KR20120086996A - 상지근력보조기구 - Google Patents

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KR20120086996A
KR20120086996A KR1020110008408A KR20110008408A KR20120086996A KR 20120086996 A KR20120086996 A KR 20120086996A KR 1020110008408 A KR1020110008408 A KR 1020110008408A KR 20110008408 A KR20110008408 A KR 20110008408A KR 20120086996 A KR20120086996 A KR 20120086996A
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Abstract

상지근력보조기구가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 일측에 제 1 관절링크가 형성된 제 1 프레임; 일측이 제 1 관절링크에 체결되어 제 1 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 2 관절링크가 형성된 제 2 프레임; 일측이 제 2 관절링크에 체결되어 제 2 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 3 관절링크가 형성된 제 3 프레임; 일측이 제 3 관절링크에 체결되어 제 3 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 4 관절링크가 형성된 제 4 프레임; 일측이 제 4 관절링크에 체결되어 제 3 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 가이드브라켓이 형성된 제 5 프레임; 일측이 가이드브라켓에 체결되어 가이드브라켓을 따라 이동 가능하며, 타측에는 제 6 관절링크가 형성된 제 6 프레임; 및 일측이 제 6 관절링크에 체결되어 제 3 축을 회전축으로 회동 가능한 손근력보조모듈을 포함하는 상지근력보조기구가 제공된다.

Description

상지근력보조기구 {Auxiliary apparatus for assisting muscular strength of arms}
본 발명은 상지근력보조기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상지의 근력이 부족한 사용자의 근력훈력을 보조하는 상지근력보조기구에 관한 것이다.
인간의 기대수명은 매년 증가하고 있으며, 국내를 비롯한 세계의 각국은 급속하게 노령화 사회로 접어들고 있다. 전 세계적으로 노령화가 진행되고 있는 시점에서 실버산업분야는 생명지원분야, 생활지원분야, 생활활동지원분야 등으로 나뉘어 활발하게 발전해나가고 있으며, 이에 필요한 기술인 생체기능 대행 보조기술, 치료지원기술, 자립지원기술, 생활지원용 로봇기술 등도 활발하게 연구개발되고 있다.
특히, 노령층의 경우, 근력이 약해져 자력 거동이 불가하거나 곤란한 경우가 많으며 행동에 많은 제약을 받게 된다. 또한, 노화에 의한 근력의 부족이나 근안정도 감소에 의해 일반인에 비해 관절운동에도 많은 제약을 받게 된다. 따라서 실버산업분야의 일종으로 노령층의 부족한 근력을 보충 및 보조하기 위한 근력보조기구의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
상기와 같은 근력보조기구의 필요성은 비단 노령층의 경우에만 한정되는 것은 아니다. 각종 질환이나 사고 등 여타의 이유로 신체의 근력이 부족한 환자의 경우에도 상기와 같은 근력보조기구의 필요성이 대두되고 있으며, 자력만으로는 자유로운 거동이 어려운 재활훈련환자 등의 경우에도 근력보조 및 근력훈련을 위한 근력보조기구가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예들은 사용자의 상지근력을 보조하는 상지근력보조기구를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일측에 제 1 관절링크가 형성된 제 1 프레임; 일측이 상기 제 1 관절링크에 체결되어 제 1 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 2 관절링크가 형성된 제 2 프레임; 일측이 상기 제 2 관절링크에 체결되어 제 2 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 3 관절링크가 형성된 제 3 프레임; 일측이 상기 제 3 관절링크에 체결되어 제 3 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 4 관절링크가 형성된 제 4 프레임; 일측이 상기 제 4 관절링크에 체결되어 상기 제 3 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 가이드브라켓이 형성된 제 5 프레임; 일측이 상기 가이드브라켓에 체결되어 상기 가이드브라켓을 따라 이동 가능하며, 타측에는 제 6 관절링크가 형성된 제 6 프레임; 및 일측이 상기 제 6 관절링크에 체결되어 상기 제 3 축을 회전축으로 회동 가능한 손근력보조모듈을 포함하는 상지근력보조기구가 제공될 수 있다.
이때, 상기 제 1 관절링크 내지 상기 제 6 관절링크 중 적어도 하나에는 서보모터가 장착될 수 있다.
또한, 상기 제 4 프레임은, 일측이 상기 제 3 관절링크에 체결되어 상기 제 3 축을 회전축으로 회동 가능한 제 1 바디부와, 상기 제 1 바디부의 내측으로 슬라이딩 가능하도록 체결되며, 일측에 상기 제 4 관절링크가 형성된 제 1 작동아암을 포함할 수 있다.
한편, 상기 가이드브라켓은, 소정 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드브라켓의 일측 외면에는 길이방향을 따라 기어부가 형성되고, 상기 제 6 프레임에는 상기 기어부에 치합되어 상기 제 6 프레임을 상기 가이드브라켓을 따라 이동시키는 구동모터가 장착될 수 있다.
한편, 상기 제 6 프레임은, 일측이 상기 가이드브라켓에 체결되어 상기 가이드브라켓을 따라 이동 가능한 제 2 바디부와, 상기 제 2 바디부에 슬라이딩 가능하도록 체결되며, 일측에 상기 제 6 관절링크가 형성된 제 2 작동아암를 구비할 수 있다.
또한, 상기 상지근력보조기구는, 상기 제 4 프레임에 체결되어 사용자의 상완(上腕) 부위를 고정시키는 제 1 고정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 고정부는, 상기 제 4 프레임에 체결되며, 소정 곡률을 가지는 플레이트 형태로 형성되어 내측면이 사용자의 상완 부위에 접촉되는 제 1 팔받침패드와, 상기 제 1 팔받침패드의 일측에 체결되며, 고리 형태로 형성되어 사용자의 팔 부위를 감싸도록 장착되는 제 1 고정벨트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상지근력보조기구는, 상기 제 6 프레임의 체결되어 사용자의 전완(前腕) 부위를 고정시키는 제 2 고정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 2 고정부는, 상기 제 6 프레임에 체결되며, 소정 곡률을 가지는 플레이트 형태로 형성되어 내측면이 사용자의 전완 부위에 접촉되는 제 2 팔받침패드와, 상기 제 2 팔받침패드의 일측에 체결되며, 고리 형태로 형성되어 사용자의 팔 부위를 감싸도록 장착되는 제 2 고정벨트를 포함할 수 있다.
한편, 상기 상지근력보조기구는, 사용자의 상체에 착용되며, 후면에 상기 제 1 프레임이 체결되는 제 1 결합링크가 형성된 착용형외골격을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 프레임은 상기 제 1 결합링크에 상기 제 1 축을 회전축으로 회동 가능하도록 체결될 수 있다.
또한, 상기 착용형외골격은, 사용자의 등 부위에 밀착되는 등받침부와, 상기 등받침부의 상부에 형성되는 제 1 착용벨트와, 각각 상기 등받침부의 양 측부에 형성되는 제 2 착용벨트 및 제 3 착용벨트를 포함할 수 있다.
