KR20160017850A - 하지착용장치 및 이를 포함하는 근력지원로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치는 사용자의 발바닥 부분이 안착되는 발안착부재, 상기 사용자의 종아리 부분이 접하여 지지되는 종아리부재 및 상기 발안착부재와 종아리부재를 연결하게 제공되며, 상기 발안착부재보다 더 돌출된 부분을 제공하여, 지면 접촉시에 상기 발안착부재 보다 먼저 상기 지면과 접촉하여 충격을 흡수하는 발목부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력지원로봇은 상기 하지착용장치 및 상기 하지착용장치에 연계되며, 상기 하지착용장치를 승강 또는 회전시키는 구동력을 제공하는 구동장치를 포함할 수 있다.

Description

하지착용장치 및 이를 포함하는 근력지원로봇{Apparatus of wearing lower body and assist muscular robot having thereof}

본 발명은 하지착용장치 및 이를 포함하는 근력지원로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 발바닥이 안착되는 발안착부재보다 먼저 충격을 흡수하는 발목부재를 제공하여 사용자에 대한 충격 감소 및 장치 자체의 수명을 연장시킬 수 있는 발명에 관한 것이다.

일반적으로 무거운 물체를 이동하기 위해서는 작업자의 근력이 사용된다. 이러한 근력은 작업자의 신체적 능력에 따라 상이하게 나타나며, 또한 물체의 무게가 작업자의 근력이 이동 가능한 범위를 넘거나, 작업자의 작업부하가 큰 경우에는 이를 경감하기 위해서 기중기 등의 장치가 사용되고 있다.

이러한 기중기는 설치 장소 등의 제약이 있고, 이동 범위가 제한적이고, 간단하고 일시적인 작업이 이루어지는 곳에서는 사용이 제한적이다.

최근에는 작업자가 착용한 상태로, 착용자의 동작의도를 기반으로 동작하여 프레임에 연계된 액츄에이터를 작동하여 작업자의 물리적인 힘을 증폭시키는 근력 지원 로봇에 대한 연구개발이 이루어지고 있다.

특히, 제철소를 포함하는 철강 및 중공업 분야에서는 인간의 힘으로 다루기 힘든 고부하의 하중을 다루거나 프로그램화된 기계의 동작으로 수행하기 힘든 비 정형화된 반복 작업을 처리하기 위한 근력 지원 로봇의 개발이 요구되고 있다.

이러한 근력지원로봇은 입는 형식의 로봇으로서 착용자와 협업을 할 수 있는 장치이기 때문에, 작업자의 근력을 보조하거나 증강시켜 고하중물 작업에 적용할 수 있다.

더하여, 상기 근력지원로봇은 제철소 전로(Converter)의 전로 축조 과정에 적용될 수 있는데, 이러한 전로의 내부에는 수만개의 내화 벽돌을 쌓아 고온의 쇳물로부터 전로의 내벽을 보호한다.

그리고, 전로의 바닥부와 중간부는 축조 장치가 있기 때문에 이를 이용하여 내화물을 쌓지만 제일 윗부분에서는 축조 장치를 활용할 수가 없어 모든 벽돌을 작업자의 힘에만 의존하여 쌓고 있는데, 이를 보조하기 위하여 입는 형식의 상기 근력지원로봇이 내화물 축조 작업에 적용될 수 있고, 이는 작업자의 힘을 보조하여 내화물을 들어올려 이동하는 것을 돕는 역할을 하게 된다.

그런데, 이러한 내화물의 무게는 약 25 ~ 50kg정도이며 수천 개의 내화 벽돌을 들고 이동하는 과정 중에 작업자는 바닥과의 충격을 계속하여 받게 되므로 근골격계 질환이나, 안전 사고가 발생할 수 있는 위험을 가지게 된다.

또한, 상기 근력지원로봇의 경우에도 고하중으로 이동하는 도중에 지면과 접촉이 이루어질 때마다 충격이 발생하기 때문에, 구동장치 등의 내구성을 저하시키는 문제가 발생한다.

