KR20130045875A - Wearable robot to assist muscular strength - Google Patents

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KR20130045875A
KR20130045875A KR1020130017953A KR20130017953A KR20130045875A KR 20130045875 A KR20130045875 A KR 20130045875A KR 1020130017953 A KR1020130017953 A KR 1020130017953A KR 20130017953 A KR20130017953 A KR 20130017953A KR 20130045875 A KR20130045875 A KR 20130045875A
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Abstract

PURPOSE: A wearable robot for supporting strength is provided to form a footwear fixing unit only in center of an arch-shaped bottom of the footwear and to give a wearer a feeling as if wearing the footwear during walking. CONSTITUTION: A wearable robot for supporting strength comprises a waist wearing unit, a leg support unit, and a foot link(160). The foot link includes a foot connection member(161), a foot frame(162), a foot support unit(163), and a footwear fixing unit(164). The foot support unit is rotatably connected to the foot frame. The foot support unit is formed to be in contact with the ground when a wearer wears the robot. The footwear fixing unit is connected to footwear of the wearer. The foot connection member is connected to be fixed and slid with respect to the leg support unit.

Description

근력 지원용 착용형 로봇{Wearable robot to assist muscular strength}Wearable robot to assist muscular strength}

본 발명은 근력 지원용 착용형 로봇에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 발목 관절부를 수동 관절로 형성하여도, 착용자의 발목에 주는 부담을 최소화할 수 있는 풋 링크를 가진 근력 지원용 착용형 로봇에 관한 것이다. The present invention relates to a wearable robot for muscle strength support. More specifically, the present invention relates to a wearable robot for muscle strength support having a foot link that can minimize the burden on the wearer's ankle even when the ankle joint is formed by a manual joint.

장애 또는 노화 등으로 인해 근력이 저하되어 보행이 어려운 사람들을 위하여 근력 지원용 착용형 로봇이 개발되어 사용되고 있다. 또한, 이러한 근력 지원용 착용형 로봇은 의료, 복지 분야뿐만 아니라 군사, 산업 자동화 분야에서도 근력 증강 및 보조를 위하여 다양한 시스템으로 개발되고 있다.Wearable robots for muscle strength support have been developed and used for people who have difficulty walking because of muscle strength decrease due to disability or aging. In addition, the wearable robot for strength support has been developed as a variety of systems for strength enhancement and assistance in military, industrial automation as well as medical and welfare fields.

그리고, 하지 근력 지원용 착용형 로봇은 중량물 이송 및 보상을 위해서 고관절, 슬관절, 족관절의 모든 관절을 능동형 관절구조로 구성하고 있다. 그러나, 이처럼 모든 관절을 능동형 관절구조로 구성하는 경우에는 구동 모터나 유압 시스템의 무게로 인해 로봇 전체의 무게 증가하고 에너지 소모가 많다는 문제점이 있다. 또한, 보행 시 다 자유도의 제어기를 사용하여야 하며 중량물을 짊어진 경우 중량물의 하중에 대한 보상 대책을 모터나 유압 시스템을 통해서 구현되어야 하므로 제어의 어려움이 따르게 된다. 즉, 모든 관절을 능동형 관절구조로 구성하는 하지 근력 지원용 착용형 로봇은 관절의 제어와 에너지의 효율 측면에서 바람직하지 못하다. 따라서, 로봇의 무게 및 크기를 간소화 시키기 위하여 고관절, 슬관절, 족관절 중 적어도 하나의 관절부를 수동 관절로 형성하는 기술이 개발되고 있다. 하지만, 수동 관절로 형성된 관절부에 있어서, 로봇 및 짐 등에 의한 착용자의 부담이 커지게 되어, 이를 제어하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.In addition, the wearable robot for lower extremity muscle strength supports all joints of the hip, knee, and ankle joints with active joint structure for weight transfer and compensation. However, when all the joints are configured as an active joint structure, there is a problem that the weight of the entire robot increases due to the weight of the driving motor or the hydraulic system and energy consumption is high. In addition, multi-degree of freedom controllers should be used when walking, and when carrying a heavy load, the countermeasures against the load of the heavy load must be implemented through a motor or a hydraulic system. That is, the wearable robot for lower extremity muscle strength supporting all joints with an active joint structure is not preferable in terms of joint control and energy efficiency. Therefore, in order to simplify the weight and size of the robot, a technique for forming at least one joint part of the hip joint, the knee joint, the ankle joint as a passive joint has been developed. However, in the joint portion formed by the passive joint, the burden of the wearer due to the robot and the load is increased, a situation in which technology development for controlling this is required.

관련하여, 한국공개특허 제2011-0083143호는 "착용형 로봇"에 대하여 개시하고 있다. In this regard, Korean Patent Laid-Open No. 2011-0083143 discloses a "wearable robot."

본 발명의 목적은 로봇의 발목 관절부를 수동 관절로 형성하여도, 착용자의 발목에 주는 부담을 최소화할 수 있는 풋 링크를 가진 근력 지원용 착용형 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a wearable robot for muscle strength support having a foot link that can minimize the burden on the wearer's ankle even when the ankle joint of the robot is formed by a manual joint.

구체적으로, 본 발명은 수동 관절로 형성된 발목 관절부에 있어서, 로봇의 회전축을 지면과 가깝게 둠으로써 로봇 링크로부터 전달되는 하중을 지면으로 바로 전달 가능케 하는 것을 목적으로 한다. Specifically, an object of the present invention is to enable the transfer of the load transmitted from the robot link directly to the ground by placing the rotation axis of the robot close to the ground in the ankle joint formed by the passive joint.

또한, 본 발명은 풋 링크에 제한부재를 형성하여, 로봇의 회전축과 착용자의 발목 관절부의 회전축이 불일치하지만, 인체 공학상 착용자의 발목과 유사한 동작 범위를 갖는 근력 지원용 착용형 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a restriction member in the foot link, the rotation axis of the robot and the rotation axis of the wearer's ankle joint portion is inconsistent, but to provide a wearable robot for muscle strength support having a range of motion similar to the wearer's ankle. It is done.

또한, 본 발명은 신발 고정부가 착용자의 신발 바닥부의 아치형 중앙부에만 형성되어, 착용자가 보행 시 신발을 신은 것과 동일한 느낌을 받게 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is that the shoe fixing portion is formed only in the arched center portion of the shoe bottom of the wearer, so that the wearer feels the same as wearing shoes when walking.

또한, 본 발명은 신발 고정부의 스트랩부 등을 이용하여 신속한 탈착이 가능케 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to enable a quick detachment using the strap portion of the shoe fixing part.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇은 착용자의 허리 부분에 착용되는 허리 착용부, 상기 허리 착용부에 결합되며 상기 착용자의 대퇴부 및 정강이의 움직임을 보조하는 다리 지지부, 상기 다리 지지부의 일단에 결합되며 상기 착용자의 발측에 착용되는 풋 링크를 포함하는 근력 지원용 착용형 로봇에 있어서, 상기 풋 링크는, 상기 다리 지지부에 결합되는 풋 결합부재; 상기 풋 결합부재에서 연장되는 풋 프레임; 상기 풋 프레임과 기 정하여진 소정치까지 상대 회전 가능하도록 결합되며, 상기 착용자의 입각시에 지면에 닿도록 형성되는 풋 지지부재; 및 상기 착용자의 신발에 결합되는 신발 고정부를 포함한다.Wearable robot for strength support according to the present invention for achieving the above object is a waist wearing portion worn on the waist portion of the wearer, the leg support portion coupled to the waist wearing portion to assist the movement of the thigh and shin of the wearer, the A wearable robot for strength support, comprising a foot link coupled to one end of a leg support and worn on the foot of the wearer, wherein the foot link comprises: a foot coupling member coupled to the leg support; A foot frame extending from the foot coupling member; A foot support member coupled to the foot frame so as to be relatively rotatable to a predetermined value, the foot support member being formed to contact the ground when the wearer is standing; And a shoe fixing unit coupled to the shoe of the wearer.

이 때, 상기 풋 지지부재는 상기 착용자의 발목의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임, 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임, 외번(eversion) 움직임, 내번(inversion) 움직임, 외선(lateral rotation) 움직임 및 내선(medial rotation) 움직임 중 적어도 하나의 움직임에 대응하여 상기 풋 프레임에 대하여 상대 회전 가능하게 형성될 수 있다.At this time, the foot support member is a planar flexion movement, Dorsiflexion movement, eversion movement, inversion movement, lateral rotation movement and medial of the wearer's ankle rotation may be formed to be relatively rotatable with respect to the foot frame in response to at least one of the movements.

이 때, 상기 풋 지지부재와 상기 풋 프레임은 볼 베어링에 의하여 결합될 수 있다.At this time, the foot support member and the foot frame may be coupled by a ball bearing.

이 때, 상기 풋 지지부재는 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 제한하는 제 1 제한부재; 및 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 제한하는 제 2 제한부재를 포함할 수 있다.At this time, the foot support member may include a first limiting member for limiting the Dorsiflexion movement of the foot support member by a predetermined value or more with respect to the foot frame; And a second limiting member configured to limit the movement of the plantar flexion above a predetermined value of the foot supporting member with respect to the foot frame.

이 때, 상기 제 1 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 40도 이하로 제한하며, 상기 제 2 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 20도 이하로 제한할 수 있다.At this time, the first limiting member limits the Dorsiflexion movement of the foot support member to the foot frame with respect to the foot frame based on the position of the wearer to 40 degrees or less, and the second limiting member is Based on the standing angle, the movement of the plantar flexion of the foot support member with respect to the foot frame may be limited to 20 degrees or less.

이 때, 상기 풋 지지부재는 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 외번(eversion) 움직임을 제한하는 외번 제한부재; 및 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 내번(inversion) 움직임을 제한하는 내번 제한부재를 포함할 수 있다.At this time, the foot support member is an outer limiting member for limiting the eversion movement of the foot support member more than a predetermined value relative to the foot frame; And an inner limiting member for limiting inversion movement of the foot supporting member by a predetermined value or more with respect to the foot frame.

