KR20150041361A - Wearable driving device having driving and gait ability - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사람의 하체에 착용하여 앉은 상태에서 주행이 가능하고, 직립 상태에서 보행 보조력을 제공할 수 있도록 한 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a wearable mobile device in which a walking and aiding function is fused. More particularly, the present invention relates to a wearable mobile device that is capable of traveling while sitting on a lower body of a person, And a wearable mobile device in which a walking assistance function is fused.
선진국을 중심으로 고령화 사회로 진입하면서 신체적인 약자 및 고령자 친화적인 자동차 개발이 핵심 항목으로 자리 잡고 있으며, 이에 선진 자동차 메이커들은 고령자 친화적인 착용식 로봇인 보행 보조 장치와, 주행 이동 장치 등의 개발에 총력을 기울이고 있다.In the developed countries, the aged society is entering into the aging society, and the development of the car with the weak physical and the elderly is becoming a key item. Therefore, the advanced automobile makers are developing the elderly friendly wearable robots, We are doing our best.
착용식 로봇 즉, 보행 보조 장치의 연구 분야에서 가장 큰 이슈는 고령자 또는 환자 등에 편안한 착용감을 제공하는 동시에 약화된 근력을 용이하게 보조할 수 있는 등이 고려되고 있다.The most important issue in the research field of the wearable robot, that is, the walking aiding device, is considered to provide a comfortable fit for the elderly or the patient while assisting the weakened muscle easily.
상기 착용식 로봇의 종래기술로서, 대한민국 등록번호 제10-0810004호(2008.02.27)에는 인체하지 착용형 근력지원로봇이 개시되어 있고, 또한 공개번호 제2012-0053894호(2012.05.29)에는 착용식 로봇 구조가 개시되어 있다.As a conventional technique of the wearable robot, a human body-wearable muscle strength supporting robot has been disclosed in Korea Registration No. 10-0810004 (2008.02.27), and is also disclosed in a publication No. 2012-0053894 (2012.05.29) Type robot structure is disclosed.
또한, 고령자를 위한 근거리 주행 이동 장치의 종래기술로서, 단순히 안장 및 전기모터를 이용한 주행장치를 비롯하여, 토요타사의 입승형 퍼스널 이동 지원 로봇및 혼다사의 고령자용 보행 보조 장치 등이 개발되고 있다.In addition, as a conventional technology of a short-distance travel device for the elderly, a traveling device using a saddle and an electric motor, a robot for supporting a personal moving robot of Toyota, and a walking aid for the elderly of Honda have been developed.
그러나, 상기와 같이 종래에는 착용식 로봇에 의한 보행 보조 장치와, 주행 이동 장치가 각각 분리되어 개발되어 왔고, 그에 따라 기존의 주행 이동 장치의 경우 평지에서는 효과적이지만, 계단이나 비평탄면에 취약한 단점이 있고, 기존의 보행 보조 장치의 경우 계단이나 비평탄면에서는 효과적이지만, 평지에서 비효율적인 단점이 있으며, 아울러 지형에 따라 사용하지 않을 경우 보행 보조 장치와 주행 이동 장치를 별도로 운반해야 하는 불편함이 발생한다.
However, as described above, conventionally, the walking assist device and the traveling mobile device by the wearable robot have been developed separately, and thus the existing traveling mobile device is effective in the flat field, but has a disadvantage that it is vulnerable to the stairs or the non- In the case of conventional walking aids, it is effective in stairs or non-planar surfaces, but it has disadvantages in ineffectiveness in flat land, and inconvenience is caused when the walking aiding device and traveling mobile device are to be carried separately when not used according to the terrain .
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 사용자가 착용한 상태에서 평지를 이동할 경우, 바퀴 구조의 주행 이동 장치로 변형 가능하고, 반면 계단이나 비평탄면을 이동할 경우 사용자 다리 관절을 증강하는 보행 보조 장치로 변형 가능한 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a mobile traveling device capable of being transformed into a wheel- And a wearable mobile device in which a running assistant and a walking assistant function are fused with the walking aiding device.