한편, 상기 손근력보조모듈은, 상기 제 6 관절링크에 체결되는 손고정프레임과, 상기 손고정프레임의 일측에 회동 가능하도록 체결되는 제 1 손가락끼움부와, 상기 손고정프레임의 타측에 힌지 결합되는 제 1 조인트와, 일측이 상기 제 6 관절링크에 소정정도 유격 가능하도록 체결되고, 타측이 상기 제 1 조인트에 체결되는 제 1 링크와, 상기 제 1 조인트에 힌지 결합되는 제 2 조인트와, 상기 제 2 조인트에 힌지 결합되는 제 2 손가락끼움부와, 일측이 상기 제 1 조인트에 체결되고, 타측이 상기 제 2 손가락끼움부에 체결되는 제 2 링크를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 사용자의 상체에 착용되어 사용자의 부족한 상지근력을 보조함으로써 노약자나 환자와 같은 사용자의 생활 편의성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다수의 프레임과 관절링크들을 구비함으로써, 사용자의 다양한 신체 동작에 대응할 수 있다. 이로 인해, 사용자는 보다 다양한 동작이 가능하여 자유로운 활동이 가능하며, 근력훈련시에는 다양한 부위의 근력훈련이 가능하다.
덧붙여, 본 발명의 실시예들은 손의 파지기능을 가지는 손근력보조모듈, 착용이 간편한 착용형외골격 등을 구비하여, 다양한 부가기능을 구현할 수 있으며, 사용자의 편의성을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 손근력보조모듈을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 손근력보조모듈의 작동상태도이다.
도 4는 착용형외골격의 일 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 5는 착용형외골격을 사용하여 도 1에 도시된 상지근력보조기구를 착장한 모습을 보여주는 제 1 사용상태도이다.
도 6은 착용형외골격을 사용하여 도 1에 도시된 상지근력보조기구를 착장한 모습을 보여주는 제 2 사용상태도이다.
도 7은 보행보조용 플랫폼에 도 1에 도시된 상지근력보조기구가 결합된 모습을 보여주는 개략도이다.
도 8은 보행보조용 플랫폼의 일 실시예를 보여주는 제 1 사시도이다.
도 9는 보행보조용 플랫폼의 일 실시예를 보여주는 제 2 사시도이다.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 보조휠을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 둔턱극복모듈을 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼의 휴대 기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 13은 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼의 원격제어 기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 14는 도 8 및 도9에 도시된 보행보조용 플랫폼의 기립보조 기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 15는 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼의 탑승이동 기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 16는 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼의 보행보조 기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 17은 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼의 경사로 극복 기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 18은 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼의 둔턱 극복 기능을 보여주는 작동상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 본 발명의 범위가 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)를 보여주는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 제 1 프레임(110) 내지 제 6 프레임(160)을 포함한다. 제 1 프레임(110) 내치 제 6 프레임(160)은 각각 제 1 관절링크(111) 내지 제 6 관절링크(166)에 의해 회동 가능하도록 체결된다. 따라서 사용자는 상지근력보조기구(100)를 착용한 상태에서 다양한 동작이 가능하다.
구체적으로, 제 1 프레임(110)은 사용자의 등 부위에 배치되며, 일측에 제 1 관절링크(111)가 형성된다. 이때, 제 1 프레임(110)은 착용형외골격(180)에 결합되어 사용될 수 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.
제 1 관절링크(111)에는 제 2 프레임(120)이 체결된다. 이때, 제 2 프레임(120)은 제 1 축(10)을 회전축으로 회동 가능하도록 체결된다. 또한, 제 2 프레임(120)에는 제 2 관절링크(121)가 형성되며, 제 2 관절링크(121)에는 제 3 프레임(130)이 체결된다. 이때, 제 3 프레임(130)은 제 2 축(20)을 회전축으로 회동 가능하도록 체결된다. 또한, 제 2 축(20)은 제 1 축(10)과 직교하는 축으로 형성될 수 있다.
제 3 프레임(130)에는 제 3 관절링크(131)가 형성되며, 제 3 관절링크(131)에는 제 4 프레임(140)이 체결된다. 이때, 제 4 프레임(140)은 제 3 축(30)을 회전축으로 회동 가능하도록 체결된다. 또한, 제 3 축(30)은 상기 언급한 제 1 축(10) 및 제 2 축(20)과 직교하는 축으로 형성될 수 있다. 즉, 제 1 축(10), 제 2 축(20) 및 제 3 축(30)은 각각 직교하는 축으로 형성될 수 있다. 다만, 제 1 축(10), 제 2 축(20) 및 제 3 축(30)은 반드시 서로 직교하는 축일 필요는 없으며, 필요에 따라, 각각 소정각도를 이루는 축들로 형성될 수 있다.
한편, 제 4 프레임(140)은 제 1 바디부(141)와 제 1 작동아암(142)을 포함할 수 있다. 제 1 바디부(141)는 일측이 제 3 관절링크(131)에 체결되어 제 3 축(30)을 회전축으로 회동 가능하며, 내측에 제 1 작동아암(142)을 수용할 수 있는 공간부가 형성된다. 제 1 작동아암(142)은 제 1 바디부(141)의 내측으로 슬라이딩 가능하도록 체결되며, 일측에 제 4 관절링크(146)가 형성된다. 따라서 제 4 프레임(140)은 제 1 작동아암(142)이 제 1 바디부(141)의 내측으로 슬라이딩 동작함에 따라 제 1 축(10) 방향으로의 길이가 가변될 수 있다.
한편, 제 1 작동아암(142)에 형성된 제 4 관절링크(146)에는 제 5 프레임(150)이 체결된다. 이때, 제 5 프레임(150)은 제 3 축(30)을 회전축으로 회동 가능하도록 체결된다. 또한, 제 5 프레임(150)에는 가이드브라켓(151)이 형성된다. 가이드브라켓(151)은 소정 곡률을 가지도록 형성될 수 있으며, 일측 외면에 길이방향을 따라 기어부(152)가 형성될 수 있다.
가이드브라켓(151)에는 제 6 프레임(160)이 체결된다. 이때, 제 6 프레임(160)은 가이드브라켓(151)을 따라 이동 가능하도록 체결된다. 또한, 제 6 프레임(160)은 제 2 바디부(161) 및 제 2 작동아암(162)을 포함할 수 있다. 제 2 바디부(161)는 일측이 가이드브라켓(151)에 체결되어 가이드브라켓(151)을 따라 이동 가능하며, 내측에 제 2 작동아암(162)이 수용될 수 있는 공간부가 형성된다. 제 2 작동아암(162)은 제 2 바디부(161)의 내측으로 슬라이딩 가능하도록 체결되며, 일측에 제 6 관절링크(166)가 형성된다. 따라서 제 6 프레임(160)은 제 2 작동아암(162)이 제 2 바디부(161)의 내측으로 슬라이딩 동작함에 따라 제 1 축(10) 방향으로의 길이가 가변될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 제 1 프레임(110) 내지 제 6 프레임(160)이 각각 제 1 관절링크(111) 내지 제 6 관절링크(166)을 통해 체결된다. 이때, 제 1 관절링크(111), 제 2 관절링크(121) 및 제 3 관절링크(131)는 사용자의 어깨 관절 부위에 대응된다. 또한, 제 4 관절링크(146)은 사용자의 팔꿈치 관절 부위에 대응된다. 또한, 제 6 관절링크(166)는 사용자의 손목 관절 부위에 대응된다. 따라서 사용자는 제 1 관절링크(111) 내지 제 6 관절링크(166)를 통해 어깨, 팔꿈치 및 손목 관절을 자유롭게 움직일 수 있으며, 이로 인해, 상지근력보조기구(100)를 착용한 상태에서도 다양한 동작이 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조기구(100)는 손근력보조모듈(170)을 포함한다. 손근력보조모듈(170)은 제 6 관절링크(166)에 체결되며, 제 3 축(30)을 회전축으로 회동 가능하도록 체결된다.