따라서, 전술한 문제를 해결하기 위한 하지착용장치 및 이를 포함하는 근력지원로봇에 대한 연구가 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 사용자의 발바닥이 안착되는 발안착부재보다 먼저 충격을 흡수하는 발목부재를 제공하여 사용자에 대한 충격 감소 및 장치 자체의 수명을 연장시킬 수 있는 하지착용장치 및 이를 포함하는 근력지원로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치는 사용자의 발바닥 부분이 안착되는 발안착부재, 상기 사용자의 종아리 부분이 접하여 지지되는 종아리부재 및 상기 발안착부재와 종아리부재를 연결하게 제공되며, 상기 발안착부재보다 더 돌출된 부분을 제공하여, 지면 접촉시에 상기 발안착부재 보다 먼저 상기 지면과 접촉하여 충격을 흡수하는 발목부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 발목부재는 상기 발안착부재, 종아리부재와 결합되는 발목바디부 및 상기 발목바디부의 내측에 결합되며, 상기 발안착부재보다 더 돌출되게 제공되어, 지면 접촉시에 상기 발안착부재보다 먼저 상기 지면과 접촉하게 제공되는 충격흡수부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 충격흡수부는 상기 발목바디부의 내부에 결합되며, 일단부는 상기 종아리부재와 접하며, 타단부는 지면과 접하게 제공되는 유압 또는 탄성을 이용한 댐퍼를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 충격흡수부는 상기 지면과의 접촉면적을 넓히도록, 상기 댐퍼의 타단부보다 넓은 면적으로 제공되며, 상기 댐퍼의 타단부에 결합되어 제공되는 확장판을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 종아리부재는 상기 종아리 부분에 접하게 제공되는 종아리바디부, 상기 종아리바디부에 일방향으로 힌지결합되는 제1링크부 및 상기 발목부재에 결합되며, 상기 일방향과 수직방향으로 상기 제1링크부와 힌지결합되는 제2링크부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 종아리부재는 상기 종아리 부분이 접하는 상기 종아리바디부의 반대면에 제공되며, 상기 종아리바디부와 상기 제1링크부에 결합되어 제공되는 탄성판을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 발안착부재는 복수 개가 서로 힌지결합되게 제공되어, 상기 발바닥 부분의 펴지거나 굽혀지는 동작시에 상기 발바닥에 밀착되게 제공되는 단위안착부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 단위안착부재는 상기 발바닥 부분의 뒤쪽이 안착되며, 상기 발목부재가 결합되어 제공되는 후측단위부재, 상기 발다닥 부분의 앞쪽이 안착되는 전측단위부재 및 상기 후측단위부재와 전측단위부에 링크결합되어 제공되는 중간단위부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 단위안착부재는 상기 전측단위부재와 후측단위부재 중 적어도 하나에 제공되며, 상기 사용자의 발 상면 부분과 결합되는 연결부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 발안착부재는 상기 전측단위부재와 후측단위부재의 하면에 제공되고, 미끄럼을 방지하는 복수의 홈이 하면에 형성되며, 충격을 흡수하는 탄성소재로 형성되는 밑창판을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 발안착부재는 상기 중간단위부재의 하면 양단부에 돌출되게 결합되며, 상기 전측단위부재 또는 상기 후측단위부재가 상기 중간단위부재와 힌지결합된 부분을 중심으로 회전시에 상기 밑창판과 접촉하게 제공되는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하지착용장치의 상기 전측단위부재, 후측단위부재 및 중간단위부재 중 적어도 하나에는, 무게를 줄이도록 중앙 부분에 홀이 형성되어 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력지원로봇은 상기 하지착용장치 및 상기 하지착용장치에 연계되며, 상기 하지착용장치를 승강 또는 회전시키는 구동력을 제공하는 구동장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 하지착용장치 및 이를 포함하는 근력지원로봇은 사용자의 발바닥이 안착되는 발안착부재보다 먼저 충격을 흡수하는 발목부재를 제공함으로써, 사용자에 대한 충격 감소 및 장치 자체에 대한 충격을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

구체적으로는, 충격을 흡수하는 충격흡수부가 탄성 또는 유압 특성을 이용하여 사용자 또는 장치 자체에 대한 충격을 대신 흡수할 수 있는 효과가 있는 것이다.