본 발명의 다른 목적은 사용자 착용하지 않은 경우, 영상 카메라를 이용하여 사용자를 추적 이동하도록 함으로써, 기존에 보행 보조 장치와 주행 이동 장치를 별도로 운반해야 하는 불편을 없앨 수 있도록 한 점에 있다.Another object of the present invention is to eliminate the inconvenience of carrying the user separately from the walking assist device and the traveling mobile device by moving the user by using the image camera when the user is not wearing it.
본 발명의 또 다른 목적은 자동차 등에 수납이 용이하도록 컴팩트하게 접을 수 있도록 함으로써, 자동차의 중장거리 이동 서비스와 연계하는 모듈러 카 역할을 수행할 수 있도록 한 점에 있다.
It is another object of the present invention to provide a modular car that can be folded compactly for easy storage in a vehicle or the like, thereby functioning as a modular car in connection with a vehicle's long distance moving service.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 내면에 허벅지 착용밴드가 장착된 허벅지 링크와, 내면에 종아리 착용밴드가 장착되고 하단에는 자유휠이 장착된 종아리 링크와, 상기 허벅지 링크의 하단과 종아리 링크의 상단 간에 각회전을 위하여 장착되는 조인트와, 상기 조인트의 내부에 장착되어 무릎 관절에 대한 근력을 증강하는 근력 증강용 모터로 구성되는 보행 보조 장치와; 주행시 지면에 대하여 구름 가능하게 펼침 가능하고, 보행시 접힘 가능하도록 상기 허벅지 링크의 후단부에 장착되는 주행 이동 장치와; 상기 허벅지 링크의 내부에 장착되어, 보행 및 주행시의 전반적인 동작 제어를 하는 컨트롤 보드 및 배터리; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hip joint comprising: a thigh link having a thigh wear band on its inner surface; a calf link having a calf wearing band on its inner surface and a free wheel on its lower end; A walking support device mounted on the inside of the joint and configured to increase muscle strength with respect to the knee joint; A travel moving device mounted on the rear end of the thigh link so as to be able to roll up against the ground in a running state and to be folded when walking; A control board mounted on the inside of the thigh link for performing overall operation control during walking and running, and a battery; And a wearable mobile device in which a running and a walking aiding function is fused.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 주행 이동 장치는: 상단이 접철된 상태로 허벅지 링크의 후단부에 힌지 장착되는 제1주행링크 및 제2주행링크와; 제1주행링크의 하단 외면에 구름 가능하게 장착되는 주행휠과; 제2주행링크의 하단 내면에 구름 가능하게 장착되는 지지휠과; 제1메인링크의 하단에 일단부가 접철되며 연결되는 제1지지링크와; 제2메인링크의 하단에 일단부가 접철되며 연결되는 제2지지링크와; 주행휠의 허브에 장착되는 주행용 드라이브 모터; 를 포함하여 구성되고, 상기 제1주행링크와 제2주행링크 간의 펼침각을 한정하도록 제1지지링크와 제2지지링크의 타단부는 서로 상향 접힘 및 수직 펼침 가능하게 힌지 체결된 것을 특징으로 한다.The traveling device according to a preferred embodiment of the present invention includes: a first traveling link and a second traveling link hinged to a rear end of a thigh link in a state where an upper end is folded; A traveling wheel rotatably mounted on a lower outer surface of the first traveling link; A support wheel rotatably mounted on a lower inner surface of the second traveling link; A first support link having one end folded and connected to the lower end of the first main link; A second support link having one end folded and connected to the lower end of the second main link; A drive motor for driving mounted on the hub of the traveling wheel; And the other ends of the first supporting link and the second supporting link are hinged so as to be upwardly folded and vertically foldable so as to define a spreading angle between the first traveling link and the second traveling link .
바람직하게는, 상기 종아리 링크의 전면에는 타겟을 추종하는 카메라가 장착된 것을 특징으로 한다.Advantageously, a camera following the target is mounted on the front of the calf link.
또한, 상기 종아리 착용밴드에는 주행방향 및 주행의지를 감지하는 스티어링 센서가 장착된 것을 특징으로 한다.In addition, the calf wearing band is equipped with a steering sensor for sensing the driving direction and the driving will.
특히, 상기 조인트의 내부에는 무릎의 관절각 추이에 따라 근력 증강용 모터에 토크를 인가하는 엔코더가 내장된 것을 특징으로 한다.
