KR20160090595A - 구동 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치 - Google Patents

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Abstract

이상의 설명은 구동 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치에 관한 것이다. 일 실시 예에 따르면 구동 모듈은, 동력을 발생 시키는 구동원; 상기 구동원에 연결되고, 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 회전 로드; 상기 회전 로드와 체결되고, 상기 회전 로드의 회전에 따라 상기 회전 로드의 길이 방향을 따라서 직선 구동되는 동력 변환 블록; 및 상기 동력 변환 블록의 구동에 따라 작동되는 동력 전달 유닛을 포함할 수 있다.

Description

구동 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치{A DRIVING MODULE AND A MOTION ASSIST APPARATUS COMPRISING THEREOF}
아래의 설명은 구동 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치에 관한 것이다.
최근 고령화 사회가 심화됨에 따라서 관절에 문제가 있어서 이에 대한 고통과 불편을 호소하는 사람들이 증가하고 있으며, 관절이 불편한 노인이나 환자들이 보행을 원활하게 할 수 있는 운동 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 군사용 등의 목적으로 인체의 근력을 강화시키기 위한 운동 보조 장치들이 개발되고 있다.
예를 들어, 운동 보조 장치는, 사용자의 몸통에 장착되는 몸체프레임과, 몸체프레임의 하측에 결합되어 사용자의 골반을 감싸는 골판 프레임과, 사용자의 대퇴부 및 종아리, 발 부위에 장착되는 대퇴부 프레임, 종아리 프레임, 발 프레임으로 구성된다. 골반프레임과 대퇴부 프레임은 고관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되고, 프레임과 종아리 프레임은 무릎 관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되며, 종아리 프레임과 발 프레임은 발목관절에 의해 회전 가능하도록 연결된다.
이러한 운동 보조 장치는 사용자의 다리 근력을 보조할 수 있도록 각 관절부들을 구동시키는 구동 모터나 유압시스템 등을 구비한 능동형 관절구조를 구비하기 도 한다. 예를 들어, 양측의 고관절부에 각각 구동력을 전달하기 위한 2개의 모터를 구비할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 구동 모듈은, 동력을 발생 시키는 구동원; 상기 구동원에 연결되고, 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 회전 로드; 상기 회전 로드와 체결되고, 상기 회전 로드의 회전에 따라 상기 회전 로드의 길이 방향을 따라서 직선 구동되는 동력 변환 블록; 및 상기 동력 변환 블록의 구동에 따라 작동되는 동력 전달 유닛을 포함할 수 있다.
상기 구동 모듈은, 상기 동력 변환 블록 및 동력 전달 유닛을 연결하며, 상기 동력 전달 유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 동력 전달 유닛은, 상기 장력 조절 유닛에 각각 연결되는 제 1 동력 전달 유닛 및 제 2 동력 전달 유닛을 포함하고, 상기 장력 조절 유닛은, 상기 제 1 동력 전달 유닛 및 제 2 동력 전달 유닛 중 적어도 하나 이상의 동력 전달 유닛이 감기는 권회 부재를 포함할 수 있다.
상기 구동 모듈은, 상기 장력 조절 유닛의 이동을 가이드하는 리니어 모션(Linear Motion) 가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 모듈은, 상기 구동원에서 발생된 동력에 의해 회전되는 타이밍 벨트; 및 상기 타이밍 벨트에 의해 구동되어 상기 회전 로드를 회전시키는 회전 풀리를 더 포함할 수 있다.
상기 회전 로드에는, 제 1 나사산이 형성되고, 상기 동력 변환 블록에는, 상기 제 1 나사산에 대응하는 제 2 나사산이 형성될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 구동 모듈은, 구동 프레임; 회전 동력을 발생 시키는 구동원; 상기 구동원의 회전 동력을 직선 운동으로 변환시키는 동력 변환 유닛; 상기 동력 변환 유닛으로부터 동력을 전달받아 작동되는 동력 전달 유닛; 및 상기 구동 프레임의 이동을 가이드하는 가이드 부재를 포함할 수 있다.상기 구동 모듈은 상기 동력 전달 유닛과 체결되고, 상기 동력 전달유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 더 포함하고, 상기 장력 조절 유닛은, 상기 동력 전달 유닛이 감기는 권회 부재; 및 상기 권회 부재와 선택적으로 체결하여, 상기 권회 부재의 회전을 간섭하는 고정 부재를 포함할 수 있다.
상기 권회 부재의 상단에는 다각형의 간섭부가 형성되고, 상기 고정 부재는 상기 간섭부와 대응되는 형상의 만입부가 형성될 수 있다.
상기 장력 조절 유닛은 상기 고정 부재가 수용되는 함몰부가 형성되고, 상기 고정 부재는 함몰부 내에서 일 방향으로 슬라이딩될 수 있다.
상기 권회 부재는 제 1 권회 부재 및 제 2 권회 부재를 포함하고, 상기 동력 전달 유닛은 제 1 동력 전달 유닛 및 제 2 동력 전달 유닛을 포함하며, 상기 제 1 권회 부재는 상기 제 1 동력 전달 유닛과 체결되고 상기 제 2 권회 부재는 상기 제 2 동력 전달 유닛과 체결될 수 있다.