도 2는 도 1에 도시된 손근력보조모듈(170)를 보여주는 사시도이다.
도 2를 참고하면, 손근력보조모듈(170)은 손고정프레임(171)을 포함할 수 있다. 손고정프레임(171)은 제 6 관절링크(166)에 체결되며, 제 3 축(30)을 회전축으로 회동 가능하다. 또한, 손근력보조모듈(170)은 제 1 손가락끼움부(172)를 포함할 수 있다. 제 1 손가락끼움부(172)는 손근력보조모듈(170)의 일측에 회동 가능하도록 체결되며, 사용자의 손가락이 끼워져 고정될 수 있다. 예를 들면, 제 1 손가락끼움부(172)에는 사용자의 엄지손가락이 끼움 고정될 수 있다.
한편, 손근력보조모듈(170)은 제 1 조인트(174)를 포함할 수 있다. 제 1 조인트(174)는 손근력보조모듈(170)의 타측에 힌지 결합된다. 이때, 손근력보조모듈(170)은 제 1 링크(173)를 포함할 수 있다. 제 1 링크(173)은 양단이 각각 제 6 관절링크(166)와 제 1 조인트(174)에 체결된다. 이때, 제 6 관절링크(166)에는 제 1 링크(173)의 이동방향을 따라 가이드홈(미표시)이 형성되어, 제 1 링크(173)는 상기 가이드홈을 따라 소정정도 유격 가능하도록 형성될 수 있다.
한편, 손근력보조모듈(170)은 제 2 조인트(175)를 포함할 수 있다. 제 2 조인트(175)는 제 1 조인트(174)에 힌지 결합된다. 또한, 손근력보조모듈(170)은 제 2 손가락끼움부(177)를 포함할 수 있다. 제 2 손가락끼움부(177)는 제 2 조인트(175)에 힌지 결합된다. 또한, 제 2 손가락끼움부(177)에는 사용자의 손가락이 끼워져 고정될 수 있다. 예를 들면, 제 2 손가락끼움부(177)에는 사용자의 검지손가락 및 중지손가락이 끼움 고정될 수 있다. 또한, 손근력보조모듈(170)은 제 2 링크(176)를 포함할 수 있다. 제 2 링크(176)는 양단이 각각 제 1 조인트(174) 및 제 2 손가락끼움부(177)에 체결된다.
도 3은 도 2에 도시된 손근력보조모듈(170)의 작동상태도이다.
도 3을 참고하면, 손근력보조모듈(170)은 제 1 링크(173)의 이동을 통해 손가락을 구부리는 동작을 구현한다. 구체적으로, 제 1 링크(173)가 상기 가이드홈을 따라 소정정도 슬라이딩 이동하면, 제 1 링크(173)와 연결된 제 1 조인트(174)에 의해, 도 3의 A 부분이 소정정도 굽혀지게 된다. 또한, 제 2 링크(176)에 의해, 도 3의 B 부분이 연동하여 굽혀지게 된다.
따라서, 손근력보조모듈(170)은 제 1 링크(173)의 이동을 통해 간편하게 사용자의 손가락을 구부리는 동작을 구현할 수 있으며, 손가락의 근력이 부족한 사용자의 손가락 운동을 보조할 수 있다.
다시, 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 제 1 고정부(143) 및 제 2 고정부(163)를 더 포함할 수 있다.
제 1 고정부(143)는 제 4 프레임(140)에 체결되며, 사용자의 상완(上腕) 부위를 상지근력보조기구(100)에 고정시킨다. 이때, 제 1 고정부(143)는 제 1 팔받침패드(144) 및 제 1 고정벨트(145)를 포함할 수 있다.
제 1 팔받침패드(144)는 제 4 프레임(140)에 체결되며, 소정 곡률을 가지는 플레이트(Plare) 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 팔받침패드(144)는 사용자의 상완 부위와 제 4 프레임(140) 사이에 배치되어 내측면이 사용자의 상완 부위에 접촉될 수 있다. 이때, 제 1 팔받침패드(144)의 내측면은 착용감을 증대시키기 위하여 고무, 실리콘, 스펀지 등의 부드러운 소재로 형성될 수 있다.
제 1 고정벨트(145)는 제 1 팔받침패드(144)의 일측에 체결되며, 고리 형태로 형성될 수 있다. 고리 형태의 제 1 고정벨트(145)는 사용자의 팔 부위를 감싸도록 장착되어 사용자의 상완 부위를 상지근력보조기구(100)에 고정시킨다.
한편, 제 2 고정부(163)는 제 6 프레임(160)에 체결되며, 사용자의 전완(前腕) 부위를 상지근력보조기구(100)에 고정시킨다. 이때, 제 2 고정부(163)는 제 2 팔받침패드(164) 및 제 2 고정벨트(165)를 포함할 수 있다.
제 2 팔받침패드(164)는 제 6 프레임(160)에 체결되며, 제 1 팔받침패드(144)와 마찬가지로 소정 곡률을 가지는 플레이트(Plare) 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제 2 팔받침패드(164)는 사용자의 전완 부위와 제 6 프레임(160) 사이에 배치되어 내측면이 사용자의 전완 부위에 접촉될 수 있다. 이때, 제 2 팔받침패드(164)의 내측면은 제 1 팔받침패드(144)와 마찬가지로 착용감을 증대시키기 위하여 고무, 실리콘, 스펀지 등의 부드러운 소재로 형성될 수 있다.
제 2 고정벨트(165)는 제 2 팔받침패드(164)의 일측에 체결되며, 제 1 고정벨트(145)와 마찬가지로 고리 형태로 형성될 수 있다. 또한, 고리 형태의 제 2 고정벨트(165)는 사용자의 팔 부위를 감싸도록 장착되어 사용자의 전완 부위를 상지근력보조기구(100)에 고정시킨다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 제 1 관절링크(111) 내지 제 6 관절링크(166) 중 적어도 하나에 서보모터(미도시)가 장착될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제 1 관절링크(111)에는 제 1 서보모터(미도시)가, 제 2 관절링크(121)에는 제 2 서보모터(미도시)가, 제 3 관절링크(131)에는 제 3 서보모터(미도시)가, 제 4 관절링크(141)에는 제 4 서보모터(미도시)가, 제 6 관절링크(161)에는 제 6 서보모터(미도시)가 각각 장착된 경우를 중심으로 설명한다.
