KR20160046676A

KR20160046676A - 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇

Info

Publication number: KR20160046676A
Application number: KR1020140142909A
Authority: KR
Inventors: 서대웅; 김태연; 이창선
Original assignee: 신한시스템즈(주)
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-04-29

Abstract

본 발명은 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전통적인 휠체어의 형상을 취하면서도 사용자가 좌판에 착석한 상태에서 사용자의 조작에 의해 좌판이 승하강되고, 좌판의 후단부가 들어 올려져 틸팅되도록 구성되어 통상의 휠체어의 용도로 사용하는 동시에 사용자의 간단한 조작을 통해 사용자의 기립을 보조하고 재활을 도모할 수 있는 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은, 휠체어프레임과, 지면과 맞닿아 구르도록 상기 휠체어프레임에 설치되는 이동휠과, 사용자의 착석이 가능하도록 지면에서 일정 높이로 상기 휠체어프레임과 수평하게 설치되는 좌판과, 사용자가 상기 좌판에 착석한 상태에서 양팔을 걸칠 수 있도록 상기 좌판의 좌우측에 수직하게 세워져 각각 구비된 팔걸이와, 상기 이동휠을 구동시키는 제1모터가 구비된 구동부와, 사용자의 조작에 의해 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 휠체어 로봇에 있어서, 상기 휠체어프레임과 상기 좌판 사이에 개재되어 상기 좌판을 승하강시키는 승하강수단을; 더 포함하되, 상기 승하강수단은, 상기 휠체어프레임의 상부에 설치되는 하부프레임과, 상기 하부프레임의 상부 좌우 양측에 배치되어 구비되되 복수개의 링크가 X자 형태로 중심이 힌지결합되어 연속하여 교차 연결되고 하측이 상기 하부프레임에 연결되어 지지되는 링크조립체와, 상기 링크조립체의 상측이 연결되어 상기 좌판을 지지하도록 상기 좌판의 하부에 설치되는 상부프레임과, 상기 휠체어프레임에 설치되되 상기 좌판을 승하강시키도록 상기 링크조립체 하측에 연결되어 상기 링크조립체를 상하방향 신축시키는 링크구동체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇{WHEELCHAIR ROBOT FOR HELPING STANDING UP USING X-LINK}

본 발명은 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전통적인 휠체어의 형상을 취하면서도 사용자가 좌판에 착석한 상태에서 사용자의 조작에 의해 좌판이 승하강되고, 좌판의 후단부가 들어 올려져 틸팅되도록 구성되어 통상의 휠체어의 용도로 사용하는 동시에 사용자의 간단한 조작을 통해 사용자의 기립을 보조하고 재활을 도모할 수 있는 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇에 관한 것이다.

사람에게 있어서 가장 중요한 능력 중의 하나는 걷고 움직일 수 있는 능력이라 할 수 있는데, 하지, 즉 다리가 마비된 환자의 경우 장기간에 걸쳐 충분한 걷기나 운동 등이 부족함으로써 관절 연골이 경화되면서 관절의 운동능력을 완전히 상실하게 될 수 있을 뿐 아니라, 다리의 근육도 수축 및 퇴화하게 되는 바, 이를 방지하기 위하여서는 지속적이면서도 반복적인 다리운동을 하여야만 한다.

하지가 마비된 환자의 다리재활을 위하여 사용되는 가장 평범하면서도 널리 사용되고 있는 수단으로는 평행봉을 들 수 있는데, 평행봉은 하지마비 환자가 서로 평행한 두 평행봉을 양 손으로 각각 잡은 상태에서 평행봉을 따라 걷는 연습을 할 수 있는 구조로서 가장 간단하고도 저렴한 장점이 있다.

그러나 상기 평행봉은 다리에 어느 정도의 근력이 있는 사람에게나 유효할 뿐, 다리가 완전히 마비된 환자가 사용하기는 어렵다.