더하여, 상기 발안착부재를 작업자의 발바닥과 밀착되게 제공되는 복수 개의 단위안착부재를 힌지결합하게 제공함으로써, 사용자에 대한 충격 흡수의 효과를 더욱 높일 수 있게 되며, 착용감을 향상시킬 수 있는 이점을 가질 수 있다.

이에 의해서, 작업자에 대하여는 안전 사고 또는 관절계 질환이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 장치에 대하여는 내구성을 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 가질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 근력지원로봇을 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 하지착용장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 하지착용장치에서 발안착부재를 도시한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 하지착용장치에서 발안착부재가 작동하는 상태를 도시한 사시도 또는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 하지착용장치에서 충격흡수부가 나타나게 도시한 분해사시도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 하지착용장치가 충격흡수하는 작동상태를 도시한 측면도 또는 정면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 하지착용장치에서 종아리부재의 제1링크부, 제2링크부 부분을 도시한 사시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 하지착용장치(1) 및 이를 포함하는 근력지원로봇은 사용자의 발바닥이 안착되는 발안착부재(100)보다 먼저 충격을 흡수하는 발목부재(300)를 제공하여 사용자에 대한 충격 감소 및 장치 자체의 수명을 연장시킬 수 있는 발명에 관한 것이다.

구체적으로는, 충격을 흡수하는 충격흡수부(320)가 탄성 또는 유압 특성을 이용하여 사용자 또는 장치 자체에 대한 충격을 대신 흡수할 수 있다.

더하여, 상기 발안착부재(100)를 작업자의 발바닥과 밀착되게 제공되는 복수 개의 단위안착부재(110)를 힌지결합하게 제공함으로써, 사용자에 대한 충격 흡수의 효과를 더욱 높일 수 있게 되며, 착용감을 향상시킬 수도 있다.

이에 의해서, 작업자에 대하여는 안전 사고 또는 관절계 질환이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 장치에 대하여는 내구성을 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

구체적으로, 도 1은 본 발명의 근력지원로봇을 도시한 사시도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 근력지원로봇은 하지착용장치(1) 및 상기 하지착용장치(1)에 연계되며, 상기 하지착용장치(1)를 승강 또는 회전시키는 구동력을 제공하는 구동장치(2)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하지착용장치(1)는 사용자의 발바닥, 종아리 부분 등에 착용되는 장치로써, 자세한 내용은 도 2 내지 도 8b를 참조하여 후술한다.

상기 구동장치(2)는 상기 하지착용장치(1)를 구동시키는 역할을 하는 것으로, 상기 하지착용장치(1)가 상기 사용자의 하지에 착용되면, 상기 사용자의 움직임의 방향으로 힘을 증폭하여 제공하는 구동력을 제공할 수 있는 것이다.

이러한 구동장치(2)의 구동력은 유압 또는 공압 실린더, 모터 등의 액추에이터가 상기 하지착용장치(1)와 연결됨으로써 부가될 수 있다.

즉, 상기 구동장치(2)는 상기 하지착용장치(1)에 연결되어, 상기 하지착용장치(1)에 승강 또는 회전하는 구동력을 제공할 수 있는 것이다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 하지착용장치(1)를 도시한 사시도로써, 도 2는 일측에서 바라본 것을 도시한 것이고, 도 3은 타측에서 바라본 것을 도시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)는 사용자의 발바닥 부분이 안착되는 발안착부재(100), 상기 사용자의 종아리 부분이 접하여 지지되는 종아리부재(200) 및 상기 발안착부재(100)와 종아리부재(200)를 연결하게 제공되며, 상기 발안착부재(100)보다 더 돌출된 부분을 제공하여, 지면 접촉시에 상기 발안착부재(100) 보다 먼저 상기 지면과 접촉하여 충격을 흡수하는 발목부재(300)를 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 하지착용장치(1)는 사용자의 발바닥이 안착되는 발안착부재(100)보다 먼저 지면과 접하게 되어 충격을 흡수할 수 있는 구성을 제공할 수 있어, 충격에 의한 사용자의 부담을 줄이고, 상기 하지착용장치(1)의 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