상기 제 1 서보모터는 제 1 관절링크(111)의 내측에 장착될 수 있으며, 제 1 축(10)을 회전축으로 제 2 프레임(120)을 회동시킨다. 또한, 상기 제 2 서보모터는 제 2 관절링크(121)의 내측에 장착될 수 있으며, 제 2 축(20)을 회전축으로 제 3 프레임(130)을 회동시킨다. 상기 제 3 서보모터는 제 3 관절링크(131)의 내측에 장착될 수 있으며, 제 3 축(30)을 회전축으로 제 4 프레임(140)을 회동시킨다. 또한, 상기 제 4 서보모터는 제 4 관절링크(146)의 내측에 장착될 수 있으며, 제 3 축(30)을 회전축으로 제 6 프레임(160)을 회동시킨다. 끝으로, 상기 제 6 서보모터는 제 6 관절링크(166)의 내측에 장착될 수 있으며, 제 3 축(30)을 회전축으로 손근력보조모듈(170)을 회동시킨다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 각각의 관절링크(111, 121, 131, 146, 166)에 각각 상기 제 1 서보모터 내지 제 6 서보모터가 장착되어 사용자의 부족한 근력을 보조한다. 따라서 상지 근력이 부족하여 자력으로는 거동이 불편한 노약자나 재활환자 등에게 유용하게 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 가이드브라켓(151)의 일측 외면에 길이방향을 따라 기어부(152)가 형성되고, 제 6 프레임(160)에는 상기 기어부(152)에 대응되는 구동모터(미도시)가 장착될 수 있다. 이때, 상기 구동모터는 기어부(152)에 치합되며, 상기 구동모터가 작동됨에 따라 제 6 프레임(160)은 가이드브라켓(151)을 따라 이동된다.
즉, 가이드브라켓(151) 및 상기 구동모터는 일종의 랙(Rack)기어 및 피니언(Pinion)기어와 유사한 형태로 결합되어, 상기 구동모터가 구동됨에 따라 제 6 프레임(160)이 가이드브라켓(151)을 따라 이동되도록 형성될 수 있다. 따라서 사용자는 팔꿈치나 손목을 굽히는 동작뿐만 아니라, 전완 부위를 비트는 동작(제 1 축(10)을 회전축으로 회전시키는 동작)도 가능하며, 이 경우, 상기 구동모터에 의해 부족한 근력을 보조받을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 착용형외골격(180)을 더 포함할 수 있다.
도 4는 착용형외골격(180)의 일 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 4를 참고하면, 착용형외골격(180)은 등받침부(181), 제 1 착용벨트(182), 제 2 착용벨트(183) 및 제 3 착용벨트(184)를 포함할 수 있다. 등받침부(181)는 사용자의 상체에 착용시 사용자의 등 부위에 밀착되며, 착용감을 증대시키기 위하여 굴곡진 형태로 형성될 수 있다. 또한, 등받침부(181)에는 제 1 결합링크(185)가 형성될 수 있다. 제 1 결합링크(185)에는 제 1 프레임(110, 도 1 참고)이 체결된다. 이때, 제 1 프레임(110)은 제 1 축(10, 도 1 참고)을 회전축으로 회동 가능하도록 체결될 수 있다. 따라서 제 1 프레임(110)이 착용형외골격(180)에 고정되더라도 사용자의 거동을 방해하지 않는다.
등받침부(181)의 상부에는 제 1 착용벨트(182)가 형성된다. 또한, 등받침부(181)의 양 측부에는 제 2 착용벨트(183) 및 제 3 착용벨트(184)가 형성된다. 제 1 착용벨트(182)는 사용자의 어깨 부위에 견착되도록 형성되며, 제 2 착용벨트(183) 및 제 3 착용벨트(184)는 각각 사용자의 허리 부위를 감싸도록 형성된다. 따라서 사용자는 제 1 착용벨트(182), 제 2 착용벨트(183) 및 제 3 착용벨트(184)를 통해 착용형외골격(180)을 상체에 견고하게 고정시킬 수 있다.
도 5는 착용형외골격(180)을 사용하여 도 1에 도시된 상지근력보조기구(100)를 착장한 모습을 보여주는 제 1 사용상태도이다. 도 6은 착용형외골격(180)을 사용하여 도 1에 도시된 상지근력보조기구(100)를 착장한 모습을 보여주는 제 2 사용상태도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 착용형외골격(180)은 제 1 착용벨트(182), 제 2 착용벨트(183) 및 제 3 착용벨트(184)를 통해 사용자의 상체에 착용된다. 이때, 착용형외골격(180)의 후면에 형성되는 제 1 결합링크(185)에는 제 1 프레임(110)이 체결된다. 또한, 제 1 고정부(143) 및 제 2 고정부(163)은 각각 사용자의 후완 부위 및 전완 부위에 장착되어 사용자의 팔을 상지근력보조기구(100)에 고정시킨다. 한편, 손근력보조모듈(170)은 사용자의 손 부위에 착장된다.
상기와 같이 상지근력보조기구(100)가 착장된 상태에서, 사용자의 어깨 부위 거동은 제 1 관절링크(111), 제 2 관절링크(121) 및 제 3 관절링크(131)를 통해 보조된다. 즉, 제 1 관절링크(111), 제 2 관절링크(121) 및 제 3 관절링크(131)에 각각 장착된 상기 제 1 서보모터, 상기 제 2 서보모터 및 상기 제 3 서보모터의 작동을 통해 사용자의 부족한 근력을 보조하게 된다. 이때, 제 1 관절링크(111) 내지 제 3 관절링크(131)는 각각 제 1 축(10) 내지 제 3축(30)을 회전축으로 동작하게 되므로, 사용자는 3 자유도(自由度, Degree of freedom)를 가지고 어깨 부위를 움직일 수 있다. 따라서, 사용자는 보다 다양한 형태의 움직임이 가능하며, 재활치료 등의 경우 다양한 움직임을 통해 다양한 부위의 근력훈련이 가능하다.
한편, 사용자의 팔꿈치 부위의 관절운동은 제 4 관절링크(146) 및 제 1 작동아암(142)에 의하여 보조된다. 즉, 사용자가 팔꿈치 부위를 굽히고자 하는 경우, 제 4 관절링크(146)에 장착된 상기 제 4 서보모터를 통해 부족한 근력이 보조되며, 사용자의 움직임에 따라 제 1 작동아암(142)이 슬라이딩 동작하여 보다 부드러운 동작이 가능하도록 한다.
또한, 사용자의 손목 부위의 관절운동은 제 6 관절링크(166) 및 제 2 작동아암(162)에 의하여 보조된다. 즉, 사용자가 손목 부위를 굽히고자 하는 경우, 제 6 관절링크(166)에 장착된 상기 제 6 서보모터를 통해 부족한 근력이 보조되며, 사용자의 움직임에 따라 제 2 작동아암(162)이 슬라이딩 동작하여 보다 부드러운 동작이 가능하도록 한다.
한편, 사용자의 손가락 부위는 손근력보조모듈(170)에 의해 부족한 근력이 보조된다. 이에 대하여는 상기 도 3을 참고하여 설명한 바 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
또한, 사용자가 전완 부위를 비트는 동작은 가이드브라켓(151) 및 제 6 프레임(160)에 장착된 상기 구동모터에 의하여 보조된다. 즉, 사용자가 전완 부위를 비트는 동작을 취할 경우, 상기 구동모터가 작동되어 제 6 프레임(160)을 가이드브라켓(151)을 따라 이동시켜 사용자의 부족한 근력을 보조하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 사용자의 어깨, 팔꿈치, 손목 등과 대응되도록 제 1 프레임(110) 내지 제 6 프레임(160)이 각각 제 1 관절링크(121) 내지 제 6 관절링크(166)를 통해 체결된다. 따라서 사용자는 상지근력보조기구(100)를 착장한 상태에서 다양한 동작이 가능하며, 노약자나 재활환자 등 상지 근력이 부족한 사용자로 하여금 다양한 부위의 운동을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 제 1, 2 작동아암(142, 162) 및 가이드브라켓(151)을 구비함으로써, 사용자의 움직임에 대응하여 보다 부드럽게 동작할 수 있다. 따라서 근력이 부족한 사용자로 하여금 근력훈련시 근육에 무리가 가는 것을 방지할 수 있다. 덧붙여, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 착용형외골격(180)을 통해 간편하게 착장될 수 있어 사용자의 편의를 증대시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상지근력보조기구(100)는 보행보조용 플랫폼(200)에 결합되어 사용될 수 있다. 즉, 제 1 프레임(110)이 착용형외골격(180)이 아닌 보행보조용 플랫폼(200)의 일측에 결합되어 사용될 수 있다.