이 때, 상기 외번 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 외번(eversion) 움직임을 10도 이하로 제한하며, 상기 내번 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 내번(inversion) 움직임을 10도 이하로 제한할 수 있다.At this time, the outer limiting member limits the outer movement of the foot support member relative to the foot frame to 10 degrees or less based on the wearer's standing position, and the inner limiting member restrains the standing position of the wearer. As a reference, the inversion movement of the foot support member with respect to the foot frame may be limited to 10 degrees or less.

이 때, 상기 풋 지지부재는 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 외선(lateral rotation) 움직임을 제한하는 외선 제한부재; 및 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 내선(medial rotation) 움직임을 제한하는 내선 제한부재를 포함할 수 있다.In this case, the foot support member may include: an outer line limiting member configured to limit a lateral rotation of the foot support member relative to the foot frame by more than a predetermined value; And an extension limiting member configured to limit medial rotation movement of the foot support member by a predetermined value or more with respect to the foot frame.

이 때, 상기 외선 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 외선(lateral rotation) 움직임을 10도 이하로 제한하며, 상기 내선 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 내선(medial rotation) 움직임을 10도 이하로 제한할 수 있다.At this time, the outer limiting member limits the lateral rotation of the foot support member relative to the foot frame to 10 degrees or less, based on the wearer's standing position, and the inner limiting member is the standing position of the wearer. The media rotation of the foot support member relative to the foot frame may be limited to 10 degrees or less based on the reference.

이 때, 상기 풋 지지부재는 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 제한하는 제 1 제한부재; 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 제한하는 제 2 제한부재; 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 외번(eversion) 움직임을 제한하는 외번 제한부재; 및 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 내번(inversion) 움직임을 제한하는 내번 제한부재를 포함하며, 상기 제 1 제한부재, 상기 제 2 제한부재, 상기 외번 제한부재 및 상기 내번 제한부재는 내측에 중공이 형성된 틀의 형상으로 형성되며, 상기 중공에서 상기 풋 프레임이 상대 회전 가능하도록 형성될 수 있다.At this time, the foot support member may include a first limiting member for limiting the Dorsiflexion movement of the foot support member by a predetermined value or more with respect to the foot frame; A second limiting member for limiting the movement of the plantar flexion above a predetermined value of the foot supporting member relative to the foot frame; An outer limiting member for limiting an outward movement of the foot support member by a predetermined value relative to the foot frame; And an inner limiting member for limiting an inversion movement of the foot support member by a predetermined value or more with respect to the foot frame, wherein the first limiting member, the second limiting member, the outer limiting member, and the inner limiting member Is formed in the shape of a hollow frame is formed inside, the foot frame in the hollow may be formed to be relatively rotatable.

이 때, 상기 신발 고정부는 상기 착용자의 신발의 바닥부의 아치형 중앙부에서 상기 착용자의 신발과 고정될 수 있다.At this time, the shoe fixing portion may be fixed with the wearer's shoes in the arcuate center of the bottom of the wearer's shoes.

이 때, 상기 신발 고정부는 상기 착용자의 신발을 감싸도록 형성되며, 탈부착이 가능한 스트랩부를 더 포함할 수 있다. At this time, the shoe fixing portion is formed to surround the wearer's shoes, it may further include a detachable strap portion.

이 때, 상기 신발 고정부는 상기 착용자의 신발 크기에 대응하여 길이 조절 가능하도록 형성되는 서브 신발 고정부를 포함할 수 있다.In this case, the shoe fixing unit may include a sub-shoe fixing unit formed to be adjustable in length in accordance with the size of the shoe of the wearer.

이 때, 상기 풋 결합부재는 상기 다리 지지부에 대하여 슬라이딩 이동 및 고정되도록 결합될 수 있다.At this time, the foot coupling member may be coupled to slide and fixed with respect to the leg support.

본 발명에 따르면, 로봇의 발목 관절부를 수동 관절로 형성하여도, 착용자의 발목에 주는 부담을 최소화할 수 있는 풋 링크를 가진 근력 지원용 착용형 로봇을 제공할 수 있다.According to the present invention, even if the ankle joint portion of the robot is formed by a manual joint, it is possible to provide a wearable robot for muscle strength support having a foot link that can minimize the burden on the wearer's ankle.

그리고, 본 발명은 수동 관절로 형성된 발목 관절부에 있어서, 로봇의 회전축을 지면과 가깝게 둠으로써 로봇 링크로부터 전달되는 하중을 지면으로 바로 전달할 수 있다.And, in the ankle joint portion formed by the passive joint, by placing the rotation axis of the robot close to the ground it is possible to directly transfer the load transmitted from the robot link to the ground.

또한, 본 발명은 풋 링크에 제한부재를 형성하여, 로봇의 회전축과 착용자의 발목 관절부의 회전축이 불일치하지만, 인체 공학상 착용자의 발목과 유사한 동작 범위를 갖는 근력 지원용 착용형 로봇을 제공할 수 있다. In addition, the present invention forms a limiting member in the foot link, the rotation axis of the robot and the rotation axis of the wearer's ankle joint, but the ergonomic support wearable robot having a range of motion similar to the wearer's ankle can be provided. .

또한, 본 발명은 신발 고정부가 착용자의 신발 바닥부의 아치형 중앙부에만 형성되어, 착용자가 보행 시 신발을 신은 것과 동일한 느낌을 받게 할 수 있다.In addition, the present invention, the shoe fixing portion is formed only in the arched center portion of the shoe bottom of the wearer, it is possible to feel the same as the wearer wearing shoes when walking.

또한, 본 발명은 신발 고정부의 스트랩부 등을 이용하여 신속한 탈착이 가능케 할 수 있다.In addition, the present invention can enable rapid detachment using a strap portion, such as a shoe fixing portion.

도 1은 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇과 착용자의 일부 관절의 회전축이 일치하는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇과 착용자의 일부 관절의 회전축이 불일치하는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 측면도이다.
도 6은 허리 착용부 및 대퇴부 부재를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 평면도이다.
도 8은 허리 착용부의 길이를 조절하기 위한 구성을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 착용자의 허리의 형상 또는 사이즈에 따라 허리 착용부의 폭 및 길이가 조절되는 여러 형태를 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 착용자가 다리를 뒤틀 때 허리 착용부의 동작을 도시한 도면이다.
도 11은 허리 착용부에 대한 대퇴부 부재의 좌우 움직임에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 풋 링크를 도시한 사시도이다.
도 13은 풋 링크를 도시한 정면도이다.
도 14는 풋 링크를 도시한 측면도이다.
도 15a 내지 도 15c는 착용자의 발목의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임 및 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임에 대응하여 움직이는 풋 링크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 18은 풋 링크의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임 각도 및 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임 각도의 적정치를 산출하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 19a 내지 도 19c는 착용자의 발목의 외번(eversion) 움직임 및 내번(inversion) 움직임에 대응하여 움직이는 풋 링크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 20a 내지 도 20c는 착용자의 발목의 외선(lateral rotation) 움직임 및 내선(medial rotation) 움직임에 대응하여 움직이는 풋 링크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view of the wearable robot for muscle strength support according to the present invention.
Figure 2 is a view for showing that the rotational axis of the wearable robot for muscle strength support and some joints of the wearer according to the present invention coincides.
Figure 3 is a view for showing that the rotation axis of the joint between the wearable robot and the wearer for muscle strength support according to the present invention is inconsistent.
Figure 4 is a front view of the wearable robot for muscle strength support according to the present invention.
5 is a side view of the wearable robot for muscle strength support according to the present invention.
6 is a perspective view of the waist wearing portion and the thigh member.
FIG. 7 is a plan view of FIG. 6.
8 is a view for explaining the configuration for adjusting the length of the waist wearing in more detail.
9A to 9D are views illustrating various forms in which a width and a length of a waist wearing part are adjusted according to a shape or size of a wearer's waist.
10A to 10C are diagrams illustrating the operation of the waist wearer when the wearer twists his leg.
It is a figure for demonstrating the left-right movement of the thigh member with respect to a waist wearing part.
12 is a perspective view of a foot link.
13 is a front view illustrating the foot link.
14 is a side view of the foot link.
15A to 15C are views for explaining a structure of a foot link that moves in response to a planar flexion movement and a dosiflexion movement of the wearer's ankle.
16 to 18 are diagrams for explaining the contents of calculating the appropriate values of the plantar flexion movement angle and the Dorsiflexion movement angle of the foot link.
19A to 19C are views for explaining a structure of a foot link that moves in response to an eversion and an inversion of the wearer's ankle.
20A to 20C are views for explaining a structure of a foot link that moves in response to lateral rotation and medial rotation of the wearer's ankle.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 전체적인 구조에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter will be described the overall structure of the wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 사시도이다.
1 is a perspective view of the wearable robot for muscle strength support according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은 허리 착용부(110), 대퇴부 부재(120), 정강이 부재(140) 및 풋 링크(160)를 포함하여 구성된다. 이 때, 대퇴부 부재(120) 및 정강이 부재(130)를 함께 다리 지지부로 통칭할 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은 착용자의 대퇴부 움직임 및 정강이 움직임을 보조하기 위한 고관절 액츄에이터(130) 및 슬관절 액츄에이터(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은 백 프레임(170)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은 착용자의 고관절 및 슬관절에는 능동 관절이, 발목부의 족관절에는 수동 관절로 형성되는 풋 링크(160)가 형성된다. Referring to FIG. 1, the wearable robot 100 for muscle strength support according to an embodiment of the present invention includes a waist wearing part 110, a thigh member 120, a shin member 140, and a foot link 160. do. At this time, the thigh member 120 and the shin member 130 may be collectively referred to as a leg support. In addition, the wearable robot 100 for muscle strength support according to the embodiment of the present invention may further include a hip actuator 130 and a knee joint actuator 150 to assist the wearer's thigh movement and shin movement. In addition, the wearable robot 100 for muscle strength support according to an embodiment of the present invention may further include a back frame 170. That is, in the wearable robot 100 for muscle strength support according to the embodiment of the present invention, a foot link 160 formed with an active joint in the hip joint and the knee joint of the wearer and a passive joint in the ankle joint of the ankle is formed.