다시 말해, 근력지원로봇이 보행을 하는 경우 상기 근력지원로봇의 하중이 지면으로 전달되고, 그 충격은 다시 근력지원로봇의 프레임을 타고 각종 기구부로 전달되며, 관절 역할을 하는 각각의 프레임에 충격 흡수 장치가 설치되어있지 않기 때문에 발바닥이 안착되는 프레임에서 시작된 충격은 그대로 다른 프레임들로 전달되어 정밀성을 요구하는 모터와 감속 장치의 고장을 초래하고, 이를 조정하는 제어기에 심각한 손상을 주어 근력지원로봇의 수명을 감소되는 문제가 있어, 이를 해결하기 위해 본 발명의 하지착용장치(1)를 제시한 것이다.

더욱이, 지면 충격이 상기 하지착용장치(1)에서 흡수됨으로써 착용 형식의 근력지원로봇의 움직임이 보다 자연스러워지고, 사용자에게 전달되는 과도한 움직임 현상을 감소시킬 수 있게 되며, 충격이 구동장치(2)에 전달되지 않기 때문에 보다 정밀한 관절의 움직임이 제공될 수 있게 되는 것이다.

이를 위해, 상기 하지착용장치(1)는 발안착부재(100), 종아리부재(200), 발목부재(300)를 제공할 수 있다.

상기 발안착부재(100)는 상기 사용자의 발바닥이 안착되는 부분으로, 후술할 발목부재(300)를 매개로 후술할 종아리부재(200)와 연결될 수 있다.

이를 위해, 상기 발안착부재(100)는 단위안착부재(110), 밑창판(120), 스토퍼(130) 등을 포함할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 4 내지 도 5를 참조하여 후술한다.

상기 종아리부재(200)는 사용자의 종아리 부분과 접하여 지지시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 종아리부재(200)는 상기 발안차구재와 후술할 발목부재(300)를 매개로 연결될 수 있으며, 상기 구동장치(2)와 결합되어 승강 또는 회전의 구동력을 전달받게 된다.

이를 위해, 상기 종아리부재(200)는 종아리바디부(210), 제1링크부(220), 제2링크부(230), 탄성판(240) 등을 포함할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 도 8a 및 도 8b를 참조하여 후술한다.

상기 발목부재(300)는 상기 발안착부재(100)와 상기 종아리부재(200)를 연결하는 역할을 하며, 특히 상기 발안착부재(100)보다 먼저 지면과 접하여 충격을 흡수할 수 있는 역할을 할 수 있다.

이를 위해, 상기 발목부재(300)는 발목바디부(310), 충격흡수부(320) 등을 포함할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 6 내지 도 7d를 참조하여 후술한다.

도 4는 본 발명의 하지착용장치(1)에서 발안착부재(100)를 도시한 사시도이며, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 하지착용장치(1)에서 발안착부재(100)가 작동하는 상태를 도시한 사시도 또는 측면도이다. 여기서, 상기 도 5a는 하지착용장치(1) 전체가 포함되는 동시에 상기 발안착부재(100)가 작동하는 상태를 도시한 것이고, 도 5b 내지 도 5d는 상기 발안착부재(100)만을 도시한 것으로, 도 5b는 측면도, 도 5c는 하측에서 상방으로 본 사시도, 도 5d는 상측에서 하방으로 본 사시도이다.

도 4 내지 도 5d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 발안착부재(100)는 복수 개가 서로 힌지결합되게 제공되어, 상기 발바닥 부분의 펴지거나 굽혀지는 동작시에 상기 발바닥에 밀착되게 제공되는 단위안착부재(110)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 단위안착부재(110)는 상기 발바닥 부분의 뒤쪽이 안착되며, 상기 발목부재(300)가 결합되어 제공되는 후측단위부재(111), 상기 발다닥 부분의 앞쪽이 안착되는 전측단위부재(112) 및 상기 후측단위부재(111)와 전측단위부에 링크결합되어 제공되는 중간단위부재(113)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 전측단위부재(112), 후측단위부재(111) 및 중간단위부재(113) 중 적어도 하나에는, 무게를 줄이도록 중앙 부분에 홀(H)이 형성되어 제공될 수 있다.