도 7은 보행보조용 플랫폼(200)에 도 1에 도시된 상지근력보조기구(100)가 결합된 모습을 보여주는 개략도이다.
도 7을 참고하면, 보행보조용 플랫폼(200)의 일측에는 제 2 결합링크(201)이 형성되고, 제 1 프레임(110)의 일단이 제 2 결합링크(201)에 체결될 수 있다. 이때, 착용형외골격(180)을 제외한 상지근력보조기구(100)의 구성은 상기 설명한 바와 동일, 유사하므로 상세한 설명을 생략하고, 이하에서는 보행보조용 플랫폼(200)을 중심으로 설명한다.
도 8은 보행보조용 플랫폼(200)의 일 실시예를 보여주는 제 1 사시도이다. 도 9는 보행보조용 플랫폼(200)의 일 실시예를 보여주는 제 2 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행보조용 플랫폼(200)은 베이스프레임(210)을 포함한다. 베이스프레임(210)은 보행보조용 플랫폼(200)의 하부측에 위치하며, 보행보조용 플랫폼(200)의 하부골격을 형성한다.
이때, 베이스프레임(210)의 전면은 전방의 장애물 등으로부터 사용자를 보호하기 위하여 플레이트 형태로 형성된다. 또한, 베이스프레임(210)의 후방측은 좌우 양측으로 갈라져 내측에 사용자가 탑승 또는 보행할 수 있는 공간이 형성된다.
보행보조용 플랫폼(200)은 베이스프레임(210)에 체결되는 구동휠(240)을 포함한다. 구동휠(240)은 한 쌍으로 형성되어, 베이스프레임(210)의 좌우 양측에 각각 체결된다.
또한, 구동휠(240)은 바닥면에 접촉하여 구름운동함으로써, 보행보조용 플랫폼(200)에 전후진 구동력을 제공한다. 이때, 구동휠(240)은 내부에 구동모터(미도시) 등이 내장된 형태의 휠 일체형 타입으로 형성될 수 있다.
보행보조용 플랫폼(200)은 베이스프레임(210)의 전방측에 체결되는 전륜휠(241)을 포함한다. 전륜휠(241)은 수직방향 축에 대해 소정정도 회전이 가능하여 보행보조용 플랫폼(200)의 이동방향을 가이드한다. 이때, 전륜휠(241)은 후술할 핸들바(234)의 조작에 따라 작동될 수 있다. 또한, 전륜휠(241)은 한 쌍으로 형성되어, 베이스프레임(210)의 전방 좌우 양측에 각각 체결될 수 있다.
보행보조용 플랫폼(200)은 베이스프레임(210)의 후방측에 체결되는 보조휠(242)을 더 포함할 수 있다. 보조휠(242)은 한 쌍으로 형성될 수 있으며, 각각 베이스프레임(210)의 좌우측에 체결된다.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 보조휠(242)을 작동을 보여주는 사시도이다.
도 10을 참고하면, 보조휠(242)은 베이스프레임(210)에 회동 가능하도록 체결되며, 일측으로 회동시 베이스프레임(210)의 후방측으로 전개되어 바닥면에 접촉된다. 따라서 보조휠(242)은 불사용시에는 베이스프레임(210) 측으로 접혀있다가, 필요시에만 베이스프레임(210)의 후방측으로 전개되어 구름운동한다. 또한, 베이스프레임(210)에는 보조휠(242)을 회동시키는 액츄에이터(미도시) 등이 구비될 수 있다.
다시, 도 8 및 도 9를 참고하면, 보행보조용 플랫폼(200)은 베이스프레임(210)의 내측 하부에 체결되는 발받침부(211)를 더 포함할 수 있다. 발받침부(211)는 베이스프레임(210) 측으로 폴딩(Folding) 동작이 가능하도록 체결되며, 한 쌍으로 형성되어 각각 베이스프레임(210)의 좌우측에 체결된다. 따라서 사용자는 필요시 발받침부(211)를 전개하여 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승할 수 있으며, 보행시에는 발받침부(211)를 베이스프레임(210) 측으로 폴딩시키고 사용할 수도 있다. 또한, 발받침부(211)에는 사용자의 탑승시 족압(足壓)을 측정하는 족압측정센서(미도시)가 장착될 수 있다.
보행보조용 플랫폼(200)은 베이스프레임(210)의 내측 상부에 체결되는 무릎받침부(212)를 더 포함할 수 있다. 무릎받침부(212)는 한 쌍으로 형성되어 각각 베이스프레임(210)의 좌우측에 체결되며, 사용자가 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승시 사용자의 다리를 고정시키는 기능을 한다. 또한, 무릎받침부(212)는 사용자가 보행시 사용자의 무릎부위가 베이스프레임(210)에 직접 충돌하는 것을 방지한다.
보행보조용 플랫폼(200)은 장애물감지센서(213)를 더 포함할 수 있다. 장애물감지센서(213)는 베이스프레임(210)의 일측에 장착될 수 있으며, 전방의 장애물을 감지한다. 이때, 장애물감지센서(213)는 적외선, 스테레오 매칭(Stereo matching), 초음파 중 적어도 하나를 이용하여 전방의 장애물을 감지할 수 있다.
보행보조용 플랫폼(200)은 베이스프레임(210)의 전면부에 체결되는 둔턱극복모듈(250)을 더 포함할 수 있다. 둔턱극복모듈(250)은 베이스프레임(210)에 슬라이딩 가능하도록 체결되며, 바닥면에 계단과 같은 둔턱이 있을 경우 작동되어 보행보조용 플랫폼(200)의 이동을 보조한다.
도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 둔턱극복모듈(250)을 보여주는 사시도이다.
도 11을 참고하면, 둔턱극복모듈(250)은 슬라이딩프레임(251), 둔턱감지센서(252) 및 가이드휠(253)을 포함할 수 있다.
슬라이딩프레임(251)은 베이스프레임(210)의 전면부에 슬라이딩 가능하도록 체결된다. 이때, 슬라이딩프레임(251)은 바닥면에 대해 소정각도 경사진 방향으로 슬라이딩될 수 있다. 둔턱감지센서(252)는 슬라이딩프레임(251)의 일측에 장착되며, 전방의 둔턱을 감지한다. 또한, 가이드휠(253)은 슬라이딩프레임(251)에 체결되어 슬라이딩프레임(251)이 슬라이딩 동작함에 따라 상하로 이동된다.
상기와 같은 둔턱극복모듈(250)은 둔턱감지센서(252)에 의해 전방에 둔턱 등이 감지되면, 슬라이딩프레임(251)이 바닥면을 향해 슬라이딩된다. 슬라이딩프레임(251)이 슬라이딩됨에 따라, 가이드휠(253)은 둔턱 등에 접촉하여 구름운동하게 되며, 이로 인해, 보행보조용 플랫폼(200)은 둔턱 등을 용이하게 이동할 수 있다.