In particular, an encoder for internally applying a torque to the muscle-strength-enhancing motor is incorporated in the joint according to the joint angle of the knee.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above-mentioned means for solving the problems, the present invention provides the following effects.
1) 기존 주행 이동 장치나 보행 보조 장치는 취약한 지형에서 사용이 어렵지만, 본 발명의 이동 장치는 주행 이동 기능과 보행 보조 기능을 융합하여 다양한 지형에서 사용할 수 있다.1) It is difficult to use the existing traveling mobile device or the walking aiding device in a vulnerable terrain, but the mobile device of the present invention can be used in various terrains by fusing the traveling moving function and the walking aiding function.
즉, 사용자가 착용한 상태에서 평지를 이동할 경우, 바퀴 구조의 주행 이동 장치로 변형 가능하고, 반면 계단이나 비평탄면을 이동할 경우 사용자 다리 관절을 증강하는 보행 보조 장치로 변형하여 관절 부하를 저감시키면서 계단이나 험지 뿐만 아니라 평지에서도 사용자의 보행을 편리하게 보조할 수 있다.In other words, when the user moves on a flat ground while wearing the apparatus, the apparatus can be transformed into a traveling apparatus of a wheel structure. On the other hand, when the stairs or the non-planar surface move, It is possible to conveniently assist the user in walking on the flat ground as well as on the ground.
2) 주행 모드시 양손을 쓰지 않고도 조작 가능하여 자유로운 주행이 가능하고, 양손을 자유롭게 사용할 수 있다.2) It is possible to operate freely without using both hands in driving mode, and both hands can be used freely.
3) 반자동 와이어 또는 래치 구조, 전자동 원터치 조작 기구 등을 조합하여 펼침 및 접힘 동작이 간편하게 이루어질 수 있다.3) The unfolding and folding operation can be easily performed by combining semi-automatic wire or latch structure, fully automatic one-touch operation mechanism, and the like.
4) 기존의 주행 이동 장치는 사용하지 않을 경우, 별도로 운반해야 하는 번거로움이 있지만, 본 발명의 이동 장치는 착용식 보행 보조 기능으로 관절 증강을 통해 편리하게 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 착용하지 않을 경우 영상 카메라를 이용하여 사용자를 추적하여 이동하게 되므로 별도의 운반 수고를 덜 수 있다.4) Although the existing traveling mobile device is inconvenient to carry separately when not in use, the mobile device of the present invention can be conveniently moved through joint enhancement with a wearable walking aiding function, Since the user is traced and moved using the video camera, it is possible to reduce the extra transportation work.
5) 자동차에 수납이 용이하도록 컴팩트하게 접을 수 있으므로, 자동차의 중장거리 이동 서비스와 연계하는 모듈러 카 역할을 제공할 수 있다.
5) Since it can be compactly folded for easy storage in a car, it is possible to provide a modular car role in connection with a vehicle's long distance moving service.
도 1은 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 주행 이동 장치를 펼친 상태를 나타낸 사시도,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 보행 보조 모드를 나타낸 개략적 측면도,
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 착용 주행 모드를 나타낸 개략도,
도 9는 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 모드 변환 동작을 나타낸 개략도,
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 자율 주행 모드를 나타낸 개략도,
도 13은 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 차량 탑재 모드를 나타낸 개략도.1 is a perspective view showing a wearable mobile device in which a running and walking aiding function according to the present invention is fused;
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a traveling mobile device of a wearable mobile device according to the present invention is fused with a running and aiding function,
FIG. 3 to FIG. 5 are schematic side views showing a walking assist mode of a wearable mobile device in which a running and walking aiding function according to the present invention is fused;
6 to 8 are schematic views showing a wearing mode of a wearable mobile device in which a running and walking aiding function is fused according to the present invention;
FIG. 9 is a schematic view showing a mode conversion operation of a wearable mobile device in which a running and walking aiding function according to the present invention is fused;
10 to 12 are schematic views showing an autonomous running mode of a wearable mobile device in which a running and walking aiding function is fused according to the present invention,
FIG. 13 is a schematic view showing a vehicle-mounted mode of a wearable mobile device in which a running and walking aiding function is fused according to the present invention; FIG.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 사용자가 착용한 상태에서 평지를 이동할 경우, 바퀴 구조의 주행 이동 장치로 변형 가능하고, 반대로 계단이나 비평탄면을 이동할 경우 사용자 다리 관절을 증강하는 보행 보조 장치로 변형 가능한 주행 및 보행 보조 기능을 융합시킨 착용식 이동 장치를 제공하고자 한 것이다.The present invention relates to a walking and aiding function capable of being transformed into a traveling apparatus of a wheel structure when the user moves on a flat ground while being worn by a user, The present invention is to provide a wearable mobile device in which a wearer is fused.