즉, 상기 발안착부재(100)는 복수의 요소가 힌지결합되어 제공됨으로써, 사용자의 발바닥과의 밀착력을 좋게 하여 착용감을 향상시킬 수 있게 된다. 이를 위해서, 상기 단위안착부재(110)가 제공될 수 있다.

다시 말해, 상기 단위안착부재(110)는 복수 개로 제공될 수 있으며, 서로 힌지결합되어 제공되어, 사용자의 발바닥이 펴지거나 굽혀지는 동작시키 밀착되어 제공될 수 있게 된다. 더하여 중심 이동 동작을 실시하는 경우에, 근력지원로봇과 사용자의 중심이동을 자연스럽게 옮겨주므로 안정적으로 동작을 실시할 수 있다.

이러한 단위안착부재(110)는 전측단위부재(112), 중간단위부재(113), 후측단위부재(111)의 3 개의 구성으로 제공되는 실시예를 포함할 수 있다.

상기 전측단위부재(112)는 사용자의 발바닥의 앞쪽 부분이 안착되는 부재이고, 상기 중간단위부재(113)는 사용자 발바닥의 중간 부분이 안착되는 부재이며, 상기 후측단위부재(111)는 사용자 발바닥의 뒤쪽 부분이 안착되는 부재이다.

그리고, 상기 전측단위부재(112), 중간단위부재(113), 후측단위부재(111) 중에 어느 하는 상기 종아리부재(200)와 연결되기 위한 발목부재(300)가 결합될 수 있는데, 안정적인 지지를 위해서는 사용자 발바닥의 뒤쪽이 안착되는 후측단위부재(111)에 결합되는 것이 바람직하다.

더하여, 상기 전측단위부재(112), 중간단위부재(113), 후측단위부재(111)는 서로 힌지결합되어, 사용자 발바닥의 밴딩작용시에 대응하게 일정 각도를 형성하게 제공될 수 있다. 즉, 상기 중간단위부재(113)의 앞쪽에 상기 전측단위부재(112)가 힌지결합되며, 상기 중간단위부재(113)의 뒤쪽에 상기 후측단위부재(111)가 힌지결합되어 제공될 수 있다.

한편, 상기 단위안착부재(110)는 중량을 감소시키기 위해서, 연결되는 양단부 이외의 중간 부분에 홀(H)이 형성되어 제공될 수 있다. 즉, 상기 전측단위부재(112), 후측단위부재(111), 중간단위부재(113) 중 적어도 하나의 중앙 부분에 무게를 줄이기 위한 홀(H)이 형성되어 제공될 수도 있는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 단위안착부재(110)는 상기 전측단위부재(112)와 후측단위부재(111) 중 적어도 하나에 제공되며, 상기 사용자의 발 상면 부분과 결합되는 연결부재(114)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 발안착부재(100)에 사용자의 발바닥이 안착되면, 사용자의 발과의 결합을 위해서, 상기 연결부재(114)를 제공할 수 있는 것이다.

이러한 연결부재(114)는 끈으로 연결되는 홀이 제공되는 구성으로 제공될 수 있으며, 결합력을 제공하는 벨크로(velcro)로 제공될 수도 있으며, 벨트결합과 같이 홀에 금속재 탭이 결합되는 구성으로 제공되는 등 결합을 위한 구성이라면 본 발명의 연결부재(114)가 될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 발안착부재(100)는 상기 전측단위부재(112)와 후측단위부재(111)의 하면에 제공되고, 미끄럼을 방지하는 복수의 홈(G)이 하면에 형성되며, 충격을 흡수하는 탄성소재로 형성되는 밑창판(120)을 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 발안착부재(100)는 사용자의 발바닥이 안착되는 부분으로 무게 중심을 잡기 위한 지면과의 마찰력이 필요할 수 있는바, 상기 밑창판(120)을 더 제공할 수 있는 것이다.

이러한 밑창판(120)은 지면과의 접촉면을 줄일수록 하중에 의한 마찰력이 증가할 수 있는바, 복수 개의 홈(G)이 형성되어 제공될 수 있으며, 상기 홈(G)의 형상은 요철 형상의 홈(G)일 수도 있고, 반구 형상의 홈(G)일 수도 있다.

