than a certain size, that is, when the external force applied to the hydraulic output cylinder 30 is sensed to be less than the predetermined size, the operation of the hydraulic generator 10 stops and returns to the passive driving state.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 유압 출력 실린더(30)에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우, 즉 액티브 구동 상태에서 유체의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 유압 출력 실린더는 유압 발생기의 유체 압력을 전달받아 힘을 발생시킨다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 미만인 경우, 즉 패시브 구동 상태에서 유체의 흐름을 나타낸 도면이다. 각 도면에서 유체의 유동선은 굵게 표시하였다.3 is a view showing the flow of the fluid when the external force applied to the hydraulic output cylinder 30 is a predetermined size or more, that is, in an active driving state according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the hydraulic output cylinder generates a force by receiving the fluid pressure of the hydraulic generator. 4 is a view showing the flow of the fluid when the external force applied to the hydraulic output cylinder is less than a certain size, that is, in a passive driving state according to an embodiment of the present invention. In each figure, the flow line of the fluid is shown in bold.

패시브 영역에서 도 4와 같이 컨트롤러(50)는 유압 발생기(10)의 작동을 정지시키고, 유압 챔버(40)가 작동하도록 릴레이(52)를 제어한다. 릴레이가 유압 챔버의 입구를 열어 유체가 유압 출력 실린더와 유동 가능하게 되면, 유압 출력 실린더(30)에 가해지는 외력은 유압 챔버(40)에 의해 감쇄될 수 있다. 내부로 유입 또는 유출되는 유체의 흐름에 모두 저항력을 부과하는 구조로 설계된 유압 챔버(40)는 유압 발생기(10)가 멈춘 패시브 영역에서 댐퍼로서의 역할을 수행한다. 즉 외력이 과도하게 작용하지 않는 상황에서 착용형 로봇용 구동기가 갑작스럽게 외력에 의해 동작하는 것을 방지한다. 따라서 유압 출력 실린더에 의해 힘이 보조되지 않고 있는 상황에서 갑작스런 외력에 의해 사용자의 신체에 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있다.In the passive region, as shown in FIG. 4, the controller 50 stops the operation of the hydraulic generator 10 and controls the relay 52 to operate the hydraulic chamber 40. When the relay opens the inlet of the hydraulic chamber so that the fluid can flow with the hydraulic output cylinder, the external force applied to the hydraulic output cylinder 30 can be attenuated by the hydraulic chamber 40. The hydraulic chamber 40 designed to impose resistance to both the flow of the fluid flowing into or out of the inside serves as a damper in the passive region where the hydraulic generator 10 is stopped. That is, the wearable robot driver is prevented from being suddenly operated by the external force in the situation where the external force is not excessively acted on. Therefore, it is possible to prevent the shock to the user's body by a sudden external force in the situation that the force is not assisted by the hydraulic output cylinder.

그리고 다시 외력이 크게 작용하는 경우, 즉 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 것으로 감지되는 액티브 영역에서, 컨트롤러(50)는 도 3과 같이 릴레이(52)를 제어하여 유압 챔버(40)의 작동을 멈추고, 유압 발생기(10)를 작동시킨다. 이와 같은 외력의 판단 과정을 통해 유압 발생기와 유압 챔버는 작동이 제어될 수 있고, 그에 따라 착용형 로봇용 구동기의 동작을 유연하게 조절할 수 있다.In addition, when the external force acts largely, that is, in the active region in which the external force applied to the hydraulic output cylinder is sensed to be greater than or equal to a certain magnitude, the controller 50 controls the relay 52 to control the relay 52 as shown in FIG. 3. The operation stops and the hydraulic generator 10 is operated. Through the determination of the external force, the operation of the hydraulic generator and the hydraulic chamber can be controlled, thereby flexibly adjusting the operation of the wearable robot driver.

착용형 로봇용 구동기 작동을 각 단계별 흐름으로 나타내면 다음과 같다.Operation of the wearable robot driver is shown in the flow of each step as follows.

단계1. 먼저 인간이 부하(Load)를 들어올림과 동시에 유압 출력 실린더(30)에 장착된 감지기(80)로부터 유압 출력 실린더에 가해지는 외력을 측정한다.Step 1. First, a human lifts a load and simultaneously measures an external force applied to the hydraulic output cylinder from the sensor 80 mounted on the hydraulic output cylinder 30.