즉 하지가 마비된 환자의 경우 다리근육을 강화하기 위해서는 우선, 환자 혼자 일어나고 일정시간 일어선 상태를 유지하는 일어서기 운동이 우선 되어야 하며, 이와 같은 일어서기 운동에 의해 다리의 기본적인 근력이 회복된 후에야 걷기 운동을 시도하는 것이 일반적이다.

하지가 마비된 환자의 재활을 위하여 사용될 수 있는 장치로서, 등록특허공보 제10-0799098호(공고일자: 2008.01.29)에 "재활운동기구"가 게재되어 있는데, 이 기구는 종아리를 상·하로 움직일 수 있는 종아리 지지부, 허벅지를 수직·수평으로 움직일 수 있는 허벅지 지지부, 허벅지 지지부와 종아리 지지부와 연결되는 베이스 등으로 구성된 구조로서, 구조가 비교적 간단하면서도 자동으로 다리운동을 할 수 있도록 하여준다.

그러나 상기 기구는 장시간 침대에 누워 있는 환자나 스스로 몸을 가눌 수 없는 중환자 등의 경우 누운 상태의 환자에게 최소한의 다리운동을 시키기 위한 것으로, 누운 상태에서의 재활만이 가능할 뿐, 환자 스스로가 생활할 수 있도록 하여 주는 장치로는 적합치 않다.

상기와 달리 기립한 상태에서 걷기운동을 할 수 있는 장치로서, 공개특허공보 제10-2008-0010072호(공개일자:2008.01.30.)에 "보행훈련장치"가 게재되어 있는 바, 이 장치는, 보행훈련자가 누운 상태와 직립한 상태 사이에서 세워지는 정도를 자유롭게 선택하고, 선택된 상태에서 자동 또는 수동으로 보행훈련을 할 수 있도록 한 장치로서, 서기와 걷기를 모두 할 수 있다는 장점이 있다.

그러나 상기 보행훈련장치 역시 환자의 재활만을 위한 것으로 환자의 일상생활에는 전혀 도움이 되지 못하고 있다.

즉 하지마비 환자의 경우에는 재활훈련을 하는 것 못지 않게 일상생활을 영위하는 것도 중요하나, 상기에서 살펴본 바와 같이 종래의 재활장치는 재활에만 적합한 구조로서, 하지마비 환자가 이동하거나 하는 등의 일생생활을 도와주기 위한 장치로는 휠체어가 있을 뿐이다.

따라서 하지마비 환자는 재활훈련 중에 일상생활을 할 수 없고, 휠체어에 탄 상태에서 일상생활을 할 수 있을뿐 재활훈련을 할 수 없는 불편함이 있다.

상기와 같은 종래 장치의 문제점을 해결하기 위한 기술로 공개특허공보 제10-2009-0124768호(공개일자: 2009.12.03.)에는 "하지마비 환자의 재활운동이 가능한 전동 휠체어"가 게재된 바 있다.

도 1에는 상기 공개특허공보 제10-2009-0124768호에 게재된 종래기술에 따른 전동 휠체어를 도시하였다.

도 1을 살펴보면, 종래기술에 따른 전동 휠체어는, 모터(M)에 의해 구동되는 이동바퀴(110)가 구비된 베이스부(100)와; 상기 베이스부(100)의 상면 중앙부에 세워지는 포스트부재(210) 및 다리지지프레임(221)과 다리지지구(222)로 구성된 다리지지부재(220)로 이루어진 포스트부(200)와; 상기 포스트부(200)의 상부에 회동 가능하게 결합되는 테이블부(300)와; 상기 포스트부(200)의 상부에 회동 가능하게 결합되는 좌판부(400)와; 상기 테이블부(300)와 좌판부(400)에 양 단부가 각각 회동 가능하게 결합되는 바 또는 봉형 연결부(500)와; 모터(M)에 의해 개별 회전이 가능한 이동바퀴(110) 및 테이블부(300)와 좌판부(400)의 동작을 함께 제어하는 제어반(700)을; 포함하여 구성된다.