다시, 도 8 및 도 9를 참고하면, 보행보조용 플랫폼(200)은 베이스프레임(210)에 체결되는 서스펜션프레임(220)을 포함한다. 서스펜션프레임(220)은 한 쌍으로 형성되어 각각 베이스프레임(210)의 좌우측에 체결된다. 또한, 서스펜션프레임(220)은 베이스프레임(210)에 회동 가능하도록 체결된다.
이때, 서스펜션프레임(220)은 제 1 플렉시블 조인트(Flexible joint, 221)를 통해 베이스프레임(210)에 체결될 수 있다. 따라서 서스펜션프레임(220)은 회동반경을 따라 소정정도 유격이 가능하며, 이로 인해, 사용자의 보행시 발생되는 흔들림을 최소화할 수 있다.
한편, 서스펜션프레임(220)의 내측에는 스프링, 고무 등의 탄성부재(미도시)가 구비될 수 있으며, 이로 인해, 서스펜션프레임(220)은 길이방향으로 소정정도 유격이 가능하다. 따라서 서스펜션프레임(220)은 사용자의 보행시 발생되는 충격을 소정정도 흡수할 수 있다.
또한, 서스펜션프레임(220)과 베이스프레임(210)이 체결되는 제 1 플렉시블 조인트(221)에는 내측에 제 1 서보모터(미도시)가 장착될 수 있다. 상기 제 1 서보모터는 서스펜션프레임(220)을 회동시킨다. 따라서 사용자의 기립시나 보행시 상기 제 1 서보모터의 구동하여 서스펜션프레임(220)을 회동시킬 수 있으며, 이를 통해 근력이 부족한 사용자를 보조할 수 있다.
보행보조용 플랫폼(210)은 서스펜션프레임(220)에 체결되는 암레스트프레임(230)을 포함한다. 암레스트프레임(230)은 사용자의 팔 부위가 안착되어 지지되는 것으로, 사용자의 좌우측 팔 부위를 각각 지지할 수 있도록 한 쌍으로 형성된다. 또한, 암레스트프레임(230)은 서스펜션프레임(220)에 회동 가능하도록 체결된다. 이때, 암레스트프레임(230)은 제 2 플렉시블 조인트(231)를 통해 베이스프레임(220)에 체결될 수 있다. 따라서 서스펜션프레임(220)과 마찬가지로 암레스트프레임(230) 또한 사용자의 보행시 회동반경을 따라 소정정도 유격이 가능하며, 이로 인해, 보행시 발생되는 흔들림을 최소화시킬 수 있다.
한편, 암레스트프레임(230)과 서스펜션프레임(220)이 체결되는 제 2 플렉시블 조인트(231)에는 내측에 제 2 서보모터(미도시)가 장착될 수 있다. 상기 제 2 서보모터는 암레스트프레임(230)을 회동시킨다. 따라서 사용자의 기립시나 보행시 상기 제 2 서보모터를 구동하여 암레스트프레임(230)을 회동시킬 수 있으며, 이를 통해 근력이 부족한 사용자를 보조할 수 있다.
보행보조용 플랫폼(200)은 암레스트프레임(230)의 일측에 장착되는 팔받침패드(232)를 더 포함할 수 있다. 팔받침패드(232)는 암레스트프레임(230)의 상부측에 장착되며, 사용자의 팔 부위가 안착되어 지지된다. 이때, 팔받침패드(232)는 사용자의 팔 부위가 안착되는 부위가 고탄성 스펀지(Sponge)와 같은 재질로 이루어질 수 있다. 따라서 팔받침패드(232)는 사용자의 편의성을 보다 극대화시킬 수 있으며, 장시간 사용시에도 사용자에게 편안함과 안락감을 줄 수 있다.
보행보조용 플랫폼(200)은 암레스트프레임(230)의 일단부에 장착되는 핸들바(234)를 더 포함할 수 있다. 핸들바(234)는 사용자가 파지하기 용이하도록 바(Bar) 형태로 형성될 수 있으며, 좌우측 암레스트프레임(230)에 각각 하나씩 장착될 수 있다. 또한, 핸들바(234)는 구동휠(240) 및 전륜휠(241)의 동작을 조작한다. 즉, 사용자는 핸들바(234)의 전후좌우 조작을 통해 보행보조용 플랫폼(200)의 이동을 제어할 수 있다.
예를 들면, 사용자가 핸들바(234)를 전방으로 조작하면, 구동휠(240)이 작동하여 보행보조용 플랫폼(200)이 전방으로 이동하고, 사용자가 핸들바(234)를 후방으로 조작하면, 구동휠(240)이 상기와 반대방향으로 작동하여 보행보조용 플랫폼(200)이 후방으로 이동할 수 있다. 또한, 사용자가 핸들바(234)를 우측으로 조작하면, 전륜휠(241)이 수직방향 축에 대해 우측으로 소정정도 회전하여 보행보조용 플랫폼(200)이 우측방향으로 이동될 수 있다.
한편, 핸들바(234)에는 사용자가 보행하고자 하는지를 감지하는 보행의지감지용센서(미도시)가 장착될 수 있다. 상기 보행의지감지용센서는 사용자가 핸들바(234)를 파지하는 압력 등을 감지하여 사용자가 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승하고자 하는지, 아니면 직접 보행하고자 하는지를 감지할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 일정 압력 이상으로 핸들바(234)를 파지하면, 사용자가 직접 보행하고자 하는 것으로 감지할 수 있다.
또한, 핸들바(234)에는 사용자가 파지시 사용자의 심전도(心電圖)를 측정하는 심전도측정센서(미도시)나, 사용자의 심박수를 측정하는 심박측정센서(미도시)가 장착될 수 있다. 다만, 핸들바(234)에는 상기 예시한 것 이외에도 사용자의 신체상태를 측정 및 감지하는 다양한 측정센서가 장착될 수 있다.
보행보조용 플랫폼(200)은 암레스트프레임(230)의 일측에 장착되는 디스플레이부(233)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부(233)는 보행보조용 플랫폼(200)의 기기상태 및 현재 모드(Mode), 주변의 장애물 등에 대한 정보를 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이부(233)는 터치스크린으로 형성되어 보행보조용 플랫폼(200)의 모드 설정이나 변환이 가능하도록 형성될 수 있다.
덧붙여, 디스플레이부(233)에는 발받침부(211)에 장착된 상기 족압측정센서, 핸들바(234)에 장착된 상기 심전도측정센서, 핸들바(234)에 장착된 상기 심박측정센서 등에 의해 측정된 사용자의 신체상태가 표시될 수 있다. 따라서 사용자는 디스플레이부(233)를 통해 자신의 신체상태를 간편하게 모니터링할 수 있으며, 디스플레이부(233)에 나타난 자신의 신체상태에 따라 보행시 운동량을 조절할 수 있다.
한편, 보행보조용 플랫폼(200)은 둔부받침패드(260, 도 6 참고)를 더 포함할 수 있다. 둔부받침패드(260)는 사용자의 둔부에 착용되며, 서스펜션프레임(220)과 암레스트프레임(230)이 체결되는 제 2 플렉시블 조인트(231)에 장착된다. 둔부받침패드(260)는 사용자가 보행시나 탑승시에 사용자의 체중을 지탱하여, 노약자나 환자와 같이 근력이 부족한 사용자를 보조한다.