이를 위해, 본 발명의 착용식 이동 장치는 첨부한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자의 허벅지 및 종아리 부분에 착용하여 보행시 기립된 상태로 작동하여 근력을 보조하는 보행 보조 장치(100)와, 주행시 사용자가 앉을 수 있는 자세 및 구름 가능한 상태로 변형되어 사용자가 원하는 방향으로 주행을 하도록 한 주행 이동 장치(200)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the wearable mobile device of the present invention includes a walking assist device 100 (see FIG. 1 and FIG. 2) which is worn on a user's thigh and a calf portion, And a traveling
상기 보행 보조 장치(100)는 사용자(근력이 부족한 노인, 환자 등)의 하체에 착용하여 직립 보행시 근력을 보조받으며 보행할 수 있도록 한 것으로서, 사용자의 하체에 착용 가능한 한 쌍의 허벅지 링크(110) 및 종아리 링크(120)를 골격체로 한다.The
상기 허벅지 링크(110)는 사용자의 허벅지 외측부를 감싸며 배치되는 것으로서, 그 내면에는 사용자의 허벅지 부분에 감싸여져 착용되는 허벅지 착용밴드(112)가 장착된다.The
상기 종아리 링크(120)는 사용자의 종아리 외측부를 감싸며 배치되는 것으로서, 그 내면에는 사용자의 종아리 부분에 감싸여져 착용되는 종아리 착용밴드(122)가 장착되고 하단에는 주행 모드시 지면에 구름 가능하게 밀착되는 자유휠(124)이 장착된다.The
이때, 상기 허벅지 링크(110)의 하단과 종아리 링크(120)의 상단 간에는 상호 각회전을 위한 일반적인 힌지수단을 포함하는 조인트(130)가 장착되며, 이 조인트(130)는 사용자의 무릎 관절과 대응되는 위치에 배열된다.A joint 130 is mounted between the lower end of the
특히, 상기 조인트(130)의 내부에는 사용자가 무릎 관절을 굽히거나 펼 때, 무릎 관절에 대한 근력을 증강하거나 무릎 관절의 부하를 분산하기 위한 근력 증강용 모터(132)가 장착된다.Particularly, in the inside of the
바람직하게는, 상기 조인트(130)의 내부에는 사용자의 무릎 관절각 추이에 따라 근력 증강용 모터(132)에 토크를 인가하는 엔코더가 더 내장된다.Preferably, the
한편, 상기 허벅지 링크(110)의 내부에는 보행 보조를 위한 보행 보조 장치(100)와 주행을 위한 주행 이동 장치(200)의 전반적인 동작 제어를 하는 동시에 전원 공급 제어를 하는 컨트롤 보드 및 배터리(140)가 내장된다.A control board and a
여기서, 본 발명의 주행 이동 장치에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the traveling mobile device of the present invention will be described.