더하여, 상기 밑창판(120)은 지면과의 마찰력을 증가시키고, 지면과의 충격을 일부 흡수하기 위해서, 탄성소재로 형성되어 제공되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 탄성소재는 고무재질 등의 소재일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 발안착부재(100)는 상기 중간단위부재(113)의 하면 양단부에 돌출되게 결합되며, 상기 전측단위부재(112) 또는 상기 후측단위부재(111)가 상기 중간단위부재(113)와 힌지결합된 부분을 중심으로 회전시에 상기 밑창판(120)과 접촉하게 제공되는 스토퍼(130)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 발안착부재(100)가 복수의 단위안착부재(110)로 제공되어 서로 힌지결합하는 경우에, 일측 방향으로만 밴딩되는 결합을 형성할 수 있도록, 타측 방향의 밴딩을 제한하는 스토퍼(130)를 제공할 수 있는 것이다.

일례로써, 상기 단위안착부재(110)가 전측단위부재(112), 중간단위부재(113), 후측단위부재(111)로 제공되는 경우에, 상기 스토퍼(130)는 상기 중간단위부재(113)의 하면 양단부에 돌출되는 형상으로 제공될 수 있다.

이때는 상기 전측단위부재(112), 후측단위부재(111)의 하면에 상기 밑창판(120)이 결합되어 제공됨으로써, 상기 스토퍼(130)에 의해서 상기 전측단위부재(112) 또는 후측단위부재(111)의 밴딩 각도를 제한할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 하지착용장치(1)에서 충격흡수부(320)가 나타나게 도시한 분해사시도이며, 도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 하지착용장치(1)가 충격흡수하는 작동상태를 도시한 측면도 또는 정면도이다. 여기서, 도 7a 및 도 7b는 상기 발목부재(300)의 충격흡수부(320) 일단부가 연장된 상태로써, 지면의 충격을 흡수하기 바로 전 상태의 측면도 및 정면도이다. 그리고, 도 7c 및 도 7d는 상기 충격흡수부(320)의 일단부가 수축된 상태로써, 지면의 충격을 흡수한 바로 후 상태의 측면도 및 정면도이다.

도 6 내지 도 7d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 발목부재(300)는 상기 발안착부재(100), 종아리부재(200)와 결합되는 발목바디부(310) 및 상기 발목바디부(310)의 내측에 결합되며, 상기 발안착부재(100)보다 더 돌출되게 제공되어, 지면 접촉시에 상기 발안착부재(100)보다 먼저 상기 지면과 접촉하게 제공되는 충격흡수부(320)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 충격흡수부(320)는 상기 발목바디부(310)의 내부에 결합되며, 일단부는 상기 종아리부재(200)와 접하며, 타단부는 지면과 접하게 제공되는 유압 또는 탄성을 이용한 댐퍼(321)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 충격흡수부(320)는 상기 지면과의 접촉면적을 넓히도록, 상기 댐퍼(321)의 타단부보다 넓은 면적으로 제공되며, 상기 댐퍼(321)의 타단부에 결합되어 제공되는 확장판(322)을 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 발목부재(300)는 상기 발안착부재(100)와 종아리부재(200)를 연결하는 역할을 하면서도, 충격을 흡수하기 위하여 발목바디부(310), 충격흡수부(320) 등을 제공할 수 있는 것이다.

상기 발목바디부(310)는 상기 발안착부재(100)와 종아리부재(200)를 연결하게 결합하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 발목바디부(310)는 상기 발안착부재(100)와 종아리부재(200) 사이에 제공될 수 있으며, 후술할 충격흡수부(320)가 세로 방향으로 내측에 결합될 수 있다.

한편, 가로 방향의 강성을 확보하는 동시에 경량화를 위해서, 상기 발목바디부(310)는 사각 프레임의 중간 부분에 가로 방향으로 강성보강프레임이 더 제공될 수도 있다.

