KR20160101303A - System for assisting joint movement - Google Patents

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KR20160101303A
KR20160101303A KR1020150023440A KR20150023440A KR20160101303A KR 20160101303 A KR20160101303 A KR 20160101303A KR 1020150023440 A KR1020150023440 A KR 1020150023440A KR 20150023440 A KR20150023440 A KR 20150023440A KR 20160101303 A KR20160101303 A KR 20160101303A
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고훈건
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현대자동차주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints

Abstract

A system to assist joint movement is coupled to a first part and a second part which are connected by a joint of a body as a medium for applying an assisting force to the movement of the first part and the second part. The system to assist joint movement comprises: a wire of which one end portion is connected to the first part; a driving unit connected to the second part, and coupled to the other end portion of the wire to pull or release the wire in accordance with an external signal; a sensing unit detecting tension of the wire; and a control unit controlling the driving unit to pull or release the wire in accordance with a value detected by the sensing unit.

Description

관절 운동 보조 시스템{SYSTEM FOR ASSISTING JOINT MOVEMENT}[0001] SYSTEM FOR ASSISTING JOINT MOVEMENT [0002]

본 발명은 관절 운동 보조 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동장치와 와이어를 이용한 관절 운동 보조 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an articulation assist system, and more particularly, to an articulation assist system using a driving device and a wire.

많은 종류의 작업 장비들이 개발되어 왔음에도 불구하고 다양한 산업 현장에서 여전히 사람이 직접 작업해야만 하는 업무 또는 사람이 작업할 때 효율이 증대되는 업무가 존재한다.Despite the fact that many types of work equipment have been developed, there are still tasks that need to be directly performed by people in various industrial sites or that increase efficiency when people are working.

하지만 이러한 작업에는 때로 사람의 신체적 한계를 넘어서는 신체 능력을 요구하는 경우가 발생될 수 있으며, 이 경우 다수의 사람이 함께 공동 작업을 수행하거나 또는 소수의 사람들이 자신의 능력을 넘어서 작업을 수행하게 되는 바, 작업의 효율성이 떨어지고 작업자의 신체 상해가 발생될 수 있는 위험성이 항상 존재한다.Sometimes, however, these tasks require physical abilities that exceed the physical limitations of a person. In this case, a large number of people work together or a small number of people perform their work beyond their capabilities. There is always a risk that the efficiency of the bar and work may be reduced and the worker's personal injury may occur.

이를 해결하기 위해 작업자가 직접 착용할 수 있으면서 작업자의 움직임에 보조력을 더하는 착용식 로봇이 개발되어 왔는데, 종래의 착용식 로봇의 경우 로봇의 강건성과 작동 안정성을 위해 작업자의 전신을 금속 재질로 감싸도록 함으로써 작업자가 받는 하중을 로봇이 대신 받는 형태로 이루어져 있었다.
In order to solve this problem, wearable robots have been developed which can be worn by workers and add an auxiliary force to the movements of workers. In the case of conventional wearable robots, the entire body of the worker is wrapped with a metal material So that the robot receives the load received by the worker.

하지만 이러한 형태의 착용식 로봇은 다수개의 금속성 링크를 사용하기 때문에 무게 증대에 따른 작업자의 피로감 증대 또는 한정된 자유도로 인한 작업 불안정성을 야기하여왔고, 하중을 로봇이 대신 받게 하도록 하기 위해 로봇의 크기가 커질 수 밖에 없는 문제점이 있어왔던 것이다.
However, since this type of wearable robot uses a plurality of metallic links, it has been caused to increase worker fatigue due to the increase in weight or work instability due to limited freedom, and the size of the robot may increase to allow the robot to receive the load instead There has been a problem that is only outside.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