단계 2. 감지기에 측정된 외력이 일정 크기 미만이면, On/Off 릴레이(52)가 유압 챔버(40)로 유체가 흐를 수 있도록 유로를 개방한다. 사용자는 부하(Load)를 직접 들어올린다. 그리고 유압 발생기가 동작하지 않는 상태에서 유압 출력 실린더(30)와 유압 챔버(40)는 폐쇄 유로를 형성하고, 유압 챔버는 댐핑 기능을 수행한다.Step 2. If the external force measured by the detector is less than a certain magnitude, the on / off relay 52 opens the flow path for the fluid to flow into the hydraulic chamber 40. The user lifts the load directly. In the state where the hydraulic generator is not operated, the hydraulic output cylinder 30 and the hydraulic chamber 40 form a closed flow path, and the hydraulic chamber performs a damping function.

단계 3. 감지기에 측정된 외력이 일정 크기 이상이면, On/Off 릴레이가 유압챔버의 입구를 막고 유체의 흐름이 복수의 유압 발생기로 흐르도록 폐쇄 구조를 구성해 유압 발생 구동기가 사용자가 동작하는데 필요한 힘을 보조한다. 따라서 부하(Load)를 들어올리거나 밀 때 필요한 사용자의 힘을 경감시킬 수 있다.Step 3. If the external force measured by the detector is greater than or equal to a certain magnitude, the On / Off relay blocks the inlet of the hydraulic chamber and configures the closed structure so that the flow of fluid flows to the multiple hydraulic generators. Assist strength Therefore, it is possible to reduce the force of the user required to lift or push the load.

단계 4. 전술한 바와 같은 외력 크기 및 변화를 계속 체크하기 위해 단계 1로 복귀한다.Step 4. Return to Step 1 to continue checking the external force magnitude and change as described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기는 유압 펌프를 사용하지 않고 소형 모터를 사용하는 유압 발생기(10)를 활용함으로써 구동기 전체의 무게를 줄일 수 있으며, 인체 구조에 적합하게 유압 발생기를 배치할 수 있다. 또한 유압 발생기의 작은 크기로 인해 인체에 밀착된 모터 배치가 가능하여 착용감이 증대된다.Wearable robot driver according to an embodiment of the present invention can reduce the weight of the entire driver by utilizing the hydraulic generator 10 using a small motor without using a hydraulic pump, the hydraulic generator to suit the human body structure Can be placed. In addition, due to the small size of the hydraulic generator can be placed in close contact with the human body to increase the wearing comfort.

그리고 복수의 유압 발생기의 협동 구동력이 유압 출력 실린더(30)를 구동하여 유압에 의한 힘을 증폭하므로 작동되는 유압 발생기의 수를 조절하여 필요한 만큼의 힘을 출력할 수 있게 된다.In addition, since the cooperative driving force of the plurality of hydraulic generators drives the hydraulic output cylinder 30 to amplify the force by the hydraulic pressure, the number of hydraulic generators that are operated can be adjusted to output as much force as necessary.

