KR20150134770A - 보행보조장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 일 실시예에 의하면, 사용자의 고관절 회전축과 보행보조장치의 회전축 간에 오프셋이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 일 실시예에 따른 보행보조장치는, 사용자의 허리에 고정되는 허리고정장치, 상하 방향으로 연장되는 레일부, 상기 허리고정장치에 장착되고, 일측에 상기 레일부가 장착되는 연결가이드 및 상기 레일부를 따라 슬라이딩 가능하게 구비되는 둔부관절을 포함하고, 상기 연결가이드는, 상기 허리고정장치의 연장방향으로 슬라이딩가능하고, 상하 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전가능하게 구비된다.

Description

보행보조장치{Walking assist apparatus}
개시된 발명은 보행보조장치에 관한 것이다.
보행보조장치는, 사용되는 분야에 따라 감퇴된 근력과 체중을 보조해주는 보조장치로 이용되거나, 큰 중량을 가진 물건을 운반하는 작업 등을 위해 사용자의 근력을 증폭해주고 중량물의 하중을 대신 지지해주는 증강장치로 이용될 수도 있다.
개시된 일 실시예에 따르면, 사용자가 보행을 편안하게 하도록 하는 보행보조장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 보행보조장치는, 사용자의 허리에 고정되는 허리고정장치; 상하 방향으로 연장되는 레일부; 상기 허리고정장치에 장착되고, 일측에 상기 레일부가 장착되는 연결가이드;및 상기 레일부를 따라 슬라이딩 가능하게 구비되는 둔부관절;을 포함하고, 상기 연결가이드는, 상기 허리고정장치의 연장방향으로 슬라이딩가능하고, 상하 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전가능하게 구비된다.
상기 레일부는 상기 허리고정장치로부터 이격가능하게 구비된다.
상기 레일부와 상기 연결가이드는 피봇가능하게 연결된다.
상기 허리고정장치의 연장방향으로 연장된 레일 및 상기 레일을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩부를 더 포함한다.
상기 연결가이드는 상기 슬라이딩부에 피봇가능하게 연결된다.
상기 연결가이드, 레일 및 상기 슬라이딩부는 상기 레일부를 중심으로 좌우 양쪽에 각각 구비된다.
상기 레일부를 따라 슬라이딩하는 이동브라켓 및 상기 이동브라켓과 상기 둔부관절을 연결하는 연결브라켓을 더 포함한다.
상기 둔부관절은 상기 연결브라켓에 고정되고, 상기 연결브라켓은 상기 이동브라켓에 피봇가능하게 연결된다.
상기 허리고정장치의 일측에는 상하 방향으로 연장된 레일이 구비되고, 구동원이 장착되는 장착부가 상기 레일을 따라 슬라이딩하도록 구비된다.
상기 장착부에는 하중지지부의 일측이 장착되고, 상기 하중지지부의 타측은 상기 이동브라켓에 장착된다.
상기 하중지지부는 플렉서블한 샤프트이다.
상기 허리고정장치는 벨트조절부에 의해 길이 조절이 가능하도록 구비된다.
상기 허리고정장치는, 일측에 제1기어부가 형성된 제1허리고정장치 및 일측에 제2기어부가 형성된 제2허리고정장치를 포함한다.
상기 벨트조절부에는 상기 제1기어부 및 상기 제2기어부와 치합되는 제3기어부가 형성된다.
상기 허리고정장치에는, 내측면에 상기 제3기어부와 선택적으로 치합되는 기어부가 형성된 수용부가 형성된다.
상기 벨트조절부가 가압되면 상기 제3기어부와 상기 기어부가 치합되어 상기 제3기어부의 회전이 제한된다.
상기 벨트조절부가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면, 상기 제1허리고정장치 또는 상기 제2허리고정장치가 서로 접근 또는 이격된다.
일 실시예에 따른 보행보조장치는, 사용자의 허리에 고정되는 허리고정장치; 연결가이드를 통해 상기 허리고정장치에 장착되는 레일부; 상기 레일부를 따라 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 구비되는 둔부관절; 구동원이 장착되는 장착부; 상기 장착부의 하중이 상기 둔부관절에 전달되도록 상기 장착부와 상기 둔부관절을 연결하는 하중지지부;를 포함하고, 상기 연결가이드는 상기 허리고정장치의 연장방향으로 연장된 레일을 따라 슬라이딩 가능하게 구비되고, 상기 연결가이드와 상기 허리고정장치는 피봇가능하게 연결된다.
