KR20150121515A - 외골격형 글로브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 외골격형 글로브는, 장갑 형태의 외피, 상기 외피 상의 인체의 손가락 관절 사이에 대응되는 위치에 구비된 가이드, 상기 가이드를 따라 연장된 와이어 및 상기 와이어의 연장 길이를 제어하여 인체의 손가락 관절이 움직이도록 하는 액추에이터를 포함하며, 인체의 손등 측에 구비된 구동모듈, 및 상기 구동모듈의 하부에 구비된 완충재를 포함한다.

Description

외골격형 글로브{Exoskeleton-Type Glove}

본 발명은 외골격형 글로브에 관한 것이다.

신체의 일부분이 없거나, 신체의 일부를 움직이지 못하는 사람들의 신체 기능을 보조하기 위하여, 또는 신체 자체의 기능을 향상시키기 위해 입거나 장착하는 형태의 보조 기구가 다수 개발되고 있다. 특히, 손가락의 움직임을 보조하기 위해 장갑 형태로 손에 끼워서 착용하는 보조 기구가 개발되고 있다.

종래의 장갑 형태 보조 기구는 외골격(Exoskeleton) 구조를 이용하여 각 손가락의 각 관절마다 그 관절을 움직이는 구동부(actuator)를 구비하고 그 관절의 움직이는 변위 또는 각도를 감지하는 센서를 구비하는 것이 일반적이다.

다만, 이와 같은 종래의 보조 기구는 손가락의 움직이는 부분에 구동부 또는 센서가 설치되므로, 그 부피가 매우 커지고 무게도 무거워지는 문제가 있다. 그리고 이와 같은 복잡한 구조로 인해 제작 비용도 매우 높아지는 문제가 있다.

또한, 이와 같은 보조 기구는 기계적인 힘으로 관절을 제어하기 때문에, 구동 시 발생되는 압력에 의해 사용자가 통증을 느끼는 경우가 많았다. 특히, 큰 구동력을 발생시킬수록 통증의 정도가 보다 증가하게 되므로, 현실적으로 원하는 만큼의 힘을 발생시키기가 어려운 문제가 있었다.

따라서, 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국공개특허 제10-2014-0037741호

본 발명은 장치를 단순화하고 전체 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 외골격형 글로브를 제공하기 위함이다.

또한, 구동 시에 사용자가 느끼는 통증을 크게 완화시킬 수 있는 외골격형 글로브를 제공하기 위함이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 외골격형 글로브는, 장갑 형태의 외피, 상기 외피 상의 인체의 손가락 관절 사이에 대응되는 위치에 구비된 가이드, 상기 가이드를 따라 연장된 와이어 및 상기 와이어의 연장 길이를 제어하여 인체의 손가락 관절이 움직이도록 하는 액추에이터를 포함하며, 인체의 손등 측에 구비된 구동모듈, 및 상기 구동모듈의 하부에 구비된 완충재를 포함한다.

그리고, 상기 구동모듈은, 상기 액추에이터를 인체의 손등 측에 고정시키는 고정케이스를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정케이스는, 인체의 손등에 안착되는 안착면이 형성된 베이스부 및 상기 베이스부의 양단부에서 상향 연장되고, 상기 액추에이터를 고정시키는 한 쌍의 고정부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 고정케이스는, 상기 한 쌍의 고정부 중 적어도 어느 일측에 형성되고, 상기 액추에이터에 의해 회전 가능하게 구비되어 상기 와이어를 감거나 푸는 풀리를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정케이스는, 상기 풀리의 적어도 일부 둘레를 감싸도록 형성되어 상기 와이어의 이탈을 방지하는 이탈방지부재를 더 포함할 수 있다.

그리고, 인체의 손에 장착되는 보조완충재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 외골격형 글로브는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 불필요한 장치를 생략하고, 구동모듈이 인체의 손등 측에 구비됨에 따라 각 구성요소가 합리적으로 배치되어 전체 장치가 단순화되며, 부피 및 무게가 감소되었다는 장점이 있다.

둘째, 구동 시에 사용자가 느끼는 통증을 크게 완화시킬 수 있는 장점이 있다.