상기 주행 이동 장치(200)는 허벅지 링크(110)의 후단부에 장착되어, 주행시 지면에 대하여 구름 가능하게 펼침 작동하고, 보행시 접힘 작동을 하는 구조로 구비된다.The traveling
이를 위해, 상기 허벅지 링크(110)의 후단부에 그 상단이 접철된 상태로 제1주행링크(201)와 제2주행링크(202)가 장착된다.To this end, the
상기 제1주행링크(201)의 하단 외면에는 주행휠(203)이 구름 가능하게 장착되는 바, 주행휠(203)이 장착되는 제1주행링크(201)의 안쪽 허브부분에는 주행휠(203)에 주행동력을 제공하기 위한 주행용 드라이브 모터(207)가 장착된다.A
또한, 상기 제2주행링크(202)의 하단 내면에는 주행휠(203)과 함께 지면에 구름 가능하게 밀착되는 지지휠(204)이 구름 가능하게 장착된다.In addition, a
또한, 상기 제1주행링크(201)와 제2주행링크(202)가 벌어지며 펼쳐질 때, 그 펼쳐짐 각도를 한정하기 위하여 상기 제1주행링크(201)의 하단 안쪽면(드라이브 모터가 장착된 허브의 안쪽면)에 제1지지링크(205)의 일단부가 힌지로 연결되고, 또한 상기 제2주행링크(202)의 하단 바깥쪽면(허브의 바깥쪽면)에 제2지지링크(206)의 일단부가 힌지로 연결된다.When the
이때, 상기 제1주행링크(201)와 제2주행링크(202) 간의 펼침각을 한정하도록 제1지지링크(205)와 제2지지링크(206)의 타단부는 서로 상향 접힘 및 수직 펼침 가능하게 서로 접철되며 힌지로 체결되며, 바람직하게는 제1지지링크(205)와 제2지지링크(206)의 수직 펼침 상태를 유지시키기 위한 스토퍼 수단(미도시됨)이 제1지지링크(205)와 제2지지링크(206)의 타단부 간의 힌지 체결점에 형성된다.At this time, the
한편, 상기 종아리 링크(120)의 전면에는 타겟을 추종하는 CMOS 타입의 카메라(126)가 장착되는 바, 사용자가 미착용상태로 보행하는 경우 카메라(126)에서 사용자의 신체에 부착시킨 마커(marker)를 인식하는 동시에 본 발명의 이동 장치의 자율주행을 하게 됨으로써, 본 발명의 이동장치를 들고 다닐 필요가 없는 편의성을 제공할 수 있다.A
또한, 상기 종아리 착용밴드(122)에는 주행방향 및 주행의지를 감지하는 스티어링 센서(128)가 장착되는 바, 이 스티어링 센서(128)는 사용자의 주행방향 및 주행의지를 판정하기 위하여 사용자가 무릎을 꺽어 종아리를 들어올리는 동작을 감지하는 기능을 한다.A
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치에 대한 각 작동모드를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, each operation mode of the wearable mobile device in which the traveling and walking assistance function of the present invention having the above-described configuration is fused will be described.
증강 보행 모드(보행 보조 모드)Increased walking mode (walking aiding mode)
첨부한 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 보행 보조 모드를 나타낸 개략도이다.3 to 5 are schematic views showing a walking assist mode of a wearable mobile device in which a running and walking assistance function is fused according to the present invention.
증강 보행 모드는 도 3에서 보듯이, 사용자가 허벅지를 허벅지 착용밴드(112)에 착용하는 동시에 종아리 부분을 종아리 착용밴드(122)에 착용하여 기립한 상태에서 사용자의 보행시 무릎 관절쪽에 근력을 보조하는 모드이다.3, when the user wears the thigh on the
이때, 상기 주행 이동 장치(200)는 허벅지 링크(110)에 접혀진 상태로 밀착된 상태므로, 증강 보행 모드시 관여하지 않는다.At this time, since the traveling
사용자의 보행시, 도 4에서 보듯이 기존 보행 보조 제어와 달리 고가의 토크 센서를 쓰지 않고, 저가의 엔코더를 이용한 관절 토크 제어 즉, 엔코더를 이용한 가속도 기반의 증강 제어가 수행된다.As shown in FIG. 4, joint torque control using an inexpensive encoder, that is, acceleration-based augmentation control using an encoder, is performed without using an expensive torque sensor unlike the existing walking assist control.
따라서, 엔코더에서 읽어드린 관절각 추이에 따라 컨트롤보드에서 적절한 관절 토크를 근력 증강용 모터(132)에 인가하여, 다리를 뻗을 때 힘을 배가하여 주고, 굽힐 때 충격을 완화하여 줌으로써, 무릎 관절 및 다리 근력이 약한 환자 또는 노인 등과 같은 사용자에게 직립 보행시 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, according to the movement angle of the joint read from the encoder, an appropriate joint torque is applied from the control board to the muscle
또한, 사용자의 보행시 도 5에서 보듯이, 과절 부하 분산을 위한 자세 유지 제어가 이루어질 수 있다.Also, as shown in FIG. 5, when the user is walking, postural maintenance control for excessive load distribution can be performed.