KRKR 10-2012-010474210-2012-0104742 AA

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 착용자의 관절부 움직임에 대한 보조력을 제공하도록 하여 불필요한 링크 구조를 삭제하고 구조를 간소화 시킨 관절 운동 보조 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a joint exercise assisting system in which an unnecessary link structure is eliminated and a structure is simplified by providing an assist force for movement of a wearer's joint.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 관절 운동 보조 시스템은 신체 중 관절을 매개로 연결되는 제1파트와 제2파트에 결합되어 제1파트와 제2파트의 움직임에 보조력을 가하는 관절 운동 보조 시스템에 있어서, 일단부가 상기 제1파트에 연결된 와이어; 상기 제2파트에 연결되고, 와이어의 타단부와 결합되어 외부 신호에 따라 와이어를 당기거나 풀어주는 구동부; 와이어의 장력을 검출하는 센싱부; 및 상기 센싱부에 의해 검출된 값에 따라 와이어를 당기거나 풀도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a joint motion assisting system including a first part coupled to a first part and a second part connected to each other through a joint in a body, 10. An auxiliary system, comprising: a wire having one end connected to the first part; A driving unit connected to the second part and coupled to the other end of the wire to pull or release the wire according to an external signal; A sensing unit for detecting a tension of the wire; And a control unit for controlling the driving unit to pull or release the wire according to the value detected by the sensing unit.

상기 제1파트와 제2파트 각각에 밴딩 결합되는 복수개의 스트랩을 더 포함하고, 와이어의 일단부와 구동부는 제1파트와 제2파트에 대응되는 스트랩에 각각 결합될 수 있다.And a plurality of straps band-coupled to the first and second parts, respectively, and one end of the wire and the driving unit may be respectively coupled to the straps corresponding to the first part and the second part.

상기 구동부는 와이어가 감기는 풀리와 제어부의 신호에 따라 풀리를 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.The driving unit may include a pulley for winding the wire and a driving motor for rotating the pulley according to a signal from the control unit.

상기 구동부는 구동모터의 회전을 풀리로 전달하도록 구동모터와 풀리에 각각 연결된 동력전달부를 더 포함하며, 동력전달부는 제2파트의 둘레를 따라 절곡된 상태로 구동모터의 회전을 풀리로 전달할 수 있다.The driving unit may further include a power transmitting unit connected to the driving motor and the pulley so as to transmit the rotation of the driving motor to the pulley, and the power transmitting unit may transfer the rotation of the driving motor to the pulley while being bent along the circumference of the second part .

상기 동력전달부는 코일 스프링의 형태로 이루어질 수 있다.The power transmitting portion may be formed in the form of a coil spring.

상기 구동모터는 제2파트의 둘레부에 복수개 마련되고, 각각 동력전달부를 매개로 풀리에 회전력을 전달할 수 있다.A plurality of drive motors are provided at the circumferential portion of the second part, and rotational force can be transmitted to the pulleys through the respective power transmitting portions.

관절에 대응되는 지점이 상호 회전 가능하도록 결합된 한 쌍의 링크들로 이루어지고 양단부가 제1파트와 제2파트의 스트랩에 각각 결합된 링크부를 더 포함할 수 있다.And a link portion having a pair of links coupled to each other so that the points corresponding to the joints can rotate with each other, and the both ends of the links being coupled to the straps of the first and second parts, respectively.

한 쌍의 링크들의 상호 회전 가능하게 결합된 지점에는 와이어가 설정된 경로로 이동하도록 가이드하는 와이어 가이더가 더 마련될 수 있다.A wire guider may be further provided at the mutually rotatably coupled points of the pair of links to guide the wire to move to the set path.

상기 센싱부는 관절의 굽힘 또는 펴짐에 따른 와이어의 장력 변화를 검출하고, 제어부는 검출된 장력 변화에 따라 와이어를 당기거나 풀도록 구동부를 제어할 수 있다.The sensing unit detects a change in the tension of the wire due to bending or spreading of the joint, and the control unit can control the driving unit to pull or release the wire according to the detected tension change.

상기 제어부는 와이어가 미리 설정된 기준 장력값을 유지하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
The controller may control the driving unit so that the wire maintains a preset reference tension value.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 관절 운동 보조 시스템에 따르면, 착용자의 관절 운동에 직접적으로 보조력을 제공하여 착용자의 용이한 움직임이 가능하고, 관절로 연결된 신체의 어느 부위에도 적용이 가능하여 보조력이 필요한 부분에 선택적으로 적용이 가능하다. According to the joint motion assisting system having the above-described structure, it is possible to provide an assist force directly to the wearer's joint motion to enable easy movement of the wearer, and it is applicable to any part of the body connected to the joint, It can be selectively applied to the required part.