셋째, 사용자의 손가락 관절의 움직임을 효과적으로 보조할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브의 전체 모습을 나타낸 평면도;
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브에 있어서, 각 구성의 연결 모습을 개념적으로 나타낸 평면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브에 있어서, 각 구성의 연결 모습을 개념적으로 나타낸 저면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브에 있어서, 고정케이스의 모습을 나타낸 사시도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브에 있어서, 고정케이스에 구비된 풀리의 모습을 나타낸 사시도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브에 있어서, 상기 구동모듈과 인체의 손등 사이에 완충재가 구비된 모습을 나타낸 측면도; 및
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브를 구동하여 소정의 물건을 그립한 모습을 나타낸 측면도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브의 전체 모습을 나타낸 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브(100)는 가이드(130)와, 와이어(120)와, 구동모듈(110)을 포함한다.

상기 가이드(130)는 인체의 손가락 관절 사이에 대응되는 위치에 구비되며, 손가락 관절 외 타 다른 부분에도 구비될 수 있다. 그리고, 상기 가이드(130)는 와이어(120)의 소정 위치마다 구비되어 상기 와이어(120)를 고정시키는 동시에, 슬라이딩 이동 가능하도록 한다.

즉, 상기 와이어(120)는 가이드(130)에 의해 소정의 경로를 따라 연장될 수 있다. 본 실시예의 경우, 도시되지는 않았으나 상기 가이드(130)는 상기 와이어(120)가 관통하는 관통홀이 형성되어 와이어(120)의 이탈을 방지하면서도 와이어(120)가 길이 방향을 따라 이동 가능하도록 한다. 본 실시예 외에도 상기 가이드(130)의 형상 및 구조, 설치되는 위치 등은 다양하게 형성될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 실시예에서는 각 손가락 관절에 구비된 가이드(130)가 외부로 노출되지 않도록 보호커버(132)가 각 관절에 구비되었다.

상기 구동모듈(110)은 상기 와이어(120)를 제어하여 인체의 손가락 관절을 움직이도록 제어하는 액추에이터(112)를 포함하며, 인체의 손등 측에 구비된다. 이와 같이 본 발명의 외골격형 글로브(100)는 구동모듈(110)이 손등 측에 위치되므로, 구동모듈(110)의 각 구성이 분산되지 않아 장치를 보다 간소화시킬 수 있으며, 구동모듈(110)에 의해 손가락 관절의 움직임이 방해되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 상기 액추에이터(112)는 회전모터 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 회전에 따라 상기 와이어(120)를 감거나 풀어 와이어(120)의 연장 길이를 조절할 수 있도록 형성된다. 즉, 상기 구동모듈(110)은 상기 와이어(120)의 연장 길이 조절에 따라 인체의 손가락 관절을 제어할 수 있다. 그리고, 상기 와이어(120)를 감을 수 있도록 액추에이터(112)의 일측에는 고정케이스(140)의 풀리(114)가 연결되며, 이에 대해서는 후술하도록 한다.

또한, 상기 액추에이터(112)는 상기 와이어(120)의 개수에 따라 복수 개가 구비될 수 있다. 본 실시예에서 상기 와이어(120)는 인체의 손가락 중 4개의 손가락 외측 및 내측에 각각 대응되도록 총 8개가 형성되며, 상기 액추에이터(112)는 각 손가락의 외측 및 내측에 대응되는 와이어(120)들을 동시에 제어할 수 있도록 총 4개가 구비된다.

다만, 상기 와이어(120)의 개수 및 상기 액추에이터(112)의 개수는 설계에 따라 다양하게 변화될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 실시예의 경우, 상기 구동모듈(110)은 상기 액추에이터(112)를 손등 측에 고정시키는 고정케이스(140)를 더 포함한다. 상기 고정케이스(140)는 상기 액추에이터(112)를 용이하게 고정시킬 수 있도록 하며, 이에 대해서는 후술하도록 한다.

또한, 본 실시예에서, 상기 구동모듈(110), 와이어(120) 및 가이드(130)는 장갑 형태의 외피(102)에 구비되는 형태일 수 있다. 즉 상기 외피(102)는 장갑 형태의 외관을 제공하며, 이에 따라 사용자가 용이하게 착용이 가능하도록 하고, 각 구성요소를 안정적으로 고정시킨다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브(100)에 있어서, 각 구성의 연결 모습을 개념적으로 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브(100)에 있어서, 각 구성의 연결 모습을 개념적으로 나타낸 저면도이다.

도 2 및 도 3를 참조하면, 전술한 바와 같이, 본 실시예에서 상기 구동모듈(110)은 총 4개의 액추에이터(112)를 포함한다. 그리고, 상기 와이어(120)는 하나의 손가락 내측 및 외측에 각각 구비된 한 쌍이 하나의 액추에이터(112)에 대응되도록 형성된다.