즉, 사용자의 보행시 관절에 인가되는 부하가 인체 착용부의 착용면(허벅지 착용밴드 및 종아리 착용밴드)으로 분산될 수 있으므로, 허벅지 착용밴드 및 종아리 착용밴드의 착용만으로도 관절 부하를 저감시킬 수 있다.That is, since the load applied to the joint at the time of walking of the user can be dispersed to the wear surface (thigh wear band and calf wear band) of the wearer's body, the joint load can be reduced by wearing only the thigh wear band and the calf wear band.
착용 주행 모드Wear mode
첨부한 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 착용 주행 모드를 나타낸 개략도이다.FIG. 6 to FIG. 8 are schematic views showing a wearing mode of a wearable mobile device in which the running and walking assist functions are fused according to the present invention.
착용 주행 모드는 사용자가 양손이 자유로운 상태로 앉은 상태에서 원하는 방향으로 주행이 이루어지는 모드로서, 이를 위해 주행 이동 장치(200)가 펼쳐져야 한다.The traveling mode is a mode in which the user travels in a desired direction while both hands are seated in a free state. For this purpose, the traveling
도 9의 모드 변환 모드에서 보듯이, 제1 및 제2주행링크(201,202)를 비롯하여 제1 및 제2지지링크(205,206)가 접철된 상태에서 락킹수단(미도시됨)을 해제하는 동시에 제1주행링크(201)의 주행휠(203)과 제2주행링크(202)의 지지휠(204)이 지면에 닿도록 펼쳐준다.As shown in the mode conversion mode of FIG. 9, the first and second supporting
즉, 제1주행링크(201)와 제2주행링크(202)를 일정한 각도로 벌려주는 동시에 제1지지링크(205) 및 제2지지링크(206)가 수평상태로 펼쳐줌으로써, 제1주행링크(201) 및 제2주행링크(202)의 펼쳐짐 각도가 한정되며 최대로 벌어지게 되고, 동시에 제1주행링크(201)의 주행휠(203)과 제2주행링크(202)의 지지휠(204)이 지면에 닿도록 한다.That is, the
이때, 상기 종아리 링크(120)의 하단에 장착된 자유휠(124)도 지면에 구름 가능하게 밀착 지지되는 상태가 되고, 상기 허벅지 링크(110)는 종아리 링크(120)에 대하여 거의 수직각을 이루며 눕혀진 상태가 된다.At this time, the
따라서, 사용자가 도 6에서 보듯이, 허벅지 부분을 허벅지 착용밴드(112)에 착용하는 동시에 종아리 부분을 종아리 착용밴드(122)에 착용한 상태에서 앉은 자세를 취하게 되면, 사용자의 하중이 주행휠(203) 및 지지휠(204), 그리고 자유휠(124)로 분산되는 상태가 된다.6, when the user wears the thigh portion on the
이러한 상태에서, 주행휠(203)의 허브쪽에 장착된 주행용 드라이브 모터(207)의 정회전에 의하여 전진 주행이 이루어지고, 역회전에 의하여 후진 주행이 이루어진다.In this state, forward traveling is performed by forward rotation of the driving
또한, 도 7에서 보듯이 사용자가 종아리 부분을 좌측 또는 우측으로 움직이는 힘에 의하여 자유휠(124)의 방향이 전환되어 방향 전환이 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 종아리 착용밴드에 장착된 스티어링 센서(128)에서 이를 감지하여 지지휠 또는 자유휠 등에 별도로 장착될 수 있는 스티어링 장치(미도시됨)가 구동되어 제자리 좌/우 회전, 진행 중 좌/우 회전 등과 같은 방향전환이 이루어질 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, the direction of the
또한, 기존의 주행 이동 제어와 달리 다리 관절 각도를 이용하여 주행 조작을 하므로, 주행 중에도 양손을 자유로이 쓸 수 있는 장점을 제공할 뿐만 아니라, 엔코더를 통한 관절각에 따라 각 주행 모터의 속도를 제어할 수 있다.In addition, unlike the existing traveling motion control, since the traveling operation is performed using the leg joint angle, it is possible to freely use both hands while driving, and the speed of each traveling motor is controlled according to the joint angle through the encoder .