상기 충격흡수부(320)는 상기 발안착부재(100)보다 먼저 지면에 접촉하게 제공되어 충 격을 흡수하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 충격흡수부(320)는 상기 발목바디부(310)에 결합되어 제공될 수 있으며, 지면 방향으로 상기 발안착부재(100)보다 더 돌출되는 형상으로 제공될 수 있다. 즉, 하측 방향으로 더 돌출되어 형성될 수 있는 것이다.

그리고, 상기 충격흡수부(320)는 충격을 흡수하는 구성으로 유압, 공압 또는 탄성을 이용한 댐퍼(321) 등으로 제공될 수 있다. 즉, 일단부가 수축하면서, 유체 또는 탄성에 의해서 충격을 흡수할 수 있는 것이다.

더하여, 상기 충격흡수부(320)는 지면과의 접촉을 안정적으로 수행하기 위해서, 확장판(322)을 더 포함할 수 있는데, 상기 확장판(322)은 상기 충격흡수부(320)이 타단부에 결합되어 제공될 수 있다. 즉, 상기 충격흡수부(320)의 일단부는 상기 종아리부재(200)와 접하게 결합되며, 타단부는 지면과 접하게 제공될 수 있는데, 지면과 접하는 상기 충격흡수부(320)의 타단부에 상기 확장판(322)을 제공할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 확장판(322)은 상기 충격흡수부(320) 타단부의 면적보다 넓은 면적으로 제공됨으로써, 댐핑에 의한 충격을 안정적으로 흡수할 수 있게 된다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 하지착용장치(1)에서 종아리부재(200)의 제1링크부(220), 제2링크부(230) 부분을 도시한 사시도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 종아리부재(200)는 상기 종아리 부분에 접하게 제공되는 종아리바디부(210), 상기 종아리바디부(210)에 일방향으로 힌지결합되는 제1링크부(220) 및 상기 발목부재(300)에 결합되며, 상기 일방향과 수직방향으로 상기 제1링크부(220)와 힌지결합되는 제2링크부(230)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 하지착용장치(1)의 상기 종아리부재(200)는 상기 종아리 부분이 접하는 상기 종아리바디부(210)의 반대면에 제공되며, 상기 종아리바디부(210)와 상기 제1링크부(220)에 결합되어 제공되는 탄성판(240)을 더 포함할 수 있다.

즉, 사용자의 하지 부분의 동작과 대응되는 동작이 가능하도록, 상기 종아리부재(200)는 종아리바디부(210), 제1링크부(220), 제2링크부(230) 등을 제공할 수 있는 것이다.

상기 종아리바디부(210)는 사용자의 종아리 부분이 접하게 제공되는 부분이며, 상기 제1링크부(220) 및 제2링크부(230)는 사용자의 종아리 부분에서 수행되는 2 방향의 회전을 가능하게 제공하는 역할을 할 수 있다.

이를 위해, 상기 제1링크부(220)는 상기 종아리바디부(210)에 힌지결합되며, 상기 제2링크부(230)는 상기 제1링크부(220)와 힌지결합될 수 있는데, 상기 제1링크부(220)가 상기 종아리바디부(210)와 힌지결합되는 방향과 상기 제2링크부(230)가 상기 제1링크부(220)와 힌지결합되는 방향은 서로 수직하게 제공된다.

그리고, 상기 제2링크부(230)는 상기 발목부재(300)와 결합됨으로써, 상기 발안착부재(100)와 연결될 수 있다.

더하여, 상기 종아리부재(200)는 탄성판(240)을 제공하여, 상기 제1링크부(220)의 일측 방향으로의 회전 밴딩을 제한하여, 사용자의 하지 부분이 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.

이는 상기 제1링크부(220)가 상기 종아리바디부(210)와 결합되는 방향이 사용자의 다리가 굽혀지는 방향에 수직한 방향으로 힌지결합되는 경우에, 사용자의 종아리가 접하는 일면의 반대면의 상기 종아리바디부(210)와 상기 제1링크부(220)에 상기 탄성판(240)이 결합되어 구성될 수 있다.