허리 착용부(110)는 착용자의 허리 부분에 착용된다. 그리고, 허리 착용부(110)에는 착용자의 허리 부분을 감싸며 결합되는 벨트(미도시)가 더 형성될 수 있다.The waist wearing unit 110 is worn on the waist of the wearer. In addition, the waist wearing unit 110 may further include a belt (not shown) coupled to surround the waist of the wearer.

대퇴부 부재(120)는 착용자의 대퇴부에 착용된다. 그리고, 대퇴부 부재(120)는 허리 착용부(110)에 대하여 전후 및 좌우 요동 가능하게 형성된다. 이러한, 대퇴부 부재(120)는 제 1 대퇴부 부재(121) 및 제 2 대퇴부 부재(122)를 포함하여 구성된다. 그리고, 대퇴부 부재(120)는 대퇴부 스트랩부(125)를 이용하여 착용자의 대퇴부에 고정될 수 있다. 대퇴부 부재(120)에 대하여는, 이후에서 도 4 내지 도 11과 함께 보다 상세히 설명하도록 한다. The thigh member 120 is worn on the thigh of the wearer. In addition, the thigh member 120 is formed to be able to swing back and forth and left and right with respect to the waist wearing part 110. This femoral member 120 includes a first thigh member 121 and a second thigh member 122. The thigh member 120 may be fixed to the thigh of the wearer using the thigh strap 125. The thigh member 120 will be described in more detail later with reference to FIGS. 4 to 11.

고관절 액츄에이터(130)는 대퇴부 부재(120)에 결합된다. 그리고, 고관절 액츄에이터(130)는 착용자의 움직임에 대응하여 허리 착용부(110)에 대한 대퇴부 부재(120)의 회전 움직임을 보조하는 토크를 발생시킨다. 이 때, 착용자의 움직임을 감지하기 위하여 착용자의 힘을 감지하는 센서, 근육의 활성화도를 측정하는 센서 등이 사용될 수 있으나, 여기서 이를 한정하는 것은 아니다. 또한, 고관절 액츄에이터(130)는 전기식 또는 유압식으로 구성될 수 있다. The hip actuator 130 is coupled to the femoral member 120. The hip actuator 130 generates torque to assist the rotational movement of the thigh member 120 with respect to the waist wearing part 110 in response to the wearer's movement. At this time, a sensor for detecting the wearer's force, a sensor for measuring the activation degree of the muscle, etc. may be used to detect the wearer's movement, but is not limited thereto. In addition, the hip actuator 130 may be configured by electric or hydraulic.

정강이 부재(140)는 착용자의 정강이에 착용된다. 그리고, 정강이 부재(130)는 대퇴부 부재(120)에 대하여 요동 가능하게 형성된다. The shin member 140 is worn on the shin of the wearer. The shin member 130 is swingably formed with respect to the thigh member 120.

슬관절 액츄에이터(150)는 정강이 부재(140)에 결합된다. 그리고, 슬관절 액츄에이터(150)는 착용자의 움직임에 대응하여 대퇴부 부재(120)에 대한 정강이 부재(140)의 회전 움직임을 보조하는 토크를 발생시킨다. 이 때, 착용자의 움직임을 감지하기 위하여 착용자의 힘을 감지하는 센서, 근육의 활성화도를 측정하는 센서 등이 사용될 수 있으나, 여기서 이를 한정하는 것은 아니다. 또한, 슬관절 액츄에이터(150)는 전기식 또는 유압식으로 구성될 수 있다.Knee actuator 150 is coupled to the shin member 140. The knee actuator 150 generates torque to assist the rotational movement of the shin member 140 with respect to the thigh member 120 in response to the movement of the wearer. At this time, a sensor for detecting the wearer's force, a sensor for measuring the activation degree of the muscle, etc. may be used to detect the wearer's movement, but is not limited thereto. In addition, the knee joint actuator 150 may be configured by electric or hydraulic.

풋 링크(160)는 착용자의 발측에 착용된다. 이러한, 풋 링크(160)는 풋 결합부재(161), 풋 프레임(162), 풋 지지부재(163) 및 신발 고정부(164)를 포함하여 구성될 수 있다. 풋 링크(160)의 구성 및 동작에 대하여는, 이후 도 12 내지 도 20c와 함께 보다 상세히 설명하도록 한다.Foot link 160 is worn on the wearer's foot. The foot link 160 may include a foot coupling member 161, a foot frame 162, a foot support member 163, and a shoe fixing unit 164. The configuration and operation of the foot link 160 will be described in more detail later with reference to FIGS. 12 to 20C.

백 프레임(170)은 허리 착용부(110)에 결합되며, 착용자의 등에 접하도록 형성된다. 백 프레임(170)에는 각종 짐 등이 실릴 수 있도록 형성될 수 있다.
The back frame 170 is coupled to the waist wearing part 110 and is formed to contact the back of the wearer. The back frame 170 may be formed to accommodate various luggages.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇과 착용자의 관절의 회전축의 관계에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the relationship between the rotational axis of the joint of the wearer and the wearer for muscle strength support according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇과 착용자의 일부 관절의 회전축이 일치하는 것을 보여주기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇과 착용자의 일부 관절의 회전축이 불일치하는 것을 보여주기 위한 도면이다.
Figure 2 is a view for showing that the rotational axis of the wearable robot for muscle strength support and some joints of the wearer according to the present invention coincides. Figure 3 is a view for showing that the rotation axis of the joint between the wearable robot and the wearer for muscle strength support according to the present invention is inconsistent.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은 착용자의 체형에 맞추어, 허리 착용부(110)의 형상의 변형, 대퇴부 부재(120)의 길이 조절 및 정강이 부재(140)에 대한 풋 링크(160)의 위치 조절이 가능하다. 따라서, 착용자의 고관절 신전/굴곡(Hip Extension/Flexion) 움직임 축과 허리 착용부(110)에 대한 대퇴부 부재(120)의 전후 요동 축이 동일선상에 위치한다. 그리고, 착용자의 고관절 내선/외선(Medal/Lateral rotation) 움직임 축과 허리 착용부(110)에 대한 대퇴부 부재(120)의 내선/외선(Medal/Lateral rotation) 움직임 축이 동일선상에 위치한다. 즉, 대퇴부 부재(120)의 길이를 조절하여, 착용자의 고관절 내선/외선(Medal/Lateral rotation) 움직임 축과 고관절 액츄에이터(130)가 동일선상에 위치하게 할 수 있다. 또한, 착용자의 슬관절 신전/굴곡(Knee Extension/Flexion) 움직임 축과 상기 대퇴부 부재(120)에 대한 정강이 부재(140)의 신전/굴곡(Knee Extension/Flexion) 움직임 축이 동일선상에 위치한다. 즉, 정강이 부재(140)에 대한 풋 링크(160)의 위치를 조절하여, 착용자의 슬관절 신전/굴곡(Knee Extension/Flexion) 움직임 축과 슬관절 액츄에이터(150)가 동일선상에 위치하게 할 수 있다. 따라서, 착용자와 로봇의 관절 축을 일치시킴으로써 착용자의 착용감을 향상시킬 뿐만 아니라, 착용자가 보다 편안 보행을 할 수 있게 한다.2, the wearable robot 100 for muscle strength support according to an embodiment of the present invention, according to the wearer's body shape, deformation of the waist wearing portion 110, adjusting the length of the thigh member 120 and the shin member Positioning of the foot link 160 relative to 140 is possible. Accordingly, the hip extension / flexion movement axis of the wearer and the front and rear swing axes of the thigh member 120 with respect to the waist wearing part 110 are located on the same line. In addition, the wearer's internal / axial rotation axis and the internal / outer rotation axis of the thigh member 120 with respect to the waist wearing part 110 are located on the same line. That is, by adjusting the length of the femoral member 120, the wearer's hip / Lateral rotation axis and the hip actuator 130 can be located on the same line. In addition, the wearer's knee extension / flexion movement axis and the knee extension / flexion movement axis of the shin member 140 relative to the thigh member 120 are located on the same line. That is, by adjusting the position of the foot link 160 with respect to the shin member 140, the knee extension / flexion (Knee Extension / Flexion) movement axis of the wearer and the knee actuator 150 may be located on the same line. Therefore, by matching the joint axis of the wearer and the robot not only improves the wearer's fit, but also allows the wearer to walk more comfortably.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은 착용자의 고관절 외전/내전(Hip Abduction/Adduction) 움직임 축과 허리 착용부(110)에 대한 대퇴부 부재(120)의 외전/내전(Hip Abduction/Adduction) 움직임 축이 불일치한다. 그리고, 착용자의 족관절 즉, 발목의 배측굴곡/저측굴곡(Ankle Dorsiflexion/Plantar flexion) 움직임 축과 로봇의 풋 링크(160)의 배측굴곡/저측굴곡(Ankle Dorsiflexion/Plantar flexion) 움직임 축이 불일치한다. 또한, 착용자의 족관절 즉, 발목의 외번/내번(Ankle Inversion/Eversion) 움직임 축과 풋 링크(160)의 외번/내번(Ankle Inversion/Eversion) 움직임 축이 불일치한다. 또한, 착용자의 족관절 즉, 발목의 내선/외선(Medial/Lateral rotation) 움직임 축과 풋 링크(160)의 내선/외선(Medial/Lateral rotation) 움직임 축이 불일치한다. Referring to FIG. 3, the wearable robot 100 for muscle strength support according to an embodiment of the present invention includes a hip abduction / adduction movement shaft of a wearer and a thigh member 120 for a waist wearing part 110. Hip Abduction / Adduction axis of motion is inconsistent. In addition, the ankle dorsiflexion / Plantar flexion axis of the wearer's ankle, that is, the ankle dorsiflexion / Plantar flexion axis of movement of the foot link 160 of the robot is inconsistent. In addition, the wearer's ankle, that is, the ankle inversion / Eversion axis of the ankle and the ankle inversion / Eversion axis of the foot link 160, are inconsistent. In addition, the wearer's ankle joint, i.e., the medial / lateral rotation axis of the ankle and the medial / lateral rotation axis of the foot link 160 are inconsistent.

