KR20110104781A - 와이어 구동방식 외골격 로봇 - Google Patents

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KR20110104781A
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Abstract

본 발명은 와이어 구동방식 외골격 로봇에 관한 것으로, 복귀 스프링을 이용하여 와이어의 장력이 항상 충분히 유지되도록 와이어의 밀고 당김 방식을 보완하고, 와이어의 교체 및 수리가 수월하도록 개선시킨 것이다. 본 발명의 와이어 구동방식 외골격 로봇에서, 좌우 한 쌍의 제1 조인트 풀리가 각각 외골격 허벅지 프레임과 직동되고 제1 와이어와 연결되며, 제1 와이어에 장력이 주어지면 제1 조인트 풀리와 외골격 허벅지 프레임이 연동하면서 회전하고, 제1 와이어의 장력이 풀리면 제1 조인트 풀리에 설치된 복귀 스프링의 탄성에 의해 복귀운동을 한다. 또한, 좌우 한 쌍의 제2 조인트 풀리가 각각 양면 풀리로 구성되며, 제2 조인트 풀리의 한 면은 제2 와이어와 연결되고, 제2 조인트 풀리의 반대 면은 제3 와이어를 통해 외골격 종아리 프레임과 연결되며, 제2 와이어에 장력이 주어지면 제2 조인트 풀리가 회전하고, 이와 연동하여 제3 와이어에 의해 외골격 종아리 프레임이 회전하며, 제2 와이어의 장력이 풀리면 외골격 종아리 프레임에 설치된 복귀 스프링의 탄성에 의해 복귀운동을 한다.

Description

와이어 구동방식 외골격 로봇{Tendon-Driven Exoskeletal Power Assistive Robot}
본 발명은 와이어 구동방식 외골격 로봇에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자 하체에 착용하는 외골격 로봇이 지지대의 모터로부터 공급되는 와이어에 의해 동력을 전달받는 방식의 와이어 구동방식 외골격 로봇에 관한 것이다.
정상적인 운동 및 보행이 어려운 노인과 환자를 위한 보조기는 고령화 사회에서 필수품이 되고 있다. 기존의 수동형 보조기의 단점을 극복하기 위해 최근에는 액추에이터를 부착한 능동형 근력 보조기가 활발히 연구되고 있다. 하지만 기존에 연구된 근력 보조기는 구동기, 제어기 및 전원부 등에 따른 무게와 부피 때문에, 실제로 하지근력이 저하되어 외골격 보조기를 필요로 하는 노인과 환자가 사용하기 어려운 단점이 있다.
이러한 문제를 극복하기 위하여 와이어 구동방식 외골격 보조기가 개발된 바 있다. 와이어 구동방식의 외골격 보조기는 사용자가 밀고 다니는 별도의 캐스터워커(caster walker)에 구동기, 제어기 및 전원부를 장착함으로써, 사용자가 직접 착용하는 외골격 보조기의 무게와 부피를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
기존의 와이어 구동방식 외골격 보조기는 캐스터워커의 구동기로부터 공급되는 와이어의 밀고 당김에 의해 구동되는데, 와이어의 장력이 충분히 유지되지 않으면 동력전달 효율이 떨어지는 단점이 있다. 게다가 와이어에 장력을 제공하는 메커니즘이 복잡하고 와이어의 탈부착이 어렵기 때문에, 고장이 잦고 와이어 교체 및 수리가 어려운 단점이 있어 실용화에 걸림돌이 되어 왔다.
따라서 본 발명은 종래의 와이어 구동방식 외골격 보조기를 개선하기 위한 것으로, 복귀 스프링을 이용하여 와이어의 장력이 항상 충분히 유지되도록 와이어의 밀고 당김 방식을 보완하고, 와이어의 교체 및 수리가 수월하도록 개선시키는 데 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 구성의 와이어 구동방식 외골격 로봇을 제공한다.