즉, 상기 종래기술에 따른 전동 휠체어는 액츄에이터를 동작시켜 상기 좌판부(400)를 세우거나 눕힘으로써 눕혀진 상기 좌판부(400)에 착석한 환자를 기립시키거나 착석시키는 구조인 것이다.

하지만, 상기 종래기술에 따른 전동 휠체어는 전통적인 휠체어의 형상에서 크게 벗어나 일상생활에서 휠체어 자체로 사용하기에는 곤란하고, 좌판부가 세워지거나 눕혀지도록 회동되는 메카니즘으로 구조가 복잡한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전통적인 휠체어의 형상을 취하면서도 사용자가 좌판에 착석한 상태에서 사용자의 조작에 의해 좌판이 승하강되고, 좌판의 후단부가 들어 올려져 틸팅되도록 구성되어 평상시에는 통상의 휠체어의 용도로 사용하고, 필요시에는 사용자의 간단한 조작을 통해 사용자의 기립을 보조하고 재활을 도모할 수 있는 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은, 휠체어프레임과, 지면과 맞닿아 구르도록 상기 휠체어프레임에 설치되는 이동휠과, 사용자의 착석이 가능하도록 지면에서 일정 높이로 상기 휠체어프레임과 수평하게 설치되는 좌판과, 사용자가 상기 좌판에 착석한 상태에서 양팔을 걸칠 수 있도록 상기 좌판의 좌우측에 수직하게 세워져 각각 구비된 팔걸이와, 상기 이동휠을 구동시키는 제1모터가 구비된 구동부와, 사용자의 조작에 의해 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 휠체어 로봇에 있어서, 상기 휠체어프레임과 상기 좌판 사이에 개재되어 상기 좌판을 승하강시키는 승하강수단을; 더 포함하되, 상기 승하강수단은, 상기 휠체어프레임의 상부에 설치되는 하부프레임과, 상기 하부프레임의 상부 좌우 양측에 배치되어 구비되되 복수개의 링크가 X자 형태로 중심이 힌지결합되어 연속하여 교차 연결되고 하측이 상기 하부프레임에 연결되어 지지되는 링크조립체와, 상기 링크조립체의 상측이 연결되어 상기 좌판을 지지하도록 상기 좌판의 하부에 설치되는 상부프레임과, 상기 휠체어프레임에 설치되되 상기 좌판을 승하강시키도록 상기 링크조립체 하측에 연결되어 상기 링크조립체를 상하방향 신축시키는 링크구동체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은, 상기 링크구동체는, 외주면에 나사산이 형성되고 상기 휠체어프레임에 수평방향으로 회전가능하게 지지되는 스크루바와, 상기 스크루바가 내측으로 끼워져 체결되고 외측은 상기 링크조립체의 하측 일단에 힌지연결되어 상기 스크루바의 회전방향에 따라 상기 스크루바를 따라 전후방향 이동되며 상기 링크조립체의 하측 일단을 전후방향 이동시켜 상기 링크조립체를 신축시키는 너트브래킷과, 상기 스크루바를 회전시키는 제2모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은, 상기 하부프레임은, 양측면의 일측에 길이방향으로 제1장홀이 형성되고, 상기 상부프레임은, 양측면의 일측에 길이방향으로 제2장홀이 형성되며, 상기 링크조립체는, 하측 일단이 상기 하부프레임의 상기 제1장홀을 따라 전후방향 이동가능하게 연결되고 하측 타단은 상기 하부프레임의 타측에 힌지로 고정연결되며, 상측 일단이 상기 상부프레임의 상기 제2장홀을 따라 전후방향 이동가능하게 연결되고 상측 타단은 상기 상부프레임의 타측에 힌지로 고정연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은, 상기 좌판은, 후단부가 상하 회동되도록 전단부가 상기 상부프레임에 힌지 연결되고, 상기 좌판의 후단부를 상기 상부프레임으로부터 들어올림으로써 상기 좌판이 상기 상부프레임에서 경사지게 틸팅되도록 상기 링크조립체의 일측에 설치되는 틸팅수단을; 더 포함하되, 상기 틸팅수단은, 로드의 진퇴에 의해 상기 좌판의 후단부를 승하강시키는 실린더와, 상기 좌판이 틸팅되도록 상기 실린더를 구동시키는 제3모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은, 상기 제어부는, 상기 승하강수단과 상기 틸팅수단을 연동시켜 상기 좌판을 승강시키는 동시에 상기 좌판의 후단부를 승강시켜 상기 좌판이 상기 상부프레임에서 경사지게 틸팅되도록 하고, 상기 좌판을 하강시키는 동시에 상기 좌판의 후단부를 하강시켜 상기 좌판이 상기 상부프레임과 수평이 되도록 상기 승하강수단과 상기 틸팅수단의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은 전통적인 휠체어의 형상을 취하면서도 사용자가 좌판에 착석한 상태에서 사용자의 조작에 의해 좌판이 승하강되고, 좌판의 후단부가 들어 올려져 틸팅되도록 구성되어 평상시에는 통상의 휠체어의 용도로 사용하고, 필요시에는 사용자가 간단하게 제어부를 조작하여 사용자의 기립을 보조하고 재활을 도모할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은 사용자의 간단한 조작에 의해 좌판을 높이를 조절할 수 있도록 구성됨으로써 본 발명에 따른 휠체어 로봇을 통상의 휠체어 용도로 사용할 경우 사용자의 신체 사이즈에 맞게 상기 좌판의 높낮이를 조절하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 하지마비 환자의 재활운동이 가능한 전동 휠체어의 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 초기상태 측면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 승하강수단이 작동되어 좌판이 승강된 모습을 도시한 상태도
도 5는 도 4에서 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 틸팅수단이 작동되어 좌판이 틸팅된 모습으로 도시한 상태도