본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)은 족관절이 수동 관절로 형성되어 있기 때문에, 착용자의 발목의 관절축과 로봇의 족관절의 관절축이 일치할 경우, 로봇 및 짐 등에 의한 부하가 착용자의 발목 관절에 그대로 전달될 수 있다. 따라서, 도 3과 같이, 착용자의 발목의 관절축과 로봇의 족관절의 관절축을 불일치시킴으로써 착용자에게 부담이 가지 않도록 한다. 그리고, 착용자의 발목의 관절축과 로봇의 족관절의 관절축이 불일치하지만, 로봇의 족관절 즉, 풋 링크(160)의 움직임을 적절히 제한함으로써 착용자의 동작 범위를 만족시킬 수 있다. 이의 구성에 대한 자세한 설명은 도 15a 내지 도 20c와 함께 후술하도록 한다.
In the wearable robot 100 for muscle strength support according to the embodiment of the present invention, since the ankle joint is formed with a manual joint, when the joint axis of the wearer's ankle and the joint axis of the robot's ankle joint coincide, the load due to the robot and the load, etc. Can be delivered as is to the ankle joint of the wearer. Therefore, as shown in FIG. 3, the burden on the wearer is avoided by mismatching the joint axis of the wearer's ankle and the joint axis of the robot's ankle joint. And, although the joint axis of the wearer's ankle and the joint axis of the robot are inconsistent, the movement range of the wearer can be satisfied by appropriately restricting the movement of the robot's ankle, that is, the foot link 160. A detailed description of the configuration thereof will be described later with reference to FIGS. 15A to 20C.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 허리 착용부, 대퇴부 부재 및 고관절 액츄에이터의 구성에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the waist wearing portion, the thigh member and the hip actuator of the wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 정면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 측면도이다. 도 6은 허리 착용부 및 대퇴부 부재를 도시한 사시도이다. 도 7은 도 6의 평면도이다. 도 8은 허리 착용부의 길이를 조절하기 위한 구성을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다. 도 9a 내지 도 9d는 착용자의 허리의 형상 또는 사이즈에 따라 허리 착용부의 폭 및 길이가 조절되는 여러 형태를 도시한 도면이다. 도 10a 내지 도 10c는 착용자가 다리를 뒤틀 때 허리 착용부의 동작을 도시한 도면이다. 도 11은 허리 착용부에 대한 대퇴부 부재의 좌우 움직임에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
Figure 4 is a front view of the wearable robot for muscle strength support according to the present invention. 5 is a side view of the wearable robot for muscle strength support according to the present invention. 6 is a perspective view of the waist wearing portion and the thigh member. FIG. 7 is a plan view of FIG. 6. 8 is a view for explaining the configuration for adjusting the length of the waist wearing in more detail. 9A to 9D are views illustrating various forms in which a width and a length of a waist wearing part are adjusted according to a shape or size of a wearer's waist. 10A to 10C are diagrams illustrating the operation of the waist wearer when the wearer twists his leg. It is a figure for demonstrating the left-right movement of the thigh member with respect to a waist wearing part.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)에 있어서, 허리 착용부(110)는 착용자의 허리의 형상에 대응하여 길이 방향(A)의 길이를 조절할 수 있도록 형성된다. Referring to FIG. 4, in the wearable robot 100 for muscle strength support according to an embodiment of the present invention, the waist wearing part 110 may adjust the length of the length direction A in response to the shape of the waist of the wearer. Is formed.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)에 있어서, 허리 착용부(110)는 착용자의 허리의 형상에 대응하여 폭 방향(B)의 길이를 조절할 수 있도록 형성된다. 그리고, 대퇴부 부재(120)는 길이(C) 조절 가능하도록 형성된다. 또한, 정강이 부재(140)에 대한 풋 링크(160)의 위치를 조절하여, 슬관절 액츄에이터(150)의 풋 링크(160)의 하단으로부터의 거리(D)를 조절 가능하도록 형성된다. Referring to FIG. 5, in the wearable robot 100 for muscle strength support according to an embodiment of the present invention, the waist wearing part 110 may adjust the length of the width direction B in response to the shape of the waist of the wearer. Is formed. The thigh member 120 is formed to be adjustable in length (C). In addition, by adjusting the position of the foot link 160 with respect to the shin member 140, it is formed to adjust the distance (D) from the bottom of the foot link 160 of the knee joint actuator (150).

착용자의 허리의 형상에 대응하여 허리 착용부(110)의 길이 방향(A) 및 폭 방향(B)의 길이를 조절할 수 있다. 그리고, 착용자의 대퇴부 및 정강이의 길이에 대응하여, 대퇴부 부재(120)의 길이(C)를 조절하고, 풋 링크(160)의 하단으로부터 슬관절 액츄에이터(150)까지의 거리(D)를 조절할 수 있다. 따라서, 착용자의 고관절 신전/굴곡(Hip Extension/Flexion) 움직임 축과 허리 착용부(110)에 대한 대퇴부 부재(120)의 전후 요동 축이 동일선상에 위치한다. 그리고, 착용자의 고관절 내선/외선(Medal/Lateral rotation) 움직임 축과 고관절 액츄에이터(130)가 동일선상에 위치하게 한다. 또한, 착용자의 슬관절 신전/굴곡(Knee Extension/Flexion) 움직임 축과 상기 대퇴부 부재(120)에 대한 정강이 부재(140)의 신전/굴곡(Knee Extension/Flexion) 움직임 축이 동일선상에 위치한다. The length of the length direction A and the width direction B of the waist wearing part 110 may be adjusted to correspond to the shape of the waist of the wearer. In addition, the length C of the thigh member 120 may be adjusted and the distance D from the lower end of the foot link 160 to the knee joint actuator 150 may be adjusted in response to the length of the wearer's thigh and shin. . Accordingly, the hip extension / flexion movement axis of the wearer and the front and rear swing axes of the thigh member 120 with respect to the waist wearing part 110 are located on the same line. Then, the wearer's hip / Lateral rotation axis of motion and the hip actuator 130 are positioned on the same line. In addition, the wearer's knee extension / flexion movement axis and the knee extension / flexion movement axis of the shin member 140 relative to the thigh member 120 are located on the same line.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 허리 착용부(110)는 벨트(111), 지지부재(112), 길이 조절부(113), 단위 링크(114), 링크 힌지 결합부(115) 및 결합부(116)를 포함하여 구성된다. 6 to 7, the waist wearing part 110 includes a belt 111, a supporting member 112, a length adjusting part 113, a unit link 114, a link hinge coupling part 115, and a coupling part. And 116.

벨트(111)는 착용자의 허리를 감싸도록 형성될 수 있다. 이러한, 벨트(111)는 착용자의 허리에 탈부착 가능하도록 형성될 수 있다. The belt 111 may be formed to surround the waist of the wearer. Such, the belt 111 may be formed to be detachable to the waist of the wearer.

지지부재(112)는 착용자의 허리 후면에 형성될 수 있다. 그리고, 지지부재(112)는 벨트(111)와의 결합을 위한 적어도 하나 이상의 벨트 지지부(112a)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 지지부재(112)는 후술하는 길이 조절부(113)를 전체적으로 지지하도록 형성된다. 또한, 지지부재(112)에는 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇(100)의 작동을 전체적으로 제어하는 제어 장치(미도시)가 장착될 수 있다. Support member 112 may be formed on the back of the wearer. In addition, the support member 112 may include at least one belt support part 112a for coupling with the belt 111. In addition, the support member 112 is formed to entirely support the length adjusting part 113 to be described later. In addition, the support member 112 may be equipped with a control device (not shown) for controlling the overall operation of the wearable robot 100 for muscle strength support according to an embodiment of the present invention.