또한, 최소한의 링크 사용으로 중량을 절감시키며, 부분적인 설치가 가능하여 움직임의 자유도를 증대시킬 수 있다.
In addition, it is possible to reduce the weight by using the minimum link and to increase the degree of freedom of movement by partially installing the link.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 운동 보조 시스템의 구성도.
도 2는 도 1의 A-A 단면을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 운동 보조 시스템의 관절 굽힘시 작동 모습을 도시한 도면.FIG. 1 is a block diagram of a joint motion assisting system according to an embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig. 1; Fig.
FIG. 3 is a view showing a state of operation of the joint motion assisting system according to an embodiment of the present invention at joint bending. FIG.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관절 운동 보조 시스템에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a joint motion assisting system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 운동 보조 시스템의 구성도이고 도 2는 도 1의 A-A 단면을 도시한 도면으로서, 신체 중 관절을 매개로 연결되는 제1파트(10)와 제2파트(20)에 결합되어 제1파트(10)와 제2파트(20)의 움직임에 보조력을 가하는 관절 운동 보조 시스템에 있어서, 일단부가 상기 제1파트(10)에 연결된 와이어(100); 상기 제2파트(20)에 연결되고, 와이어(100)의 타단부와 결합되어 외부 신호에 따라 와이어(100)를 당기거나 풀어주는 구동부(200); 와이어(100)의 장력을 검출하는 센싱부(300); 및 상기 센싱부(300)에 의해 검출된 값에 따라 와이어(100)를 당기거나 풀도록 구동부(200)를 제어하는 제어부(700)를 포함한다.FIG. 1 is a structural view of a joint motion assisting system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, showing a first part 10 and a second part 2, A joint motion assisting system coupled to a part (20) to apply an assist force to movement of a first part (10) and a second part (20), comprising: a wire (100) having one end connected to the first part (10); A driving unit 200 connected to the second part 20 and coupled to the other end of the wire 100 to pull or release the wire 100 according to an external signal; A sensing unit 300 for detecting the tension of the wire 100; And a control unit 700 for controlling the driving unit 200 to pull or release the wire 100 according to the value detected by the sensing unit 300.

상기 제1파트(10) 및 제2파트(20)는 신체의 다양한 부위가 될 수 있는데, 예컨데 팔꿉관절에 연결된 위팔부 및 아래팔부가 될 수 있고, 또는 무릎관절에 연결된 대퇴부 및 경부가 될 수 있다. 이는 실시예를 제시한 것일 뿐 이 외에도 관절을 매개로 연결된 다양한 신체 부위에 적용이 가능할 것이다.The first part 10 and the second part 20 may be various parts of the body, for example, the upper arm part and the lower arm part connected to the arthroscopic joint, or the thigh part and the neck part connected to the knee joint have. This is merely an example of the present invention, and it may be applied to various body parts connected through joints.

관절이 위치된 신체 부위라면 어디라도 적용이 가능하기 때문에 움직임에 있어서 보조력이 필요한 신체 부위에 부분적으로 설치될 수 있다. 또한 제1파트(10)와 제2파트(20)의 상대 회전에 보조력을 전달하기 위해 와이어(100)를 사용함으로써 다양한 형태의 관절부위에 설치되더라도 확실한 보조력 전달이 가능하게 된다.
Because it can be applied to any part of the body where the joints are located, it can be partially installed on parts of the body that require assistance in movement. In addition, by using the wire 100 to transmit the auxiliary force to the relative rotation of the first part 10 and the second part 20, it is possible to reliably transmit the assist force even if it is provided at various joint parts.

