KR20130128672A - Human power assistant apparatus supporting tool handling - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 근력보조장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 무거운 공구의 하중과 작업 중 발생하는 충격을 완화시킬 수 있는 근력보조장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a muscle strength assisting device, and more particularly, to a muscle strength assisting device capable of mitigating a heavy tool load and impact generated during work.
일반적으로 산업 현장에서는 다양한 종류의 공구가 사용되고 있으며, 이 중에는 작업자가 장시간 사용하기 힘들 정도로 무거운 공구도 많이 있다.In general, various types of tools are used in industrial sites, and many of them are heavy enough to be difficult to use for a long time.
예를 들어 드릴, 리벳해머, 네일건 등의 공구는 작업자가 손으로 들 수 있긴 하지만, 비교적 무거운데다 사용시 발생하는 반발력을 견디기 위해 작업자가 많은 힘을 가하면서 작업을 해야 한다.For example, tools such as drills, rivet hammers, and nail guns can be lifted by the operator, but they are relatively heavy and require a lot of work by the operator to withstand the repulsion that occurs during use.
따라서 이러한 공구를 장시간 사용하면 그 무게로 인해 작업자가 쉽게 피로해질 뿐만 아니라 사용시의 반발력으로 인해 근골격계의 손상이 초래될 위험이 높다. Therefore, the use of such a tool for a long time is not only easy to fatigue the operator due to its weight, but also high risk of damage to the musculoskeletal system due to the repulsive force in use.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 별도의 지그(Jig)나 구조물을 사용하여 인력을 보조하는 것이 바람직하지만, 전용 장비가 없기 때문에 작업자가 현장에서 그때마다 필요한 구조물을 제작해서 사용할 수밖에 없는 실정이다. 또한 넓은 공간을 이동하면서 작업해야 하는 경우에는 고정된 보조구조물을 사용하기 어려운 문제도 있다.In order to solve this problem, it is preferable to use a separate jig or structure to assist the manpower, but since there is no dedicated equipment, the worker has no choice but to make and use the required structure at the site. In addition, there is a problem that it is difficult to use a fixed auxiliary structure when you need to work while moving a large space.
또한 최근 들어 착용형 근력증강로봇이 소개되고 있으나, 이것은 전신 착용형으로 개발된 것이어서 공구사용을 위한 보조장치로는 지나치게 크고 무거우며 이동성이 제한되는 문제가 있다. 또한 로봇 제어기술의 적용으로 인해 구입비용이 매우 고가이어서 상용화하기 어려운 문제가 있다.In addition, wearable strength-enhancing robots have recently been introduced, but this is developed as a whole-body wearable type, so that the auxiliary device for using a tool is too large and heavy and has limited mobility. In addition, due to the application of the robot control technology there is a problem that is difficult to commercialize because the purchase cost is very expensive.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 작업자가 쉽게 사용할 수 있고 이동성이 뛰어난 공구용 근력보조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a muscle strength assisting device for a tool which can be easily used by a worker and excellent in mobility.
또한 본 발명은 원하는 작업위치에 쉽게 접근할 수 있고, 공구의 하중을 보상하고 반발력을 흡수하여 완화시킴으로써 작업자의 피로와 근골격 부상을 예방할 수 있는 근력보조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a muscle strength assist device that can easily access a desired working position, to compensate for the load of the tool and to absorb and relieve the repulsive force to prevent fatigue and musculoskeletal injury of the operator.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 무거운 공구를 장착하여 사용자가 원하는 작업위치로 이동시켜서 지지하는 근력보조장치로서, 상기 공구를 결합하는 공구장착부; 상기 공구장착부를 지지하며, 2개의 링크가 상대 회전운동 또는 상대 직선운동하도록 결합된 관절부를 하나 이상 포함하는 골격부; 상기 관절부를 동작시키는 구동수단; 사용자의 동작의도를 인식하는 동작인식수단; 상기 동작인식수단의 감지결과를 이용하여 상기 구동수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 근력보조장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a muscle assisting apparatus for supporting a user by mounting a heavy tool to move to a desired working position, comprising: a tool mounting unit for coupling the tool; A skeletal portion supporting the tool mounting portion, the skeletal portion including one or more joint portions coupled to the two links by relative rotational movement or relative linear movement; Drive means for operating the joint; Motion recognition means for recognizing the motion intention of the user; It provides a muscle strength assistance device including a control means for controlling the drive means by using the detection result of the motion recognition means.
또한 본 발명은, 무거운 공구를 장착하여 사용자가 원하는 작업위치로 이동시켜서 지지하는 근력보조장치로서, 상기 공구를 결합하는 공구장착부; 상기 공구장착부를 지지하며, 2개의 링크가 상대 회전운동 또는 상대 직선운동하도록 결합된 관절부를 하나 이상 포함하는 골격부; 사용자가 상기 관절부를 동작시키기 위한 것으로서, 상기 골격부에 설치된 조종수단을 포함하는 근력보조장치를 제공한다.In another aspect, the present invention, a muscle strength assist device for mounting a heavy tool to move to the user's desired work position, the tool mounting portion for coupling the tool; A skeletal portion supporting the tool mounting portion, the skeletal portion including one or more joint portions coupled to the two links by relative rotational movement or relative linear movement; Provided by the user to operate the joint portion, a muscle strength assistance device including a control means installed in the skeleton portion.
본 발명에 따른 근력보조장치는, 상기 공구를 작업위치에 정지시키기 위하여 상기 관절부에 설치된 잠금수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The muscle strength assisting apparatus according to the present invention may be characterized in that it comprises a locking means provided in the joint to stop the tool in the working position.
또한 본 발명에 따른 근력보조장치는, 회전축으로 결합된 제1링크와 제2링크를 포함하고, 상기 제1링크와 상기 제2링크의 사이에는 상기 공구 및 상기 골격부의 하중을 보상하는 하중보상수단이 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the muscle strength assisting device according to the present invention includes a first link and a second link coupled to the rotation axis, the load compensation means for compensating the load of the tool and the skeleton portion between the first link and the second link. It may be characterized in that it is installed.
상기 하중보상수단은, 일단이 상기 제1링크에 결합되고, 타단이 상기 제2링크에 고정된 상기 회전축에 결합된 탄성수단인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 상기 하중보상수단은, 일단이 상기 제1링크에 연결된 스프링; 일단은 상기 스프링의 타단에 연결되고, 타단은 상기 제2링크에 고정된 와이어; 상기 와이어가 감기는 것으로서, 상기 제1링크와 상기 제2링크가 회전함에 따라 상기 와이어가 감기는 길이가 달라지도록 설치된 풀리를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The load compensating means may be an elastic means having one end coupled to the first link and the other end coupled to the rotation shaft fixed to the second link. In addition, the load compensation means, one end is connected to the first link spring; One end is connected to the other end of the spring, and the other end of the wire is fixed to the second link; The wire is wound, it may be characterized in that it comprises a pulley provided so that the length of the winding wire is different as the first link and the second link is rotated.
또한 본 발명에 따른 근력보조장치는, 상기 골격부를 승강시키는 높이조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the muscle strength assist device according to the invention, it may be characterized in that it further comprises a height adjusting unit for elevating the skeleton portion.