길이 조절부(113)는 지지부재(112)에 장착되며, 허리 착용부(110)의 전체적인 길이 방향의 길이를 조절 가능하도록 형성된다. 도 8과 함께 참조하면, 길이 조절부(113)는 중심부에 형성된 회전부(113a)의 회전 조작에 의하여, 회전부(113a)를 중심으로 대칭적으로 길이가 조절될 수 있다. 구체적으로, 길이 조절부(113)는 피니언 기어로 형성되는 회전부(113a), 회전부(113a)의 피니언 기어에 맞닿는 제 1 렉 기어(113d) 및 제 2 렉 기어(113e)를 각각 포함하여 구성되는 제 1 이동부(113b) 및 제 2 이동부(113c)를 포함하여 형성될 수 있다. 회전부(113a)의 회전에 대응하여, 제 1 이동부(113b) 및 제 2 이동부(113c)는 각각 회전부(113a)를 중심으로 서로 반대 방향으로 이동함으로써 허리 착용부(110)의 길이 방향의 길이가 조절된다. 그리고, 허리 착용부(110)의 길이 연장 범위를 제한하기 위하여, 제 1 이동부(113b) 및 제 2 이동부(113c)는 각각 회전부(113a)가 소정치 이상 연장 방향으로 회전하면 길이 조절부(112)의 일단부에 닿도록 형성되는 연장 정지부(113f)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 회전부(113a)가 과도하게 회전되어 회전부(113a)에서 제 1 이동부(113b) 및 제 2 이동부(113c)가 이탈하는 것을 방지한다. 또한, 허리 착용부(110)의 길이 축소 범위를 제한하기 위하여, 제 1 이동부(113b) 및 제 2 이동부(113c)는 각각 회전부(113a)가 소정치 이상 단축 방향으로 회전할 수 없도록, 다른 이동부의 플레인부(113i)에 맞닿도록 형성되는 단축 정지부(113h)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 회전부(113a)가 소정치 이상 단축 방향으로 회전하면, 회전부(113a)가 더 이상 회전하지 못하도록 하는 단차부(113g)가 제 1 이동부(113b) 및 제 2 이동부(113c) 각각에 형성되어 있을 수 있다. The length adjusting part 113 is mounted to the support member 112 and is formed to adjust the length of the overall length direction of the waist wearing part 110. Referring to FIG. 8, the length adjusting unit 113 may be symmetrically adjusted with respect to the rotating unit 113a by the rotation operation of the rotating unit 113a formed at the center thereof. In detail, the length adjusting part 113 includes a rotating part 113a formed of a pinion gear, a first leg gear 113d and a second leg gear 113e abutting against the pinion gear of the rotating part 113a. The first moving part 113b and the second moving part 113c may be formed to be included. In response to the rotation of the rotary part 113a, the first moving part 113b and the second moving part 113c move in opposite directions with respect to the rotating part 113a, respectively, so as to be in the longitudinal direction of the waist wearing part 110. The length is adjusted. In addition, in order to limit the length extension range of the waist wearing part 110, the first moving part 113b and the second moving part 113c are each a length adjusting part when the rotating part 113a rotates in the extending direction by a predetermined value or more. It may be configured to include an extended stop 113f formed to reach one end of the (112). Therefore, the rotation part 113a is excessively rotated to prevent the first moving part 113b and the second moving part 113c from being separated from the rotating part 113a. In addition, in order to limit the length reduction range of the waist wearing part 110, the first moving part 113b and the second moving part 113c may not rotate the rotating part 113a in a shorter direction than a predetermined value, respectively. It may be configured to include a single-axis stop (113h) formed to abut the plane portion (113i) of the other moving portion. In addition, when the rotating portion 113a rotates in the shorter direction by a predetermined value or more, a stepped portion 113g for preventing the rotating portion 113a from rotating any further is provided to each of the first moving portion 113b and the second moving portion 113c. It may be formed.

다수의 단위 링크부재(114)가 길이 조절부(113)의 양측 단부에 결합된다. 이러한, 다수의 단위 링크 부재는 각각 링크 힌지 결합부(115)에 의하여 힌지 상호 결합된다. 따라서, 다수의 단위 링크부재(114)는 착용자의 허리 형상에 대응하여 길이 방향 및 폭 방향의 형상이 조절 가능하도록 형성된다. A plurality of unit link members 114 are coupled to both ends of the length adjusting unit 113. Such a plurality of unit link members are hinged to each other by the link hinge coupling portion 115, respectively. Therefore, the plurality of unit link members 114 are formed to adjust the shape in the longitudinal direction and the width direction corresponding to the waist shape of the wearer.

따라서, 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 착용자의 허리의 길이 방향 및 폭 방향 길이에 대응하여 다수의 단위 링크부재(114)가 넓게 펼쳐질 수도 있고, 접혀질 수도 있다. 또한, 착용자가 고관절을 비트는 경우, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 다수의 단위 링크부재(114)가 펴지거나 접혀질 수 있어, 둘레 방향으로의 고관절 동작이 원할하게 이루어질 수 있다. 이와 같이, 허리 착용부(110)는 착용자의 고관절이 동작할 때 다수의 단위 링크부재(114)가 유연성 있게 위치 조절됨으로써, 착용자가 장치에 의한 구속감을 느끼는 것을 최소화할 수 있다. 따라서, 착용자의 착용감이 크게 향상될 수 있다. Accordingly, as illustrated in FIGS. 9A to 9D, the plurality of unit link members 114 may be widened or folded to correspond to the length and width of the waist of the wearer. In addition, when the wearer twists the hip joint, as shown in FIGS. 10A to 10C, the plurality of unit link members 114 may be extended or folded, so that the hip joint motion in the circumferential direction may be smoothly performed. As such, when the wearer's hip joint is operated, the plurality of unit link members 114 may be flexibly positioned so that the wearer feels restrained by the device. Therefore, the wearing feeling of the wearer can be greatly improved.

결합부(116)는 다수의 단위 링크부재(114)의 양 측단부에 형성된다. 결합부(116)는 벨트(111)와의 결합을 위한 벨트 결합부(116a) 및 대퇴부 부재(120)와의 결합을 위한 대퇴부 결합부(116b)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 도 11과 함께 참조하면, 대퇴부 결합부(116b)는 힌지 결합부로 형성되어, 허리 착용부(110)에 대하여 대퇴부 부재(120)가 좌우 요동 가능하도록 형성된다. 이 때, 대퇴부 부재(120)와 고관절 액츄에이터(130)가 착용자의 일측에 위치할 수 밖에 없기 때문에, 착용자의 고관절 외전/내전(Hip Abduction/Adduction) 움직임 축과 허리 착용부(110)에 대한 대퇴부 부재(120)의 외전/내전(Hip Abduction/Adduction) 움직임 축이 불일치한다. 상기의 관절축이 불일치하여 착용자의 움직임이 제한되는 것을 최소화하기 위하여, 고관절 액츄에이터(130)를 허리 착용부(110)의 하부에 접하도록 대퇴부 부재(120)에 결합시킨다. Coupling portions 116 are formed at both side ends of the plurality of unit link members 114. The coupling portion 116 may include a belt coupling portion 116a for coupling with the belt 111 and a thigh coupling portion 116b for coupling with the thigh member 120. In this case, referring to FIG. 11, the thigh engaging portion 116b is formed as a hinge engaging portion, and the thigh member 120 is formed to be able to swing left and right with respect to the waist wearing portion 110. At this time, since the femoral member 120 and the hip actuator 130 are inevitably located on one side of the wearer, the hip abduction / adduction movement shaft of the wearer and the femoral part about the waist wearing part 110. The axis of abduction / adduction of the member 120 is inconsistent. In order to minimize the movement of the wearer due to the mismatch of the joint axis, the hip actuator 130 is coupled to the thigh member 120 to be in contact with the lower portion of the waist wearing portion 110.

도 6 및 도 11을 참조하면, 대퇴부 부재(120)는 제 1 대퇴부 부재(121) 및 제 2 대퇴부 부재(122)를 포함하여 구성된다. 제 1 대퇴부 부재(121)는 허리 착용부(110)에 힌지 결합된다. 그리고, 제 1 대퇴부 부재(121)의 상단부에 고관절 액츄에이터(130)가 결합될 수 있다. 제 2 대퇴부 부재(122)는 전체적인 대퇴부 부재(120)의 길이를 조절하기 위하여 제 1 대퇴부 부재(121)에 대하여 슬라이딩 이동 및 고정되도록 형성된다. 그리고, 제 2 대퇴부 부재(122)의 하단부는 정강이 부재(140)와 결합된다.
6 and 11, the thigh member 120 includes a first thigh member 121 and a second thigh member 122. The first thigh member 121 is hinged to the waist wearing part 110. In addition, the hip actuator 130 may be coupled to the upper end of the first femoral member 121. The second thigh member 122 is formed to slide and fix with respect to the first thigh member 121 in order to adjust the length of the entire thigh member 120. The lower end of the second thigh member 122 is coupled to the shin member 140.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇에 있어서, 풋 링크의 구조에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.In the following, in the wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention, the structure of the foot link will be described in more detail.

도 12는 풋 링크를 도시한 사시도이다. 도 13은 풋 링크를 도시한 정면도이다. 도 14는 풋 링크를 도시한 측면도이다.
12 is a perspective view of a foot link. 13 is a front view illustrating the foot link. 14 is a side view of the foot link.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 풋 링크(160)는 정강이 부재(140)의 하단부에 결합되며, 수동 관절로 형성된다. 이러한, 풋 링크(160)는 풋 결합부재(161), 풋 프레임(162), 풋 지지부재(163) 및 신발 고정부(164)를 포함하여 구성된다.
12 to 14, the foot link 160 is coupled to the lower end of the shin member 140 and is formed as a passive joint. The foot link 160 includes a foot coupling member 161, a foot frame 162, a foot support member 163, and a shoe fixing unit 164.

풋 결합부재(161)는 정강이 부재(140)에 결합된다. 그리고, 풋 결합부재(161)는 정강이 부재(140)에 대한 풋 링크(160)의 위치를 조절하기 위하여, 슬라이딩 이동 및 고정되도록 결합된다. 즉, 풋 결합부재(161)는 정강이 부재(140)에 형성된 슬라이딩 결합부(140a)와 슬라이딩 결합될 수 있다. The foot coupling member 161 is coupled to the shin member 140. In addition, the foot coupling member 161 is coupled to slide and move in order to adjust the position of the foot link 160 with respect to the shin member 140. That is, the foot coupling member 161 may be slidingly coupled with the sliding coupling portion 140a formed in the shin member 140.

풋 프레임(162)은 풋 결합부재(161)에서 하부로 연장되어 형성된다. The foot frame 162 extends downward from the foot coupling member 161.