한편, 상기 제1파트(10)와 제2파트(20) 각각에 밴딩 결합되는 복수개의 스트랩(400)을 더 포함하고, 와이어(100)의 일단부와 구동부(200)는 제1파트(10)와 제2파트(20)에 대응되는 스트랩(400)에 각각 결합될 수 있다. 바람직하게 상기 스트랩(400)은 제1파트(10)와 제2파트(20)의 둘레를 감싸며 결합되고, 합성수지, 금속, 직물 등 다양한 형태의 재질로 이루어질 수 있으며 형태 또한 다양하게 설정될 수 있다. 또한 와이어(100)의 일단부와 구동부(200)는 제2파트(20)와 제1파트(10)에 대응되는 스트랩(400)에 각각 결합될 수도 있다. 상기 와이어(100)와 구동부의 설치 위치 등은 다양하게 설정될 수 있다.The first part 10 and the second part 20 may further include a plurality of straps 400 bendingly coupled to each of the first and second parts 10 and 20. The one end of the wire 100 and the driving part 200 may be connected to the first part 10 And the strap 400 corresponding to the second part 20, respectively. Preferably, the strap 400 is wrapped around the first part 10 and the second part 20, and may be formed of various materials such as synthetic resin, metal, and fabric. . One end of the wire 100 and the driving unit 200 may be coupled to the strap 400 corresponding to the second part 20 and the first part 10, respectively. The mounting position of the wire 100 and the driving unit may be variously set.

스트랩(400)이 설치됨에 따라 구동부(200)와 와이어(100)가 제1파트(10) 또는 제2파트(20)에 결합된 상태를 유지할 수 있고, 구동부(200)의 작동에 의해 와이어(100)가 당겨지고 풀어짐에 따라 제1파트(10)와 제2파트(20)가 상대회전을 할 수 있다.
The driving part 200 and the wire 100 can be kept coupled to the first part 10 or the second part 20 as the strap 400 is installed, The first part 10 and the second part 20 can rotate relative to each other as the first and second parts 100 and 100 are pulled and loosened.

한편, 상기 구동부(200)는 와이어(100)의 타단부가 감기는 풀리(220)와 제어부(700)의 신호에 따라 풀리(220)를 회전시키는 구동모터(210)를 포함할 수 있다.The driving unit 200 may include a pulley 220 for winding the other end of the wire 100 and a driving motor 210 for rotating the pulley 220 according to a signal from the controller 700.

상기 풀리(220)는 스트랩(400)에 브라켓등을 매개로 설치되어 자유 회전 될 수 있도록 함이 바람직하고, 회전 중심이 상기 구동모터(210)의 회전축과 연결되어 회전축의 회전에 따라 회전될 수 있다. 또한 상기 와이어(100)의 타단부는 풀리(220)에 결합되어 풀리(220)의 회전에 따라 와이어(100)가 풀리(220)에 감기거나 풀리(220)에서 풀어지도록 함이 바람직하다.The pulley 220 may be freely rotatably mounted on the strap 400 through a bracket or the like. The rotation center of the pulley 220 may be connected to the rotation shaft of the driving motor 210, have. The other end of the wire 100 is coupled to the pulley 220 so that the wire 100 is wound around the pulley 220 or loosened by the pulley 220 according to the rotation of the pulley 220.

또한, 상기 구동모터(210)는 풀리(220)의 회전 중심에 직접 결합되어 풀리(220)를 회전시킬 수도 있지만, 구동모터(210)의 회전을 풀리(220)로 전달하도록 구동모터(210)와 풀리(220)에 각각 연결된 동력전달부(230)이 더 마련될 수 있다. The drive motor 210 may be directly coupled to the center of rotation of the pulley 220 to rotate the pulley 220 but may be coupled to the drive motor 210 to transmit the rotation of the drive motor 210 to the pulley 220. [ And a power transmission unit 230 connected to the pulleys 220, respectively.

상기 동력전달부(230)은 제2파트(20)의 둘레를 따라 절곡된 상태로 구동모터(210)의 회전을 풀리(220)로 전달할 수 있도록 형성됨이 바람직한데, 상기 동력전달부(230)가 마련됨에 따라 구동모터(210)와 풀리(220)가 상호 이격되어 위치되더라도 구동모터(210)의 구동력을 풀리(220)로 전달할 수 있어 구동모터(210)와 풀리(220)의 설치 자유도 및 무게 밸런스의 다변화를 유도할 수 있다. 상기 동력전달부(230)의 절곡된 정도는 다양하게 설정될 수 있으며 반드시 제2파트(20)의 둘레 형상과 일치하지 않아도 동력전달이 가능한 범위 내에서 다양한 형상을 가질 수 있다.The power transmission unit 230 is preferably formed to be able to transmit the rotation of the driving motor 210 to the pulley 220 in a state where the power transmission unit 230 is bent along the periphery of the second part 20. The power transmission unit 230, Even if the driving motor 210 and the pulley 220 are spaced apart from each other, the driving force of the driving motor 210 can be transmitted to the pulley 220 and the installation freedom of the driving motor 210 and the pulley 220 And the weight balance can be diversified. The degree of bending of the power transmitting portion 230 may be variously set and may be variously shaped within a range in which power transmission is possible without necessarily matching the peripheral shape of the second part 20.