상기 높이조절부는 상기 골격부의 하단에 연결된 승강축과 상기 승강축의 하중을 보상하는 하중보상수단을 포함하며, 상기 하중보상수단은, 일단이 케이스에 고정된 탄성수단; 상기 탄성수단의 상부에 위치하는 풀리; 일단은 상기 탄성수단의 타단에 연결되고, 타단은 상기 풀리에 감겨서 방향전환한 후 하방으로 연장되어 상기 승강축에 연결된 와이어를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 탄성수단은 등하중스프링인 것을 특징으로 할 수 있다.The height adjusting portion includes a lifting shaft connected to the lower end of the skeleton portion and a load compensation means for compensating the load of the lifting shaft, the load compensation means, one end is fixed to the case; A pulley positioned above the elastic means; One end is connected to the other end of the elastic means, and the other end is wound around the pulley to change direction and extends downwards, characterized in that it comprises a wire connected to the lifting shaft, the elastic means is an equal load spring It may be characterized by.
또한 상기 높이조절부는 상기 골격부의 하단에 연결된 승강축과 상기 승강축의 하중을 보상하는 하중보상수단을 포함하며, 상기 하중보상수단은, 풀리; 일단은 상기 승강축에 연결되고, 타단은 상기 풀리에 감겨서 방향전환한 후 하방으로 연장되는 와이어; 상기 와이어의 상기 타단에 연결된 무게추를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the height adjustment portion includes a lifting shaft connected to the lower end of the skeletal portion and the load compensation means for compensating the load of the lifting shaft, the load compensation means, the pulley; One end is connected to the lifting shaft, and the other end is wound around the pulley to change direction and extends downward; It may be characterized in that it comprises a weight connected to the other end of the wire.
또한 본 발명에 따른 근력보조장치는, 회전축으로 결합된 제1링크와 제2링크를 포함하고, 상기 제1링크와 상기 제2링크의 사이에서 공구의 반발력이나 외력으로 인한 충격을 흡수하는 완충수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the muscle strength assisting device according to the present invention includes a first link and a second link coupled to the rotating shaft, the buffer means for absorbing the impact due to the repulsive force or external force of the tool between the first link and the second link It may be characterized in that it further comprises.
상기 완충수단은, 상기 회전축에 형성된 날개부; 상기 제2링크에 형성된 것으로서 상기 날개부가 삽입되어 회전하는 공간부; 일단이 상기 날개부에 연결되고, 타단이 상기 공간부의 내벽 또는 상기 공간부의 내벽에 돌출형성된 돌출블록에 연결된 탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 상기 완충수단은, 상기 회전축에 형성된 날개부; 상기 제2링크에 형성된 것으로서 상기 날개부가 삽입되어 회전하는 공간부; 일측은 공간부의 내벽에 고정되고, 타측은 상기 회전축에 실링부재를 통해 회전가능하도록 결합된 적어도 하나의 돌출블록; 상기 공간부의 내부에 채워진 유체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The buffer means, the wing portion formed on the rotating shaft; A space portion formed in the second link, the blade portion being inserted and rotating; One end may be connected to the wing portion, and the other end may include an elastic means connected to an inner wall of the space portion or a protrusion block protruding from the inner wall of the space portion. In addition, the buffer means, the wing portion formed on the rotating shaft; A space portion formed in the second link, the blade portion being inserted and rotating; One side is fixed to the inner wall of the space portion, the other side is at least one protruding block coupled to the rotating shaft through a sealing member; It may be characterized in that it comprises a fluid filled in the interior of the space.
본 발명에 따르면, 사용자가 근력보조장치에 공구를 결합한 상태에서 큰 힘을 들이지 않고 작업위치로 이동하여 작업할 수 있으므로 작업편의성이 높아져 작업자의 피로도를 경감시키고 근골격계 부상을 예방할 수 있다.According to the present invention, since the user can work by moving to a working position without a great force in a state in which the tool is coupled to the muscle assisting apparatus, the work convenience is increased, thereby reducing the fatigue of the worker and preventing the musculoskeletal injury.
또한 인체와 유사한 골격구조를 사용함으로써 사용자가 원하는 작업자세를 쉽게 취할 수 있다.In addition, by using a skeleton structure similar to the human body it is easy to take the operator posture desired by the user.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 근력보조장치의 사용상태를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 근력보조장치의 골격구조 사시도
도 3은 위치고정부의 일 실시예를 나타낸 도면
도 4는 위치고정부의 동작을 나타낸 도면
도 5는 위치고정부의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 6은 스프링을 이용한 완충구조를 나타낸 도면
도 7은 스프링과 유체를 이용한 완충구조를 나타낸 도면
도 8은 브레이크의 설치모습을 나타낸 도면
도 9는 브레이크의 동작을 나타낸 도면
도 10은 브레이크의 다른 설치모습을 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 근력보조장치의 사시도
도 12는 하중보상수단의 일 실시예를 나타낸 도면
도 13은 하중보상수단의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 14는 수직방향 하중보상수단의 일 실시예를 나타낸 도면
도 15는 수직방향 하중보상수단의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 16 및 도 17은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 근력보조장치의 변형예를 나타낸 사시도1 is a view showing a state of use of the muscle strength assistance apparatus according to a first embodiment of the present invention
Figure 2 is a perspective view of the skeletal structure of the muscle strength assisting apparatus according to the first embodiment of the present invention
3 is a view showing an embodiment of a position fixing part
4 is a view showing the operation of the position fixing
5 is a view showing another embodiment of position fixing
6 is a view showing a buffer structure using a spring
7 is a view showing a buffer structure using a spring and a fluid
8 is a view showing the installation of the brakes;
9 shows the operation of the brake.
10 is a view showing another installation of the brake
11 is a perspective view of a muscle strength assisting apparatus according to a second embodiment of the present invention
12 is a view showing an embodiment of a load compensation means;
13 is a view showing another embodiment of the load compensation means;
14 is a view showing an embodiment of the vertical load compensation means;
15 is a view showing another embodiment of the vertical load compensation means;
16 and 17 are perspective views each showing a modified example of the muscle strength assisting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
본 발명은 무거운 공구를 사용자의 의도대로 작업위치로 이동시킬 수 있고 작업 중에도 공구를 지지할 수 있는 근력보조장치에 관한 것이다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.The present invention relates to a muscle strength assisting device capable of moving a heavy tool to a working position as intended by a user and supporting the tool even during work. Hereinafter, with reference to the drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
제 1 실시예First Embodiment
본 발명의 제 1 실시예에 따른 근력보조장치(100)는 도 1의 사용상태도에 나타낸 바와 같이, 상지골격에 대응하는 링크의 단부에 공구(10)를 장착한 상태에서 사용자가 공구(10)를 원하는 작업위치로 이동시킬 수 있도록 한 것이다.In the muscle
도 2는 상기 근력보조장치(100)의 골격구조를 예시한 것이다. 이에 따르면 상기 근력보조장치(100)는, 다수의 링크로 이루어져 인체와 유사한 관절구조를 가지는 골격부(110), 골격부(110)의 일 단부에 결합된 공구장착부(140), 골격부(110)의 하단에 결합된 위치고정부(160), 골격부(110)를 동작시키는 구동수단(도면에는 나타내지 않았음)을 포함한다.2 illustrates a skeleton structure of the muscle
골격부(110)는 사용자 상체의 전면 및/또는 측면에 위치하는 메인프레임(118)과 메인프레임(118)에 연결된 다수의 링크를 포함한다.