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 초기상태 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 승하강수단이 작동되어 좌판이 승강된 모습을 도시한 상태도이고, 도 5는 도 4에서 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 틸팅수단이 작동되어 좌판이 틸팅된 모습으로 도시한 상태도이다.

도 2 내지 도 5를 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은 휠체어프레임(10)과, 이동휠(20)과, 좌판(30)과, 팔걸이(40)와, 구동부(50)와, 승하강수단(60)과, 틸팅수단(70)과 제어부(80)를 포함하여 구성된다.

상기 휠체어프레임(10)은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇이 통상의 휠체어 기능 및 기립 보조 기능을 수행할 수 있도록 기본 뼈대를 형성하는 구성으로, 상기 이동휠(20), 구동부(50) 및 승하강수단(60)이 상기 휠체어프레임(10)에 지지 또는 설치되며, 상기 좌판(30), 팔걸이(40), 틸팅수단(70) 및 제어부(80)가 상기 기술적 구성들과 유기적으로 결합되어 최종적으로 상기 휠체어프레임(10)에 지지된다.

상기 이동휠(20)은 지면과 맞닿아 구르도록 상기 휠체어프레임(10)에 설치되는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 사용자의 상기 제어부(80)의 조작에 의한 상기 구동부(50)의 제1모터(51)에 의해 구동된다.

상기 휠체어프레임(10) 및 이동휠(20)은 통상적인 전동 휠체어에서도 채택하고 있는 구성요소이므로 더 이상 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 좌판(30)은 사용자의 착석이 가능하도록 지면에서 일정 높이로 상기 휠체어프레임(10)과 수평하게 설치되는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 상기 승하강수단(60)의 상부에 설치되어 상기 승하강수단(60)에 의해 승하강 가능하게 구비된다.

또한, 본 발명의 일실시예에서 상기 좌판(30)은 상기 승하강수단(60)의 상부에 지지되어 설치된 상태에서 상기 틸팅수단(70)에 의해 후단부가 상하 회동되며 틸팅되도록 구비된다. 이를 위해 상기 좌판(30)의 전단부가 후술할 상기 승하강수단(60)의 상부프레임(63) 전단부에 힌지연결된다.