본 발명에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇은, 좌우 한 쌍의 제1 조인트 풀리가 각각 외골격 허벅지 프레임과 직동되고 제1 와이어와 연결되며, 상기 제1 와이어에 장력이 주어지면 상기 제1 조인트 풀리와 상기 외골격 허벅지 프레임이 연동하면서 회전하고, 상기 제1 와이어의 장력이 풀리면 상기 제1 조인트 풀리에 설치된 복귀 스프링의 탄성에 의해 복귀운동을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 와이어 구동방식 외골격 로봇은, 좌우 한 쌍의 제2 조인트 풀리가 각각 양면 풀리로 구성되며, 상기 제2 조인트 풀리의 한 면은 제2 와이어와 연결되고, 상기 제2 조인트 풀리의 반대 면은 제3 와이어를 통해 외골격 종아리 프레임과 연결되며, 상기 제2 와이어에 장력이 주어지면 상기 제2 조인트 풀리가 회전하고, 이와 연동하여 상기 제3 와이어에 의해 상기 외골격 종아리 프레임이 회전하며, 상기 제2 와이어의 장력이 풀리면 상기 외골격 종아리 프레임에 설치된 복귀 스프링의 탄성에 의해 복귀운동을 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 와이어는 상기 제1 조인트 풀리에 연결된 후 풀리 커버에 의해 고정될 수 있다.
또한, 상기 제2 와이어는 상기 제2 조인트 풀리의 한 면에 연결된 후 풀리 커버에 의해 고정되며, 상기 제3 와이어는 한쪽 끝이 상기 제2 조인트 풀리의 반대 면에 연결된 후 풀리 커버에 의해 고정되고 반대쪽 끝이 상기 외골격 종아리 프레임에 연결된 후 풀리 커버에 의해 고정될 수 있다.
또한, 상기 제3 와이어는 상기 제1 조인트 풀리를 거쳐 가며, 상기 제1 조인트 풀리는 상기 제1 와이어가 연결된 풀리와 상기 제3 와이어가 거쳐 가는 풀리로 구성되고, 상기 제1 조인트 풀리의 두 풀리는 서로 동축선상에 있으면서 서로의 운동에 영향을 주지 않는 형태일 수 있다.
또한, 상기 외골격 허벅지 프레임은 모듈 프레임에 조립되며, 상기 모듈 프레임은 상기 외골격 허벅지 프레임의 회전범위를 정하는 센서와 스토퍼 중 적어도 하나를 장착할 수 있다.
또한, 상기 외골격 허벅지 프레임은 상기 외골격 종아리 프레임의 회전범위를 정하는 센서와 스토퍼 중 적어도 하나를 장착할 수 있다.
또한, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 각각 액추에이터에 탈부착 가능하도록 고정되어 동력을 전달받을 수 있다.
또한, 상기 액추에이터는 상승하강운동을 하는 리니어모션식 모터와 로테이션회전식 모터 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 외골격 로봇과 사용자를 지지하기 위해 외부에서 보조해 주는 이동/고정 보조기를 더 포함할 수 있으며, 상기 모듈 프레임은 상기 이동/고정 보조기에 탈부착될 수 있다.
또한, 상기 복귀 스프링은 토션 스프링, 태엽 스프링, 코일 스프링 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 분리 스프링을 장착한 축과 상기 제1 조인트 풀리 또는 상기 분리 스프링을 장착한 축과 상기 외골격 종아리 프레임은 체결/분리가 가능한 요소로 체결될 수 있다.
또한, 상기 각 와이어의 끝에는 와이어 슬리브가 형성되며, 상기 와이어 슬리브는 상기 각각의 조인트 풀리에 파여 있는 홈에 끼워질 수 있다.
본 발명은 와이어의 탈부착이 가능하고 와이어에 장력을 주는 메커니즘이 단순하여 수리가 용이한 장점이 있다.
종래의 와이어 구동방식 외골격 로봇은 풀리에 와이어를 연결하고 전동 액추에이터의 왕복운동에 의해 정역회전을 하는 메커니즘이었다. 따라서 와이어의 장력을 따로 주기 위한 메커니즘이 필요하다. 이에 비하여, 본 발명은 와이어에 의한 구동력이 한 방향으로만 가해지며, 한 방향으로만 장력이 가해진 와이어는 복귀 스프링에 의해 정역회전을 보조받으므로 메커니즘이 단순해진다. 또한, 사용자는 필요에 따라 와이어를 탈부착할 수 있고, 스프링과 외골격 로봇이 서로 영향을 받지 않도록 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 사용 상태도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 외골격 프레임과 조인트 풀리의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 제1 조인트 풀리 및 외골격 허벅지 프레임이 와이어 및 스프링에 의해 구동되는 방식을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 외골격 종아리 프레임이 와이어 및 스프링에 의해 구동되는 방식을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 조인트 풀리를 보여주는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 와이어를 보여주는 사시도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있거나 본 발명과 직접 관련이 없는 사항에 대해서는 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 명확히 전달하기 위해 설명을 생략할 수 있다.