한편, 도 8에서 보듯이 가속시 발목쪽의 자유휠을 승강장치(미도시됨)를 이용하여 승강시키거나, 감속시 자유휠을 지면에 하강시키는 작동 등을 부가하여, 가감속시의 안정적인 주행 상황을 유지할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 8, when the free wheel on the ankle side is accelerated or lowered by using a lifting device (not shown) or when the decelerating operation is performed, the free wheel is lowered to the ground, The situation can be maintained.
자율 주행 모드Autonomous mode
첨부한 도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 자율 주행 모드를 나타낸 개략도이다.10 to 12 are schematic views showing an autonomous running mode of a wearable mobile device in which a running and walking aiding function according to the present invention is fused.
자율 주행 모드는 사용자가 보행 보조 장치를 착용하지 않은 채, 보행을 하는 경우를 대비하여 본 발명의 이동 장치를 들고 다니는 수고를 덜 수 있도록 한 점에 주안점이 있는 모드이다.The autonomous mode is a mode in which the user can reduce the labor of carrying the mobile device of the present invention in case of walking without wearing the walking aid.
이를 위해, 도 11에서 보듯이 상기 종아리 링크(120)의 전면에는 타겟을 추종하는 CMOS 타입의 카메라(126)가 장착되고, 카메라(126)에서 인식하는 마커(marker)가 사용자의 신체에 부착된다.11, a CMOS-
따라서, 사용자가 미착용상태로 보행하는 경우 카메라(126)에서 사용자의 신체에 부착시킨 마커(marker)를 인식하는 동시에 그 인식신호가 컨트롤보드에 전송되면, 컨트롤보드에서 주행휠의 구동을 위한 주행용 드라이브 모터(207)에 토크를 인가함으로써, 사용자의 보행 위치를 따라가는 본 발명의 이동 장치의 자율주행이 이루어질 수 있고, 이에 본 발명의 이동장치를 들고 다닐 필요가 없는 편의성을 제공할 수 있다.Accordingly, when the user walks in the non-use state, the
한편, 도 12에서 보듯이 카메라(126)의 인식 목표를 차선으로 변경하여 로직을 구성하면, 일반도로의 차선을 감지하면서 자율주행이 이루어질 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 12, when the recognition target of the
차량 탑재 모드Vehicle mounted mode
첨부한 도 13은 본 발명에 따른 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치의 차량 탑재 모드를 나타낸 개략도이다.13 is a schematic view showing a vehicle mounting mode of a wearable mobile device in which a running and walking aiding function is fused according to the present invention.
상기한 주행 이동 장치(200)를 접철시켜 허벅지 링크(110)에 밀착 고정시키는 동시에 허벅지 링크(110)와 종아리 링크(120)를 조인트(130)를 중심으로 최대한 좁혀지게 접어준 다음, 차량의 리어공간 또는 트렁크 공간 등에 용이하게 수납시킬 수 있다.The
따라서, 본 발명의 이동 장치는 차량이 근접하기 어려운 좁은 골목이나 협소한 장소에는 사용자가 착용하여 접근할 수 있고, 중장거리 이동시에는 차량에 간편하게 수납하는 등 차량의 중장거리 이동 서비스와 연계하는 모듈러 카 역할을 할 수 있다.
Therefore, the mobile device of the present invention is a mobile device that can be worn by a user in a narrow alley or a narrow place where a vehicle is difficult to approach and can be easily accommodated in a vehicle at the time of moving a medium or long distance, Can play a role.