상기 허리고정장치는 길이 조절이 가능하게 구비된다.
상기 허리고정장치의 일측에는 상하 방향으로 연장된 레일이 구비되고, 상기 장착부는 상기 레일을 따라 슬라이딩 가능하게 구비된다.
상기 레일부와 상기 연결가이드는 피봇가능하게 연결된다.
상기 허리고정장치는 플렉서블한 소재로 구비된다.
개시된 일 실시예에 의하면, 사용자의 고관절 회전축과 보행보조장치의 회전축 간에 오프셋이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 보행보조장치를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절을 도시한 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절을 측방에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 보행보조장치의 프레임이 x축을 중심으로 피봇될 때 둔부관절의 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 보행보조장치의 이동브라켓과 레일의 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절이 y축을 중심으로 피봇된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 프레임이 y축을 중심으로 피봇될 때 허리고정장치의 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절 및 허리고정장치를 상방에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 보행보조장치의 벨트 조절부를 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 벨트 조절부를 도시한 분해 사시도이다.
도 11 및 도 12는 도 9의 A-A'를 도시한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 다른 보행보조장치의 둔부관절 및 허리고정장치를 후방에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
이하, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 보행보조장치에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 보행보조장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 보행보조장치(1)는 사용자의 다리의 길이 방향으로 연장되어 사용자의 하중을 지지하는 프레임(2,3)을 포함할 수 있다. 프레임(2,3)은 사용자의 대퇴부를 지지하는 제1프레임(2) 및 사용자의 종아리를 지지하는 제2프레임(3)을 포함한다.
제1프레임(2)은 둔부관절(5)에 의해 허리고정장치(4)에 피봇가능하게 연결될 수 있다. 제1프레임(2)과 제2프레임(3)은 무릎 관절(6)에 의해 피봇가능하게 연결될 수 있다. 제2프레임(3)에는 사용자의 발에 고정되는 발 구조물(8)이 연결될 수 있다. 제2프레임(3)과 발 구조물(8)은 발목 관절(7)에 의해 피봇가능하게 연결될 수 있다.
보행보조장치(1)는 둔부관절(5) 및 무릎 관절(6)에 구동력을 제공하는 구동원 및 보행보조장치(1)의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 발 구조물(8)에는 센서가 구비되고, 센서에 의해 감지된 사용자의 동작 정보는 제어부로 전송될 수 있다. 제어부는 전송된 정보를 이용하여 둔부관절(5) 또는 무릎 관절(6)의 동작을 제어할 수 있다. 보행보조장치(1)는 발목관절(7)에 구동력을 제공하는 구동원을 더 포함할 수도 있다.
제1프레임(2)은 3 자유도를 갖고 피봇될 수 있다. 제3자유도의 동작은 구동력을 전달받아 이루어지거나 무동력으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1프레임(2)이 x축을 중심으로 피봇되는 1자유도의 동작은 동력을 전달받아 이루어지지만, 나머지 2자유도의 동작은 무동력으로 사용자의 움직임에 따라 이루어질 수 있다. 제1프레임(2)은 와이어(10)의 단축 또는 신장에 의해 y축을 중심으로 피봇될 수 있다. 구동원과 연결된 풀리(11)에는 와이어(10)가 감기고, 와이어(10)는 둔부관절(5)을 통해 제1프레임(2)과 연결될 수 있다. 일례로 구동원이 풀리(11)를 회전시켜 와이어(10)가 풀리(11)에 감기도록 하면, 제1프레임(2)은 y축을 중심으로 피봇될 수 있다. 구동원이 풀리(11)를 회전시켜 와이어(10)가 풀리(11)로부터 풀리도록 하면, 제1프레임(2)은 앞선 경우와 반대 방향으로 y 축을 중심으로 피봇될 수 있다.
제2프레임(3)은 제1프레임(2)에 대해 1자유도를 갖고 피봇될 수 있다. 무릎 관절(6)에 의해 제1프레임(2)과 피봇가능하게 연결된 제2프레임(3)은 와이어(12)의 단축 또는 신장에 의해 피봇될 수 있다. 구동원과 연결된 풀리(13)에는 와이어(12)가 감기고, 와이어(12)는 무릎 관절(6)를 통해 제2프레임(3)과 연결될 수 있다.