한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.
본 발명은 사용자의 보행 및 앉기/서기 동작의 보조를 위하여 다음과 같이 구성되는 와이어 구동방식 외골격 로봇을 제공한다. 본 발명의 외골격 로봇은 사용자의 하체에 착용하는 좌우 한 쌍으로 이루어진다. 편의상, 본 명세서 및 도면에서는 한쪽 부분만을 다루지만, 다른 한쪽도 마찬가지의 구성 및 작용을 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 사용 상태도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 외골격 프레임과 조인트 풀리의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 외골격 로봇은 와이어(10a, 10b, 10c)를 통해 구동된다. 이 중에서 제1 와이어(10a)와 제2 와이어(10b)는 지지대(도시 생략)에 고정된 액추에이터(60)로부터 각각 공급된다. 외골격 로봇에는 두 개의 조인트 풀리(20a, 20b)가 장착되어 있다. 각각의 조인트 풀리(20a, 20b)는 와이어(10a, 10b, 10c)의 탈부착이 가능하며, 와이어 탈부착 후 구동시에 와이어 이탈을 방지하는 메커니즘으로 구성되어 있다.
제1 조인트 풀리(20a)는 외골격 허벅지 프레임(31)과 직동되어 있으며 제1 와이어(10a)를 통해 동력을 전달받는다. 액추에이터(60)에 의해 제1 와이어(10a)에 장력이 주어지면 제1 조인트 풀리(20a)가 회전하고, 그와 연동하여 외골격 허벅지 프레임(31)도 회전하게 된다. 액추에이터(60)가 제1 와이어(10a)의 장력을 풀어주면 제1 조인트 풀리(20a)에 설치된 복귀 스프링(22)의 탄성에 의해 복귀운동을 하게 된다.
제2 조인트 풀리(20b)는 양면 풀리로 되어 있고, 한 면은 제2 와이어(10b)의 탈부착이 가능한 구조로, 반대 면은 제3 와이어(10c)가 외골격 종아리 프레임(32)과 연결되는 구조로 되어 있다. 액추에이터(60)에 의해 제2 와이어(10b)에 장력이 주어지면 제2 조인트 풀리(20b)는 회전하고, 그와 연동하여 반대 면에 고정된 제3 와이어(10c)에 의해 외골격 종아리 프레임(32)이 구동하게 된다. 외골격 종아리 프레임(32)의 관절 반대 면에는 복귀 스프링 메커니즘으로 되어 있어, 액추에이터(60)가 제2 와이어(10b)의 장력을 풀어주는 것만으로도 복귀 스프링(22)의 탄성에 의해 복귀가 가능하다.
이와 같이, 외골격 로봇은 외부의 지지대에 장착된 액추에이터(60)로부터 공급되는 와이어(10a, 10b, 10c)를 통해 구동될 뿐만 아니라, 복귀 스프링(22)을 통해 복귀운동이 이루어지면서, 외골격 허벅지 프레임(31)과 외골격 종아리 프레임(32)의 유기적인 운동에 의해 보행동작이 성립하게 된다.
지지대는 사용자의 이동이 가능한 이동형 캐스트워커 형태와 재활운동을 도울 수 있는 고정형 트래드밀 형태로 제작할 수 있다.
복귀 스프링 메커니즘은 외골격 로봇에 장착되어 있으나, 그 축이 외골격 로봇을 움직이는 조인트 풀리와 필요에 따라 간편하게 탈부탁이 가능하도록 되어 있다. 따라서 지지대에 고정되지 않고 외골격 로봇만 착용시에는 복귀 스프링의 간섭 없이 사용자가 움직이는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 제1 조인트 풀리 및 외골격 허벅지 프레임이 와이어 및 스프링에 의해 구동되는 방식을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 외골격 종아리 프레임이 와이어 및 스프링에 의해 구동되는 방식을 보여주는 도면이다.
먼저, 도 4 및 전술한 도 2와 도 3을 참조하여 제1 조인트 풀리 및 외골격 허벅지 프레임의 관련 구성 및 구동방식에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
외골격 로봇은 일단에 제1 조인트 풀리(20a)와 외골격 허벅지 프레임(31)이 서로 연동되도록 연결되어 있고, 제1 조인트 풀리(20a)는 모듈 프레임(33)에 연결되어 있다. 제1 조인트 풀리(20a)와 외골격 허벅지 프레임(31)은 복귀 스프링(16)에 연결되어 복귀 스프링(16)이 힘을 받지 않은 상태에서 초기 위치로 고정되어 있다.