구체적으로 설명하면, 메인프레임(118)의 상단에는 제1관절부(121)를 통해 제1링크(111)의 일단이 연결되고, 제1링크(111)의 타단은 제2관절부(122)를 통해 제2링크(112)의 일단에 연결된다. 제2링크(112)의 타단에는 공구장착부(140)가 연결된다.Specifically, one end of the
또한 메인프레임(118)의 하단에는 제3관절부(123)를 통해 제3링크(113)의 일단이 연결되고, 제3링크(113)의 타단에는 제4관절부(124)를 통해 제4링크(114)의 일단이 연결된다. 제4링크(114)의 타단에는 제5관절부(125)를 통해 위치고정부(160)가 연결된다.In addition, one end of the
제1링크(111), 제2링크(112), 제1관절부(121), 제2관절부(122)는 인체의 상완골격, 전완골격, 어깨관절, 팔꿈치관절에 각각 대응된다. 또한 제3링크(113), 제4링크(114), 제3관절부(123), 제4관절부(124), 제5관절부(125)는 인체의 대퇴골격, 하퇴골격, 고관절, 무릎관절, 발목관절에 각각 대응된다.The
각 관절부는 별도의 구동수단을 통해 개별적으로 제어되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 구동수단의 종류는 제한되지 않으며, 예를 들어 모터, 실린더 등의 액츄에이터에 감속기, 와이어, 기어 등을 연결하여 관절부를 동작시킬 수 있다. 경우에 따라서는 연결된 2개의 링크가 상대 회전운동하지 않고 상대 직선운동을 하도록 관절부를 구성할 수도 있을 것이다.Each joint portion is preferably individually controlled through a separate driving means, but is not limited thereto. The type of the driving means is not limited, and for example, the joint may be operated by connecting a reducer, a wire, a gear, or the like to an actuator such as a motor or a cylinder. In some cases, the joints may be configured such that the two connected links perform relative linear motion without relative rotation.
골격부(110)에는 사용자의 팔, 다리, 상체 등을 구속하는 구속기구가 장착될 수 있으며, 도 1은 이와 같이 구속기구가 장착된 경우를 예시한 것이다. 또한 골격부(110)에는 사용자가 손으로 잡고 해당 링크를 작업위치로 이동시킬 수 있는 핸들이 장착될 수도 있다.
그리고 전술한 골격구조는 예시에 불과한 것이므로 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어 도 2에는 인체의 어깨관절과 고관절에 각각 대응하는 제1관절부(121)와 제3관절부(123)에 2자유도가 부여된 것으로 도시되었으나, 이와 달리 3자유도 이상이 부여될 수도 있고, 경우에 따라서는 1자유도만이 부여될 수도 있다.In addition, the above-described skeleton structure is only an example and may be modified in various forms. For example, in FIG. 2, two degrees of freedom are shown to the first and second
또한 작업의 종류에 따라서는 공구장착부(140)를 인체의 손목관절에 대응하는 관절부를 통해 제2링크(112)에 대해 1자유도 이상을 갖도록 연결할 수도 있다. 또한 인체의 발목관절에 대응하는 제5관절부(125)는 생략될 수도 있다. In addition, depending on the type of work, the
또한 하지골격에 대응하는 부분은 링크구조를 적용하지 않고 단순히 높이조절만 가능하도록 구성할 수도 있다. 이 경우는 제2 실시예와 관련된 도 11과 유사한 구조를 갖게 된다. 또한 관절부를 수직축을 중심으로 회전하도록 구성할 수도 있으며, 이 경우는 도 16과 유사한 구조를 갖게 된다.In addition, the portion corresponding to the lower frame may be configured to simply adjust the height without applying the link structure. In this case, it has a structure similar to FIG. 11 associated with the second embodiment. In addition, the joint portion may be configured to rotate about a vertical axis, in which case it has a structure similar to that of FIG.
결국 골격부(110)에 포함된 관절부의 개수나 자유도는 작업의 특성, 공구의 종류 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.As a result, the number or degrees of freedom of the joints included in the
공구장착부(140)는 드릴, 리벳해머, 네일건 등의 공구를 고정 또는 장착할 수 있는 장착수단을 구비한다. 장착수단은 공구를 삽입하는 장착홈의 형태일 수도 있고, 클램프 등의 고정장치일 수도 있고, 기타 여러 수단이 사용될 수 있다.
공구장착부(140)는 각종 공구의 형상에 따라 다수 개를 제작하여 사용할 때마다 해당 공구에 맞는 공구장착부(140)를 교체하여 사용할 수도 있다.The
또한 공구장착부(140)에는 장착된 공구(10)를 일정한 압력으로 눌러주는 가압수단을 추가로 설치할 수 있다. 예를 들어 실린더, 모터 등을 사용하거나 스프링 등의 탄성수단을 사용하여 공구(10)를 눌러줌으로써 작업시에 공구(10)가 작업면에 대해 일정한 압력을 유지하도록 할 수 있다.In addition, the
위치고정부(160)는 근력보조장치(100)를 지면에 대해 위치를 고정시키는 수단이다. 도 3은 위치고정부(160)의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 제4링크(114)의 하단에 제5관절부(125)를 통해 연결되고 상하로 형성된 관통부(161a)를 구비하는 베이스(161), 이동성을 위해 베이스(161)에 장착된 바퀴(163), 상기 관통부(161a)의 내부로 삽입된 디딤판(165), 디딤판(165)과 베이스(161)의 사이에 설치되어 디딤판(165)에 상방 복원력을 제공하는 탄성수단(167)을 포함한다.The
탄성수단(167)은 도 3에 나타낸 바와 같이 디딤판(165)의 상단에서 측면으로 형성된 돌출단(165a)과 베이스(161)의 사이에 설치될 수 있다. As shown in FIG. 3, the
이렇게 설치하면 도 4에 나타낸 바와 같이 사용자가 디딤판(165)에 발을 올려 놓으면, 디딤판(165)이 하강하여 지면에 접하게 되므로 근력보조장치(100)가 이동하지 못하게 되어 그 위치가 고정된다. 이때 디딤판(165)의 저면에 마찰계수가 높은 재질의 접지부재(169)를 부착하면 접지력을 보다 높일 수 있다. In this case, if the user puts his foot on the
작업 후 사용자가 디딤판(165)에서 발을 떼면 탄성수단(167)의 복원력에 의해 디딤판(165)이 상승하므로 바퀴(163)를 이용하여 근력보조장치(100)를 다른 작업위치로 편리하게 이동시킬 수 있다.When the user releases the foot from the
도 5는 베이스(161)와 디딤판(165)의 사이에 설치된 다른 유형의 탄성수단(167')을 나타낸 것으로서, 탄성수단(167')의 일단은 베이스(161)에 회전 가능하게 연결되고 타단은 디딤판(165)에 회전 가능하게 연결된다. 5 shows another type of elastic means 167 'installed between the base 161 and the
이때 탄성수단(167')의 일단이 베이스(161)에 연결되는 높이는, 디딤판(165)에서 탄성수단(167')의 타단이 연결되는 지점의 상사점과 하사점 사이에 위치해야 한다. 이렇게 설치하면 탄성수단(167')은 디딤판(165)이 승강하는 도중에 최대 압축구간을 지나게 되므로, 디딤판(165)이 상사점에 있을 때는 탄성수단(167')이 디딤판(165)을 상방으로 밀게 되고, 디딤판(165)이 지면에 접촉하면 탄성수단(167')이 디딤판(165)을 하방으로 밀게 되므로 접지력이 높아지는 효과가 있다.At this time, the height of one end of the elastic means 167 'is connected to the
그리고 디딤판(165)이 안정적으로 승강하기 위해서는 베이스(161)에 수직가이드(164)를 설치하고, 수직가이드(164)를 디딤판(165)에 결합하는 것이 바람직하다.In addition, in order for the
이러한 탄성수단(167')은 도 4의 탄성수단(167)과 함께 사용할 수도 있고, 독자적으로 사용할 수도 있다.The elastic means 167 ′ may be used together with the elastic means 167 of FIG. 4, or may be used independently.