풋 지지부재(163)는 풋 프레임(162)과 상대 회전 가능하게 결합된다. 즉, 풋 지지부재(163)는 착용자의 족관절 움직임에 대응하여 풋 프레임(162)에 대하여 회동 가능하도록 형성된다. 풋 지지부재(163)와 풋 프레임(162)는 볼 베어링에 의하여 결합될 수 있다. 그리고, 풋 지지부재(163)는 착용자의 입각시에 지면에 닿도록 형성될 수 있다. 또한, 풋 지지부재(163)와 풋 프레임(162)의 결합점은 착용자의 입각시에, 착용자의 발목보다 낮게 형성된다. 따라서, 풋 지지부재(163)에 전달되는 로봇 및 짐 등의 하중이 지면에 그대로 전달 될 수 있다. 이러한, 풋 지지부재(163)는 제 1 제한부재(163a), 제 2 제한부재(163b), 외번 제한부재(163c), 내번 제한부재(163d), 외선 제한부재(미도시) 및 내선 제한부재(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. The foot support member 163 is relatively rotatably coupled to the foot frame 162. That is, the foot support member 163 is formed to be rotatable with respect to the foot frame 162 in response to the foot movement of the wearer. The foot support member 163 and the foot frame 162 may be coupled by a ball bearing. In addition, the foot support member 163 may be formed to contact the ground during the wearer's standing position. In addition, the coupling point of the foot support member 163 and the foot frame 162 is formed lower than the wearer's ankle at the wearer's stand. Therefore, loads such as robots and loads transmitted to the foot support member 163 may be transmitted to the ground as they are. The foot support member 163 includes a first limiting member 163a, a second limiting member 163b, an outer limiting member 163c, an inner limiting member 163d, an outer limiting member (not shown), and an inner limiting member. It may be configured to include (not shown).

제 1 제한부재(163a)는 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 소정치 이상의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 제한한다. 제 2 제한부재(163b)는 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 소정치 이상의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 제한한다. 외번 제한부재(163c)는 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 소정치 이상의 외번(eversion) 움직임을 제한한다. 내번 제한부재(163d)는 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 소정치 이상의 내번(inversion) 움직임을 제한한다. 제 1 제한부재(163a), 제 2 제한부재(163b), 외번 제한부재(163C) 및 내번 제한부재(163d)는 내측에 중공이 형성된 틀의 형상으로 형성되며, 중공에서 풋 프레임(162)이 상대 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 외선 제한부재는 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 소정치 이상의 외선(lateral rotation) 움직임을 제한한다. 내선 제한부재는 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 소정치 이상의 (medial rotation) 움직임을 제한한다. 따라서, 풋 링크(160)의 관절축과 착용자의 족관절 관절축이 불일치하지만, 상기와 같은 제한부재들을 형성하여, 인체공학상 착용자의 발목과 유사한 동작 범위를 갖는 근력 지원용 착용형 로봇을 제공할 수 있다. 그리고, 상기와 같은 제한부재들을 통하여 착용자의 발목의 부상을 방지할 수 있다. The first limiting member 163a restricts Dorsiflexion movement of the foot supporting member 163 relative to the foot frame 162 by a predetermined value or more. The second limiting member 163b restricts the movement of the plantar flexion above the predetermined value of the foot supporting member 163 relative to the foot frame 162. The outer limiting member 163c restricts the eversion movement of the foot supporting member 163 relative to the foot frame 162 by a predetermined value or more. The inner limiting member 163d restricts the inversion movement of the foot supporting member 163 relative to the foot frame 162 by a predetermined value or more. The first limiting member 163a, the second limiting member 163b, the outer limiting member 163C, and the inner limiting member 163d are formed in the shape of a frame having a hollow formed therein, and the foot frame 162 in the hollow is formed. It may be formed to be relative rotatable. The outer limiting member restricts the lateral rotation of the foot supporting member 163 relative to the foot frame 162 by a predetermined value or more. The extension limiting member restricts the movement of the medial rotation of the foot support member 163 relative to the foot frame 162. Therefore, the joint axis of the foot link 160 and the ankle joint axis of the wearer is inconsistent, but by forming the limiting members as described above, it is possible to provide a wearable robot for muscle strength support having an operation range similar to that of the wearer's ankle in ergonomics. have. Then, the injuries of the wearer's ankle can be prevented through the above limiting members.

신발 고정부(164)는 착용자의 신발에 고정 결합된다. 이러한, 신발 고정부(164)는 착용자의 신발의 바닥부에 있어서, 아치형 중앙부에만 형성될 수 있다. 따라서, 풋 링크와 관련하여, 착용자가 보행 시 신발만을 신은 것과 동일한 느낌을 받을 수 있다. 신발 고정부(164)에는 착용자의 신발 크기에 대응하여 길이 조절이 가능하도록 형성되는 서브 신발 고정부(164a)가 더 형성될 수 있다. 그리고, 신발 고정부(164)에는 착용자의 신발을 감싸도록 형성되며, 탈부착이 가능하도록 형성되는 스트랩부(164b)가 더 형성될 수 있다.
Shoe fixing part 164 is fixedly coupled to the wearer's shoes. The shoe fixing portion 164 may be formed only at the arcuate center portion of the bottom of the shoe of the wearer. Thus, with regard to the foot link, the wearer can feel the same as wearing only shoes when walking. The shoe fixing unit 164 may further include a sub shoe fixing unit 164a formed to be adjustable in length corresponding to the size of the shoe of the wearer. In addition, the shoe fixing part 164 may be formed to surround the wearer's shoes, and a strap part 164b may be further formed to be detachable.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 풋 링크에 있어서, 착용자의 족관절 움직임에 대응하는 풋 지지부재에 대한 풋 프레임의 움직임에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.In the following, in the foot link of the wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention, the movement of the foot frame relative to the foot support member corresponding to the movement of the ankle joint of the wearer will be described in more detail.

도 15a 내지 도 15c는 착용자의 발목의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임 및 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임에 대응하여 움직이는 풋 링크의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 16 내지 도 18은 풋 링크의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임 각도 및 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임 각도의 적정치를 산출하는 내용을 설명하기 위한 도면이다. 도 19a 내지 도 19c는 착용자의 발목의 외번(eversion) 움직임 및 내번(inversion) 움직임에 대응하여 움직이는 풋 링크의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 20a 내지 도 20c는 착용자의 발목의 외선(lateral rotation) 움직임 및 내선(medial rotation) 움직임에 대응하여 움직이는 풋 링크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
15A to 15C are views for explaining a structure of a foot link that moves in response to a planar flexion movement and a dosiflexion movement of the wearer's ankle. 16 to 18 are diagrams for explaining the contents of calculating the appropriate values of the plantar flexion movement angle and the Dorsiflexion movement angle of the foot link. 19A to 19C are views for explaining a structure of a foot link that moves in response to an eversion and an inversion of the wearer's ankle. 20A to 20C are views for explaining a structure of a foot link that moves in response to lateral rotation and medial rotation of the wearer's ankle.

도 15a는 착용자의 입각 시의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다. FIG. 15A illustrates the positional relationship of the foot frame 162 with respect to the foot support member 163 at the wearer's stand.

도 15b는 착용자의 족관절 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임이 있는 경우의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다. 이 때, 풋 프레임(162)은 풋 지지부재(163)의 제 1 제한부재(163a)와 맞닿는 곳까지만 움직일 수 있다. 구체적으로, 인체공학적 풋 링크(160)의 움직임을 위하여, 제 1 제한부재(163a)는 착용자의 입각시를 기준으로 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 40도 이하로 제한하도록 형성될 수 있다. FIG. 15B illustrates the positional relationship of foot frame 162 to foot support member 163 when the wearer has Dorsiflexion movement. At this time, the foot frame 162 may move only to a place where it contacts the first limiting member 163a of the foot support member 163. Specifically, for the movement of the ergonomic foot link 160, the first limiting member 163a is a dosiflexion movement of the foot support member 163 relative to the foot frame 162 based on the wearer's standing position. It can be formed to limit to 40 degrees or less.

도 15c는 착용자의 족관절 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임이 있는 경우의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다. 이 때, 풋 프레임(162)은 풋 지지부재(163)의 제 2 제한부재(163b)와 맞닿는 곳까지만 움직일 수 있다. 구체적으로, 인체공학적 풋 링크(160)의 움직임을 위하여, 제 2 제한부재(163b)는 착용자의 입각시를 기준으로 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 20도 이하로 제한하도록 형성될 수 있다.
FIG. 15C illustrates the positional relationship of the foot frame 162 to the foot support member 163 when there is a planar flexion movement of the wearer. In this case, the foot frame 162 may move only to a place where the foot frame 162 is in contact with the second limiting member 163b of the foot support member 163. Specifically, for the movement of the ergonomic foot link 160, the second limiting member 163b is a plantar flexion of the foot support member 163 relative to the foot frame 162 based on the wearer's standing position. It may be configured to limit the movement to 20 degrees or less.

상기의 제 1 제한부재(163a) 및 제 2 제한부재(163b)의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임 및 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임의 제한 각도는 다음과 같이 도출된다. The limiting angles of the Dorsiflexion motion and the Planar flexion motion of the first limiting member 163a and the second limiting member 163b are derived as follows.