상기 팔걸이(40)는 사용자가 상기 좌판(30)에 착석한 상태에서 양팔을 걸칠 수 있도록 상기 좌판(30)의 좌우측에 수직하게 세워져 구비되는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 상기 팔걸이(40)가 후술할 상기 승하강수단(60)의 상부프레임(63)의 양측면에 결합되어 상기 좌판(30)이 상기 승하강수단(60)에 의해 승하강 될 때 상기 좌판(30)과 함께 동시에 승하강 된다.

한편, 상기 팔걸이(40)의 전단부에는 사용자가 파지할 수 있는 형상으로 전방 상부 방향으로 돌출된 기립보조손잡이(41)가 구비될 수 있다.

상기 구동부(50)는 상기 이동휠(20)을 구동시키기 위한 구성으로, 본 발명의 일실시예에서는 상기 휠체어프레임(10)에 제1모터(51)가 구비된다.

상기 승하강수단(60)은 상기 휠체어프레임(10)과 상기 좌판(30) 사이에 개재되어 상기 좌판(30)을 승하강시키는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서 상기 승하강수단(60)은 하부프레임(61)과, 링크조립체(62)와, 상부프레임(63)과, 링크구동체(64)를 포함하여 구성된다.

상기 하부프레임(61)은 상기 휠체어프레임(10)의 상부에 설치되어 상기 링크조립체(62)를 지지하도록 구성되며, 상기 하부프레임(61)의 양측면 일측에는 길이방향으로 제1장홀(611)이 형성된다. 이때, 상기 제1장홀(611)은 상기 링크조립체(62)의 하측 일단이 연결되어 전후방향 이동할 수 있도록 가이드 역할을 수행한다.

상기 링크조립체(62)는 상기 하부프레임(61)의 상부 좌우 양측에 배치되어 구비되되, 복수개의 링크(621)가 X자 형태로 중심이 힌지결합되어 연속하여 교차 연결되고, 하측이 상기 하부프레임(61)에 연결되며, 상측이 상기 상부프레임(63)에 연결되어 상기 링크구동체(64)에 의해 신축되도록 구성된다.

본 발명의 일실시예에서 상기 링크조립체(62)는 4개의 링크(621)가 결합된 형태로 제작되었으나, 상기 링크조립체(62)의 신축되는 길이에 따라 상기 링크(621)의 개수를 다양하게 채택할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에서 상기 링크조립체(62)에는 상기 하부프레임(61)의 상부 좌우 양측으로 구비되는 각각의 상기 링크조립체(62)의 하측 일단을 연결하기 위한 제1축봉(622)이 더 구비되고, 상기 제1축봉(622)에는 후술할 상기 링크구동체(64)의 너트브레킷이 연결된다.

또한, 본 발명의 일실시예에서 상기 링크조립체(62)에는 상기 하부프레임(61)의 상부 좌우 양측으로 구비되는 각각의 상기 링크조립체(62)의 중앙부를 연결하기 위한 제2축봉(623)이 더 구비되고, 상기 제2축봉(623)에는 후술할 상기 틸팅수단(70)이 결합되어 구비된다.

상기 상부프레임(63)은 상기 링크조립체(62)의 상측이 연결되어 상기 좌판(30)을 지지하도록 상기 좌판(30)의 하부에 설치되며, 상기 상부프레임(63)의 양측면 일측에 길이방향으로 제2장홀(631)이 형성된다. 이때, 상기 제2장홀(631)은 상기 링크조립체(62)의 상측 일단이 연결되어 전후방 이동할 수 있도록 가이드 역할을 수행한다.

아울러, 상기 상부프레임(63)은 상지 좌판(30)이 지지되는 동시에 상기 상부프레임(63)의 전단부에 상기 좌판(30)의 후단부가 상하 회동되도록 상기 좌판(30)의 전단부가 힌지연결된다.