상기 고정 부재는 적어도 하나 이상의 권회 부재를 고정할 수 있다.
상기 고정 부재는 제 1 고정 부재 및 제 2 고정 부재를 포함하고, 상기 제 1 고정 부재 및 상기 제 2 고정 부재는 각각 상기 제 1 권회 부재 및 상기 제 2 권회 부재와 선택적으로 결합될 수 있다.
상기 구동 모듈은 상기 동력 전달 유닛과 체결되고, 상기 동력 전달유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 더 포함하고, 상기 구동 모듈은, 상기 동력 전달 유닛과 체결되고, 상기 동력 전달 유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 더 포함하고, 상기 동력 전달 유닛은, 동력 전달체와, 상기 동력 전달체의 일측에 부착되고 제 1 장력 조절 나사산이 형성된 삽입체를 포함하고, 상기 장력 조절 유닛은, 조절 몸체와, 상기 조절 몸체의 적어도 일 측에 형성되고 상기 제 1 장력 조절 나사산에 대응하는 제 2 장력 조절 나사산이 형성된 삽입부를 포함할 수 있다.일 실시 예에 따르면, 운동 보조 장치는, 사용자에 부착되고 너비 조절이 가능한 고정 모듈; 구동원과, 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 작동되는 동력 전달 유닛과, 상기 동력 전달 유닛과 체결되고 상기 동력 전달 유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 포함하는 구동 모듈; 및 상기 사용자의 회전 동작을 보조하기 위한 조인트 모듈을 포함할 수 있다.
상기 조인트 모듈은, 상기 동력 전달 유닛과 연결되어, 상기 구동 모듈로부터 동력을 전달받아 동작할 수 있다.
상기 동력 전달 유닛은, 동력 전달체; 및 상기 동력 전달체의 적어도 일부에 형성되는 보호 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 보호 유닛은, 상기 동력 전달체의 구동에 따라 회전하는 회전 풀리를 포함할 수 있다.
상기 보호 유닛은, 상기 동력 전달체의 적어도 일부를 감싸는 절곡관을 포함하고, 상기 절곡관은 상기 회전 풀리가 수용되는 수용공간을 포함할 수 있다.
상기 보호 유닛은, 상기 동력 전달체의 적어도 일부를 감싸는 유연성 재질의 샤프트를 포함할 수 있다.
상기 보호 유닛은, 상기 동력 전달체의 적어도 일부를 감싸고, 복수개의 조각들이 서로 유동 가능하게 연결된 표면체를 포함할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 배면도이다.
도 2는 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 3은 실시 예에 따른 구동 모듈의 사시도이다.
도 4는 실시 예에 따른 구동 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 5는 실시 예에 따른 장력 조절 유닛의 사시도이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 장력 조절 유닛의 단면도이다.
도 7은 실시 예에 따른 동력 전달 유닛의 개략도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 배면도이고, 도 2는 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 운동 보조 장치(100) 는, 사용자에 착용되어 사용자의 운동을 보조할 수 있다. 사용자는 사람, 동물 또는 로봇 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 도 1은 운동 보조 장치(100)가, 사용자의 허벅지의 운동을 보조하는 경우에 대하여 도시하고 있으나, 운동 보조 장치(100)는 대상체의 손, 상박, 하박 등 상체의 다른 부분이나, 발, 종아리 등의 하체의 다른 부위를 보조하는 것도 가능하다. 다시 말하면, 운동 보조 장치(100)는, 사용자의 일 부분의 운동을 보조할 수 있다.
이하, 운동 보조 장치(100)가 사람의 허벅지의 운동을 보조하는 경우에 대하여 예시적으로 설명하기로 한다.
운동 보조 장치(100)는 고정 모듈(120), 구동 모듈(110), 조인트 모듈(130) 및 지지 모듈(140)을 포함할 수 있다.
고정 모듈(120)은 사용자에 부착될 수 있다. 고정 모듈(120)은 사용자의 외면의 적어도 일부에 접촉할 수 있다. 고정 모듈(120)은 사용자의 후면을 지지하고, 고정 모듈(120)의 일부는 사용자의 외면을 따라서 감싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 고정 모듈(120)은 사용자의 등에 고정되고, 일부는 허리를 감쌀 수 있다. 고정 모듈(120)은 베이스 바디(122)와, 복수 개의 측면 프레임(124)과, 다이얼(126)과, 슬라이딩 가이드(128)를 포함할 수 있다. 베이스 바디(122) 및 측면 프레임(124)에 의해 사용자의 일부의 둘레가 감싸질 수 있다.
베이스 바디(122)는 사용자의 일측을 지지할 수 있다. 예를 들어, 베이스 바디(122)는 사용자의 후면을 지지할 수 있다. 베이스 바디(122)는, 복수 개의 측면 프레임(124)을 연결할 수 있다.