특히, 신체의 다양한 위치에 스트랩(400)이 설치될 수 있기 때문에 제2파트(20)의 두께에 따라 동력전달부(230)의 절곡된 정도는 다양하게 변화될 수 있는 바, 상기 동력전달부(230)은 코일 스프링의 형태로 이루어져, 다양한 둘레길이에 따라 가변적으로 변화되면서 절곡된 상태에서도 구동모터(210)의 회전을 상기 풀리(220)에 전달할 수 있다.
Particularly, since the strap 400 can be installed at various positions of the body, the degree of bending of the power transmitting portion 230 can be variously changed according to the thickness of the second part 20, (230) is in the form of a coil spring. The rotation of the driving motor (210) can be transmitted to the pulley (220) even when the pulley (220) is bent while varying in accordance with various circumferential lengths.

한편, 상기 구동모터(210)는 제2파트(20)의 둘레부에 복수개 마련되고, 각각 동력전달부(230)을 매개로 풀리(220)에 회전력을 전달하도록 설치될 수 있다.The drive motor 210 may be installed at a periphery of the second part 20 and may be provided to transmit a rotational force to the pulley 220 via the power transmitting part 230.

상기 구동모터(210)는 풀리(220)를 중심으로 제2파트(20)의 양측에 각각 하나 또는 두 개 이상 마련될 수 있으며, 각각의 구동모터(210)는 동력전달부(230)을 구비하여 상기 풀리(220)에 개별적으로 연결됨으로써 풀리(220)에 구동력을 전달 수 있다.One or more driving motors 210 may be provided on both sides of the second part 20 with the pulley 220 as a center. Each of the driving motors 210 may include a power transmitting part 230 So that the driving force can be transmitted to the pulley 220 by being individually connected to the pulley 220.

더욱 바람직한 실시예로서는 상기 구동모터(210)가 풀리(220)를 중심으로 제2파트(20)의 양측에 서로 대칭되게 배치되어 무게 밸런스를 유지하도록 함으로써 착용자가 이동시에도 편심된 하중을 받는 일 없이 안정적인 모션을 취할 수 있게 할 수 있다.In a further preferred embodiment, the driving motor 210 is symmetrically disposed on both sides of the second part 20 with respect to the pulley 220 so as to maintain a balance of weight, so that even when the wearer moves, Motion can be taken.

구동모터(210)가 풀리(220)를 중심으로 제2파트(20)의 양측에 배치된 경우에는 구동모터(210)가 각각 동일한 방향으로 회전할 때 풀리(220)에는 서로 다른 방향의 회전력이 작용하므로, 풀리(220)에 동일방향으로의 회전력을 가하기 위해 각 구동모터(210)는 서로 반대방향으로 회전하게 됨이 바람직하다. When the drive motor 210 is disposed on both sides of the second part 20 with the pulley 220 as a center, when the drive motor 210 rotates in the same direction, rotational force in different directions is applied to the pulley 220 It is preferable that the drive motors 210 rotate in opposite directions in order to apply rotational force to the pulley 220 in the same direction.

복수개의 구동모터(210)를 사용함으로써 작은 토크의 모터를 사용하더라도 원하는 크기의 최종 토크를 얻을 수 있고, 다양한 위치에 모터를 배치할 수 있어 적절한 무게 밸런스를 유지할 수 있다.By using the plurality of drive motors 210, a final torque of a desired magnitude can be obtained even if a small-torque motor is used, and the motor can be arranged at various positions, so that an appropriate weight balance can be maintained.