위치고정부(160)에 반드시 탄성수단(167,167')을 설치해야 하는 것은 아니므로, 바퀴(163)를 지면으로부터 이격시킨 채 베이스(161)를 지지할 수 있는 별도의 지지기구를 사용할 수도 있다. 예를 들어 지지발을 승강시키는 실린더를 이용하여 바퀴(163)가 지면으로부터 이격되도록 베이스(161)를 상승시킬 수도 있다.Since it is not necessary to install the
한편 공구 사용시 발생하는 충격으로부터 근력보조장치(100)의 골격구조와 사용자를 보호하기 위해서는 적절한 완충수단이 필요하다. On the other hand, in order to protect the skeletal structure and the user of the muscle
일 예로서 도 2에 나타낸 바와 같이, 메인프레임(118)과 제1링크(111), 또는 메인프레임(118)과 제2링크(112)의 사이에 완충기(150)를 설치할 수 있다. 이와 달리 제1링크(111)와 제2링크(112)의 사이에 완충기(150)를 설치할 수도 있다. 다만, 완충기(150)로 인해 링크(111,112)의 이동이 제한되지 않아야 하므로, 링크(111,112)의 동작범위를 고려하여 완충기(150)의 설치위치와 종류가 적절히 선택되어야 할 것이다.As an example, as shown in FIG. 2, a
다른 예로서 도 6에 나타낸 바와 같은 방식으로 완충수단을 구현할 수도 있다. 즉, 임의의 제1링크(111)와 제2링크(112)가 회전축(115)으로 연결되고 회전축(115)을 회전시키는 구동수단이 제1링크(111)에 대해 고정된다고 하면, 회전축(115)과 제2링크(112)를 스프링(157)으로 연결할 수 있다.As another example, the cushioning means may be implemented in the manner as shown in FIG. 6. That is, if any of the
구체적으로는 회전축(115)에 날개부(116)를 결합하고, 제2링크(112)에 상기 날개부(116)가 삽입되어 회전할 수 있는 공간부(112a)를 형성한다. 이때 날개부(116)는 회전축(115)에 대해 대칭적으로 배치하고, 공간부(112a)의 내벽에는 날개부(116)와 평행하거나 최소한의 각도로 대향하는 측면을 갖는 돌출블록(155)을 형성하는 것이 바람직하다. Specifically, the
이 상태에서 돌출블록(155)과 날개부(116)의 사이마다 스프링(157)을 설치하면, 제1링크(111)에 대해 고정된 구동수단에 의해 회전축(115)이 회전할 때 날개부(116)가 함께 회전하면서 회전방향 선단에 위치하는 스프링(157)에 의해 돌출블록(155)이 밀리면서 제2링크(112)가 회전하게 된다.In this state, if the
반대로 회전축(115)이 정지한 상태에서 제2링크(112)에 충격이 가해지면 스프링(157)에 의해 충격이 흡수되는 효과가 있다.On the contrary, when an impact is applied to the
이때의 스프링(157)은 탄성계수가 매우 크고 변위가 매우 작은 것이 바람직하다. 그래야만 정상적인 상태에서는 변형이 거의 일어나지 않기 때문에 회전축(115)의 회전력이 즉시 제2링크(112)로 전달될 수 있고, 회전축(115)이 멈추면 제2링크(112)가 즉시 멈추게 되어 위치결정이 용이하게 된다. 구체적인 탄성계수는 공구의 종류, 장치의 골격구조 등에 따라 적절히 선택되어야 할 것이다.At this time, the
또한 코일 형태의 스프링(157)을 대신하여 회전축(115)과 공간부(112a)의 내벽을 연결하는 태엽스프링, 토션스프링 등이 사용될 수도 있다. 또한 스프링(157)을 대신하여 탄성을 갖는 다른 부재가 사용될 수도 있다.In addition, a spring, a torsion spring, or the like, which connects the
돌출블록(155)은 도시된 바와 같이 회전축(155)을 중심으로 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 스프링(157)을 완충수단으로 사용하면 충격을 흡수하는 과정에서 압축된 스프링(157)이 소정 시간 동안 진동하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 스프링(157)이 설치된 공간부(112a)에 공기, 오일 등의 유체(159)를 충진하는 것이 바람직하다. 공간부(112a)에 채워진 유체는 스프링(157)의 진동을 운동에너지로 흡수하면서 외부 충격을 감쇄시키는 역할을 한다.On the other hand, when the
다만, 유체(159)를 완충수단으로 사용하기 위해서는 공간부(112a)에서 유체(159)가 충진되는 범위를 제한할 필요가 있다. 이를 위해서 돌출블록(155)의 일측은 공간부(112a)의 내벽에 고정하고 타측은 회전축(115)에 접하도록 하고, 유체(159)가 채워진 공간에 날개부(116)를 위치시켜야 한다. 이때, 회전축(115)과 돌출블록(155)은 서로 고정되어서는 안되므로 실링부재를 사용하여 회전축(115)에 대해 돌출블록(155)을 회동가능하도록 접촉시켜야 한다. However, in order to use the fluid 159 as a buffer means, it is necessary to limit the range in which the
날개부(116)의 단부는 공간부(112a)의 내벽과 이격되며, 그 간극을 통해 유체(159)가 이동하면서 완충효과를 얻게 된다.An end of the
따라서 회전축(115)이 정지된 상태에서, 작업중의 충격이나 외력이 가해져 제2링크(112)가 도 7의 화살표방향(시계방향)으로 회전력을 받게 되면, 스프링(157)이 압축되면서 충격이 감쇄되는 한편, 스프링(157)의 진동은 유체(159)의 운동에너지로 흡수되면서 안정된 완충효과를 얻게 된다.Therefore, when the
위에서는 하나의 공간부(112a)에 스프링(157)을 설치하고 유체(159)를 충진하였으나, 이와 달리 스프링(157)과 유체(159)를 이용한 완충구조를 서로 분리하여 설치할 수도 있다. 예를 들어 제2링크(112)에 스프링(157)이 설치되는 공간부와 유체가 채워지는 공간부를 구분하여 형성하고, 제1 공간부에는 도 6에 나타낸 바와 같이 스프링(157)을 설치하고, 제2 공간부에는 도 7에 나타낸 바와 같이 유체(159)를 충진하되 스프링을 생략할 수도 있을 것이다.Although the
한편 본 발명의 제1 실시예에 따른 근력보조장치(100)는 구동수단을 이용하여 관절부를 동작시키므로 별도의 잠금수단이 없어도 공구(10)를 작업위치에 고정시킬 수 있다. 그러나 구동수단의 부하를 줄이고 안정적인 동작을 위해서는 관절부에 잠금수단을 추가로 설치하는 것이 보다 바람직하다.Meanwhile, the muscle
잠금수단은 윈치, 호이스트 등에서 사용되는 통상의 공압, 유압 또는 전동 브레이크일 수도 있고, 관절부에 삽입하여 회전을 방지하는 멈춤핀일 수도 있다.The locking means may be a conventional pneumatic, hydraulic or electric brake used in a winch, hoist, or the like, or may be a stop pin inserted into a joint to prevent rotation.