복수 개의 측면 프레임(124)은, 사용자의 양측에 구비될 수 있다. 예를 들어, 측면 프레임(124)은, 사용자의 허리 좌우 측을 각각 지지할 수 있다. 복수 개의 측면 프레임(124)은, 사용자의 좌측을 지지하는 좌측 프레임과, 사용자의 우측을 지지하는 우측 프레임을 포함할 수 있다. 복수 개의 측면 프레임(124)은, 사용자의 좌우 측에 대응하는 형상으로 제공될 수 있다. 복수 개의 측면 프레임(124)은, 베이스 바디(122)를 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.
복수 개의 측면 프레임(124) 사이의 간격은 조절될 수 있다. 복수 개의 측면 프레임(124)은, 베이스 바디(122)의 중심을 기준으로 서로 멀어지거나 가까워질 수 있다. 결과적으로, 고정 모듈(120)의 전체 너비가 조절될 수 있다. 이 경우 사용자가 달라지더라도 동일한 고정 모듈(120)을 이용할 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 측면 프레임(124)은 베이스 바디(122)에 대하여 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다. 측면 프레임(124)은 슬라이딩 가이드(128)가 형성되고 베이스 바디(122)에 형성된 가이드 돌기가 슬라이딩 가이드(128)에 삽입되어 측면 프레임(124)의 이동을 가이드 할 수 있다.
그리고 복수 개의 측면 프레임(124)은, 다이얼(126)의 조작에 의하여 간격이 조절될 수 있다. 예를 들어, 랙 앤 피니언(Rack and pinion) 구조를 이용하여, 복수 개의 측면 프레임(124)의 간격이 조절될 수 있다. 다이얼(126)과 연결된 랙(Rack)과 측면프레임에 형성된 피니언(Pinion)이 맞물려 측면 프레임(124)이 슬라이딩 될 수 있다. 다른 예로, 복수 개의 측면 프레임(124)은, 끈 부재에 의해 서로 연결될 수 있다. 이 경우, 끈 부재를 잡아당기거나 풀어주는 방법으로, 복수 개의 측면 프레임(124)의 간격이 조절될 수 있다.
또 다른 예로, 복수 개의 측면 프레임(124)은, 길이 조절이 가능한 벨크로(Velcro) 부재를 포함할 수 있다. 벨크로 부재의 접착 위치를 변경함으로써, 복수 개의 측면 프레임(124)의 간격이 조절될 수 있다. 또 다른 예로, 베이스 바디(122)는 탄성체를 포함할 수 있다. 이 경우, 대상체의 둘레에 대응하여, 베이스 바디(122)가 신장됨으로써, 복수 개의 측면 프레임(124) 사이의 간격이 조절될 수 있다.
구동 모듈(110)은, 조인트 모듈(130)로 전달되는 동력을 제공할 수 있다. 구동 모듈(110)은 조인트 모듈(130)과 이격되어 배치될 수 있다. 또는 구동 모듈(110)은 조인트 모듈(130)과 연결될 수 있다. 구동 모듈(110)은 고정 모듈(120)의 일 부분, 예를 들면, 베이스 바디(122)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(110)의 적어도 일부는 박스체(150)에 수용될 수 있다. 박스체(150)는 베이스 바디(122)에 장착되어, 구동 모듈(110)은 사용자의 등 부분에서 백팩(Backpack) 형태로 사용될 수 있다. 구동 모듈(110)은, 전압 또는 전류를 제공받아 동력을 생성하는 모터일 수 있다.
조인트 모듈(130)은, 구동 모듈(110)로부터 동력을 전달받아, 사용자의 관절부의 운동을 보조할 수 있다. 조인트 모듈(130)은, 사용자의 관절부에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 조인트 모듈(130)은, 복수 개의 측면 프레임(124)에 배치될 수 있다. 조인트 모듈(130)의 일측은 구동 모듈(110)에 연결되고, 타측은 지지 모듈(140)에 연결될 수 있다. 조인트 모듈(130)은, 회동 부재(132)와, 연결 부재(134)를 포함할 수 있다.
회동 부재(132)는, 구동 모듈(110)로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 회동 부재(132)는, 사용자의 고관절의 일측에 배치될 수 있다.
연결 부재(134)는, 회동 부재(132)와 지지 모듈(140)을 연결할 수 있다. 연결 부재(134)는, 회동 부재(132)의 회전력에 의해 회전될 수 있다. 연결 부재(134)는, 회동 부재(132)와 별도의 체결 부재에 의해 체결되거나, 일체로 형성될 수도 있다. 연결 부재(134)는, 지지 모듈(140)과 힌지(hinge) 결합 구조로 연결될 수 있다. 힌지 결합 구조의 힌지 축 및 회동 부재(132)의 회동 축에 의하면, 지지 모듈(140)은, 고정 모듈(120)에 대하여 2 자유도(degree-of-freedom) 운동을 할 수 있다.
지지 모듈(140)은, 사용자의 일부를 지지할 수 있다. 지지 모듈(140)은, 사용자의 일부의 운동을 보조할 수 있다. 지지 모듈(140)은, 조인트 모듈(130)로부터 전달받은 동력에 의해 회전될 수 있다. 지지 모듈(140)의 회전력은, 사용자의 일부에 전달되어, 대상체의 일부의 운동을 보조할 수 있다. 지지 모듈(140)은, 조인트 모듈(130)와 연결되어 회동하는 지지 프레임과, 대상체의 일부를 감싸는 지지 부재를 포함할 수 있다.