1 : 하지착용장치 2 : 구동장치
100: 발안착부재 110: 단위안착부재
111: 후측단위부재 112: 전측단위부재
113: 중간단위부재 114: 연결부재
120: 밑창판 130: 스토퍼
200: 종아리부재 210: 종아리바디부
220: 제1링크부 230: 제2링크부
240: 탄성판 300: 발목부재
310: 발목바디부 320: 충격흡수부
321: 댐퍼 322: 확장판

Claims (13)

1. 사용자의 발바닥 부분이 안착되는 발안착부재;
   상기 사용자의 종아리 부분이 접하여 지지되는 종아리부재; 및
   상기 발안착부재와 종아리부재를 연결하게 제공되며, 상기 발안착부재보다 더 돌출된 부분을 제공하여, 지면 접촉시에 상기 발안착부재 보다 먼저 상기 지면과 접촉하여 충격을 흡수하는 발목부재;
   를 포함하는 하지착용장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발목부재는,
   상기 발안착부재, 종아리부재와 결합되는 발목바디부; 및
   상기 발목바디부의 내측에 결합되며, 상기 발안착부재보다 더 돌출되게 제공되어, 지면 접촉시에 상기 발안착부재보다 먼저 상기 지면과 접촉하게 제공되는 충격흡수부;
   를 포함하는 하지착용장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 충격흡수부는,
   상기 발목바디부의 내부에 결합되며, 일단부는 상기 종아리부재와 접하며, 타단부는 지면과 접하게 제공되는 유압 또는 탄성을 이용한 댐퍼;
   를 포함하는 하지착용장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 충격흡수부는,
   상기 지면과의 접촉면적을 넓히도록, 상기 댐퍼의 타단부보다 넓은 면적으로 제공되며, 상기 댐퍼의 타단부에 결합되어 제공되는 확장판;
   을 더 포함하는 하지착용장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 종아리부재는,
   상기 종아리 부분에 접하게 제공되는 종아리바디부;
   상기 종아리바디부에 일방향으로 힌지결합되는 제1링크부; 및
   상기 발목부재에 결합되며, 상기 일방향과 수직방향으로 상기 제1링크부와 힌지결합되는 제2링크부;
   를 포함하는 하지착용장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 종아리부재는,
   상기 종아리 부분이 접하는 상기 종아리바디부의 반대면에 제공되며, 상기 종아리바디부와 상기 제1링크부에 결합되어 제공되는 탄성판;
   을 더 포함하는 하지착용장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 발안착부재는,
   복수 개가 서로 힌지결합되게 제공되어, 상기 발바닥 부분의 펴지거나 굽혀지는 동작시에 상기 발바닥에 밀착되게 제공되는 단위안착부재;
   를 포함하는 하지착용장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 단위안착부재는,
   상기 발바닥 부분의 뒤쪽이 안착되며, 상기 발목부재가 결합되어 제공되는 후측단위부재;
   상기 발다닥 부분의 앞쪽이 안착되는 전측단위부재; 및
   상기 후측단위부재와 전측단위부에 링크결합되어 제공되는 중간단위부재;
   를 포함하는 하지착용장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 단위안착부재는,
   상기 전측단위부재와 후측단위부재 중 적어도 하나에 제공되며, 상기 사용자의 발 상면 부분과 결합되는 연결부재;
   를 더 포함하는 하지착용장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 발안착부재는,
    상기 전측단위부재와 후측단위부재의 하면에 제공되고, 미끄럼을 방지하는 복수의 홈이 하면에 형성되며, 충격을 흡수하는 탄성소재로 형성되는 밑창판;
    을 더 포함하는 하지착용장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 발안착부재는,
    상기 중간단위부재의 하면 양단부에 돌출되게 결합되며, 상기 전측단위부재 또는 상기 후측단위부재가 상기 중간단위부재와 힌지결합된 부분을 중심으로 회전시에 상기 밑창판과 접촉하게 제공되는 스토퍼;
    를 더 포함하는 하지착용장치.
12. 제8항에 있어서,
    상기 전측단위부재, 후측단위부재 및 중간단위부재 중 적어도 하나에는, 무게를 줄이도록 중앙 부분에 홀이 형성되어 제공되는 하지착용장치.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 하지착용장치; 및
    상기 하지착용장치에 연계되며, 상기 하지착용장치를 승강 또는 회전시키는 구동력을 제공하는 구동장치;
    를 포함하는 근력지원로봇.

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