한편, 상기에서 설명한 상기 링크조립체(62)는 상기 하부프레임(61) 및 상기 상부프레임(63)과 유기적인 결합관계를 갖게 된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 링크조립체(62)는 하측 일단이 상기 하부프레임(61)의 상기 제1장홀(611)을 따라 전후방향 이동가능하게 연결되고, 하측 타단은 상기 하부프레임(61)의 타측에 힌지로 고정연결되며, 상측 일단이 상기 상부프레임(63)의 상기 제2장홀(631)을 따라 전후방향 이동가능하게 연결되고, 상측 타단은 상기 상부프레임(63)의 타측에 힌지로 고정연결된다.

상기 링크구동체(64)는 상기 휠체어프레임(10)에 상기 제1장홀(611)과 인접되어 설치되되, 상기 좌판(30)을 승하강시키도록 상기 링크조립체(62) 하측에 연결되어 상기 링크조립체(62)를 상하방향 신축시키는 구성으로, 본 발명의 일실실예에서 상기 링크구동체(64)는 스크루바(641)와, 너트브래킷(642)과, 제2모터(643)를 포함하여 구성된다.

상기 스크루바(641)는 외주면에 나사산(641a)이 형성되고, 상기 휠체어프레임(10)에 수평방향으로 회전가능하게 지지된다.

상기 너트브래킷(642)은 상기 스크루바(641)가 내측으로 끼워져 체결되고, 외측은 상기 링크조립체(62)의 하측 일단에 힌지연결되어 상기 스크루바(641)의 회전방향에 따라 상기 스크루바(641)를 따라 전후방향 이동되며, 상기 링크조립체(62)의 하측 일단을 전후방향 이동시켜 상기 링크조립체(62)를 신축시키는 구성이다. 즉, 상기 너트브래킷(642)이 상기 스크루바(641)의 회전에 의해 전후방향 이동되면서 상기 링크조립체(62)의 하측 일단을 상기 제1장홀(611)을 따라 전후방향 이동시킴으로써 상기 링크조립체(62)를 신축시키게 되는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에서 상기 너트브래킷(642)은 두 개의 상기 링크조립체(62)의 하측 일단을 연결하도록 구비된 상기 제1축봉(622)에 힌지연결되어 전후방향 이동하면서 상기 링크조립체(62)를 신축시키도록 구성된다.

상기 제2모터(643)는 상기 스크루바(641)를 회전시켜 상기 너트브래킷(642)을 전후방향 이동시킬 수 있도록 구동력을 제공하는 구성이다.

한편, 상기 제2모터(643)는 회전축이 상기 스크루바(641)에 직결되기 위해서는 상기 제2모터(643)의 하우징 내부에 감속기어열이 내장된 감속모터로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 틸팅수단(70)은 상기 좌판(30)의 후단부를 상기 상부프레임(63)으로부터 들어올림으로써 상기 좌판(30)이 상기 상부프레임(63)에서 경사지게 틸팅되도록 상기 링크조립체(62)의 일측에 설치되는 구성으로, 본 발명의 일실시에에서 상기 틸팅수단(70)은 실린더(71)와, 제3모터(72)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 좌판(30)의 후단부가 상하 회동될 수 있도록 상술한 바와 같이 상기 좌판(30)의 전단부가 상기 상부프레임(63)의 전단부에 힌지열결된다.

상기 실린더(71)는 로드의 진퇴에 의해 상기 좌판(30)의 후단부를 승하강시키는 구성으로 상기 로드의 선단이 상기 좌판(30)의 후단부 저면은 지지하면서 상기 로드가 상방향으로 전진되어 상기 좌판(30)을 상부프레임(63)에서 경사지게 틸팅시킨다.

상기 제3모터(72)는 상기 좌판(30)이 틸팅되도록 상기 실린더(71)를 구동시키는 구동력을 제공하는 구성이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에서 상기 틸팅수단(70)은 두 개의 상기 링크조립체(62)의 중앙부를 연결하도록 구비된 상기 제2축봉(623)에 결합되어 상기 좌판(30)을 틸팅시키도록 구성된다.