또한 패시브 영역에서 유압 챔버(40)를 사용함으로써 유압 발생기의 동력이 필요하지 않은 상태 또는 멈춰 있는 정상상태에서 외부 충격으로부터 착용자를 보호할 수 있다.The use of the hydraulic chamber 40 in the passive area also protects the wearer from external shocks in situations where power of the hydraulic generator is not needed or in a stationary steady state.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액티브 영역에서 유압 발생기(10)가 작동되고 유압 챔버(40)의 작동이 정지된 상태라도, 유압 챔버는 급격한 외력의 증가시 작동하여 급격한 외란에 의해 가해질 수 있는 충격을 감쇄시킬 수 있다. 외부 부하(Load)가 증가하면 릴레이(52)가 유압 챔버(40)를 막고, 서보 모터(11)가 구동하게 되는데, 이 때 급격한 외란이 주어지면 작용하면 릴레이(52)가 자동으로 열리면서 부하에 의해 생성된 유압을 유압 챔버(40)로 빼내어 사용자의 신체 충격을 방지한다. 즉 감지기(80)에서 측정되는 외력의 변화율이 일정 크기보다 큰 경우, 컨트롤러(50)는 유압 발생기의 작동이 이루어지는 상황이라도 갑작스런 외란의 발생으로 판단하고 유압 챔버(40)를 작동시키게 된다. 따라서 본 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기는 모든 상황에서 외부의 충격으로부터 사용자를 보호할 수 있는 이점이 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, even when the hydraulic generator 10 is operated in the active region and the operation of the hydraulic chamber 40 is stopped, the hydraulic chamber is operated when a sudden increase in external force is applied and caused by sudden disturbance. Can attenuate the impact. When the external load is increased, the relay 52 blocks the hydraulic chamber 40 and the servo motor 11 is driven. At this time, if a sudden disturbance is given, the relay 52 automatically opens and acts on the load. The hydraulic pressure generated by this is drawn out into the hydraulic chamber 40 to prevent a user's body shock. That is, when the rate of change of the external force measured by the detector 80 is greater than a predetermined size, the controller 50 determines that a sudden disturbance occurs even in a situation where the hydraulic generator is operated, and operates the hydraulic chamber 40. Therefore, the wearable robot driver according to the present embodiment has an advantage of protecting the user from external shocks in all situations.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유압 발생기(10)의 구동력을 보조하기 위하여 유압 챔버(40)에 저장된 에너지를 유압 발생에 이용할 수 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 착용형 로봇용 구동기의 유압 흐름을 나타낸 개략도이다. 본 실시예에서는 유압 챔버에서 생성된 압력과 탄성 부재의 탄성력을 유압 발생기로 피드백(Feedback)시켜 유압 발생기를 보조할 수 있도록 축적된 Kinetic energy 보조 회로도를 장착할 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, in order to assist the driving force of the hydraulic generator 10, the energy stored in the hydraulic chamber 40 can be used for generating the hydraulic pressure. Figure 5 is a schematic diagram showing the hydraulic flow of the wearable robot driver according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the accumulated Kinetic energy auxiliary circuit diagram may be mounted to feed back the pressure generated in the hydraulic chamber and the elastic force of the elastic member to the hydraulic generator to assist the hydraulic generator.

도 5에 도시된 바와 같이 패시브 구동 상태에서 모두 소모되지 못하고 액티브 구동상태로 전환됨에 따라 유압 챔버(40)에 저장되어 있던 에너지를 유압 발생기로 전달할 수 있다. 이를 구현하기 위하여 유압 챔버(40)와 유압 발생기(10)를 유압 호스로 연결하여 유압 챔버에 위치하는 유체의 압력이 유압 발생기의 유압 발생 실린더(15)에 전달될 수 있는 유체 흐름을 만들 수 있다. 이때, 유체의 흐름 및 전달 압력을 제어하기 위하여 유압 호스에 체크 밸브(check valve) 및 방향 전환 밸브(90) 등을 설치할 수 있다. As shown in FIG. 5, the energy stored in the hydraulic chamber 40 may be transferred to the hydraulic generator as it is not consumed in the passive driving state and is switched to the active driving state. In order to implement this, the hydraulic chamber 40 and the hydraulic generator 10 may be connected with a hydraulic hose to create a fluid flow in which the pressure of the fluid located in the hydraulic chamber may be transmitted to the hydraulic generating cylinder 15 of the hydraulic generator. . In this case, in order to control the flow and the transfer pressure of the fluid, a check valve and a direction switching valve 90 may be installed in the hydraulic hose.

본 발명의 다른 실시예에서는 유압 챔버의 탄성 부재에 저장되어 있던 에너지가 유압 발생기의 유압 발생 과정에 사용되고, 최종적으로 유압 출력 실린더의 힘 발생에 이용될 수 있다. 따라서 서보 모터의 구동에 소요되는 에너지를 줄일 수 있는 효과가 있다.In another embodiment of the present invention, the energy stored in the elastic member of the hydraulic chamber is used in the hydraulic pressure generating process of the hydraulic generator, and finally can be used to generate the force of the hydraulic output cylinder. Therefore, there is an effect that can reduce the energy required to drive the servo motor.

상기에서 설명한 착용형 로봇용 구동기는 사용자의 힘을 보조하기 위한 근력 보조 로봇 또는 장치에 다양하게 사용될 수 있을 것이다. 즉 다리, 어깨, 팔, 허리, 무릎 등의 근력을 보조하기 위한 착용형 로봇의 구동 장치로서, 인체의 각 부분에 적합한 구조로 설계되는 착용형 로봇의 구동원으로 사용될 수 있다.The above-described wearable robot driver may be used in various ways in a muscle assisting robot or device for assisting a user's power. That is, as a driving device of a wearable robot for assisting muscle strength of legs, shoulders, arms, waist, knees, and the like, it may be used as a driving source of a wearable robot designed in a structure suitable for each part of the human body.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.