일례로 구동원이 풀리(13)를 회전시켜 와이어(12)가 풀리(13)에 감기도록 하면, 제2프레임(3)은 y축을 중심으로 피봇될 수 있다. 구동원이 풀리(13)를 회전시켜 와이어(12)가 풀리(13)로부터 풀리면, 제2프레임(3)은 앞선 경우와 반대 방향으로 y축을 중심으로 피봇될 수 있다.
발 구조물(8)은 제2프레임(3)에 대해 3자유도를 갖고 피봇될 수 있다. 발 구조물(8)과 제2프레임(3)은 발목 관절(7)에 의해 피봇가능하게 연결될 수 있다. 발 구조물(8) 또는 제2프레임(3)은 사용자의 움직임에 따라 무동력으로 발목 관절(7)을 중심으로 피봇될 수 있다. 발 구조물(8) 또는 제2프레임(3)은 구동원으로부터 구동력을 전달받아 발목관절(7)을 중심으로 피봇될 수도 있다.
제1프레임(2)에는 제1고정장치(90)가 연결될 수 있다. 제1고정장치(90)는 사용자의 대퇴부를 감싸서 제1프레임(2)을 사용자의 대퇴부에 장착시킬 수 있다. 제2프레임(3)에는 제2고정장치(91)가 연결될 수 있다. 제2고정장치(91)는 사용자의 종아리를 감싸서 제2프레임(3)을 사용자의 종아리에 장착시킬 수 있다.
사용자가 보행보조장치(1)를 착용하면, 제1프레임(2) 또는 제2프레임(3)은 사용자의 다리의 길이 방향으로 연장되도록 구비될 수 있다. 제1프레임(2) 또는 제2프레임(3)은 복수의 링크가 연결되어 이루어질 수 있다. 복수의 링크는 리지드한 소재로 제조될 수 있다. 제1프레임(2) 또는 제2프레임(3)은 복수의 링크가 피봇 가능하게 연결되어 사용자의 신체 굴곡에 따라 유연하게 구부러질 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 하중을 안정적으로 지지할 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절 및 허리고정장치의 구조에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절을 도시한 사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절을 측방에서 바라본 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 보행보조장치의 프레임이 x축을 중심으로 피봇될 때 둔부관절의 모습을 도시한 도면이고, 도 5는 일 실시예에 따른 보행보조장치의 이동브라켓과 레일의 모습을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 보행보조장치(1)의 프레임(2,3)은 둔부관절(5)과 허리고정장치(4)의 구조에 의해 보행보조장치(1)를 착용한 사용자의 다리가 전후 방향으로 움직이는 피치(pitch) 동작, 좌우 방향으로 움직이도록 하는 롤(roll) 동작, 다리의 연장 방향을 중심으로 회전하는 요(yaw) 동작이 이루어질 수 있다.
이하에서는, 둔부관절(5)에 연결된 제1프레임(2)이 x축을 중심으로 피봇되어 롤 동작이 이루어지고, y축을 중심으로 피봇되어 피치 동작이 이루어지고, z축을 중심으로 피봇되어 요 동작이 이루어지는 것으로 보고 허리고정장치(4) 및 둔부관절(5)의 구조에 관하여 설명한다.
허리고정장치(4)는 플렉서블한 소재로 구비되어 사용자의 신체에 밀착될 수 있다.
둔부관절(5)은 허리고정장치(4)와 연결되는 제1관절(50), 제1프레임(2)과 연결되는 제2관절(51) 및 제1관절(50)과 제2관절(51)을 연결하는 링크(52)를 포함한다. 제1관절(50)과 제2관절(51)은 구동원과 연결된 와이어(10)에 의해 피봇가능하게 연결될 수 있다. 제2관절(51)이 제1관절(50)에 대해 피봇됨으로써 제2관절(51)에 연결된 제1프레임(2)이 y축을 중심으로 피봇될 수 있다.
제1관절(50)은 x축을 중심으로 피봇가능하게 허리고정장치(4)에 연결될 수 있다. 허리고정장치(4)에는 이동브라켓(54)이 구비되고, 이동브라켓(54)과 제1관절(50)은 연결브라켓(53)에 의해 연결될 수 있다. 연결브라켓(53)은 회전축(55)을 중심으로 회전가능하게 이동브라켓(54)과 연결될 수 있다. 보행보조장치(1)를 착용한 사용자가 다리를 좌우 방향으로 움직이면, 연결브라켓(53)이 회전축(55)을 중심으로 회전함으로써 프레임(2,3)이 사용자의 다리 동작에 대응되도록 x축을 중심으로 피봇될 수 있다.