본 실시예에서는 구체적으로, 제1액추에이터(112a)는 약지에, 제2액추에이터(112b)는 엄지에, 제3액추에이터(112c)는 검지에, 제4액추에이터(112d)는 중지에 대응된다. 또한, 각각의 액추에이터는 각 손가락의 외측으로 연장되는 제1와이어(120a)와, 각 손가락의 내측으로 연장되는 제2와이어(120b)와 연결된다.

그리고, 상기 제1와이어(120a)는 제1풀리(114a)에, 상기 제2와이어(120b)는 제2풀리(114b)에 감긴 상태로 구비되어, 상기 액추에이터(120)가 어느 일 방향으로 회전될 경우 상기 제1와이어(120a)는 풀리고, 상기 제2와이어(120b)가 감길 수 있다. 이와 같은 경우에는 손가락을 오므라들도록 제어할 수 있으며, 상기 액추에이터(120)가 반대로 회전될 경우에는 손가락이 펴지도록 제어할 수 있을 것이다.

한편, 본 실시예의 경우 상기 액추에이터(120)는 손등 측에 구비되므로, 복수의 제2와이어(120b)는 손등 측에서부터 손의 측부를 감싸도록 경로를 형성하여 손바닥 측으로 연장될 수 있다. 도 2 및 도 3에서 A, B, C, D는 각각의 제2와이어(120b)가 연결되는 부분을 나타낸 것이다. 이와 같이 하여 제2와이어(120b)가 손가락의 움직임에 방해되지 않도록 할 수 있다.

본 실시예는 어디까지나 하나의 예시로서, 상기 액추에이터(120)의 개수, 액추에이터(120) 및 와이어(120)의 연결 관계, 각 와이어(120)의 연장 경로 등은 제한 없이 다양하게 설계될 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브(100)에 있어서, 고정케이스(140)의 모습을 나타낸 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 구동모듈(110)은 고정케이스(140)를 포함한다. 그리고 상기 고정케이스(140)는 베이스부(142) 및 고정부(144)를 포함한다.

구체적으로, 상기 베이스부(142)는 인체의 손등에 안착되는 안착면이 형성되며, 이에 따라 손등에 넓은 면적에 걸쳐 접촉될 수 있다. 상기 안착면의 면적이 증가될 경우, 사용자가 손등에 받는 압력을 보다 넓게 분산시킬 수 있을 것이다.

상기 고정부(144)는 한 쌍이 형성되어 상기 베이스부(142)의 양단부에서 상향 연장되고, 상기 액추에이터(112)를 고정시킨다. 본 실시예의 경우, 상기 고정부(144)는 상기 액추에이터(112)의 몸체 일측이 고정되는 제1고정홀(145a)과, 상기 액추에이터(112)의 몸체 타측이 고정되는 제2고정홀(145b)을 가진다.

그리고, 상기 고정케이스(140)는, 상기 한 쌍의 고정부(144) 중 적어도 어느 일측에 형성되고, 액추에이터(112)에 의해 회전 가능하게 구비되어 와이어(120)를 감거나 푸는 풀리(114)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서 상기 풀리(114)는 액추에이터(112)의 회전축과 연결되어, 액추에이터(112)의 구동에 의해 일 방향 또는 타 방향으로 회전된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브(100)에 있어서, 고정케이스(140)에 구비된 풀리(114)의 모습을 나타낸 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 풀리(114)는 전술한 제1와이어(120a)를 감거나 푸는 제1풀리(114a)와, 제2와이어(120b)를 감거나 푸는 제2풀리(114b)로 구성된다.

이때, 상기 고정케이스(140)는, 상기 풀리(114)의 적어도 일부 둘레를 감싸도록 형성되어 상기 와이어(120)의 이탈을 방지하는 이탈방지부재(148)를 더 포함할 수 있다. 즉 상기 이탈방지부재(148)는 상기 풀리(114)에 감긴 와이어(120)가 구동모듈(110)의 구동에 의해 감기거나 풀리는 과정에서 상기 풀리(114)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 풀리(114)에 인접하게 설치된다.