도 16은 착용자의 족관절부 및 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절부의, 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임 및 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임의 각도 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 16에서, a 점은 착용자의 족관절 회전축의 위치를 나타낸다. b 점은 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절 회전축의 위치 즉, 풋 프레임과 풋 지지부재의 결합점을 나타낸다. c 점은 입각시의 착용자의 발이 풋 링크와 체결되는 지점(이하, '발 체결점') 즉, 입각시의 신발 고정부의 위치를 나타낸다. L1은 지면으로부터 착용자의 족관절 회전축까지의 거리이다. L1'은 지면으로부터 근력 지원용 착용형 로봇의 풋 프레임과 풋 지지부재의 결합점까지의 거리이다. L2는 착용자의 족관절 회전축 및 근력 지원용 착용형 로봇의 풋 프레임과 풋 지지부재의 결합점을 잇는 연장선이 지면과 맞닿는 점(d)으로부터 입각시의 신발 고정부까지의 거리이다. θ2는 보행 시 착용자의 족관절이 회전한 각도이다. θa는 보행 시 착용자의 족관절의 회전에 대응하여 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절이 회전한 각도이다. 도 16에서 보는 바와 같이, 착용자의 족관절과 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절의 회전축의 위치가 불일치하기 때문에, 각각의 관절의 동작 각도가 상이하다. 도 16에 있어서, θ1, θ3 및 θ4는 다음의 수학식 1 내지 3과 같이 나타낼 수 있다. FIG. 16 is a view illustrating an angle relationship between a dorsal flexion movement and a planar flexion movement of a wearer's ankle joint and ankle joint of a wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention. In FIG. 16, point a represents the position of the wearer's ankle rotation axis. Point b represents the position of the ankle joint rotation axis of the wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention, that is, a coupling point between the foot frame and the foot support member. Point c represents the position at which the wearer's foot is engaged with the foot link (hereinafter referred to as 'foot fastening point'), that is, the position of the shoe fixing part at the time of standing. L 1 is the distance from the ground to the wearer's ankle rotation axis. L 1 'is the distance from the ground to the coupling point of the foot frame and foot support member of the wearable robot for strength support. L 2 is the distance from the point (d) at which the extension line connecting the foot frame of the wearable robot for supporting the ankle joint and muscle strength of the wearer to the foot support member is in contact with the ground, and the shoe fixing portion at the time of standing. θ 2 is the angle of rotation of the wearer's ankle joint during walking. θ a is the angle of rotation of the ankle joint of the wearable robot for muscle strength corresponding to the rotation of the ankle joint of the wearer during walking. As shown in Figure 16, because the position of the rotation axis of the wearer's ankle and the ankle joint of the wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention is inconsistent, the operation angle of each joint is different. In FIG. 16, θ 1 , θ 3, and θ 4 can be represented by Equations 1 to 3 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

수학식 3에서, L3 및 L4는 다음의 수학식 4 및 5와 같이 표현할 수 있다.
In Equation 3, L 3 and L 4 may be expressed as Equations 4 and 5 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 1 내지 5 및 다음의 수학식 6을 통하여, θa를 산출할 수 있다.Θ a can be calculated through Equations 1 to 5 and Equation 6 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

도 17은 평지 보행 시, 착용자의 족관절의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임 및 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임 각도 θ2에 대한, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임 및 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임 각도 θa의 변화도를 나타낸 그래프이다. 도 17을 참조하면, 평지 보행 시, 착용자의 족관절은 -20도 내지 10도의 범위에서 동작하며, 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절은 -28도 내지 13도의 범위에서 동작하는 것을 볼 수 있다. FIG. 17 shows dorsal flexion of the ankle joint of a wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention with respect to the dorsal flexion movement and the planar flexion movement angle θ 2 of the wearer's ankle joint during flat walking. ) Movement and Planar flexion This is a graph showing the degree of change of the movement angle θ a . Referring to FIG. 17, when walking flat, the wearer's ankle joint operates in the range of -20 degrees to 10 degrees, and the ankle joint of the wearable robot for muscle strength support is operated in the range of -28 degrees to 13 degrees.

도 18은 계단 보행 시, 착용자의 족관절의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임 및 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임 각도 θ2에 대한, 본 발명의 실시예에 따른 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임 및 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임 각도 θa의 변화도를 나타낸 그래프이다. 도 18을 참조하면, 계단 보행 시, 착용자의 족관절은 -25도 내지 18도로 동작하며, 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절은 -34도 내지 23도의 범위에서 동작하는 것을 볼 수 있다. FIG. 18 shows the dorsal flexion of the ankle joint of a wearable robot for muscle strength support according to an embodiment of the present invention with respect to the dorsal flexion movement and the planar flexion movement angle θ 2 of the ankle joint of the wearer when walking the stairs. ) Movement and Planar flexion This is a graph showing the degree of change of the movement angle θ a . Referring to FIG. 18, when walking the stairs, the ankle joint of the wearer operates at -25 degrees to 18 degrees, and the ankle joint of the wearable robot for muscle strength support can be seen to operate in the range of -34 degrees to 23 degrees.

상기의 결과를 토대로, 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절은 평지 보행 시에 -28도, 계단 보행 시에 -34도의 최소 움직임 범위를 갖는 것을 알 수 있다. 이의 수치의 절대값은 풋 프레임에 대한 풋 지지부재의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임의 각도를 나타낸다. 따라서, 각기 다른 체형의 착용자들을 고려하였을 때, 풋 프레임에 대한 풋 지지부재의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 상기 최소 움직임 범위의 절대값보다 큰 40도 이하로 제한하는 것이 인체 공학상 가장 효과적이다. Based on the above results, it can be seen that the ankle joint of the wearable robot for muscle strength support has a minimum range of movement of -28 degrees when walking flat and -34 degrees when walking stairs. The absolute value of this value represents the angle of Dorsiflexion movement of the foot support member relative to the foot frame. Therefore, considering the wearers of different body types, it is most ergonomically effective to limit the Dorsiflexion movement of the foot support member relative to the foot frame to 40 degrees or less than the absolute value of the minimum range of motion.

또한, 근력 지원용 착용형 로봇의 족관절은 평지 보행시에 13도, 계단 보행 시에 23도의 최대 움직임 범위를 갖는 것을 알 수 있다. 이의 수치의 절대값은 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임의 각도를 나타낸다. 따라서, 착용자의 족관절에 가해지는 부담을 최소화하기 위하여, 풋 프레임에 대한 풋 지지부재의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 평지 보행시의 움직임 각도와 계단 보행시의 움직임 각도 사이인 20도 이하로 제한하는 것이 인체 공학상 가장 효과적이다.
In addition, it can be seen that the ankle joint of the wearable robot for muscle strength support has a maximum movement range of 13 degrees when walking on flat ground and 23 degrees when walking on stairs. The absolute value of this value represents the angle of Planar flexion movement. Therefore, in order to minimize the burden on the ankle of the wearer, the movement of the plantar flexion of the foot support member with respect to the foot frame is limited to 20 degrees or less, which is between the movement angle during flat walking and the movement angle during flat walking. Is most effective in ergonomics.

도 19a는 착용자의 입각 시의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다. 19A shows the positional relationship of the foot frame 162 with respect to the foot support member 163 at the wearer's stand.

도 19b는 착용자의 족관절 외번(eversion) 움직임이 있는 경우의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다. 이 때, 풋 프레임(162)은 풋 지지부재(163)의 외번 제한부재(163c)와 맞닿는 곳까지만 움직일 수 있다. 구체적으로, 인체공학적 풋 링크(160)의 움직임을 위하여, 외번 제한부재(163c)는 착용자의 입각시를 기준으로 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 외번(eversion) 움직임을 10도 이하로 제한하도록 형성될 수 있다. 19B illustrates the positional relationship of foot frame 162 to foot support member 163 when there is an eversion movement of the wearer. At this time, the foot frame 162 may move only to the contact with the outer limit member 163c of the foot support member 163. Specifically, for the movement of the ergonomic foot link 160, the outer limiting member 163c performs an eversion movement of the foot supporting member 163 relative to the foot frame 162 based on the wearer's standing position. It can be formed to limit to below.

도 19c는 착용자의 족관절 내번(inversion) 움직임이 있는 경우의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다. 이 때, 풋 프레임(162)은 풋 지지부재(163)의 내번 제한부재(163d)와 맞닿는 곳까지만 움직일 수 있다. 구체적으로, 인체공학적 풋 링크(160)의 움직임을 위하여, 내번 제한부재(163d)는 착용자의 입각시를 기준으로 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 내번(inversion) 움직임을 10도 이하로 제한하도록 형성될 수 있다.
FIG. 19C illustrates the positional relationship of foot frame 162 to foot support member 163 when there is an inversion movement of the wearer's ankle. At this time, the foot frame 162 may move only to the place where it contacts the inner limiting member 163d of the foot support member 163. Specifically, for the movement of the ergonomic foot link 160, the inner limiting member 163d is configured to perform the inversion movement of the foot support member 163 relative to the foot frame 162 based on the wearer's standing position. It can be formed to limit to below.

도 20a는 착용자의 입각 시의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다.20A illustrates the positional relationship of the foot frame 162 with respect to the foot support member 163 at the wearer's stand.

도 20b는 착용자의 족관절 외선(lateral rotation) 움직임이 있는 경우의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다. 이 때, 풋 프레임(162)은 풋 지지부재(163)의 외선 제한부재와 맞닿는 곳까지만 움직일 수 있다. 구체적으로, 인체공학적 풋 링크(160)의 움직임을 위하여, 외선 제한부재는 착용자의 입각시를 기준으로 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 외선(lateral rotation) 움직임을 10도 이하로 제한하도록 형성될 수 있다. FIG. 20B illustrates the positional relationship of the foot frame 162 to the foot support member 163 when there is a lateral rotational movement of the wearer. At this time, the foot frame 162 may move only to the contact with the outer limiting member of the foot support member 163. Specifically, for the movement of the ergonomic foot link 160, the outer limit member is less than 10 degrees of the lateral rotation of the foot support member 163 relative to the foot frame 162 based on the wearer's standing position. It may be configured to limit to.

도 20c는 착용자의 족관절 내선(medial rotation) 움직임이 있는 경우의 풋 지지부재(163)에 대한 풋 프레임(162)의 위치 관계를 도시한 것이다. 이 때, 풋 프레임(162)은 풋 지지부재(163)의 내선 제한부재와 맞닿는 곳까지만 움직일 수 있다. 구체적으로, 인체공학적 풋 링크(160)의 움직임을 위하여, 내선 제한부재는 착용자의 입각시를 기준으로 풋 프레임(162)에 대한 풋 지지부재(163)의 내선(medial rotation) 움직임을 10도 이하로 제한하도록 형성될 수 있다.
FIG. 20C illustrates the positional relationship of foot frame 162 to foot support member 163 when there is medial rotational movement of the wearer. At this time, the foot frame 162 may move only to the contact with the extension limit member of the foot support member 163. Specifically, for the movement of the ergonomic foot link 160, the extension limiting member is less than 10 degrees of the medial rotation of the foot support member 163 relative to the foot frame 162 based on the wearer's standing position. It may be configured to limit to.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 근력 지원용 착용형 로봇은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the wearable robot for muscle strength support according to the present invention may not be limitedly applied to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the embodiments may be modified in various ways so that various modifications may be made. Or some may be selectively combined.