허리고정장치(4)에는, 이동브라켓(54)이 슬라이딩할 수 있는 레일부(42)가 마련될 수 있다. 레일부(42)는, 허리고정장치(4)에 장착된 레일가이드(421) 및 레일가이드(421) 상에서 z축 방향으로 연장된 레일(422)을 포함한다. 이동브라켓(54)은 레일(422)을 따라 z축 방향으로 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다.
보행보조장치(1)를 착용한 사용자가 다리를 좌우 방향으로 움직일 때 인체 내부에 위치한 고관절 회전축과 연결브라켓(53)과 이동브라켓(54)을 연결하는 회전축(55) 간에 존재하는 오프셋(offset)을 보상하여 사용자의 동작이 자연스럽게 이루어질 수 있도록 하여 보행보조장치(1)의 사용감을 향상시킬 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절 y축을 중심으로 피봇된 모습을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 둔부관절(5)의 제2관절(51)은 구동원과 연결된 와이어(10)에 의해 y축을 중심으로 피봇될 수 있다. 제2관절(51)에 연결된 제1프레임(2)도 제2관절(51)과 함께 y축을 중심으로 피봇될 수 있다. 둔부관절(5)이 y축을 중심으로 피봇되는 동작이 구동원으로부터 전달받은 구동력에 의해 이루어지면, 보행이 불편한 사용자도 피치 동작을 원활하게 할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절이 y축을 중심으로 피봇될 때 허리고정장치의 일부 모습을 도시한 도면이고, 도 8은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절 및 허리고정장치를 상방에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 레일가이드(421)는 허리고정장치(4)의 길이 방향으로 연장된 레일(40a, 40b)을 따라 슬라이딩가능하게 구비될 수 있다. 레일(40a, 40b)은 레일부(42)를 중심으로 좌우 양쪽에 각각 구비될 수 있다. 레일(40a, 40b) 상에는, 레일(40a, 40b)을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩부(44a, 44b)가 구비될 수 있다. 레일가이드(421)와 슬라이딩부(44a, 44b)는 연결가이드(41a, 41b)에 의해 연결될 수 있다. 레일(40a, 40b)을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩부(44a, 44b) 및 슬라이딩부(44a, 44b)에 연결되는 연결가이드(41a, 41b)는 레일부(42)를 중심으로 좌우 양쪽에 각각 구비될 수 있다. 연결가이드(41a,41b)가 레일(40a, 40b)을 따라 슬라이딩함으로써, 레일가이드(421)가 레일(40a, 40b)의 연장 방향을 따라 슬라이딩할 수 있다. 둔부관절(5)이 연결된 레일가이드(421)가 허리고정장치(4)의 연장방향으로 슬라이딩 가능하게 구비됨으로써 제1프레임(2)의 요(yaw) 동작시 가동범위가 넓어질 수 있다.
연결가이드(41a, 41b)는 회전축(43b, 43c)을 중심으로 피봇가능하게 슬라이딩부(44a, 44b)와 연결될 수 있다. 연결가이드(41a, 41b) 중 적어도 어느 하나는 회전축(43a)을 중심으로 피봇가능하게 레일가이드(421)와 연결될 수 있다. 회전축(43a, 43b, 43c)은 허리고정장치(4)의 연장 방향과 직교하도록 연장될 수 있다. 연결가이드(41a, 41b)가 회전축(43a, 43b, 43c)을 중심으로 피봇가능하게 구비됨으로써 사용자의 요(yaw) 동작의 회전축과 보행보조장치(1)의 회전축 간의 오프셋이 보상될 수 있다.
보행보조장치(1)의 둔부관절(5)은, 사용자의 동작에 의해 허리고정장치(4)와 이격될 수 있다. 보행보조장치(1)를 착용한 사용자가 다리를 z축을 중심으로 회전시키는 요 동작을 하면, 사용자의 동작에 따라 슬라이딩부(44a, 44b)는 레일(40a, 40b)을 따라 슬라이딩하고, 연결가이드(41a, 41b)는 회전축(43a, 43b, 43c)을 중심으로 회전할 수 있다. 둔부관절(5)은 사용자의 요 동작에 의해 자연스럽게 허리고정장치(4)와 이격될 수 있도록 구비됨으로써 사용자의 요 동작이 보행보조장치(1)의 특정 부분에 의해 방해되지 않고 편안하게 이루어질 수 있다.