제1 조인트 풀리(20a)에는 제1 와이어(10a)가 탈부착 가능하도록 연결된다. 제1 조인트 풀리(20a)에 제1 와이어(10a)를 연결한 후, 구동시 분리되지 않도록 풀리 커버(23)로 고정시킨다. 제1 조인트 풀리(20a)에 장착된 풀리 커버(23)는 수동조작이 가능하며, 제1 와이어(10a)를 제1 조인트 풀리(20a)에 부착한 후 고정시킨다.
액추에이터(60)가 제1 와이어(10a)를 잡아당김에 따라 제1 조인트 풀리(20a)가 회전하고, 이에 연동하여 외골격 허벅지 프레임(31)이 회전한다. 회전의 복귀는 복귀 스프링(16)에 의해 이루어진다.
즉, 액추에이터(60)가 정회전 및 하강운동을 하여 제1 와이어(10a)에 장력을 주게 되면 외골격 허벅지 프레임(31)이 회전을 하게 되고, 액추에이터(60)가 역회전 및 상승운동을 하여 제1 와이어(10a)에 장력을 가하지 않게 되면 복귀 스프링(16)의 영향을 받아 원위치로 복귀하는 메커니즘이다. 이에 따라 외골격 로봇의 외골격 허벅지 프레임(31)과 사용자의 하지가 운동을 하게 된다.
외골격 허벅지 프레임(31)이 조립되어 있는 모듈 프레임(33)에는 센서와 기구적 스토퍼가 장착되어 있으며, 이에 의해 회전범위가 정해진다.
이어서, 도 5 및 전술한 도 2와 도 3을 참조하여 외골격 종아리 프레임의 관련 구성 및 구동방식에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
제2 조인트 풀리(20b)에는 양쪽 풀리로 되어 있어 각 면에 제2 와이어(10b)와 제3 와이어(10c)가 탈부착 가능하도록 연결된다. 액추에이터(60)가 제2 와이어(10b)를 잡아당기면 제2 조인트 풀리(20b)가 회전한다. 제3 와이어(10c)는 제2 조인트 풀리(20b)와 외골격 종아리 프레임(32) 사이에 고정 장착된다. 제2 와이어(10b)가 잡아당겨짐에 따라 제2 조인트 풀리(20b)에 고정 장착된 제3 와이어(10c)에도 같은 동력이 전달되고, 이에 의해 외골격 종아리 프레임(32)이 회전한다. 회전의 복귀는 복귀 스프링(16)에 의해 이루어진다.
한편, 제3 와이어(10c)가 거쳐 가는 제3 조인트 풀리(20c)는 제1 와이어(10a)가 연결된 제1 조인트 풀리와 제3 와이어(10c)가 연결된 풀리가 서로 동축선상에 있으면서 서로의 운동에 영향을 주지 않는 형태로 되어 있다.
외골격 종아리 프레임(32)은 제3 와이어(10c)가 연결되는 풀리가 일체로 형성된 형태이다. 외골격 종아리 프레임(32)의 회전범위는 외골격 허벅지 프레임(31)에 장착된 센서와 기구적 스토퍼에 의해 회전범위가 정해진다. 제1 조인트 풀리(20a)와 마찬가지로, 제2 조인트 풀리(20b)와 외골격 종아리 프레임(32)의 풀리에도 풀리 커버(23)가 장착되어 구동시 와이어(10b, 10c)를 각각 고정시킨다.
한편, 도 1 내지 도 6을 다시 종합적으로 참조하면, 각각의 복귀 스프링(16)의 초기 위치는 앉은 자세로 설정한다. 사용자가 외골격 로봇을 착용한 후 서기 동작을 하면, 각 조인트 풀리(20a, 20b)에 액추에이터(60)가 작동할 때 앉은 자세로 위치가 고정된 복귀 스프링(16)을 눌러주는 부하와 사용자의 상체 무게를 같이 받게 되므로, 이 점을 고려하여 모터 선정을 한다.
복귀 스프링(16)의 초기 위치를 앉은 자세로 설정하여 제작하였을 때, 걷기 동작에서 복귀 스프링(16)의 탄성력에 의해 다리가 들어 올려지고, 액추에이터(60)가 와이어들(10a, 10b, 10c)을 통해 가하는 구동력과 외골격 로봇의 프레임(31, 32) 무게가 복귀 스프링(16)에 가하는 힘에 의해 다리가 내려지게 된다.