한편, 상기 구동부(200)의 또 다른 실시예로서, 구동모터(210)를 이용하지 않고 왕복형 피스톤을 이용하여 압축과 신장에 의해 와이어(100)를 당기거나 놓는 등의 구동방식을 취할 수도 있다. 왕복형 피스톤의 경우 와이어(100)와 직접 연결되거나 별도의 브라켓, 연결축, 풀리를 매개로 연결되어 와이어(100)를 잡아당기거나 놓을 수 있을 것이다.
As another embodiment of the driving unit 200, a driving system such as pulling or releasing the wire 100 by compression and extension using a reciprocating piston without using the driving motor 210 may be adopted . In the case of the reciprocating piston, the wire 100 may be directly connected to the wire 100, or may be connected to the wire 100 via a separate bracket, a connecting shaft, and a pulley.

한편, 양단부가 제1파트(10)와 제2파트(20)의 스트랩(400)에 각각 결합된 링크부(500)가 더 마련될 수 있고, 상기 링크부(500)는 관절에 대응되는 지점이 상호 회전 가능하도록 결합된 한 쌍의 링크들로 이루어질 수 있다. The link part 500 may be further provided with both ends connected to the straps 400 of the first part 10 and the second part 20 and the link part 500 may be provided at a point corresponding to the joint May be composed of a pair of links that are rotatably coupled.

상기 링크부(500)의 양단부가 제1파트(10)와 제2파트(20)에 각각 결합되어 있기 때문에 와이어(100)에 당김이 발생되더라도 제1파트(10) 또는 제2파트(20)에 벤딩된 스트랩(400)이 와이어(100)에 의해 제1파트(10) 또는 제2파트(20)의 길이를 따라 슬라이딩되어 이동하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 스트랩(400)이 벤딩된 위치를 상시 유지할 수 있어 스트랩(400)이 슬라이딩되어 이동함에 따라 와이어(100)의 장력이 변화되는 것을 방지할 수 있다.Since the both ends of the link part 500 are coupled to the first part 10 and the second part 20 so that the first part 10 or the second part 20, It is possible to prevent the bent strap 400 from sliding along the length of the first part 10 or the second part 20 by the wire 100. As the strap 400 is slid and moved, the tension of the wire 100 can be prevented from being changed because the strap 400 can always maintain the bent position.

상기 링크부(500)는 관절에 대응되는 지점이 자유회전 가능하기 때문에 관절을 굽히더라도 착용자가 불편함을 느끼지 않게 되며, 링크부(500)와 각각의 스트랩(400) 또한 소정의 상대 움직임이 가능하게 결합되어 착용자가 움직임에서 이질감을 느끼지 않도록 할 수 있다.Since the point corresponding to the joint is freely rotatable in the link part 500, the wearer does not feel inconvenience even if the joint is bent, and the link part 500 and each strap 400 can also perform a predetermined relative movement So that the wearer does not feel a sense of heterogeneity in movement.

또한, 상기 한 쌍의 링크들의 상호 회전 가능하게 결합된 지점에는 와이어(100)가 설정된 경로로 이동하도록 가이드하는 와이어 가이더(600)가 더 마련될 수 있는데, 상기 와이어 가이더(600)는 풀리 형태로 이루어지거나 또는 풀리와 같이 와이어(100)가 이동할 수 있도록 홈이 형성된 부재, 바람직하게는 탄성 재질의 부재가 되어 링크부(500)가 절곡되더라도 와이어(100)가 상시 일정한 지점을 지나갈 수 있도록 할 수 있다. 따라서 관절의 굽힘 정도에 따라서 와이어(100)의 장력변화가 발생될 수 있으며 와이어(100)의 당김 또는 풀림에 따른 보조력 제어가 가능하게 되는 것이다.
Further, the wire guider 600 may further include a wire guider 600 for guiding the wire 100 to move along a predetermined path at a mutually rotatable point of the pair of links, Or a member made of a resilient material such that the wire 100 can move, such as a pulley, so that the wire 100 can always pass through a certain point even if the link part 500 is bent have. Therefore, a tension change of the wire 100 can be generated according to the degree of bending of the joint, and auxiliary force control can be performed as the wire 100 is pulled or loosened.