도 8은 제1링크(111)와 제2링크(112)를 연결하는 관절부에 브레이크(190)가 설치된 경우를 예시한 것으로서, 브레이크(190)는 그 일측이 제2링크(112)에 고정된 상태에서 제1링크(111)에 선택적으로 결합되도록 설치한다. 예를 들어 브레이크(190)에 구비된 마찰패드(도 9의 191)가 제1링크(111)에 구비된 드럼에 선택적으로 접촉하도록 설치한다.FIG. 8 illustrates a case in which a
따라서 제1링크(111)에 대해 제2링크(112)를 회전시킬 때는 도 9(a)에 나타낸 바와 같이 브레이크(190)의 마찰패드(191)를 제1링크(111)의 드럼으부터 분리시키고, 제2링크(112)를 고정시키려면 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 브레이크(190)의 마찰패드(191)를 제1링크(111)의 드럼에 접촉시키면 된다.Accordingly, when the
브레이크(190)의 위치가 제1링크(111)와 제2링크(112)의 사이에 국한되는 것은 아니므로 도 10에 나타낸 바와 같이, 제2링크(112)의 일측에서 회전축(115) 또는 회전축(115)에 결합된 드럼에 마찰패드(191)가 선택적으로 접촉하도록 설치할 수도 있다. Since the position of the
한편 브레이크(190)에 반드시 마찰패드(191)가 사용되어야 하는 것은 아니므로 맞물림 기어 등의 다른 수단이 사용될 수도 있다. Meanwhile, since the
도 9 및 도 10은 관절부에 도 6과 같은 완충구조가 적용된 경우를 나타낸 것으로서, 따라서 브레이크(190)를 통해 제2링크(112)의 회전이 방지된 상태에서는 공구(10) 또는 기타 외력에 의한 충격이 관절부의 스프링(157)을 통해 흡수될 수 있다. 9 and 10 show a case in which the shock absorbing structure as shown in FIG. 6 is applied to the joint part, and thus, when the rotation of the
상기 공간부(112a)에 스프링(157)의 진동을 흡수하기 위한 유체가 채워질 수도 있고, 스프링(157)이 설치되는 공간부와 유체가 채워지는 공간부를 구분하여 설치할 수도 있음을 전술한 바와 같다.As described above, the
또한 스프링(157)을 통해 제2링크(112)에 회전력을 전달하지 않고, 제1링크(111)에 장착된 구동수단의 회전축(115)을 제2링크(112)에 직접 연결한 경우에도 전술한 바와 같이 유체(159)를 이용하여 완충효과를 얻을 수 있다. 이 경우에도 제2링크(112)에 공간부(112a)를 형성하고, 공간부(112a)의 내벽에 형성된 돌출블록(155)의 단부를 실링부재를 개재하여 회전축(115)에 회전가능하게 접촉시키고, 공간부(112a)의 내부에 유체(159)를 충진시키고, 단부가 공간부(112a)의 내벽과 이격되도록 날개부(116)를 회전축(115)에 결합시키면 된다.In addition, even when the
한편 제1 실시예에 따른 근력보조장치(100)에서 사용자의 의도에 따라 공구(10)를 작업위치로 이동시키기 위해서는 사용자의 동작의도를 인식하고, 이를 기반으로 구동수단을 제어해야 한다.In the meantime, in order to move the
사용자의 동작의도는 사용자의 근전도신호를 측정하여 근육의 움직임을 추정하거나, 근육경도의 변화를 측정하여 근육의 움직임을 추정함으로써 인식할 수 있다. 또한 사용자의 팔을 구속하는 구속기구와 근력보조장치(100)의 골격 사이에 힘토크 센서를 설치하여 힘토크센서의 출력값을 이용하여 사용자의 동작의도를 추정할 수도 있다. 또한 제1관절부(121), 제2관절부(122) 등에 토크센서를 설치하여 사용자의 움직임으로 인한 토크변화를 검출하여 사용자의 동작의도를 추정할 수도 있다.The intention of the user can be recognized by measuring the EMG signal of the user and estimating the movement of the muscle or by estimating the movement of the muscle by measuring the change in muscle hardness. In addition, by installing a force torque sensor between the restraint mechanism for restraining the user's arm and the skeleton of the muscle
제2 Second 실시예Example
전술한 본 발명의 제1실시예는 골격부(110)의 각 관절부를 구동수단을 사용하여 동작시키는데, 이에 따르면 로봇제어기술의 적용으로 인해 제작비용이 증가하는 부담이 있다.The first embodiment of the present invention described above operates each joint portion of the
본 발명의 제2 실시예는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 구동수단을 사용하지 않고 높이조절수단과 하중보상수단 등을 적절히 활용함으로써 사용자가 공구(10)를 작업위치에 용이하게 접근시킬 수 있도록 고안된 것이다. The second embodiment of the present invention is to solve this problem, so that the user can easily access the
이와 같이 각 관절부에 별도의 구동수단을 사용하지 않고, 하중보상수단 등만을 적용하면 사용자의 동작의도를 인식하는 장치가 필요하지 않으며 하중보상이 가능한 동작 범위 내에서는 사용자가 적은 힘으로 장치를 사용할 수 있는 이점이 있다.As such, if a load compensating means is applied without using a separate driving means for each joint part, a device for recognizing a user's intention is not required, and a user can use the apparatus with little force within a range of load compensable operation. There is an advantage to this.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 근력보조장치(100')를 예시한 것으로서, 다수의 링크로 이루어져 인체의 상지골격과 유사한 관절구조를 가지는 골격부(110), 골격부(110)의 일 단부에 결합된 공구장착부(140), 골격부(110)의 하단에 결합된 높이조절부(130), 높이조절부(130)의 하단에 결합된 위치고정부(160)를 포함한다.FIG. 11 illustrates a muscle
골격부(110)는 사용자 상반신의 전면 및/또는 측면에 위치하게 되는 메인프레임(118), 제1관절부(121)를 통해 메인프레임(118)의 상단에 그 일단이 연결된 제1링크(111), 일단이 제2관절부(122)를 통해 제1링크(111)의 타단에 연결된 제2링크(112)를 포함한다. 제2링크(112)의 타단에는 공구장착부(140)가 연결된다.