10: 유압 발생기 11: 서보 모터
12: 스크류 13: 너트 결합체
14: 피스톤 15: 유압 발생 실린더
151: 유압 발생 실린더 출구 30: 유압 출력 실린더
40: 유압 챔버 50: 컨트롤러
52: 릴레이 60: 유압 호스
70: 링크 결합체 80: 감지기
90: 방향 전환 밸브10: hydraulic generator 11: servo motor
12: screw 13: nut combination
14: piston 15: hydraulic generating cylinder
151: hydraulic generating cylinder outlet 30: hydraulic discharge cylinder
40: hydraulic chamber 50: controller
52: relay 60: hydraulic hose
70: link assembly 80: detector
90: directional valve

Claims (15)

유체를 소정의 압력으로 유동시키는 유압 발생기;
상기 유압 발생기와 연결되어 상기 유체가 유동가능하며, 상기 유체의 압력을 이용하여 힘을 제공하는 유압 출력 실린더;
상기 유압 출력 실린더와 연결되어 상기 유체가 유동가능하며, 상기 유체의 흐름에 저항력을 부과하는 유압 챔버;
상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력을 감지하여 감지신호를 발생시키는 감지기; 및
상기 감지신호를 수신하여, 상기 유압 발생기와 상기 유압 챔버의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 착용형 로봇용 구동기.A hydraulic generator for flowing the fluid to a predetermined pressure;
A hydraulic output cylinder connected to the hydraulic generator, wherein the fluid is flowable and provides a force using the pressure of the fluid;
A hydraulic chamber connected to the hydraulic output cylinder to flow the fluid and to impose a resistance to the flow of the fluid;
A detector for detecting an external force applied to the hydraulic output cylinder and generating a detection signal; And
And a controller configured to receive the detection signal and control an operation of the hydraulic generator and the hydraulic chamber. 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우에 상기 유압 발생기를 작동시키고, 상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 미만인 경우에 상기 유압 발생기를 정지시키는, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
The controller operates the hydraulic generator when the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a predetermined size, and stops the hydraulic generator when the external force applied to the hydraulic output cylinder is less than a certain magnitude. . 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우에 상기 유압 챔버를 정지시키고, 상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 미만인 경우에 상기 유압 챔버를 작동시키는, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
The controller stops the hydraulic chamber when the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a predetermined size, and operates the hydraulic chamber when the external force applied to the hydraulic output cylinder is less than or equal to a predetermined size. . 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 유압 출력 실린더와 상기 유압 챔버 사이에 위치하며, 상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우에 상기 유압 챔버의 입구를 닫고, 상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 미만인 경우에 상기 유압 챔버의 입구를 여는 릴레이를 포함하는, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
The controller,
Located between the hydraulic output cylinder and the hydraulic chamber, and closes the inlet of the hydraulic chamber when the external force applied to the hydraulic output cylinder is a predetermined size or more, and the external force applied to the hydraulic output cylinder is less than a predetermined size A driver for a wearable robot, comprising a relay that opens the inlet of the hydraulic chamber. 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력의 변화율이 일정 크기 이상인 경우에 상기 유압 챔버를 작동시키는, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
And the controller operates the hydraulic chamber when the rate of change of the external force applied to the hydraulic output cylinder is greater than or equal to a predetermined magnitude. 제1항에 있어서,
상기 유압 발생기는
내부에 왕복 운동하는 피스톤을 구비하고, 상기 유체를 수용하는 유압 발생 실린더;
상기 컨트롤러가 전송하는 제어신호를 수신하여, 상기 피스톤을 구동시키는 서모 모터를 포함하는, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
The hydraulic generator
A hydraulic generating cylinder having a piston reciprocating therein and accommodating the fluid;
Receiving a control signal transmitted by the controller, comprising a thermo motor for driving the piston, wearable robot driver. 제6항에 있어서,
상기 유압 발생기는