도 3은 실시 예에 따른 구동 모듈의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 실시 예에 따른 구동 모듈(110)은 구동원(111), 동력 변환 유닛(112), 동력 전달 유닛(115), 장력 조절 유닛(116), 구동 프레임(118)과, 가이드 부재(119)를 포함할 수 있다.
구동원(111)은, 예를 들어, 전압 또는 전류를 제공받아 동력을 생성하는 모터를 포함할 수 있다. 다만 이는 예시에 불과할 뿐, 실시 예에서 구동원(111)의 종류가 제한되는 것은 아니다.
동력 변환 유닛(112)은 구동원(111)의 회전 동력을 직선 운동으로 변환할 수 있다. 동력 변환 유닛(112)은, 회전 로드(113) 및 동력 변환 블록(114)을 포함할 수 있다.
회전 로드(113)는 구동원(111)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 구동원(111)으로부터 동력을 전달받아 회전될 수 있다. 예를 들어, 회전 로드(113)는, 구동원(111)에 연결된 구동 풀리(111a)를 통하여 간접적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 구동원(111)과 구동 풀리(111a)는 타이밍 벨트로 연결되고, 타이밍 벨트는 구동원(111)에서 발생된 동력에 의해 구동될 수 있다. 구동 풀리(111a)는 타이밍 벨트에 의하여 구동될 수 있으며, 이와 연결된 회전 로드(113)를 구동 시킬 수 있다. 다른 예로, 회전 로드(113)는 구동원(111)에 직접 연결될 수도 있을 것이다.
동력 변환 블록(114)은 회전 로드(113)와 체결될 수 있다. 동력 변환 블록(114)는 회전 로드(113)의 둘레에 삽입될 수 있다. 동력 변환 블록(114)은 회전 로드(113)의 회전에 따라 회전 로드(113)의 길이 방향을 따라서 직선 구동될 수 있다.
구동 프레임(118)은 회전 로드(113)를 수용할 수 있다. 동력 변환 블록(114)은 회전 로드(113) 내에서 직선 구동될 수 있다.
예를 들어, 회전 로드(113)에는 제 1 나사산이 형성되고, 동력 변환 블록(114)에는 제 1 나사산에 대응하는 제 2 나사산이 형성될 수 있다. 예를 들면, 회전 로드(113)의 외면에는 수나사산 형태의 제 1 나사산이 형성되고, 동력 변환 블록(114)에 형성되는 홀에는 암나사산 형태의 제 2 나사산이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 동력 변환 유닛(112)은 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 볼 스크류(Ball screw) 형태로 구성될 수 있다. 회전 로드(113)가 회전되면, 동력 변환 블록(114)은 회전 로드(113)의 나사산을 따라 이동함으로써, 회전 로드(113)의 길이 방향으로 직선으로 구동될 수 있다.
동력 전달 유닛(115)은 동력 변환 유닛(112)으로부터 전달받은 동력을 조인트 모듈로 전달할 수 있다. 동력 전달 유닛(115)은 밀거나 당기는 힘에 의해 동력을 전달하거나, 마찰력, 장력 또는 탄성력 등을 이용하여 동력을 전달할 수 있다.
장력 조절 유닛(116)은 동력 전달 유닛(115)의 장력을 조절할 수 있다. 구체적으로, 장력 조절 유닛(116)은 동력 전달 유닛(115)의 동력 전달체(1151)와 체결되고, 동력 전달체(1151)의 길이를 조절함으로써 동력 전달 유닛(115)의 장력을 조절할 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 구동 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 가이드 부재(119)는 구동 프레임(118)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 구동 프레임(118)은 가이드 부재(119)를 따라 이동될 수 있다. 구동원(111), 동력 변환 유닛(112), 동력 전달 유닛(115), 장력 조절 유닛(116)은 구동 프레임(118)에 연결되어, 구동 프레임(118)과 함께 이동될 수 있다.
구동 프레임(118)은 가이드 부재(119)를 따라 이동되면서, 동력 전달 유닛(115)의 장력을 유지할 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 2와 같이, 구동 모듈(110)을 포함하는 운동 보조 장치(100)에서, 복수 개의 측면 프레임(124)의 간격이 증가하고, 구동 프레임(118)이 이동되지 않는 경우, 구동 모듈(110) 및 조인트 모듈(130) 사이의 거리가 증가될 수 있다. 따라서, 동력 전달 유닛(115)에는 미리 설계된 기준 장력보다 큰 장력이 가해질 수 있다. 이 때, 구동 프레임(118)이 가이드 부재(119)를 따라 베이스 바디(122)로부터 멀어 지는 방향으로 이동함으로써, 구동 모듈(110) 및 조인트 모듈(130) 사이의 거리가 유지되어, 동력 전달 유닛(115)에 기준 장력에 해당하는 장력이 가해질 수 있다.