이 경우에도 골격부(110)에 사용자의 팔이나 상체 등을 구속하는 구속수단이 장착될 수 있고, 사용자가 손으로 잡고 작업위치로 해당 링크를 이동시킬 수 있는 핸들이 장착될 수도 있다.Even in this case, the restraining means for restraining the user's arm or upper body may be mounted on the
제2 실시예에서도 골격부(110)에 포함된 관절부의 개수나 자유도는 작업의 특성, 공구의 종류 등에 따라 적절히 선택될 수 있음은 물론이다.Also in the second embodiment, the number or degrees of freedom of the joints included in the
또한 메인프레임(118)의 하단에는 높이조절부(130)의 승강축(131)이 연결된다. 승강축(131)과 메인프레임(118)은 수직축에 대해 회전 가능하도록 연결될 수도 있다.In addition, the lifting
공구장착부(140), 완충기(150) 및 위치고정부(160)는 제1실시예에서 설명한 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.Since the
한편 제2 실시예에 따른 근력보조장치(100')는 별도의 구동수단을 사용하지 않으므로 각 관절부에는 작업위치에 도달한 후에 자세를 고정하기 위한 잠금수단을 설치하는 것이 바람직하다. 또한 관절부에도 완충구조를 적용할 수 있다. Meanwhile, since the
이러한 잠금수단과 완충구조의 종류 및 구조는 도6 내지 도 10과 관련하여 전술한 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.Types and structures of the locking means and the shock absorbing structure are the same as described above with reference to FIGS. 6 to 10, and thus description thereof will be omitted.
또한 제2 실시예에 따른 근력보조장치(100')에서는 구동수단을 사용하지 않으므로 사용자가 큰 힘을 들이지 않고도 공구(10)를 작업위치에 접근시킬 수 있어야 한다. In addition, since the
이를 위해서는 도 12에 예시한 바와 같이 태엽스프링(170)을 하중보상수단으로 사용할 수 있다. 즉, 제1링크(111)와 제2링크(112)를 연결하는 회전축(112a)에 태엽스프링(170)을 장착하면, 공구(10)의 하중으로 인해 제2링크(112)가 제1링크(111)에 대해 소정 각도 회전하다가 태엽스프링(170)의 복원력과 회전력이 평형상태를 이루는 지점에서 제2링크(112)가 멈추게 된다. 따라서 이 위치에서는 작업자가 공구(10)를 들기 위하여 힘을 가할 필요가 없어진다. 태엽스프링(170)을 대신하여 토션스프링이 사용될 수도 있다.To this end, the
다른 방법으로서, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제1링크(111)에 스프링(171)의 일단을 고정하고, 스프링(171)의 타단에는 와이어(172)의 일단을 연결한다. 상기 와이어(172)은 제1링크(111)와 제2링크(112)를 연결하는 관절부에 설치된 풀리(174)에 감긴 후에 그 타단이 제2링크(112)에 고정된다. As another method, as shown in FIG. 13, one end of the
이렇게 설치하면, 공구(10)의 하중으로 인해 제2링크(112)가 제1링크(111)에 대해 소정 각도 회전하다가 스프링(171)의 복원력과 회전력이 평형상태를 이루는 지점에서 제2링크(112)가 멈추게 된다. 따라서 이 위치에서는 작업자가 공구(10)를 들기 위하여 힘을 가할 필요가 없어진다.In this case, the
여기서 풀리(174)가 관절부의 회전축과 반드시 동축상에 설치되어야 하는 것은 아니다. 다만 제1, 제2링크(111,112)가 회전하면 풀리(174)에 감기는 와이어(172)의 길이가 달라짐으로써 스프링(171)의 변위가 발생할 수 있어야 하므로, 풀리(174)는 이러한 점을 감안하여 설치되어야 한다.Here, the
또한 스프링(171)의 위치가 도시된 것에 한정되는 것은 아니며, 와이어의 중간 어디에 설치하여도 무방하다. In addition, the position of the
이러한 태엽스프링(170)이나 스프링(171)의 탄성계수는 장치의 골격구조, 공구의 하중 등을 고려하여 적절히 선택되어야 한다.The elastic modulus of the
한편 인체의 상지골격에 해당하는 골격부(110)의 동작만으로 공구(10)를 작업높이에 신속히 도달시키지 못하는 경우에는 높이조절부(130)를 사용하여 골격부(110)의 전체높이를 조절하는 것이 바람직하다.On the other hand, if only the operation of the
높이조절부(130)의 승강축(131)은 공압/유압 실린더, 모터 등의 액츄에이터를 이용하여 승강될 수 있다. The lifting
그러나 본 발명의 제2 실시예와 같이 구동수단을 사용하지 않고 높이를 조절하는 것도 가능하다. However, it is also possible to adjust the height without using the driving means as in the second embodiment of the present invention.
예를 들어 도 14에 나타낸 바와 같이, 변위에 상관없이 일정한 복원력을 발휘하는 등하중스프링(Constant-Force Spring)(180)을 이용하면 된다. For example, as shown in FIG. 14, a constant-
구체적으로 살펴보면, 승강축(131)을 수직방향의 리니어가이드(175)에 결합하고, 리니어가이드(175)의 측방에 등하중스프링(180)을 설치한다. 또한 등하중스프링(180)의 일단은 높이조절부(130)의 케이스 저면에 고정시키고, 타단에는 와이어(172)의 일단을 연결한다. 또한 와이어(172)를 등하중 스프링(180)의 상부에 위치하는 풀리(174)에 감아서 하방으로 방향 전환한 후 그 타단을 승강축(131) 또는 승강축(131)에 결합된 가이드블록에 고정시킨다.Specifically, the lifting
등하중스프링(180)의 복원력이 승강축(131)이 누르는 하중과 같으면 승강축(131)은 힘의 평형으로 인해 더 이상 움직이지 않으며, 설령 사용자가 승강축(131)을 올리거나 내리더라도 그 위치에서 힘의 평형이 계속 유지되기 때문에 승강축(131)은 올려지거나 내려진 위치에서 정지하게 된다.If the restoring force of the
이러한 원리로 인해 사용자는 큰 힘을 들이지 않고 승강축(131)을 올리거나 내릴 수 있으므로 공구(10)의 작업위치에 보다 쉽게 접근할 수 있게 된다.Due to this principle, the user can raise or lower the lifting
이러한 등하중스프링(180)을 대신하여 승강축(131)이 누르는 하중과 동일한 무게의 추를 사용하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.The same effect can be obtained by using a weight equal to the load that the lifting
한편 여기서는 등하중스프링(180)이 승강축(131)의 높이조절에 이용된 경우를 설명하였으나, 이러한 원리는 상대 직선운동하는 2개의 링크에도 그대로 적용될 수 있다. Meanwhile, the case in which the
도 15는 도 14의 등하중스프링(180)을 통상적인 코일 형태의 스프링(170)으로 대체한 높이조절부(130)를 나타낸 것이다. FIG. 15 shows the
이 경우에는 스프링(170)의 복원력이 승강축(131)이 누르는 하중과 평형인 지점에서 승강축(131)이 정지하므로 사용자는 상대적으로 적은 힘으로 승강축(131)을 위로 올릴 수 있다. 다만 사용자가 승강축(131)을 올리더라도 힘평형지점으로 다시 복귀하므로 이를 방지하기 위해서는 브레이크, 멈춤핀 등의 잠금수단을 사용하여 승강축(131)의 높이를 고정시켜야 한다.In this case, since the lifting
이와 같은 도 12 내지 도 15의 하중보상수단은 관절부 구동수단을 사용하는 제1 실시예에 따른 근력보조장치(100)에도 적용될 수 있다. 하중보상수단을 적용하면 적은 출력의 구동수단을 사용할 수 있으므로 소모전력이 적어 이동성이 강화되고, 장치의 설계자유도를 높일 수 있기 때문이다.12 to 15 may be applied to the muscle
도 11에서는 근력보조장치(100')의 골격부(110)가 인체의 상지골격과 유사한 링크구조를 갖는 것으로 나타내었다. 그러나 골격부(110)를 구성하는 링크의 개수, 자유도, 결합구조 등이 이에 한정되는 것은 아니다.In FIG. 11, the