100; 근력 지원용 착용형 로봇
110; 허리 착용부
111; 벨트 112; 지지부재
112a; 벨트 지지부 113; 길이 조절부
113a; 회전부 113b; 제 1 이동부
113c; 제 2 이동부 113d; 제 1 렉 기어
113e; 제 2 렉 기어 113f; 연장 정지부
113g; 단차부 113h; 단축 정지부
113i; 플레인부
114; 단위 링크부재 115; 링크 힌지 결합부
116; 결합부
116a; 벨트 결합부 116b; 대퇴부 결합부
120; 대퇴부 부재
121; 제 1 대퇴부 부재 122; 제 2 대퇴부 부재
125; 대퇴부 스트랩부
130; 고관절 액츄에이터
140; 정강이 부재
140a; 슬라이딩 결합부 145; 정강이 스트랩부
150; 슬관절 액츄에이터
160; 풋 링크
161; 풋 결합부재 162; 풋 프레임
163; 풋 지지부재 163a; 제 1 제한부재
163b; 제 2 제한부재 163c; 외번 제한부재
163d; 내번 제한부재
164; 신발 고정부 164a; 서브 신발 고정부
164b; 스트랩부
170; 백 프레임100; Wearable Robot for Strength Support
110; Waist wearing part
111; Belt 112; Supporting member
112a; Belt support 113; Length control
113a; Rotating part 113b; First moving part
113c; Second moving part 113d; First rack gear
113e; Second rack gear 113f; Extended stop
113 g; Step portion 113h; Single stop
113i; Plain part
114; Unit link member 115; Link Hinge Coupling
116; Engaging portion
116a; Belt coupling portion 116b; Femoral junction
120; Femoral component
121; First thigh member 122; Second thigh member
125; Thigh Strap
130; Hip joint actuator
140; Shin member
140a; Sliding coupling 145; Shin strap part
150; Knee Actuator
160; Foot link
161; Foot coupling member 162; Foot frame
163; Foot support member 163a; First limiting member
163b; Second limiting member 163c; Outside limiting member
163d; Next time limiting member
164; Shoe fixing portion 164a; Sub shoe fixings
164b; Strap part
170; Back frame

Claims (13)

착용자의 허리 부분에 착용되는 허리 착용부, 상기 허리 착용부에 결합되며 상기 착용자의 대퇴부 및 정강이의 움직임을 보조하는 다리 지지부, 상기 다리 지지부의 일단에 결합되며 상기 착용자의 발측에 착용되는 풋 링크를 포함하는 근력 지원용 착용형 로봇에 있어서, 상기 풋 링크는,
상기 다리 지지부에 결합되는 풋 결합부재;
상기 풋 결합부재에서 연장되는 풋 프레임;
상기 풋 프레임과 기 정하여진 소정치까지 상대 회전 가능하도록 결합되며, 상기 착용자의 입각시에 지면에 닿도록 형성되는 풋 지지부재; 및
상기 착용자의 신발에 결합되는 신발 고정부를 포함하며,
상기 풋 결합부재는 상기 다리 지지부에 대하여 슬라이딩 이동 및 고정되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.A waist link worn on the waist of the wearer, a leg support coupled to the waist worn to assist movement of the thigh and shin of the wearer, and a foot link coupled to one end of the leg support and worn on the foot of the wearer In the wearable robot for muscle strength support, wherein the foot link,
A foot coupling member coupled to the leg support;
A foot frame extending from the foot coupling member;
A foot support member coupled to the foot frame so as to be relatively rotatable to a predetermined value, the foot support member being formed to contact the ground when the wearer is standing; And
A shoe fixing unit coupled to the wearer's shoe,
The foot coupling member is a wearable robot for strength support, characterized in that coupled to the sliding movement and fixed to the leg support. 청구항 1에 있어서,
상기 풋 지지부재는
상기 착용자의 발목의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임, 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임, 외번(eversion) 움직임, 내번(inversion) 움직임, 외선(lateral rotation) 움직임 및 내선(medial rotation) 움직임 중 적어도 하나의 움직임에 대응하여 상기 풋 프레임에 대하여 상대 회전 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method according to claim 1,
The foot support member
At least one of a planar flexion movement, a dosiflexion movement, an eversion movement, an inversion movement, an lateral rotation movement, and a medial rotation movement of the wearer's ankle. Wearable robot for muscle strength support, characterized in that formed relative to the foot frame rotatably. 청구항 2에 있어서,
상기 풋 지지부재와 상기 풋 프레임은 볼 베어링에 의하여 결합된 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method according to claim 2,
The foot support member and the foot frame are wearable robot for strength support, characterized in that coupled by a ball bearing. 청구항 2에 있어서,
상기 풋 지지부재는
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 제한하는 제 1 제한부재; 및
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 제한하는 제 2 제한부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method according to claim 2,
The foot support member
A first limiting member for limiting Dorsiflexion movement above a predetermined value of the foot support member relative to the foot frame; And
And a second limiting member for restricting the movement of the plantar flexion above a predetermined value of the foot support member with respect to the foot frame. 청구항 4에 있어서,
상기 제 1 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 40도 이하로 제한하며,
상기 제 2 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 20도 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method of claim 4,
The first limiting member restricts the Dorsiflexion movement of the foot support member to the foot frame with respect to the foot frame to 40 degrees or less, based on the position of the wearer.
The second limiting member is a wearable robot for muscle strength support, characterized in that to limit the movement of the plantar flexion (Plantar flexion) of the foot support member to the foot frame relative to the foot frame of 20 degrees or less. 청구항 2에 있어서,
상기 풋 지지부재는
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 외번(eversion) 움직임을 제한하는 외번 제한부재; 및
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 내번(inversion) 움직임을 제한하는 내번 제한부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method according to claim 2,
The foot support member
An outer limiting member for limiting an outward movement of the foot support member by a predetermined value relative to the foot frame; And
And an inner limiting member for limiting an inversion movement of the foot support member by a predetermined value with respect to the foot frame. 청구항 6에 있어서,
상기 외번 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 외번(eversion) 움직임을 10도 이하로 제한하며,
상기 내번 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 내번(inversion) 움직임을 10도 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method of claim 6,
The outer limiting member limits an outer movement of the foot supporting member relative to the foot frame to 10 degrees or less based on the wearer's standing position.
The inner limiting member is a wearable robot for strength support, characterized in that to limit the inversion (inversion) movement of the foot support member with respect to the foot frame based on the wearer's stand position. 청구항 2에 있어서,
상기 풋 지지부재는
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 외선(lateral rotation) 움직임을 제한하는 외선 제한부재; 및
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 내선(medial rotation) 움직임을 제한하는 내선 제한부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method according to claim 2,
The foot support member
An outer line limiting member for limiting a lateral rotation of the foot support member relative to the foot frame by more than a predetermined value; And
And a station limiting member for limiting a media rotation movement of the foot support member by a predetermined value or more with respect to the foot frame. 청구항 8에 있어서,
상기 외선 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 외선(lateral rotation) 움직임을 10도 이하로 제한하며,
상기 내선 제한부재는 상기 착용자의 입각시를 기준으로 상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 내선(medial rotation) 움직임을 10도 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method according to claim 8,
The outer limiting member restricts the lateral rotation of the foot supporting member to the foot frame with respect to the foot frame at 10 degrees or less, based on the wearer's standing position.
And the extension limiting member limits a media rotation of the foot support member relative to the foot frame to 10 degrees or less based on the wearer's standing position. 청구항 2에 있어서,
상기 풋 지지부재는
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 배측굴곡(Dorsiflexion) 움직임을 제한하는 제 1 제한부재;
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 저측굴곡(Plantar flexion) 움직임을 제한하는 제 2 제한부재;
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 외번(eversion) 움직임을 제한하는 외번 제한부재; 및
상기 풋 프레임에 대한 상기 풋 지지부재의 소정치 이상의 내번(inversion) 움직임을 제한하는 내번 제한부재를 포함하며,
상기 제 1 제한부재, 상기 제 2 제한부재, 상기 외번 제한부재 및 상기 내번 제한부재는 내측에 중공이 형성된 틀의 형상으로 형성되며, 상기 중공에서 상기 풋 프레임이 상대 회전 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method according to claim 2,
The foot support member
A first limiting member for limiting Dorsiflexion movement above a predetermined value of the foot support member relative to the foot frame;
A second limiting member for limiting the movement of the plantar flexion above a predetermined value of the foot supporting member relative to the foot frame;
An outer limiting member for limiting an outward movement of the foot support member by a predetermined value relative to the foot frame; And
An inner limiting member for limiting an inversion movement of the foot support member above a predetermined value relative to the foot frame,
The first limiting member, the second limiting member, the outer limiting member and the inner limiting member are formed in a shape of a frame having a hollow formed therein, and the foot frame is formed to be relatively rotatable in the hollow. Wearable robot for strength support. 청구항 1에 있어서,
상기 신발 고정부는
상기 착용자의 신발의 바닥부의 아치형 중앙부에서 상기 착용자의 신발과 고정되는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method according to claim 1,
The shoe fixing unit
Wearable robot for strength support, characterized in that fixed to the wearer's shoes in the arched central portion of the bottom of the wearer's shoes. 청구항 11에 있어서,
상기 신발 고정부는
상기 착용자의 신발을 감싸도록 형성되며, 탈부착이 가능한 스트랩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method of claim 11,
The shoe fixing unit
The wearable robot for muscle strength support, which is formed to surround the wearer's shoes, further comprising a detachable strap part. 청구항 11에 있어서,
상기 신발 고정부는
상기 착용자의 신발 크기에 대응하여 길이 조절 가능하도록 형성되는 서브 신발 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 지원용 착용형 로봇.The method of claim 11,
The shoe fixing unit
Wearable robot for strength support, characterized in that it comprises a sub-shoe fixing portion is formed to be adjustable in length corresponding to the size of the wearer's shoes.
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