일례로, 사용자가 다리를 z축을 중심으로 시계 방향으로 회전시키면, 연결가이드(41a, 41b)는 회전축(43a, 43b, 43c)을 중심으로 시계 방향으로 회전하고, 슬라이딩부(44a, 44b)는 레일(40a, 40b)을 따라 전방으로 슬라이딩할 수 있다. 사용자가 다리를 반시계 방향으로 회전시키면, 연결가이드(41a, 41b)는 회전축(43a, 43b, 43c)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하고, 슬라이딩부(44a, 44b)는 레일(40a, 40b)을 따라 후방으로 슬라이딩할 수 있다. 이와 같이 보행보조장치(1)를 착용한 사용자의 요 동작이 자연스럽게 이루어질 수 있다.
둔부관절(5)이 허리고정장치(4)와 이격될 수 있는 구조는 보행보조장치(1)를 착용한 사용자의 피치 동작 또는 롤 동작시에도 여유 자유도를 확보해줄 수 있다. 허리고정장치(4)는 사용자의 허리에 고정된 채, 사용자의 피치, 롤 또는 요 동작에 따라 둔부관절(5)이 허리고정장치(4)와 이격됨으로써 사용자의 동작이 자연스럽게 이루어질 수 있고 다양한 사용자의 체형에 맞게 동작될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 보행보조장치의 벨트조절부를 도시한 도면이고, 도 10은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 벨트 조절부를 도시한 분해사시도이고, 도 11 및 도 12는 도 9의 A-A'를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 9 내지 도 12를 참조하면, 허리고정장치(4)는 제1허리고정장치(4a) 및 제2허리고정장치(4b)를 포함할 수 있다. 제1허리고정장치(4a)와 제2허리고정장치(4b)는 보행보조장치(1)를 착용한 사용자의 좌우측에 각각 배치되어, 하나의 띠와 같은 형상으로 구비될 수 있다. 제1허리고정장치(4a)와 제2허리고정장치(4b)는 사용자의 등 중심부 측에 위치한 벨트조절부(460)에 의해 허리고정장치(4)의 연장 방향을 따라 이동하여 전체 길이가 단축 또는 신장될 수 있도록 구비될 수 있다. 벨트조절부(460)는 사용자에 의해 조작이 가능하도록 허리고정장치(4)의 외측으로 노출되게 구비될 수 있다.
제1허리고정장치(4a)의 일단부에는 일측에 제1기어부(492)가 형성된 제1연장부(490)가 구비될 수 있다. 제2허리고정장치(4b)의 일단부에는 일측에 제2기어부(493)가 형성된 제2연장부(491)가 형성될 수 있다. 제1허리고정장치(4a)와 제2허리고정장치(4b)가 일직선을 이루도록 배치되면, 제1기어부(492)와 제2기어부(493)는 소정 간격 이격되어 서로 마주하도록 구비될 수 있다.
벨트조절부(460)에는, 외측면에 제3기어부(461a)가 형성된 연결부(461)가 결합되고, 제3기어부(461a)는 제1기어부(492)와 제2기어부(493) 사이에 위치되어 제1기어부(492) 및 제2기어부(493)와 치합될 수 있다. 벨트조절부(460)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면 제1허리고정장치(4a) 및 제2허리고정장치(4b)는 접근 또는 이격되어 전체 길이가 단축 또는 신장될 수 있다.
연결부(461)에는 연결부(461)의 길이 방향으로 연장된 홀(461b)이 형성되고, 홀(461b)에는 결합부가 삽입될 수 있다. 결합부는, 홀(461b)의 일측을 통해 삽입되는 제1결합부(462) 및 홀(461b)의 타측을 통해 삽입되는 제2결합부(463)를 포함할 수 있다. 제1결합부(462) 및 제2결합부(463)는 각각 홀(461b)의 일측 또는 타측을 통해 삽입되어 고정될 수 있다.
제1결합부(462)는, 홀(461b)을 관통하는 바디(462a) 및 홀(461b)의 직경보다 단면의 직경이 큰 헤드(462b)를 포함한다. 제2결합부(463)의 일부는 바디(462a)의 길이 방향을 따라 형성된 홀(462c)에 삽입될 수 있다.