예를 들어 도 16의 근력보조장치(100")에 나타낸 바와 같이 제1링크(111)의 일단을 수직축의 제1관절부(121)를 통해 승강축(131)의 상단에 연결하고, 제1링크(111)의 타단을 수직축의 제2관절부(122)를 통해 제2링크(112)에 연결할 수도 있다. 즉, 링크가 수평방향의 회전운동만 하도록 구성할 수도 있다. 이 경우에도 공구장착부(140)는 제2링크(112)에 고정되거나 회전 가능하게 결합될 수 있다.For example, as shown in the muscle
또한 이 경우에도 공구(10)를 작업위치에 접근시킨 후에는 잠금수단을 이용하여 각 관절부(121,122)의 동작을 차단한 상태에서 작업을 해야 할 것이다. Also in this case, after approaching the
또한 제1링크(111)와 제2링크(112)가 상대 회전운동하는 것이 아니라 상대 직선운동하도록 연결할 수도 있다. 이 경우에도 제2링크(112)를 이동시킨 후에 그 위치를 유지할 수 있는 잠금수단이 설치되어야 한다. 마찬가지로 공구장착부(140)는 제2링크(112)에 고정될 수도 있고, 회전 가능하게 결합될 수 있다.In addition, the
또한 도 17에 나타낸 바와 같이 2 이상의 골격부(110a, 110b)가 독립적으로 동작하도록 구성하여, 2인 이상이 동시에 작업하도록 제작할 수도 있다.In addition, as shown in Fig. 17, two or
또한 전술한 제1 및 제2 실시예는 근력보조장치의 골격부(110)가 사용자의 한쪽 팔 및/또는 한쪽 팔다리에만 대응하는 구조를 갖는 것으로 나타내었으나, 필요에 따라서는 양쪽 팔 또는 양쪽 다리에 대응하는 구조로 제작할 수도 있다. In addition, although the above-described first and second embodiments have shown that the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예와 여러 변형예를 설명하였으나 본 발명이 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 더욱 다양한 형태로 변형 또는 수정될 수 있다. 그러나 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.In the above description of the preferred embodiment and various modifications of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be modified or modified in various ways. However, if the modified or modified embodiment also includes the technical spirit of the present invention disclosed in the claims to be described later will belong to the scope of the present invention.
10: 공구 100: 근력보조장치
111, 112, 113, 114: 제1, 제2, 제3, 제4 링크
112a: 공간부 115: 회전축
116: 날개부 118: 메인프레임
121, 122, 123, 124, 125: 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 관절부
130: 높이조절부 131: 승강축
140: 공구장착부 150: 완충기
155: 돌출블록 157: 스프링
159: 유체 160: 위치고정부
161: 베이스 163: 바퀴
165: 디딤판 167, 171: 스프링
169: 접지부재 170: 태엽스프링
172: 와이어 174: 풀리
175: 리니어가이드 180: 등하중스프링10: tool 100: muscle aid
111, 112, 113, 114: first, second, third, fourth link
112a: space 115: rotation axis
116: wing 118: mainframe
121, 122, 123, 124, 125: first, second, third, fourth, fifth joint portion
130: height adjustment unit 131: lifting shaft
140: tool mounting portion 150: shock absorber
155: protruding block 157: spring
159: fluid 160: position fixing
161: base 163: wheels
165:
169: ground member 170: spring spring
172: wire 174: pulley
175: linear guide 180: constant load spring
Claims (16)
상기 공구를 결합하는 공구장착부;
상기 공구장착부를 지지하며, 2개의 링크가 상대 회전운동 또는 상대 직선운동하도록 결합된 관절부를 하나 이상 포함하는 골격부;
상기 관절부를 동작시키는 구동수단;
사용자의 동작의도를 인식하는 동작인식수단;
상기 동작인식수단의 감지결과를 이용하여 상기 구동수단을 제어하는 제어수단
을 포함하는 근력보조장치It is a muscle strength assist device that supports by moving heavy tool to user's desired working position.
A tool mounting portion for coupling the tool;
A skeletal portion supporting the tool mounting portion, the skeletal portion including one or more joint portions coupled to the two links by relative rotational movement or relative linear movement;
Drive means for operating the joint;
Motion recognition means for recognizing the motion intention of the user;
Control means for controlling the driving means using the detection result of the motion recognition means
Muscle aids, including
상기 공구를 결합하는 공구장착부;
상기 공구장착부를 지지하며, 2개의 링크가 상대 회전운동 또는 상대 직선운동하도록 결합된 관절부를 하나 이상 포함하는 골격부;
사용자가 상기 관절부를 동작시키기 위한 것으로서, 상기 골격부에 설치된 조종수단
을 포함하는 근력보조장치It is a muscle strength assist device that supports by moving heavy tool to user's desired working position.
A tool mounting portion for coupling the tool;
A skeletal portion supporting the tool mounting portion, the skeletal portion including one or more joint portions coupled to the two links by relative rotational movement or relative linear movement;
Control means provided for the user to operate the joint portion, the skeleton portion
Muscle aids, including
상기 공구를 작업위치에 정지시키기 위하여 상기 관절부에 설치된 잠금수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치3. The method according to claim 1 or 2,
And a locking means installed on the joint to stop the tool in the working position.
회전축으로 결합된 제1링크와 제2링크를 포함하고,
상기 제1링크와 상기 제2링크의 사이에는 상기 공구 및 상기 골격부의 하중을 보상하는 하중보상수단이 설치된 것을 특징으로 하는 근력보조장치3. The method according to claim 1 or 2,
It comprises a first link and a second link coupled to the rotation axis,
A muscle strength assisting device is provided between the first link and the second link, the load compensation means for compensating the load of the tool and the skeleton portion.