한편, 상기 센싱부(300)는 와이어(100)에 걸리는 장력을 검출하는 센서로서, 로드셀을 이용할 수도 있고 또는 스트레인 게이지가 될 수도 있는 등 다양한 형태의 센싱 수단이 사용될 수 있다. 상기 로드셀을 사용하는 경우, 풀리(220)에 감기지 않는 범위 상에서 와이어(100)를 두 부분으로 나누고, 대향하는 각 단부에 상호 걸림 결합 될 수 있도록 후크 또는 고리를 형성하며, 각 후크 또는 고리가 서로 접하는 면에 상기 로드셀을 둠으로써 로드셀의 가압 정도에 따라 와이어(100)의 장력을 검출할 수 있을 것이다.Meanwhile, the sensing unit 300 may be a sensor for detecting a tension applied to the wire 100, and may be a load cell or a strain gauge. When the load cell is used, the wire 100 is divided into two parts in a range not wound around the pulley 220, and hooks or rings are formed so that they can be engaged with each other at opposite ends, The tensile force of the wire 100 can be detected according to the degree of pressing of the load cell by placing the load cell on the contact surface.

이러한 센싱부(300)를 사용하여 사용자의 움직임을 감지한 뒤 이에 따라 상기 구동부(200)를 제어함으로써 착용자의 움직임에 보조력을 가할 수 있는데, 우선 상기 센싱부(300)는 관절의 굽힘 또는 펴짐에 따른 와이어(100)의 장력 변화를 검출하고, 제어부(700)는 검출된 장력 변화에 따라 와이어(100)를 당기거나 풀도록 구동부(200)를 제어하게 됨이 바람직하다.The sensing unit 300 senses the movement of the user and controls the driving unit 200 according to the sensed movement of the user. The sensing unit 300 senses the bending or spreading of the joint, It is preferable that the controller 700 controls the driving unit 200 to pull or release the wire 100 in accordance with the detected tension change.

도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하자면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 운동 보조 시스템의 관절 굽힘시 작동 모습을 도시한 도면으로서, 도 2와 같이 제1파트(10)와 제2파트(20)가 직선 상태로 펴진 상태에서 도 3과 같이 관절의 굽힘이 발생되는 경우, 사용자 자력에 의해 관절이 굽혀져 감에 따라 와이어(100)의 장력은 증가하게 되고, 센싱부(300)는 이 장력의 증가 변화량 또는 변화율을 검출하며, 제어부(700)는 변화 정도에 따라 풀리(220)가 와이어(100)를 풀도록 구동부(200)를 제어하게 된다. 이때 상기 제어부(700)는 와이어(100)가 미리 설정된 기준 장력값을 유지하도록 상기 구동부(200)를 제어함이 바람직하다.2 and 3, FIG. 3 is a view illustrating a state of operation of the joint motion assisting system according to an embodiment of the present invention when joint bending is performed. As shown in FIG. 2, And the second part 20 are bent in a linear state, when the bending of the joint occurs as shown in FIG. 3, the tension of the wire 100 increases as the joint bends by the user's magnetic force, The control unit 700 controls the driving unit 200 so that the pulley 220 releases the wire 100 according to the degree of the change. At this time, the controller 700 controls the driving unit 200 so that the wire 100 maintains a preset reference tension value.

반대의 경우로, 관절이 굽혀진 상태에서 펴지는 상태로 가는 경우 와이어(100)를 다시 감도록 구동부(200)를 제어함으로써 상기 와이어(100)의 장력을 일정하게 유지하고 펴짐에 대한 보조력을 제1파트(10) 또는 제2파트(20)에 가할 수 있는 것이다.
In the opposite case, when the joint moves from the bent state to the extended state, the tension of the wire 100 is kept constant by controlling the driving unit 200 so as to rewind the wire 100, Can be added to the first part (10) or the second part (20).

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 관절 운동 보조 시스템에 따르면, 착용자의 관절 운동에 직접적으로 보조력을 제공하여 착용자의 용이한 움직임이 가능하고, 관절로 연결된 신체의 어느 부위에도 적용이 가능하여 보조력이 필요한 부분에 선택적으로 적용이 가능하다. According to the joint motion assisting system having the above-described structure, it is possible to provide an assist force directly to the wearer's joint motion to enable easy movement of the wearer, and it is applicable to any part of the body connected to the joint, It can be selectively applied to the required part.