벨트조절부(460)는 고정부재(464)에 의해 연결부(461)와 결합될 수 있다. 벨트조절부(460)에는 고정부재(464)가 삽입될 수 있는 홀(460a)이 형성되고, 연결부(461)에는 벨트조절부(460)에 형성된 홀(460a)에 대응되는 홀(461c)이 형성될 수 있다. 고정부재(464)는 벨트조절부(460) 및 연결부(461)에 형성된 홀(460a, 461c)에 삽입되어, 벨트조절부(460)를 연결부(461)에 고정시킬 수 있다.레일가이드(45)의 일면에는 제3기어부(461a)가 수용될 수 있는 제1수용부(451)가 마련될 수 있다. 제1수용부(451)에는 제3기어부(461a)에 대응되는 기어부(451a)가 형성될 수 있다. 제3기어부(461a)가 제1수용부(451)에 수용되어 제3기어부(461a)와 기어부(451a)가 치합되면 연결부(461)가 회전하지 않고 고정될 수 있다. 제1수용부(451)의 일측에는 헤드(462b)의 적어도 일부가 수용될 수 있는 제2수용부(452)가 형성될 수 있다. 제2수용부(452)는 제1수용부(451)가 오목하게 패여 구비될 수 있다.
제2수용부(452) 또는 헤드(462b) 중 어느 하나에는 마그네트(453)가 장착되고, 다른 하나에는 마그네트(453)에 의해 끌어당겨지는 금속 부재가 장착될 수 있다. 이하에서는, 마그네트(453)가 제2수용부(452)에 구비되고, 헤드(462a)가 금속 소재로 구비되는 실시예에 관하여 설명한다.
헤드(462b)가 제2수용부(452)에 수용되면, 외력이 없는 한, 마그네트(453)의 자성에 의해 헤드(462b)가 제2수용부(452)로부터 빠져나가지 않도록 고정될 수 있다. 헤드(462b)가 제2수용부(452)에 수용되어 마그네트(453)에 의해 고정되도록 함으로써, 다른 기계적인 구조에 의해 고정되도록 하는 경우에 비해 벨트 길이 조절 구조를 얇게 구현할 수 있다.
제3기어부(461a) 또는 헤드(462b)가 각각 제1수용부(451) 또는 제2수용부(452)에 수용될 수 있도록, 사용자가 벨트조절부(460)를 가압하면 제3기어부(461a)의 일부는 제1수용부(451)의 내측면에 형성된 기어부(451a)와 치합될 수 있다.
상세히 제3기어부(461a)의 전방 일부는 기어부(451a)와 치합되고, 제3기어부(461a)의 후방 일부는 제1기어부(492) 및 제2기어부(493)와 치합될 수 있다. 제3기어부(461a)의 일부가 제1수용부(451)에 삽입되어 내측면에 형성된 기어부(451a)와 치합됨으로써 제3기어부(461a)가 회전하지 않도록 고정될 수 있다. 이로써 벨트조절부(460)가 회전하지 않도록 고정될 수 있다.
이와 같이, 사용자는 벨트조절부(460)를 회전시켜 허리고정장치(4)의 전체 길이를 적절하게 조절한 후, 벨트조절부(460)를 가압하여 허리고정장치(4)가 더 이상 단축 또는 신장되지 않도록 고정시킬 수 있다.
사용자가 벨트조절부(460)를 잡아당기면 제3기어부(461a) 또는 헤드(462b)는 각각 제1수용부(451) 또는 제2수용부(452)로부터 빠져나올 수 있다. 이때 제3기어부(461a)는 기어부(451a)와는 치합되지 않고, 제1기어부(492) 및 제2기어부(493)와는 치합될 수 있다. 제3기어부(461a)가 제1기어부(492) 및 제2기어부(493)와 치합된 상태에서, 사용자가 벨트조절부(460)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키면 허리고정장치(4)의 전체 길이가 단축 또는 신장될 수 있다.