일단이 상기 제1링크에 결합되고, 타단이 상기 제2링크에 고정된 상기 회전축에 결합된 탄성수단인 것을 특징으로 하는 근력보조장치The method of claim 4, wherein the load compensation means,
One end is coupled to the first link, the other end is a muscle strength device characterized in that the elastic means coupled to the rotating shaft fixed to the second link
일단이 상기 제1링크에 연결된 스프링;
일단은 상기 스프링의 타단에 연결되고, 타단은 상기 제2링크에 고정된 와이어;
상기 와이어가 감기는 것으로서, 상기 제1링크와 상기 제2링크가 회전함에 따라 상기 와이어가 감기는 길이가 달라지도록 설치된 풀리
를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치The method of claim 4, wherein the load compensation means,
A spring connected at one end to the first link;
One end is connected to the other end of the spring, and the other end of the wire is fixed to the second link;
As the wire is wound, the pulley is installed so that the length of the wire is changed as the first link and the second link is rotated.
Muscle strength assist device comprising a
상기 골격부를 승강시키는 높이조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치3. The method according to claim 1 or 2,
Muscle assisting device further comprises a height adjustment unit for elevating the skeleton portion
상기 높이조절부는 상기 골격부의 하단에 연결된 승강축과 상기 승강축의 하중을 보상하는 하중보상수단을 포함하며, 상기 하중보상수단은,
일단이 케이스에 고정된 탄성수단;
상기 탄성수단의 상부에 위치하는 풀리;
일단은 상기 탄성수단의 타단에 연결되고, 타단은 상기 풀리에 감겨서 방향전환한 후 하방으로 연장되어 상기 승강축에 연결된 와이어
를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치The method of claim 7, wherein
The height adjusting portion includes a lifting shaft connected to the lower end of the skeleton portion and a load compensation means for compensating the load of the lifting shaft, the load compensation means,
Elastic means, one end of which is fixed to the case;
A pulley positioned above the elastic means;
One end is connected to the other end of the elastic means, the other end is wound around the pulley to change the direction and extends downward to the wire connected to the lifting shaft
Muscle strength assist device comprising a
상기 탄성수단은 등하중스프링인 것을 특징으로 하는 근력보조장치9. The method of claim 8,
The elastic means is a muscle strength assisting device, characterized in that the equal load spring
상기 높이조절부는 상기 골격부의 하단에 연결된 승강축과 상기 승강축의 하중을 보상하는 하중보상수단을 포함하며, 상기 하중보상수단은,
풀리;
일단은 상기 승강축에 연결되고, 타단은 상기 풀리에 감겨서 방향전환한 후 하방으로 연장되는 와이어;
상기 와이어의 상기 타단에 연결된 무게추
를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치The method of claim 7, wherein
The height adjusting portion includes a lifting shaft connected to the lower end of the skeleton portion and a load compensation means for compensating the load of the lifting shaft, the load compensation means,
Pulleys;
One end is connected to the lifting shaft, and the other end is wound around the pulley to change direction and extends downward;
Weight connected to the other end of the wire
Muscle strength assist device comprising a
회전축으로 결합된 제1링크와 제2링크를 포함하고,
상기 제1링크와 제2링크의 사이에서 공구의 반발력이나 외력으로 인한 충격을 흡수하는 완충수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치3. The method according to claim 1 or 2,
It comprises a first link and a second link coupled to the rotation axis,
Muscle assisting device further comprises a buffer means for absorbing the impact due to the repulsive force or external force of the tool between the first link and the second link.
상기 회전축에 형성된 날개부;
상기 제2링크에 형성된 것으로서 상기 날개부가 삽입되어 회전하는 공간부;
일단이 상기 날개부에 연결되고, 타단이 상기 공간부의 내벽 또는 상기 공간부의 내벽에 돌출형성된 돌출블록에 연결된 탄성수단
을 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치The method of claim 11, wherein the buffer means,
A wing portion formed on the rotation shaft;
A space portion formed in the second link, the blade portion being inserted and rotating;
One end is connected to the wing portion, the other end is elastic means connected to the protruding block protruding on the inner wall of the space portion or the inner wall of the space portion
Muscle strength assist device comprising a
상기 회전축에 형성된 날개부;
상기 제2링크에 형성된 것으로서 상기 날개부가 삽입되어 회전하는 공간부;
일측은 공간부의 내벽에 고정되고, 타측은 상기 회전축에 실링부재를 통해 회전가능하도록 결합된 적어도 하나의 돌출블록;
상기 공간부의 내부에 채워진 유체
를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치The method of claim 11, wherein the buffer means,
A wing portion formed on the rotation shaft;
A space portion formed in the second link, the blade portion being inserted and rotating;
One side is fixed to the inner wall of the space portion, the other side is at least one protruding block coupled to the rotating shaft through a sealing member;
Fluid filled in the space part
Muscle strength assist device comprising a
상기 골격부의 지면에 대한 위치를 고정시키는 위치고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력보조장치The method according to claim 1 or 3,
Muscle strength assist device comprising a position fixing for fixing the position relative to the ground of the skeleton portion
상기 골격부에 연결된 것으로서, 상하방향의 관통부를 구비하고, 바퀴가 장착된 베이스;
상기 관통부의 내부에서 승강하도록 설치된 디딤판;
상기 디딤판과 상기 베이스의 사이에 설치된 탄성수단
을 포함하며, 사용자가 상기 디딤판에 발을 올려 놓으면 상기 디딤판이 지면에 닿음으로써 상기 골격부의 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 근력보조장치The method of claim 14, wherein the position fixing portion,
A base connected to the frame part and having a vertically penetrating portion therein and having wheels mounted thereon;
A stepping plate installed to move up and down inside the through part;
Elastic means provided between the tread plate and the base
And, if the user puts the foot on the treadmill muscle strength device, characterized in that the position of the skeleton portion is fixed by touching the treadboard to the ground
상기 골격부에는 사용자의 신체를 구속하기 위한 구속수단이 설치된 것을 특징으로 하는 근력보조장치3. The method according to claim 1 or 2,
The muscle strength assisting device, characterized in that the restraining means is installed to restrain the user's body
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KR20190014356A (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-12 | 한화디펜스 주식회사 | Tool adapter for manipulating commercial tools with a robot hand |
KR102220000B1 (en) * | 2019-10-08 | 2021-02-25 | 가천대학교 산학협력단 | Upper extremity muscle strength rehabilitation robot |
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Families Citing this family (2)
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JP2000354986A (en) * | 1999-06-10 | 2000-12-26 | Sankyo Kogyo Kk | Robot arm |
JP2008006161A (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Shinano Kenshi Co Ltd | Power assist device and sensor |
KR101065420B1 (en) * | 2008-12-16 | 2011-09-16 | 한양대학교 산학협력단 | Wearable Robotic System for the Rehabilitation Training of upper limbs |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190014356A (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-12 | 한화디펜스 주식회사 | Tool adapter for manipulating commercial tools with a robot hand |
US11389970B2 (en) | 2017-08-02 | 2022-07-19 | Hanwha Defense Co., Ltd. | Tool adapter for manipulating commercial tools with a robot hand |
KR102220000B1 (en) * | 2019-10-08 | 2021-02-25 | 가천대학교 산학협력단 | Upper extremity muscle strength rehabilitation robot |
WO2021071278A1 (en) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | 가천대학교 산학협력단 | Rehabilitation robot for increasing upper limb muscle strength |
KR102631302B1 (en) * | 2023-02-27 | 2024-01-29 | 정동해 | Industrial tool handling device with multi-joint arm |
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