반대로, 복수 개의 측면 프레임(124)의 간격이 감소하고, 구동 프레임(118)이 이동되지 않는 경우, 구동 모듈(110) 및 조인트 모듈(130) 사이의 거리가 감소될 수 있다. 따라서, 동력 전달 유닛(115)에는 미리 설계된 기준 장력보다 작은 장력이 가해질 수 있다. 이 때, 구동 프레임(118)이 가이드 부재(119)를 따라 베이스 바디(122)를 향하여 이동함으로써, 구동 모듈(110) 및 조인트 모듈(130) 사이의 거리가 유지되어, 동력 전달 유닛(115)에 기준 장력에 해당하는 장력이 가해질 수 있다.
정리하면, 복수 개의 측면 프레임(124)의 간격에 대응하여, 구동 프레임(118)이 가이드 부재(119)를 따라서 능동적으로 선형 이동함으로써, 동력 전달 유닛(115)의 장력이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 동력 전달 모듈에 비정상적인 장력이 가해짐에 따라, 운동 보조 장치(100)가 손상되거나, 비정상적인 동작을 하는 것을 방지할 수 있다.
동력 풀리(117)는 구동 프레임(118)에 고정되고, 장력 조절 유닛(116)의 이동에 의하여 회전될 수 있다. 다만, 동력 풀리(117)는 구동 프레임(118)의 이동 과정에서 회전되지 않도록 구성될 수 있다.
장력 조절 유닛(116)은 동력 변환 블록(114)과 동력 전달 유닛(115)을 연결할 수 있다. 장력 조절 유닛은 조절 몸체(1161)와, 연결체(116a)를 포함할 수 있다. 조절 몸체(1161)는 동력 전달체(1151)와 체결되고, 연결체(116a)는 조절 몸체(1161)와 동력 변환 블록(114)을 연결할 수 있다.
동력 변환 블록(114)이 구동되면 장력 조절 유닛(116)이 구동되고, 이에 따라 동력 전달 유닛(115)이 작동될 수 있다. 장력 조절 유닛(116)은 가이드 부재(119)를 따라 구동될 수 있다. 가이드 부재(119)는 예를 들어, 리니어 모션 가이드(Linear motion guide)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과할 뿐 실시 예에서 가이드 부재의 종류가 제한되는 것은 아니다.
도 5는 실시 예에 따른 장력 조절 유닛의 사시도이다. 도 5(a)는 일부 고정 부재와 간섭부가 체결된 형태를 도시하고, 도 5(b)는 고정 부재와 간섭부가 모두 체결된 형태를 도시한다.
도 5를 참조하면, 장력 조절 유닛(116)은 동력 전달 유닛(115)의 장력을 조절할 수 있다.
장력 조절 유닛(116)은 조절 몸체(1161), 권회 부재(1162) 및 고정 부재(1164)를 포함할 수 있다.
조절 몸체(1161)는 권회 부재(1162)를 수용할 수 있다. 조절 몸체(1161)는 동력 변환 블록(114)에 체결되는 체결부(1166)를 포함할 수 있다. 위 구조에 따르면, 동력 변환 블록(114)이 구동될 때, 조절 몸체(1161)가 가이드 부재(119)를 따라 이동할 수 있다.
권회 부재(1162)는 동력 전달 유닛(115)과 체결되고, 권회 방향에 따라 동력 전달 유닛(115)을 감거나 풀 수 있다. 권회 부재(1162)는 예를 들어, 윈치(Winch) 형태이거나, 기둥 형태로 형성된 캡스턴(Capstan) 형태일 수 있다. 권회 부재(1162)의 일부는 개방되어, 개방된 곳으로 동력 전달 유닛(115)이 삽입될 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과할 뿐, 실시 예에서 권회 부재(1162)의 종류가 제한되는 것은 아니다.
권회 부재(1162)는 상단부에 돌출된 간섭부(1163)를 포함할 수 있다. 간섭부(1163)는 다각형의 단면을 갖는 기둥 형태로 형성될 수 있다. 간섭부(1163)은 너트 형상일 수 있다. 간섭부(1163)의 중심부에는 중공이 형성될 수 있다. 중공의 단면은 다각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 중공의 단면이 육각형인 경우, 사용자는 육각 렌치를 이용하여, 권회 부재(1162)를 권회시킬 수 있다.
권회 부재(1162)는 단수 또는 복수로 구성될 수 있다. 단일 권회 부재(1162)로 구성되는 경우, 적어도 하나의 동력 전달 유닛(115)과 체결될 수 있다. 단일 권회 부재(1162)가 복수 개의 동력 전달 유닛(116)과 체결되는 것도 가능할 수 있다. 또는, 복수 개의 권회 부재(1162)로 구성되는 경우, 각각의 권회 부재(1162)는 복수 개의 동력 전달 유닛(115)과 각각 체결될 수 있다.
고정 부재(1164)는 간섭부(1163)과 선택적으로 체결되어, 권회 부재(1162)의 회전을 간섭할 수 있다. 고정 부재(1164)에는 간섭부(1163)와 대응하는 형상의 만입부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 고정 부재(1164)의 만입부는 간섭부(1163)의 테두리면 중 2개의 면, 예를 들면 서로 마주보는 2개의 면에 접하는 형상을 가질 수 있다. 위와 같은 고정 부재(1164)를 이용하면, 선택적으로 간섭부(1163)의 회전을 제한할 수 있다.