상기 서보 모터에 의해 회동하는 스크류;
일부는 상기 스크류에 결합되어 상기 스크류의 회동에 따라 직선 운동하고, 타부는 상기 피스톤에 결합되어 상기 피스톤을 직선 운동시키는 너트 결합체를 더 포함하는, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 6,
The hydraulic generator
A screw rotated by the servo motor;
A part coupled to the screw to linearly move according to the rotation of the screw, and the other part further comprises a nut assembly coupled to the piston to linearly move the piston. 제1항에 있어서,
상기 유압 발생기는 복수 개인, 착용형 로봇용 구동기. The method of claim 1,
The hydraulic generator is a plurality, the wearable robot driver. 제1항에 있어서,
상기 유압 챔버는 상기 유체의 흐름에 저항하는 탄성 부재를 포함하는, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
And the hydraulic chamber includes an elastic member that resists the flow of the fluid. 제9항에 있어서,
상기 탄성부재는
상기 유압 챔버에 상기 유체가 유입되는 흐름을 저항하는 제1 압축 스프링;
상기 유압 챔버에 상기 유체가 유출되는 흐름을 저항하는 제2 압축 스프링을 포함하는, 착용형 로봇용 구동기.10. The method of claim 9,
The elastic member is
A first compression spring that resists the flow of the fluid into the hydraulic chamber;
And a second compression spring that resists the flow of fluid outflow into the hydraulic chamber. 제9항에 있어서,
상기 유압 출력 실린더에 가해지는 외력이 일정 크기 이상인 경우에
상기 유압 챔버의 상기 탄성 부재에 저장된 에너지는 상기 유압 발생기에 전달되어 상기 유체를 유동시키는 에너지로 사용되는, 착용형 로봇용 구동기.10. The method of claim 9,
When the external force applied to the hydraulic output cylinder is a certain size or more
Energy stored in the elastic member of the hydraulic chamber is used as the energy to be delivered to the hydraulic generator to flow the fluid. 제1항에 있어서,
상기 감지기는 압력 센서인, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
And the detector is a pressure sensor. 제1항에 있어서,
상기 유압 발생기, 상기 유압 출력 실린더 및 상기 유압 챔버를 각각 연결하며, 상기 유체가 흐르는 유압 호스를 더 포함하는 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
And a hydraulic hose through which the hydraulic generator, the hydraulic output cylinder, and the hydraulic chamber are respectively connected, and the fluid flows. 제1항에 있어서,
상기 유압 출력 실린더와 결합되며, 상기 유압 실리더의 힘을 전달하는 링크 결합체를 더 포함하는 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 1,
And a link assembly coupled to the hydraulic output cylinder and transmitting a force of the hydraulic cylinder. 제14항에 있어서,
상기 링크 결합체는
상기 유압 출력 실린더를 지지하는 제1 링크;
상기 제1 링크와 힌지 결합되는 제2 링크; 및
상기 제2 링크와 힌지 결합되고, 상기 유압 출력 실린더의 출력암과 연결되어 상기 유압 출력 실린더의 힘을 전달하는 제3 링크를 포함하는, 착용형 로봇용 구동기.The method of claim 14,
The link assembly is
A first link supporting the hydraulic output cylinder;
A second link hinged to the first link; And
And a third link hinged to the second link and connected to an output arm of the hydraulic output cylinder to transmit a force of the hydraulic output cylinder.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101244851B1 (en) * 2011-12-27 2013-03-18 한양대학교 에리카산학협력단 Wearable robot for assisting the muscular strength of lower extremity
KR101327392B1 (en) * 2012-06-14 2013-11-08 (주)신우중공업 Hammer apparatus
KR101355133B1 (en) * 2012-09-17 2014-01-28 (주)신우중공업 Breaker structure equipment of excavator
KR101528042B1 (en) * 2013-10-16 2015-06-10 주식회사 포스코 Complex linear driving apparatus
CN106667728A (en) * 2015-11-06 2017-05-17 三星电子株式会社 Power transmission module and motion assistance device comprising the same
KR20200141650A (en) 2019-06-11 2020-12-21 오정석 oil storage tank integral valve box

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101244851B1 (en) * 2011-12-27 2013-03-18 한양대학교 에리카산학협력단 Wearable robot for assisting the muscular strength of lower extremity
KR101327392B1 (en) * 2012-06-14 2013-11-08 (주)신우중공업 Hammer apparatus
WO2013187691A1 (en) * 2012-06-14 2013-12-19 주식회사 신우중공업 Hammer raising device
KR101355133B1 (en) * 2012-09-17 2014-01-28 (주)신우중공업 Breaker structure equipment of excavator
KR101528042B1 (en) * 2013-10-16 2015-06-10 주식회사 포스코 Complex linear driving apparatus
CN106667728A (en) * 2015-11-06 2017-05-17 三星电子株式会社 Power transmission module and motion assistance device comprising the same
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