상기 제어부(80)는 사용자의 조작에 의해 상기 이동휠(20)을 구동시키도록 상기 제1모터(51)가 구비된 상기 구동부(50)의 작동을 제어하고, 상기 승하강수단(60)과 상기 틸팅수단(70)의 작동을 제어하는 구성이다.

한편, 상기 제어부(80)는 상기 승하강수단(60)과 상기 틸팅수단(70)을 연동시켜 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제어부(80)는 상기 좌판(30)을 승강시키는 동시에 상기 좌판(30)의 후단부를 승강시켜 상기 좌판(30)이 상기 상부프레임(63)에서 경사지게 틸팅되도록 하고, 상기 좌판(30)을 하강시키는 동시에 상기 좌판(30)의 후단부를 하강시켜 상기 좌판(30)이 상기 상부프레임(63)과 수평이 되도록 상기 승하강수단(60)과 상기 틸팅수단(70)의 작동을 동시에 제어할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇의 사용방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 링크조립체(62)가 신장되지 않은 초기 상태에서는 사용자가 상기 좌판(30)에 착석한 상태로 상기 제어부(80)를 조작하여 상기 이동휠(20)을 구동시켜 본 발명에 따른 휠체어 로봇을 통상의 휠체어 용도로 사용하게 된다.

이때, 사용자는 상기 좌판(30)의 높이가 자신의 신체 사이즈에 맞도록 상기 제어부(80)를 조작하여 상기 승하강수단(60)을 작동시켜 상기 좌판(30)의 높이를 조절하여 사용할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 휠체어 로봇을 통상의 휠체어 용도로 사용하다가 사용자가 기립하게 되는 경우 사용자가 상기 제어부(80)를 조작하여 상기 승하강수단(60)과 상기 틸팅수단(70)을 작동시켜 사용자 스스로 기립할 수 있도록 기립을 보조하는 수단으로 사용하게 된다. 즉, 상기와 같이 사용자가 상기 제어부(80)를 조작하게 되면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 승하강수단(60)의 링크구동체(64)의 작동에 의해 상기 링크조립체(62)가 상방향으로 신장되어 상기 좌판(30)이 상승되고, 이와 동시에 상기 틸팅수단(70)의 실린더(71)가 작동되어 상기 좌판(30)의 후단부가 들어 올려져 틸팅되면서 사용자의 기립을 보조하게 된다.

이때, 사용자는 상기 기립보조손잡이(41)를 손으로 파지하여 좀 더 용이하게 기립할 수 있게 된다.

상기와 간은 구성요소들의 유기적인 결합관계에 의하여 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은 전통적인 휠체어의 형상을 취하면서도 사용자가 좌판(30)에 착석한 상태에서 사용자의 조작에 의해 상기 좌판(30)을 승하강시킬 수 있는 상기 승하강수단(60)과 상기 좌판(30)의 후단부를 들어올려 상기 좌판(30)을 틸팅시키는 틸팅수단(70)을 구비하여 비교적 심플한 구성으로도 사용자의 기립을 보조하고 재활을 도모할 수 있는 장점이 발생되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은 사용자의 간단한 조작에 의해 좌판(30)을 높이를 조절할 수 있도록 구성됨으로써 본 발명에 따른 휠체어 로봇을 통상의 휠체어 용도로 사용할 경우 사용자의 신체 사이즈에 맞게 상기 좌판(30)의 높낮이를 조절하여 사용할 수 있어 사용자가 좀더 편안한 자세로 본 발명에 따른 휠체어 로봇을 이용할 수 있게 되는 것이다.