일례로, 벨트조절부(460)가 시계 방향으로 회전하면, 제1허리고정장치(4a)는 제2허리고정장치(4b) 측으로 이동하고, 제2허리고정장치(4b)는 제1허리고정장치(4a) 측으로 이동하여 허리고정장치(4)의 전체 길이가 단축될 수 있다. 벨트조절부(460)가 반시계 방향으로 회전하면, 제1허리고정장치(4a)는 제2허리고정장치(4b)와 멀어지도록 이동하고, 제2허리고정장치(4b)는 제1허리고정장치(4a)와 멀어지도록 이동하여 허리고정장치(4)의 전체 길이가 신장될 수 있다.
사용자는 벨트조절부(460)를 조작하여, 제1허리고정장치(4a) 및 제2허리고정장치(4b)에 각각 장착된 둔부관절(5)의 회전축이 사용자의 인체 내부에 위치하는 피치 동작의 고관절 회전축에 대응되도록 조절할 수 있다. 이와 같이, 둔부관절(5)의 위치가 사용자 개개인의 신체적 특징에 따라 가변될 수 있도록 구비되므로, 보행보조장치(1)를 착용한 사용자가 자신이 가장 편한 자세로 보행할 수 있도록 자신의 신체 특징에 따라 둔부관절(5)을 위치시켜 사용할 수 있다.
제1허리고정장치(4a) 및 제2허리고정장치(4b)가 벨트조절부(460)에 의해 동시에 이동할 수도 있고, 제1허리고정장치(4a) 및 제2허리고정장치(4b)가 각각 별개의 벨트조절부에 의해 이동될 수 있는 구조도 가능하다.
도 13은 일 실시예에 따른 보행보조장치의 둔부관절 및 허리고정장치를 후방에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 허리고정장치(4)의 일측에는 레일가이드(45)가 구비되고, 레일가이드(45) 상에는 z축 방향으로 연장된 레일(450)이 구비될 수 있다. 보행보조장치(1)는 프레임(2,3)을 피봇시키는 구동원과 같은 전기장치 등이 장착되는 장착부(47)를 포함한다. 장착부(47)는 레일(450)을 따라 z축 방향으로 슬라이딩가능하게 구비될 수 있다.
장착부(47)에는 하중지지부(48)가 장착될 수 있다. 하중지지부(48)는 플렉서블한 샤프트일 수 있다. 하중지지부(48)의 일측은 장착부(47)에 장착되고, 타측은 이동브라켓(54)에 장착될 수 있다. 장착부(47)에 가해진 하중은 하중지지부(48)를 통해 이동브라켓(54)을 전달되고, 이동브라켓(54)으로 전달된 하중은 회전축(55), 연결브라켓(53), 둔부관절(4), 프레임(2,3), 발구조물(8)을 통해 바닥면으로 전달될 수 있다. 이로써 사용자는 장착부(47)에 가해진 하중을 느낄 수 없게 된다. 장착부(47)가 레일(450)을 따라 슬라이딩가능하게 구비됨으로써, 사용자가 상체를 구부리는 동작 등을 할 때에도 장착부(47)에 가해진 하중이 사용자에게 직접 가해지지 않을 수 있다.
보행보조장치(1)를 착용한 사용자가 다리를 전후 방향으로 움직일 때 인체 내부에 존재하는 고관절 회전축은 보행보조장치(1)의 회전축과 일치하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 보행보조장치(1)를 착용한 사용자는 보행시 회전축 불일치로 인한 불편함을 느낄 수 있다. 그러나 둔부관절(5)이 연결된 레일부(42)가 허리고정장치(4)의 연장 방향을 따라 슬라이딩가능하게 구비되고, 이동브라켓(54)이 레일(422)을 따라 z축 방향으로 슬라이딩가능하게 구비되고, 레일부(42)가 허리고정장치(4)와 이격되도록 구비됨으로써 사용자의 다리 동작시 고관절 회전축과 보행보조장치(1)의 회전축 간에 존재하는 오프셋이 보상될 수 있다. 또한 보행보조장치(1)에 구비되는 구동원 등의 하중은 바닥면으로 전달되도록 하여 사용자는 구동원 등의 하중을 직접 부담하지 않고 편안하게 보행을 할 수 있고, 구동원 등이 장착되는 장착부가 상하 방향으로 슬라이딩가능하게 구비됨으로써 사용자가 허리를 굽히는 동작 등을 하더라도 하중을 부담하지 않을 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 보행보조장치(1)의 착용감이 향상되고 보행보조장치(1)의 무게감이 최소화되어 사용자가 편안하게 보행을 할 수 있다.
상기의 보행보조장치(1)는 보행보조로봇일 수 있다.