또한, 보행보조용 플랫폼(200)은 리모트컨트롤러(270, 도 6 참고)를 더 포함할 수 있다. 리모트컨트롤러(270)는 보행보조용 플랫폼(200)의 이동을 원격제어할 수 있다. 따라서 사용자는 리모트컨트롤러(270)를 조작하여 원거리에 있는 보행보조용 플랫폼(200)을 이동제어할 수 있으며, 사용자가 직접 이동할 필요가 없어 사용상의 편의성이 극대화될 수 있다.
도 12는 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼(200)의 휴대기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 12를 참고하면, 보행보조용 플랫폼(200)은 불사용시 서스펜션프레임(220) 및 암레스트프레임(230)이 접혀져 있는 상태로 휴대나 보관이 가능하다. 즉, 서스펜션프레임(220)이 도 5의 반시계방향으로 회동하고, 암레스트프레임(230)이 도 5의 시계방향으로 회동하여, 컴팩트한 구조로 접힌 상태에서 휴대나 보관이 가능하다. 따라서 보행보조용 플랫폼(200)은 공간활용도를 극대화시킬 수 있으며, 차량 등에 탑재가 용이하여 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
도 13은 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼(200)의 원격제어기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 13을 참고하면, 사용자는 리모트컨트롤러(270)를 사용하여 보행보조용 플랫폼(200)을 원격제어할 수 있다. 즉, 거동이 불편한 사용자는 리모트컨트롤러(270)를 통해 보행보조용 플랫폼(200)을 이동시킴으로써, 용이하게 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승할 수 있다.
도 14는 도 8 및 도 9에 도시된 따른 보행보조용 플랫폼(200)의 기립보조기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 14를 참고하면, 먼저, 사용자는 앉은 상태에서 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승한다. 구체적으로, 사용자는 착용하고 있는 둔부받침패드(260)를 제 2 플렉시블조인트(231)에 결합시키고, 암레스트프레임(230)에 양 팔을 안착시킨다. 또한, 사용자는 암레스트프레임(230)의 일단에 장착된 핸들바(234)를 파지하고, 발받침부(211)에 양 발을 올려 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승한다.
상기와 같이 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승이 완료되면, 사용자는 기립동작을 취한다. 이때, 근력이 부족한 사용자를 보조하기 위하여 제 1 플렉시블조인트(221)에 장착된 상기 제 1 서보모터 및 제 2 플렉시블조인트(231)에 장착된 상기 제 2 서보모터가 구동될 수 있다. 즉, 상기 제 1 서보모터가 구동되어 서스펜션프레임(220)을 소정정도 회동시키는 한편, 상기 제 2 서보모터가 구동되어 암레스트프레임(230)을 소정정도 회동시킴으로써, 사용자의 기립동작을 보조한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 보행보조용 플랫폼(200)을 사용시, 근력이 부족한 노약자나 환자의 경우에도 안전하게 기립동작을 취할 수 있다.
도 15는 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼(200)의 탑승이동기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 15를 참고하면, 보행보조용 플랫폼(200)은 사용자가 탑승한 상태로 이동이 가능하다. 즉, 보행보조용 플랫폼(200)은 일종의 전동 휠체어와 유사한 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 사용자는 양 발을 발받침부(211)에 올려 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승하고, 핸들바(234)를 조작하여 원하는 위치로 이동할 수 있다.
이때, 무릎받침부(212)는 사용자의 무릎 부위에 결합되어 사용자의 다리를 고정시킨다. 또한, 둔부받침패드(260)는 제 2 플렉시블조인트(231) 부위에 결합되어 사용자의 체중을 지탱하는 한편, 보행보조용 플랫폼(200)의 이동시 사용자가 이탈되는 것을 방지한다. 따라서 근력이 부족한 사용자라도 기립자세로 탑승하여 이동이 가능하다.
한편, 사용자가 기립자세로 탑승하여 이동시, 발받침부(211)에 장착된 상기 족압측정센서는 사용자의 족압을 측정할 수 있으며, 상기 족압측정센서가 측정한 결과는 디스플레이부(233)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 따라서 사용자는 보행보조용 플랫폼(200)에 탑승하여 이동하는 중에도 간편하게 자신의 신체상태를 확인할 수 있다.
도 16은 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼(200)의 보행보조기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 16을 참고하면, 보행보조용 플랫폼(200)은 노약자와 환자와 같이 근력이 부족한 사용자의 보행을 보조하는 기구로 기능할 수 있다. 구체적으로, 보행보조용 플랫폼(200)은 사용자가 기립하여 탑승한 상태에서 발받침부(211)를 베이스프레임(210) 측으로 폴딩시켜 보행보조기구로 사용될 수 있다.
이때, 서스펜션프레임(220)은 제 1 플렉시블조인트(221)를 통해 베이스프레임(210)에 체결되어 있으므로, 사용자의 보행에 따라 소정정도 회동이 가능하다. 또한, 암레스트프레임(230)은 제 2 플렉시블조인트(231)를 통해 서스펜션프레임(220)에 체결되어 있으며, 사용자의 보행에 따라 소정정도 회동이 가능하다. 따라서 사용자의 보행시 서스펜션프레임(220) 및 암레스트프레임(230)은 각각 소정정도 회동하게 되며, 이로 인해 사용자의 보행시 발생되는 흔들림을 최소화하고, 효과적으로 사용자의 보행을 보조할 수 있다. 덧붙여, 서스펜션프레임(220)은 길이방향으로 소정정도 유격이 가능하므로, 사용자의 보행시 발생되는 수직방향 충격은 서스펜션프레임(220)에 의해 소정정도 흡수될 수 있다.
한편, 무릎받침부(212)는 보행시 사용자의 무릎부위가 베이스프레임(210)에 직접 충돌하는 것을 방지하여 사용자의 안전을 도모한다. 또한, 핸들바(234)에 장착된 상기 심전도측정센서 및 상기 심박측정센서는 보행시 사용자의 심전도 및 심박을 측정할 수 있으며, 측정된 결과는 디스플레이부(233)를 통해 사용자에게 제공된다. 따라서 사용자는 보행 운동을 하는 도중에도 계속하여 자신의 신체상태를 확인할 수 있으며, 디스플레이부(233)에 나타난 자신의 신체상태에 이상징후가 발견된 경우 보행운동을 중단하는 등의 적절한 조치를 취할 수 있다.
도 17은 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼(200)의 경사로 극복 기능을 보여주는 작동상태도이다.
도 17을 참고하면, 보행보조용 플랫폼(200)은 보조휠(242)을 통해 경사로를 용이하게 통과할 수 있다. 구체적으로, 경사로 통과시 베이스프레임(210) 측으로 접혀 있던 보조휠(242)이 베이스프레임(210)의 후방으로 전개된다. 보조휠(242)이 베이스프레임(210)의 후방으로 전개되면, 보조휠(242)은 바닥면에 접촉하여 구름 운동하게 되며, 보조휠(242)이 보행보조용 플랫폼(200)의 후방측을 지지하게 되므로, 경사로를 통과할 경우에도 보행보조용 플랫폼(200)이 전복되는 등의 문제가 발생되지 않는다. 따라서 보행보조용 플랫폼(200)이 전복되어 사용자가 상해를 입는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 다양한 환경에서 보다 안전하게 사용자의 보행을 보조할 수 있다.