다른 예로는, 고정 부재(1164)는 간섭부(1163)가 아닌 권회 부재(1162)의 몸체를 고정할 수도 있다. 예를 들어, 고정 부재(1164)는 권회 부재(1162)의 개방된 부분과 결합 될 수 있다.
고정 부재(1164)는 조절 몸체(1161) 내에서, 일 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있다. 예를 들면, 고정 부재(1164)의 일측에는 가이드 홈이 형성될 수 있다. 그리고 조절 몸체(1161)에는 가이드 홈에 삽입되는 돌출 부재가 형성될 수 있다. 위 구조에 의하면, 고정 부재(1164)가 일 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있다. 다른 예로, 가이드 홈에 삽입되고 고정 부재와 조절 몸체를 연결하는 별도의 볼트 부재가 마련될 수도 있다. 한편, 조절 몸체(1161)에는, 고정 부재(1164)의 외면을 적어도 일부를 간섭하는 간섭벽이 형성될 수 있다. 간섭벽에 의하면, 고정 부재(1164)가 가이드 홈이 형성된 방향으로만 슬라이딩 이동되고, 타 방향으로는 이동되지 않도록 할 수 있다.
고정 부재(1164)가 권회 부재(1162) 측으로 이동되어 고정 부재(1164)가 권회 부재(1162)와 접한 상태를 체결 상태라 할 수 있다. 고정 부재(1164)가 권회 부재(1162)와 체결되면 권회 부재(1162)의 권회가 제한될 수 있다.
이와 반대로, 고정 부재(1164)가 권회 부재(1162)의 반대 측으로 이동되어 고정 부재(1164)가 권회 부재(1162)와 이격된 상태를 해제 상태라 할 수 있다. 고정 부재(1164)가 권회 부재(1162)와 해제되면 권회 부재(1162)가 권회 되어, 동력 전달 유닛(115)의 길이를 조절할 수 있다.
도 5(b)는, 복수 개의 권회 부재(1162)와 복수 개의 고정 부재(1164)를 포함하는 장력 조절 유닛(116)을 예시적으로 도시하고 있다. 권회 부재(1162)는 조절 몸체(1161)의 중심부에 형성된 기둥을 중심으로, 조절 몸체(1161) 내부의 양측에 배치될 수 있다. 조절 몸체(1161)의 양측은 적어도 일부가 개방되어 동력 전달 유닛(115)이 권회 부재(1162)에 체결될 수 있다.
권회 부재(1162)의 일부는 조절 몸체(1161)의 상부로 돌출될 수 있다. 권회 부재(1162)는 상부에 배치되고 다각형 단면을 갖는 간섭부(1163)를 포함할 수 있다. 간섭부(1163)는 권회 부재(1162)의 몸체가 조절 몸체(1161)에 삽입된 후, 조절 몸체(1161)의 상부에서 권회 부재(1162)의 몸체와 체결될 수 있다. 또는, 간섭부(1163) 및 권회 부재(1162)의 몸체는 일체로 형성될 수 있다.
조절 몸체(1161)의 상부에는 함몰부(1165)가 형성되어 간섭부(1163) 및 고정 부재(1164)가 배치되고, 고정 부재(1164)는 함몰부(1165) 내에서 슬라이딩 이동 될 수 있다.
고정 부재(1164)는 함몰부(1165)의 형상에 상응하게 형성될 수 있다. 이 경우, 고정 부재(1164)를 일측으로 이동할 때, 고정 부재(1164)의 단부는 함몰부(1165)의 일측과 접하여 고정 부재(1164)의 이동이 제한될 수 있다.
복수 개의 고정 부재(1164)가 서로 접하는 면은 서로 상응하게 형성될 수 있다. 복수 개의 고정 부재(1164)가 서로 접하는 접촉 면은 서로 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어 접촉 면은 사선으로 형성되고, 제 1 고정 부재는 상부의 길이가 하부의 길이보다 길게 형성될 수 있으며, 이에 상응하는 제 2 고정 부재는 상부의 길이가 하부의 길이보다 짧게 형성될 수 있다. 복수 개의 고정 부재(1164)는 서로 점 대칭 형상으로 배치될 수 있다.
동력 전달 유닛(115)은 복수개의 동력 전달 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어 제 1 동력 전달 유닛(115a) 및 제 2 동력 전달 유닛(115b)을 포함할 수 있다. 제 1 동력 전달 유닛(115a) 및 제 2 동력 전달 유닛(115b)은 각각 제 1 권회 부재(1162a) 및 제 2 권회 부재(1162b)와 체결될 수 있다. 제 1 권회 부재(1162a) 및 제 2 권회 부재(1162b)는 독립적으로 작동하여 복수개의 동력 전달 유닛의 장력을 선택적으로 조절할 수 있다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 장력 조절 유닛의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 장력 조절 유닛(216)은 동력 전달 유닛(115)이 삽입될 수 있는 조절 몸체(2161)를 포함할 수 있다. 조절 몸체(2161)의 적어도 일 측에는 나사산이 형성된 삽입부(2162)가 형성될 수 있다. 삽입부(2162)는 조절 몸체(2161)의 일 측 또는 양측에 형성될 수 있으며, 삽입부(2162)는 조절 몸체(2161)를 관통하여 형성될 수도 있다.