즉, 제1 조인트 풀리(20a)는 제1 와이어(10a)의 구동력에 의해 외골격 허벅지 프레임(31)을 시계방향으로 회전시킴으로써, 사용자 다리가 앉은 상태에서 서 있는 자세로 만든다. 외골격 허벅지 프레임(31)과 제1 조인트 풀리(20a) 간에는 스토퍼가 장착되어 있어 회전시 회전범위를 제한한다.
또한, 제2 조인트 풀리(20b)는 제2 와이어(10b)의 구동력에 의해 외골격 종아리 프레임(32)을 반시계방향으로 회전시킴으로써, 사용자 다리가 서 있는 자세로 만든다. 외골격 허벅지 프레임(31)과 외골격 종아리 프레임(32)에는 스토퍼가 장착되어 있어 회전시 인체의 동작범위를 벗어나지 않도록 한다.
한편, 외골격 로봇을 외부에서 보조해 주는 이동형 캐스터워커나 고정용 트레드밀에 장착되는 지지대는 외골격 로봇이 앉은 자세에서 일어나는 동작을 할 때 그 동작을 보조해 주는 역할도 수행한다. 따라서 외골격 로봇의 구동과 관련된 각 조인트 풀리(20a, 20b)에 동력을 제공하는 액추에이터(60)의 부하를 경감해줄 수 있다.
복귀 스프링(16)이 작용하는 외골격 로봇의 각각의 풀리(20a, 20b, 33)는 복귀 스프링(16) 장치와 수동으로 분리할 수 있는 핀 또는 키 메커니즘을 가지고 있다. 따라서 액추에이터(60)로부터 나온 와이어(10a, 10b)를 연결하지 않았을 때는 수동으로 이 핀 또는 키 메커니즘을 분리하여 외골격 로봇이 복귀 스프링(16)의 영향을 받지 않고 자유롭게 움직이는 것이 가능하다.
외골격 허벅지 프레임(31)과 종아리 프레임(32)에는 각각 사용자 하지와의 체결을 위한 브레이스(40)가 장착되며, 외골격 로봇의 모듈 프레임(33)은 외부에서 보조해 주는 이동/고정 보조기(50)에 탈부착된다.
동력을 전달하는 액추에이터(60)는 와이어(10a, 10b)의 탈부착 및 고정이 가능하며, 상승하강운동을 하는 리니어모션식 모터와 로테이션회전식 모터 둘 다 사용할 수 있다.
외골격 로봇에 동력을 전달하는 액추에이터(60)와 별도로 사용자의 앉기와 서기 동작을 보조하기 위해 외골격 로봇과 사용자를 지지해 주는 이동/고정 보조기(50)를 상하운동시켜 주는 액추에이터를 설치할 수 있다.
복귀 스프링(16)은 토션 스프링, 태엽 스프링, 코일 스프링 등 모든 종류의 스프링이 응용 가능하며, 외골격 로봇 제작시 복귀 스프링(16)은 외골격 로봇의 어느 관절에나 설치가 가능하고, 이동/고정 보조기(50)에도 복귀 스프링 설치가 가능하다.
한편, 분리 스프링(16)을 장착한 축과 관절을 움직이는 각 풀리(20a, 20b, 33)는 분할핀 또는 분할키와 같이 체결/분리가 가능한 요소로 체결될 수 있다. 따라서 액추에이터(60)로부터 나온 와이어(10a, 10b)를 연결하기 전에는 각 관절의 조인트 풀리(20a, 20b, 33)와 복귀 스프링(16)이 독립적이었다가, 와이어 체결시 분할핀 또는 분할키 등으로 체결하여 서로 영향을 받도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 조인트 풀리를 보여주는 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇의 와이어를 보여주는 사시도이다.
도 6과 도 7 및 전술한 도면들을 참조하면, 각각의 조인트 풀리에 와이어를 장착하는 방법은 다음과 같다. 우선, 풀리 커버(23)에 파여 있는 홈(23a)과 조인트 풀리(21)에 파여 있는 홈(21a)을 풀리 커버(23)를 돌려서 맞춘다. 이어서, 와이어(10) 끝에 있는 와이어 슬리브(11)를 조인트 풀리(21)의 홈(21a)에 끼운 후, 와이어 슬리부(21)가 빠지지 않도록 풀리 커버(23)를 돌린다. 조인트 풀리(21)에는 소형 스프링 메커니즘(24)이 장착되어 있고, 풀리 커버(23)에는 이 소형 스프링 메커니즘(24)의 작용에 의해 고정되는 홈이 있는데, 이 홈에 의해 풀리 커버(23)가 고정된다.