도 18은 도 8 및 도 9에 도시된 보행보조용 플랫폼(200)의 둔턱 극복 기능을 보여주는 작동상태도이다.
먼저, 도 18의 (a)를 참고하면, 둔턱감지센서(252)가 전방의 둔턱을 감지한다. 둔턱감지센서(252)에 의해 전방의 둔턱이 감지되면, 슬라이딩프레임(251)이 베이스프레임(210)으로부터 슬라이딩되어 하측방향으로 이동하다. 이때, 슬라이딩프레임(251)은 소정정도 경사진 방향으로 슬라이딩되는데, 이러한 경우 슬라이딩프레임(251)의 작동이 보다 원활하게 이뤄질 수 있다. 슬라이딩프레임(251)이 하측방향으로 슬라이딩되면, 슬라이딩프레임(251)에 장착된 가이드휠(253)이 둔턱의 외면에 접촉하여 접촉면을 밀게 된다.
이때, 도 18의 (b)를 참고하면, 가이드휠(253)이 둔턱의 외면에 접촉하여 미는 힘과 구동휠(240)의 전진 구동력에 의해, 전륜휠(241)이 둔턱을 넘게 된다. 또한, 구동휠(240)이 계속하여 전진 구동력을 발생시킴에 따라, 가이드휠(253) 및 전륜휠(241)은 둔턱의 외면을 구름 운동하며 전진하게 된다.
마지막으로, 도 18의 (c)를 참고하면, 전륜휠(241)이 완전히 둔턱을 넘어가고, 구동휠(240)이 뒤이어 둔턱을 통과한다. 이때, 둔턱에 의해 보행보조용 플랫폼(200)의 중심이 후방으로 치우치는 것을 방지하기 위해, 보조휠(242)이 후방으로 전개된다. 구동휠(240)이 둔턱을 넘어가는 동안 보조휠(242)은 보행보조용 플랫폼(200)의 후방측을 지지하여 보행보조용 플랫폼(200)이 전복되는 등의 사고를 방지한다.
상기와 같이 보행보조용 플랫폼(200)은 둔턱감지센서(252), 슬라이딩프레임(251) 및 가이드휠(253)을 구비하는 둔턱극복모듈(250)을 통해 안전하게 둔턱을 통과할 수 있다. 따라서 둔턱 등으로 인해 보행보조용 플랫폼(200)의 진행경로를 방해받지 않으며, 사용자는 보다 다양한 환경에서 보행 운동을 할 수 있다. 또한, 둔턱으로 인해 보행보조용 플랫폼(200)이 전복되는 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있으며, 사용자의 안전을 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 상지근력보조기구
110: 제 1 프레임
130: 제 3 프레임
140: 제 4 프레임
150: 제 5 프레임
160: 제 6 프레임
170: 손근력보조모듈
180: 착용형외골격

Claims (14)

  1. 일측에 제 1 관절링크가 형성된 제 1 프레임;
    일측이 상기 제 1 관절링크에 체결되어 제 1 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 2 관절링크가 형성된 제 2 프레임;
    일측이 상기 제 2 관절링크에 체결되어 제 2 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 3 관절링크가 형성된 제 3 프레임;
    일측이 상기 제 3 관절링크에 체결되어 제 3 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 제 4 관절링크가 형성된 제 4 프레임;
    일측이 상기 제 4 관절링크에 체결되어 상기 제 3 축을 회전축으로 회동 가능하며, 타측에는 가이드브라켓이 형성된 제 5 프레임;
    일측이 상기 가이드브라켓에 체결되어 상기 가이드브라켓을 따라 이동 가능하며, 타측에는 제 6 관절링크가 형성된 제 6 프레임; 및
    일측이 상기 제 6 관절링크에 체결되어 상기 제 3 축을 회전축으로 회동 가능한 손근력보조모듈을 포함하는 상지근력보조기구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 관절링크 내지 상기 제 6 관절링크 중 적어도 하나에는 서보모터가 장착되는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 4 프레임은,
    일측이 상기 제 3 관절링크에 체결되어 상기 제 3 축을 회전축으로 회동 가능한 제 1 바디부와,
    상기 제 1 바디부의 내측으로 슬라이딩 가능하도록 체결되며, 일측에 상기 제 4 관절링크가 형성된 제 1 작동아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드브라켓은,
    소정 곡률을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드브라켓의 일측 외면에는 길이방향을 따라 기어부가 형성되고,
    상기 제 6 프레임에는 상기 기어부에 치합되어 상기 제 6 프레임을 상기 가이드브라켓을 따라 이동시키는 구동모터가 장착된 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 6 프레임은,
    일측이 상기 가이드브라켓에 체결되어 상기 가이드브라켓을 따라 이동 가능한 제 2 바디부와,
    상기 제 2 바디부에 슬라이딩 가능하도록 체결되며, 일측에 상기 제 6 관절링크가 형성된 제 2 작동아암를 구비하는 상지근력보조기구.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 4 프레임에 체결되어 사용자의 상완(上腕) 부위를 고정시키는 제 1 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1 고정부는,
    상기 제 4 프레임에 체결되며, 소정 곡률을 가지는 플레이트 형태로 형성되어 내측면이 사용자의 상완 부위에 접촉되는 제 1 팔받침패드와,
    상기 제 1 팔받침패드의 일측에 체결되며, 고리 형태로 형성되어 사용자의 팔 부위를 감싸도록 장착되는 제 1 고정벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 6 프레임의 체결되어 사용자의 전완(前腕) 부위를 고정시키는 제 2 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 2 고정부는,
    상기 제 6 프레임에 체결되며, 소정 곡률을 가지는 플레이트 형태로 형성되어 내측면이 사용자의 전완 부위에 접촉되는 제 2 팔받침패드와,
    상기 제 2 팔받침패드의 일측에 체결되며, 고리 형태로 형성되어 사용자의 팔 부위를 감싸도록 장착되는 제 2 고정벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  11. 청구항 1에 있어서,
    사용자의 상체에 착용되며, 후면에 상기 제 1 프레임이 체결되는 제 1 결합링크가 형성된 착용형외골격을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 프레임은 상기 제 1 결합링크에 상기 제 1 축을 회전축으로 회동 가능하도록 체결되는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 착용형외골격은,
    사용자의 등 부위에 밀착되는 등받침부와,
    상기 등받침부의 상부에 형성되는 제 1 착용벨트와,
    각각 상기 등받침부의 양 측부에 형성되는 제 2 착용벨트 및 제 3 착용벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 손근력보조모듈은,
    상기 제 6 관절링크에 체결되는 손고정프레임과,
    상기 손고정프레임의 일측에 회동 가능하도록 체결되는 제 1 손가락끼움부와,
    상기 손고정프레임의 타측에 힌지 결합되는 제 1 조인트와,
    일측이 상기 제 6 관절링크에 소정정도 유격 가능하도록 체결되고, 타측이 상기 제 1 조인트에 체결되는 제 1 링크와,
    상기 제 1 조인트에 힌지 결합되는 제 2 조인트와,
    상기 제 2 조인트에 힌지 결합되는 제 2 손가락끼움부와,
    일측이 상기 제 1 조인트에 체결되고, 타측이 상기 제 2 손가락끼움부에 체결되는 제 2 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지근력보조기구.
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