동력 전달 유닛은, 동력 전달체(2151)와, 동력 전달체(2151)의 일측에 부착된 삽입체(215a)를 포함할 수 있다. 삽입체(215a)는 삽입부(2162)의 나사산에 대응되는 나사산이 형성될 수 있다.
예를 들어 삽입부(2162)에는 암나사산인 제 1 장력 조절 나사산이 형성되고, 삽입체(215a)에는 수나사산인 제 2 장력 조절 나사산이 형성될 수 있다.
도 6은 조절 몸체(2161)의 양측에 삽입부가 형성된 장력 조절 유닛(216)을 예시하고 있다. 동력 전달체(2151)를 회전 시키거나, 또는 조절 몸체(2161)를 회전시켜 동력 전달체(2151)을 조절 몸체(2161)의 내측으로 또는 외측으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 조절 몸체(2161)가 일 방향으로 회전되면, 2개의 삽입체(215a)가 모두 동시에 조절 몸체(2161)의 중심을 향하여 삽입되고, 타 방향으로 회전되면, 2개의 삽입체(215a)가 모두 동시에 조절 몸체(2161)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이탈될 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 동력 전달 유닛의 개략도이다.
도 7을 참조하면, 동력 전달 유닛(115)은, 동력 전달체(1151)와, 보호 유닛(1150)을 포함할 수 있다.
동력 전달체(1151)는, 예를 들어, 와이어, 케이블, 스트링, 고무줄, 스프링, 벨트, 또는 체인 등을 포함할 수 있다. 보호 유닛(1150)은, 샤프트(1152), 절곡관(1153), 회전 풀리(1154) 및 표면체(1155)를 포함할 수 있다.
샤프트(1152)는 유연한 재질(flexible material)로 구성될 수 있다. 샤프트(1152)는 동력 전달체(1151)의 일부를 감싸고, 동력 전달체(1151)는 샤프트(1152)의 내부에서 이동될 수 있다. 샤프트(1152)는 구동모듈의 일부를 감싸는 박스체(150)의 외부에 접하도록 배치될 수 있다.
회전 풀리(1154)는 동력 전달체(1151)가 절곡되는 부분에 위치할 수 있다. 다시 말하면, 회전 풀리(1154)는, 절곡관(1153)의 내부에 배치될 수 있다. 회전 풀리(1154)는, 동력 전달체(1151)와 접하도록 배치되어, 동력 전달체(1151)가 급격하게 꺾이지 않으면서, 부드럽게 이동하게 안내할 수 있다. 회전 풀리(1154)는 마찰이 거의 없는 베어링을 포함할 수 있다. 한편, 회전 풀리(1154) 대신 부싱(bushing)을 배치할 수도 있다.
절곡관(1153)은 동력 전달체(1151)의 적어도 일부를 감싸고, 회전 풀리(1154)가 수용되는 수용공간을 포함할 수 있다. 동력 전달체(1151)는 절곡관(1153) 내부에서 이동될 수 있다. 절곡관(1153)은 샤프트(1152)보다 강성이 높은 재질일 수 있다. 회전 풀리(1154)는 수용공간에 삽입되어 고정될 수 있다.
표면체(1155)는 동력 전달체(1151)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 동력 전달체(1151)는 표면체(1155)의 내부에서 이동될 수 있다.. 표면체(1155)는 복수 개의 조각들이 서로 유동 가능하게 연결된 비드(bead) 형태로 구성되어 표면체(1155)가 유연성을 가지도록 제공될 수 있다.
도 7은 샤프트(1152)와, 절곡관(1153)과, 표면체(1155)가 순서대로 배치된 경우에 대하여 예시적으로 도시하고 있다. 예를 들어, 샤프트(1152)는 박스체(150)의 외부면으로부터 연장될 수 있다. 샤프트(1152)의 일측에는 절곡관(1153)이 형성될 수 있다. 절곡관(1153)은 둔각으로 형성될 수 있다. 절곡관(1153)은 회전 풀리(1154)와 체결될 수 있다. 회전 풀리(1154)는 절곡관(1153)과 고정되어 동력 전달체의 구동에 따라 회전될 수 있다. 표면체(1155)는 절곡관(1153)의 일측으로부터 연장될 수 있다. 표면체(1155)는 복수 개의 조각들이 연결된 형태로 구성될 수 있다.