앞에서 설명되고 도면에서 도시된 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

10 휠체어프레임
20 이동휠
30 좌판
40 팔걸이
41 기립보조손잡이
50 구동부
51 제1모터
60 승하강수단
61 하부프레임
611 제1장홀
62 링크조립체
621 링크
622 제1축봉
623 제2축봉
63 상부프레임
631 제2장홀
64 링크구동체
641 스크루바
641a 나사산
642 너트브래킷
643 제2모터
70 틸팅수단
71 실린더
72 제3모터
80 제어부

Claims

휠체어프레임과, 지면과 맞닿아 구르도록 상기 휠체어프레임에 설치되는 이동휠과, 사용자의 착석이 가능하도록 지면에서 일정 높이로 상기 휠체어프레임과 수평하게 설치되는 좌판과, 사용자가 상기 좌판에 착석한 상태에서 양팔을 걸칠 수 있도록 상기 좌판의 좌우측에 수직하게 세워져 각각 구비된 팔걸이와, 상기 이동휠을 구동시키는 제1모터가 구비된 구동부와, 사용자의 조작에 의해 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 휠체어 로봇에 있어서,
상기 휠체어프레임과 상기 좌판 사이에 개재되어 상기 좌판을 승하강시키는 승하강수단을; 더 포함하되,
상기 승하강수단은, 상기 휠체어프레임의 상부에 설치되는 하부프레임과, 상기 하부프레임의 상부 좌우 양측에 배치되어 구비되되 복수개의 링크가 X자 형태로 중심이 힌지결합되어 연속하여 교차 연결되고 하측이 상기 하부프레임에 연결되어 지지되는 링크조립체와, 상기 링크조립체의 상측이 연결되어 상기 좌판을 지지하도록 상기 좌판의 하부에 설치되는 상부프레임과, 상기 휠체어프레임에 설치되되 상기 좌판을 승하강시키도록 상기 링크조립체 하측에 연결되어 상기 링크조립체를 상하방향 신축시키는 링크구동체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇.
제1항에 있어서,
상기 링크구동체는, 외주면에 나사산이 형성되고 상기 휠체어프레임에 수평방향으로 회전가능하게 지지되는 스크루바와, 상기 스크루바가 내측으로 끼워져 체결되고 외측은 상기 링크조립체의 하측 일단에 힌지연결되어 상기 스크루바의 회전방향에 따라 상기 스크루바를 따라 전후방향 이동되며 상기 링크조립체의 하측 일단을 전후방향 이동시켜 상기 링크조립체를 신축시키는 너트브래킷과, 상기 스크루바를 회전시키는 제2모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇.
제2항에 잇어서,
상기 하부프레임은, 양측면의 일측에 길이방향으로 제1장홀이 형성되고,
상기 상부프레임은, 양측면의 일측에 길이방향으로 제2장홀이 형성되며,
상기 링크조립체는, 하측 일단이 상기 하부프레임의 상기 제1장홀을 따라 전후방향 이동가능하게 연결되고 하측 타단은 상기 하부프레임의 타측에 힌지로 고정연결되며, 상측 일단이 상기 상부프레임의 상기 제2장홀을 따라 전후방향 이동가능하게 연결되고 상측 타단은 상기 상부프레임의 타측에 힌지로 고정연결되는 것을 특징으로 하는 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 좌판은, 후단부가 상하 회동되도록 전단부가 상기 상부프레임에 힌지 연결되고,
상기 좌판의 후단부를 상기 상부프레임으로부터 들어올림으로써 상기 좌판이 상기 상부프레임에서 경사지게 틸팅되도록 상기 링크조립체의 일측에 설치되는 틸팅수단을; 더 포함하되,
상기 틸팅수단은, 로드의 진퇴에 의해 상기 좌판의 후단부를 승하강시키는 실린더와, 상기 좌판이 틸팅되도록 상기 실린더를 구동시키는 제3모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇.
제4항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 승하강수단과 상기 틸팅수단을 연동시켜 상기 좌판을 승강시키는 동시에 상기 좌판의 후단부를 승강시켜 상기 좌판이 상기 상부프레임에서 경사지게 틸팅되도록 하고, 상기 좌판을 하강시키는 동시에 상기 좌판의 후단부를 하강시켜 상기 좌판이 상기 상부프레임과 수평이 되도록 상기 승하강수단과 상기 틸팅수단의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 엑스자형 링크를 이용한 기립 보조 휠체어 로봇.