지금까지 실시예를 통하여 본 발명에 따른 와이어 구동방식 외골격 로봇에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10, 10a, 10b, 10c: 와이어 11: 와이어 슬리브
20a, 20b, 20c, 21: 조인트 풀리 22: 복귀 스프링
23: 풀리 커버 31: 외골격 허벅지 프레임
32: 외골격 종아리 프레임 33: 모듈 프레임
40: 브레이스 50: 이동/고정 보조기
60: 액추에이터

Claims (13)

  1. 좌우 한 쌍의 제1 조인트 풀리가 각각 외골격 허벅지 프레임과 직동되고 제1 와이어와 연결되며, 상기 제1 와이어에 장력이 주어지면 상기 제1 조인트 풀리와 상기 외골격 허벅지 프레임이 연동하면서 회전하고, 상기 제1 와이어의 장력이 풀리면 상기 제1 조인트 풀리에 설치된 복귀 스프링의 탄성에 의해 복귀운동을 하는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  2. 청구항 1에 있어서,
    좌우 한 쌍의 제2 조인트 풀리가 각각 양면 풀리로 구성되며, 상기 제2 조인트 풀리의 한 면은 제2 와이어와 연결되고, 상기 제2 조인트 풀리의 반대 면은 제3 와이어를 통해 외골격 종아리 프레임과 연결되며, 상기 제2 와이어에 장력이 주어지면 상기 제2 조인트 풀리가 회전하고, 이와 연동하여 상기 제3 와이어에 의해 상기 외골격 종아리 프레임이 회전하며, 상기 제2 와이어의 장력이 풀리면 상기 외골격 종아리 프레임에 설치된 복귀 스프링의 탄성에 의해 복귀운동을 하는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 와이어는 상기 제1 조인트 풀리에 연결된 후 풀리 커버에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 와이어는 상기 제2 조인트 풀리의 한 면에 연결된 후 풀리 커버에 의해 고정되며, 상기 제3 와이어는 한쪽 끝이 상기 제2 조인트 풀리의 반대 면에 연결된 후 풀리 커버에 의해 고정되고 반대쪽 끝이 상기 외골격 종아리 프레임에 연결된 후 풀리 커버에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3 와이어는 상기 제1 조인트 풀리를 거쳐 가며, 상기 제1 조인트 풀리는 상기 제1 와이어가 연결된 풀리와 상기 제3 와이어가 거쳐 가는 풀리로 구성되고, 상기 제1 조인트 풀리의 두 풀리는 서로 동축선상에 있으면서 서로의 운동에 영향을 주지 않는 형태인 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 외골격 허벅지 프레임은 모듈 프레임에 조립되며, 상기 모듈 프레임은 상기 외골격 허벅지 프레임의 회전범위를 정하는 센서와 스토퍼 중 적어도 하나를 장착하는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 외골격 허벅지 프레임은 상기 외골격 종아리 프레임의 회전범위를 정하는 센서와 스토퍼 중 적어도 하나를 장착하는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 각각 액추에이터에 탈부착 가능하도록 고정되어 동력을 전달받는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 액추에이터는 상승하강운동을 하는 리니어모션식 모터와 로테이션회전식 모터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 외골격 로봇과 사용자를 지지하기 위해 외부에서 보조해 주는 이동/고정 보조기를 더 포함하며, 상기 모듈 프레임은 상기 이동/고정 보조기에 탈부착되는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 복귀 스프링은 토션 스프링, 태엽 스프링, 코일 스프링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  12. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 분리 스프링을 장착한 축과 상기 제1 조인트 풀리 또는 상기 분리 스프링을 장착한 축과 상기 외골격 종아리 프레임은 체결/분리가 가능한 요소로 체결되는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
  13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 각 와이어의 끝에는 와이어 슬리브가 형성되며, 상기 와이어 슬리브는 상기 각각의 조인트 풀리에 파여 있는 홈에 끼워지는 것을 특징으로 하는 와이어 구동방식 외골격 로봇.
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