1: 보행보조장치 2: 제1프레임
3: 제2프레임 4: 허리고정장치
5: 둔부관절 40a, 40b: 레일
41a, 41b: 연결가이드 42: 레일부
43a, 43b, 43c: 회전축 44a, 44b: 슬라이딩부
45: 레일가이드 47: 장착부
48: 하중지지부 50: 제1관절
51: 제2관절 52: 링크
53: 연결브라켓 54: 이동브라켓
421: 레일가이드 422: 레일
460: 벨트조절부

Claims (22)

  1. 사용자의 허리에 고정되는 허리고정장치;
    상하 방향으로 연장되는 레일부;
    상기 허리고정장치에 장착되고, 일측에 상기 레일부가 장착되는 연결가이드;및
    상기 레일부를 따라 슬라이딩 가능하게 구비되는 둔부관절;을 포함하고,
    상기 연결가이드는, 상기 허리고정장치의 연장방향으로 슬라이딩가능하고, 상하 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전가능하게 구비되는 보행보조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레일부는 상기 허리고정장치로부터 이격가능하게 구비되는 보행보조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레일부와 상기 연결가이드는 피봇가능하게 연결되는 보행보조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 허리고정장치의 연장방향으로 연장된 레일 및 상기 레일을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩부를 더 포함하는 보행보조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결가이드는 상기 슬라이딩부에 피봇가능하게 연결되는 보행보조장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 연결가이드, 레일 및 상기 슬라이딩부는 상기 레일부를 중심으로 좌우 양쪽에 각각 구비되는 보행보조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 레일부를 따라 슬라이딩하는 이동브라켓 및 상기 이동브라켓과 상기 둔부관절을 연결하는 연결브라켓을 더 포함하는 보행보조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 둔부관절은 상기 연결브라켓에 고정되고, 상기 연결브라켓은 상기 이동브라켓에 피봇가능하게 연결되는 보행보조장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 허리고정장치의 일측에는 상하 방향으로 연장된 레일이 구비되고, 구동원이 장착되는 장착부가 상기 레일을 따라 슬라이딩하도록 구비되는 보행보조장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 장착부에는 하중지지부의 일측이 장착되고, 상기 하중지지부의 타측은 상기 이동브라켓에 장착되는 보행보조장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하중지지부는 플렉서블한 샤프트인 보행보조장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 허리고정장치는 벨트조절부에 의해 길이 조절이 가능하도록 구비되는 보행보조장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 허리고정장치는, 일측에 제1기어부가 형성된 제1허리고정장치 및 일측에 제2기어부가 형성된 제2허리고정장치를 포함하는 보행보조장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 벨트조절부에는, 상기 제1기어부 및 상기 제2기어부와 치합되는 제3기어부가 형성되는 보행보조장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 허리고정장치에는, 내측면에 상기 제3기어부와 선택적으로 치합되는 기어부가 형성된 수용부가 형성되는 보행보조장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 벨트조절부가 가압되면 상기 제3기어부와 상기 기어부가 치합되어 상기 제3기어부의 회전이 제한되는 보행보조장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 벨트조절부가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면, 상기 제1허리고정장치 또는 상기 제2허리고정장치가 서로 접근 또는 이격되는 보행보조장치.
  18. 사용자의 허리에 고정되는 허리고정장치;
    연결가이드를 통해 상기 허리고정장치에 장착되는 레일부;
    상기 레일부를 따라 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 구비되는 둔부관절;
    구동원이 장착되는 장착부;
    상기 장착부의 하중이 상기 둔부관절에 전달되도록 상기 장착부와 상기 둔부관절을 연결하는 하중지지부;를 포함하고,
    상기 연결가이드는 상기 허리고정장치의 연장방향으로 연장된 레일을 따라 슬라이딩 가능하게 구비되고, 상기 연결가이드와 상기 허리고정장치는 피봇가능하게 연결되는 보행보조장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 허리고정장치는 길이 조절이 가능하게 구비되는 보행보조장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 허리고정장치의 일측에는 상하 방향으로 연장된 레일이 구비되고, 상기 장착부는 상기 레일을 따라 슬라이딩 가능하게 구비되는 보행보조장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 레일부와 상기 연결가이드는 피봇가능하게 연결되는 보행보조장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 허리고정장치는 플렉서블한 소재로 구비되는 보행보조장치.
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