이때 ,상기 풀리(114)의 둘레부 및 상기 이탈방지부재(148)가 서로 이격된 거리(d)는 상기 와이어(120)의 두께보다 작게 형성되는 것이 바람직할 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브(100)에 있어서, 상기 구동모듈(110)과 인체의 손등 사이에 완충재(150)가 구비된 모습을 나타낸 측면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 구동모듈(110)의 고정케이스(140)와 인체의 손등 사이에는 완충재(150)가 더 구비된다. 이는 기계적인 힘으로 관절을 제어하는 과정에서 발생되는 압력에 의해 사용자가 통증을 느끼는 것을 완화시키기 위한 것으로, 상기 완충재(150)는 탄성을 가지도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 완충재(150)의 면적은, 적어도 상기 고정케이스(140)의 베이스부(142)보다 넓게 형성될 수 있을 것이다.

한편, 상기 완충재(150)는 고정케이스(140)를 포함하는 구동모듈(110)의 하부뿐 아니라, 와이어(120)의 하부에 구비될 수도 있다. 이 경우에는 와이어(120)와 외피(102) 사이에 끼워진 형태로 구비되어 와이어(120)의 이동에 따른 마찰 및 통증을 완화시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서 상기 외피(102)의 내측에는, 사용자의 손(H)에 직접 장착하는 보조완충재(152)가 더 구비된다. 상기 보조완충재(152)는 상기 완충재(150)와 함께 사용자가 느끼는 통증을 더욱 완화시킬 수 있다. 따라서, 상기 구동모듈(110)의 구동력을 보다 증가시키더라도 사용자가 통증을 거의 느끼지 않게 되므로, 보다 큰 힘을 발생시킬 수 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브(100)를 구동하여 소정의 물체(M)를 그립한 모습을 나타낸 측면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 외골격형 글로브(100)는 사용자가 소정의 물체(M)를 그립하는 것을 보조할 수 있다. 이는 사용자가 신체 기능을 상실한 경우에도 정상 생활을 위해 사용될 수도 있으며, 또는 사용자의 근력을 초과하는 무게를 가지는 물체(M)를 그립하는 경우에도 용이하게 사용될 수 있다.

즉, 소정의 물체(M)를 그립할 경우에는, 상기 구동모듈(110)의 액추에이터(112)가 일 방향으로 회전하여, 손바닥 측의 와이어(120)를 감고, 손등 측의 와이어(120)를 풀어 손가락이 오므라들도록 제어하여 물체(M)를 가압하도록 하게 된다. 또한, 물체(M)의 그립을 해제하고자 하는 경우에는, 액추에이터(112)를 타 방향으로 회전시켜, 손바닥 측의 와이어(120)를 풀고, 손등 측의 와이어(120)를 감아 손가락이 펴지도록 제어할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 외골격형 글로브 102: 외피
110: 구동모듈 112: 액추에이터
114: 풀리 120: 와이어
130: 가이드 132: 보호커버
140: 고정케이스 142: 베이스부
144: 고정부 148: 이탈방지부재
150: 완충재 152: 보조완충재
M: 물체 H: 손

Claims (6)

1. 장갑 형태의 외피;
   상기 외피 상의 인체의 손가락 관절 사이에 대응되는 위치에 구비된 가이드;
   상기 가이드를 따라 연장된 와이어;
   상기 와이어의 연장 길이를 제어하여 인체의 손가락 관절이 움직이도록 하는 액추에이터를 포함하며, 인체의 손등 측에 구비된 구동모듈; 및
   상기 구동모듈의 하부에 구비된 완충재를 포함하는 외골격형 글로브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동모듈은,
   상기 액추에이터를 인체의 손등 측에 고정시키는 고정케이스를 더 포함하는 외골격형 글로브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정케이스는,
   인체의 손등에 안착되는 안착면이 형성된 베이스부; 및
   상기 베이스부의 양단부에서 상향 연장되고, 상기 액추에이터를 고정시키는 한 쌍의 고정부를 포함하는 외골격형 글로브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정케이스는,
   상기 한 쌍의 고정부 중 적어도 어느 일측에 형성되고, 상기 액추에이터에 의해 회전 가능하게 구비되어 상기 와이어를 감거나 푸는 풀리를 더 포함하는 외골격형 글로브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 고정케이스는,
   상기 풀리의 적어도 일부 둘레를 감싸도록 형성되어 상기 와이어의 이탈을 방지하는 이탈방지부재를 더 포함하는 외골격형 글로브.
6. 제1항에 있어서,
   인체의 손에 장착되는 보조완충재를 더 포함하는 외골격형 글로브.

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