100 : 보행 보조 장치
110 : 허벅지 링크
112 : 허벅지 착용밴드
120 : 종아리 링크
122 : 종아리 착용밴드
124 : 자유휠
126 : 카메라
128 : 스티어링 센서
130 : 조인트
132 : 근력 증강용 모터
140 : 컨트롤 보드 및 배터리
200 : 주행 이동 장치
201 : 제1주행링크
202 : 제2주행링크
203 : 주행휠
204 : 지지휠
205 : 제1지지링크
206 : 제2지지링크
207 : 주행용 드라이브 모터100: a walking aid
110: Thigh Link
112: Thigh wear band
120: Calf link
122: calf wearing band
124: free wheel
126: camera
128: Steering sensor
130: Joint
132: Motor for strengthening muscle strength
140: Control board and battery
200: traveling mobile device
201: First driving link
202: second traveling link
203: traveling wheel
204: support wheel
205: first supporting link
206: second support link
207: Driving drive motor
Claims (5)
주행시 지면에 대하여 구름 가능하게 펼침 가능하고, 보행시 접힘 가능하도록 상기 허벅지 링크(110)의 후단부에 장착되는 주행 이동 장치(200)와;
상기 허벅지 링크(110)의 내부에 장착되어, 보행 및 주행시의 전반적인 동작 제어를 하는 컨트롤 보드 및 배터리(140);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치.
A thigh link 110 having an inner surface with a thigh wear band 112 and a calf link 120 having an inner surface with a calf wearing band 122 and a lower end with a free wheel 124, A joint 130 mounted for each rotation between the lower end of the calf joint 110 and the upper end of the calf link 120 and a muscle strength enhancing motor 132 mounted inside the joint 130 for enhancing muscle strength against the knee joint, A walking assist device 100 comprising:
A traveling mobile device (200) mounted on the rear end of the thigh link (110) so as to be able to roll up with respect to the ground when traveling, and to be foldable when walking;
A control board mounted on the inside of the thigh link 110 for controlling overall operation during walking and running, and a battery 140;
And a walking and aiding function combining the walking and walking assist functions.
상기 주행 이동 장치(200)는:
상단이 접철된 상태로 허벅지 링크의 후단부에 힌지 장착되는 제1주행링크(201) 및 제2주행링크(202)와;
제1주행링크(201)의 하단 외면에 구름 가능하게 장착되는 주행휠(203)과;
제2주행링크(202)의 하단 내면에 구름 가능하게 장착되는 지지휠(204)과;
제1주행링크(201)의 하단에 일단부가 접철되며 연결되는 제1지지링크(205)와;
제2주행링크(202)의 하단에 일단부가 접철되며 연결되는 제2지지링크(206)와;
주행휠(203)의 허브에 장착되는 주행용 드라이브 모터(207);
를 포함하여 구성되고,
상기 제1주행링크(201)와 제2주행링크(202) 간의 펼침각을 한정하도록 제1지지링크(205)와 제2지지링크(206)의 타단부는 서로 상향 접힘 및 수직 펼침 가능하게 힌지 체결된 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치.
The method according to claim 1,
The traveling mobile device (200) comprises:
A first traveling link 201 and a second traveling link 202 hinged to the rear end of the thigh link with the upper end folded;
A traveling wheel 203 mounted on the outer surface of the lower end of the first traveling link 201 in a rotatable manner;
A support wheel 204 which is rotatably mounted on the inner surface of the lower end of the second traveling link 202;
A first support link 205 that is folded at one end to the lower end of the first traveling link 201 and connected thereto;
A second support link 206 having one end folded and connected to the lower end of the second travel link 202;
A drive motor 207 for driving mounted on the hub of the traveling wheel 203;
And,
The first support link 205 and the other end of the second support link 206 are folded upward and downward to define a spread angle between the first travel link 201 and the second travel link 202, And a walking and aiding function combining the walking and walking assist functions.
상기 종아리 링크(120)의 전면에는 타겟을 추종하는 카메라(126)가 장착된 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치.
The method according to claim 1,
And a camera (126) following the target is mounted on a front surface of the calf link (120).
상기 종아리 착용밴드(122)에는 주행방향 및 주행의지를 감지하는 스티어링 센서(128)가 장착된 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the calf wearing band (122) is equipped with a steering sensor (128) for sensing a running direction and a running will.
상기 조인트(130)의 내부에는 무릎의 관절각 추이에 따라 근력 증강용 모터(132)에 토크를 인가하는 엔코더가 내장된 것을 특징으로 하는 주행 및 보행 보조 기능을 융합한 착용식 이동 장치.The method according to claim 1,
Wherein an encoder for applying a torque to the muscle strength increasing motor (132) is incorporated in the joint (130) in accordance with a change in the angle of the knee joint.
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