동력 전달체(1151)는 샤프트(1152)와, 절곡관(1153)과, 표면체(1155) 내부에서 이동할 수 있으며, 동력 전달체(1151)는 박스체(150) 외부에서 겉으로 드러나지 않을 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (21)

  1. 동력을 발생 시키는 구동원;
    상기 구동원에 연결되고, 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 회전 로드;
    상기 회전 로드와 체결되고, 상기 회전 로드의 회전에 따라 상기 회전 로드의 길이 방향을 따라서 직선 구동되는 동력 변환 블록; 및
    상기 동력 변환 블록의 구동에 따라 작동되는 동력 전달 유닛을 포함하는 구동 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력 변환 블록 및 동력 전달 유닛을 연결하며, 상기 동력 전달 유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 더 포함하는 구동 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 동력 전달 유닛은, 상기 장력 조절 유닛에 각각 연결되는 제 1 동력 전달 유닛 및 제 2 동력 전달 유닛을 포함하고,
    상기 장력 조절 유닛은, 상기 제 1 동력 전달 유닛 및 제 2 동력 전달 유닛 중 적어도 하나 이상의 동력 전달 유닛이 감기는 권회 부재를 포함하는 구동 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 장력 조절 유닛의 이동을 가이드하는 리니어 모션 가이드(linear motion guide)를 더 포함하는 구동 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동원에서 발생된 동력에 의해 회전되는 타이밍 벨트; 및
    상기 타이밍 벨트에 의해 구동되어 상기 회전 로드를 회전시키는 회전 풀리를 더 포함하는 구동 모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회전 로드에는, 제 1 나사산이 형성되고,
    상기 동력 변환 블록에는, 상기 제 1 나사산에 대응하는 제 2 나사산이 형성되는 구동 모듈.
  7. 구동 프레임;
    회전 동력을 발생 시키는 구동원;
    상기 구동원의 회전 동력을 직선 운동으로 변환시키는 동력 변환 유닛;
    상기 동력 변환 유닛으로부터 동력을 전달받아 작동되는 동력 전달 유닛; 및
    상기 구동 프레임의 이동을 가이드하는 가이드 부재를 포함하는 구동 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 동력 전달 유닛과 체결되고, 상기 동력 전달 유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 더 포함하고,
    상기 장력 조절 유닛은,
    상기 동력 전달 유닛이 감기는 권회 부재; 및
    상기 권회 부재와 선택적으로 체결하여, 상기 권회 부재의 회전을 간섭하는 고정 부재를 포함하는 구동 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 권회 부재의 상단에는 다각형의 간섭부가 형성되고,
    상기 고정 부재는 상기 간섭부와 대응되는 형상의 만입부가 형성되는 구동 모듈.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 장력 조절 유닛은 상기 고정 부재가 수용되는 함몰부가 형성되고, 상기 고정 부재는 함몰부 내에서 일 방향으로 슬라이딩되는 구동 모듈.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 권회 부재는 제 1 권회 부재 및 제 2 권회 부재를 포함하고,
    상기 동력 전달 유닛은 제 1 동력 전달 유닛 및 제 2 동력 전달 유닛을 포함하며,
    상기 제 1 권회 부재는 상기 제 1 동력 전달 유닛과 체결되고 상기 제 2 권회 부재는 상기 제 2 동력 전달 유닛과 체결되는 구동 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정 부재는 적어도 하나 이상의 권회 부재를 고정하는 구동 모듈.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정 부재는 제 1 고정 부재 및 제 2 고정 부재를 포함하고,
    상기 제 1 고정 부재 및 상기 제 2 고정 부재는 각각 상기 제 1 권회 부재 및 상기 제 2 권회 부재와 선택적으로 결합되는 구동 모듈.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 동력 전달 유닛과 체결되고, 상기 동력 전달 유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 더 포함하고,상기 동력 전달 유닛은, 동력 전달체와, 상기 동력 전달체의 일측에 부착되고 제 1 장력 조절 나사산이 형성된 삽입체를 포함하고,
    상기 장력 조절 유닛은, 조절 몸체와, 상기 조절 몸체의 적어도 일 측에 형성되고 상기 제 1 장력 조절 나사산에 대응하는 제 2 장력 조절 나사산이 형성된 삽입부를 포함하는 구동 모듈.
  15. 사용자에 부착되고 너비 조절이 가능한 고정 모듈;
    구동원과, 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 작동되는 동력 전달 유닛과, 상기 동력 전달 유닛과 체결되고 상기 동력 전달 유닛의 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 유닛을 포함하는 구동 모듈; 및
    상기 사용자의 동작을 보조하기 위한 조인트 모듈을 포함하는 운동 보조 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 조인트 모듈은, 상기 동력 전달 유닛과 연결되어, 상기 구동 모듈로부터 동력을 전달받아 동작하는 운동 보조 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 동력 전달 유닛은,
    동력 전달체; 및
    상기 동력 전달체의 적어도 일부에 형성되는 보호 유닛을 더 포함하는 운동 보조 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 보호 유닛은, 상기 동력 전달체의 구동에 따라 회전하는 회전 풀리를 포함하는 운동 보조 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 보호 유닛은, 상기 동력 전달체의 적어도 일부를 감싸는 절곡관을 포함하고,
    상기 절곡관은 상기 회전 풀리가 수용되는 수용공간을 포함하는 운동 보조 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 보호 유닛은, 상기 동력 전달체의 적어도 일부를 감싸는 유연성 재질의 샤프트를 포함하는 운동 보조 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 보호 유닛은, 상기 동력 전달체의 적어도 일부를 감싸고, 복수개의 조각들이 서로 유동 가능하게 연결된 표면체를 포함하는 운동 보조 장치.
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