또한, 링크의 사용으로 착용자에게 큰 하중의 발생시에도 안정적인 보조력 제공이 가능하여 착용자의 작업 용이성이 증대될 수 있다.In addition, by using the link, it is possible to provide a stable auxiliary force even when a large load is applied to the wearer, so that the ease of operation of the wearer can be increased.

그리고, 최소한의 링크 사용으로 중량을 절감시키며, 부분적인 설치가 가능하여 움직임의 자유도를 증대시킬 수 있다.In addition, it is possible to reduce the weight by using the minimum link and to increase the degree of freedom of motion by partially installing the link.

이에 더해, 복수개의 구동모터를 사용할 수 있어 소형 모터를 사용하더라도 원하는 크기의 토크를 발생시킬 수 있다.
In addition, since a plurality of drive motors can be used, a torque of a desired magnitude can be generated even if a small motor is used.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

100 : 와이어 200 : 구동부
210 : 구동모터 220 : 풀리
230 : 동력전달부 300 : 센싱부
400 : 스트랩 500 : 링크부
600 : 와이어 가이더 700 : 제어부100: wire 200:
210: drive motor 220: pulley
230: Power transmission unit 300: Sensing unit
400: Strap 500: Link portion
600: wire guider 700: control section

Claims (10)

신체 중 관절을 매개로 연결되는 제1파트와 제2파트에 결합되어 제1파트와 제2파트의 움직임에 보조력을 가하는 관절 운동 보조 시스템에 있어서,
일단부가 상기 제1파트에 연결된 와이어;
상기 제2파트에 연결되고, 와이어의 타단부와 결합되어 외부 신호에 따라 와이어를 당기거나 풀어주는 구동부;
와이어의 장력을 검출하는 센싱부; 및
상기 센싱부에 의해 검출된 값에 따라 와이어를 당기거나 풀도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 관절 운동 보조 시스템.A joint motion assisting system coupled to first and second parts connected to each other through joints in the body to apply an assist force to movements of first and second parts,
A wire having one end connected to the first part;
A driving unit connected to the second part and coupled to the other end of the wire to pull or release the wire according to an external signal;
A sensing unit for detecting a tension of the wire; And
And a control unit for controlling the driving unit to pull or release the wire according to the value detected by the sensing unit. 청구항 1에 있어서,
상기 제1파트와 제2파트 각각에 밴딩 결합되는 복수개의 스트랩을 더 포함하고, 와이어의 일단부와 구동부는 제1파트와 제2파트에 대응되는 스트랩에 각각 결합된 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a plurality of straps banded on each of the first and second parts, wherein one end of the wire and the driving unit are coupled to the straps corresponding to the first and second parts, respectively, system. 청구항 1에 있어서,
상기 구동부는 와이어가 감기는 풀리와 제어부의 신호에 따라 풀리를 회전시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the driving unit includes a pulley wound around the wire and a driving motor for rotating the pulley according to a signal from the control unit. 청구항 3에 있어서,
상기 구동부는 구동모터의 회전을 풀리로 전달하도록 구동모터와 풀리에 각각 연결된 동력전달부를 더 포함하며, 동력전달부는 제2파트의 둘레를 따라 절곡된 상태로 구동모터의 회전을 풀리로 전달하는 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method of claim 3,
The drive unit further includes a power transmission unit connected to the drive motor and the pulley so as to transmit the rotation of the drive motor to the pulley, and the power transmission unit transmits the rotation of the drive motor to the pulley while being bent along the circumference of the second part Features a joint motion aiding system. 청구항 4에 있어서,
상기 동력전달부는 코일 스프링의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method of claim 4,
Wherein the power transmitting portion is formed in the form of a coil spring. 청구항 4에 있어서,
상기 구동모터는 제2파트의 둘레부에 복수개 마련되고, 각각 동력전달부를 매개로 풀리에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method of claim 4,
Wherein a plurality of the drive motors are provided on a periphery of the second part, and each of the drive motors transmits a rotational force to the pulley through a power transmitting portion. 청구항 2에 있어서,
관절에 대응되는 지점이 상호 회전 가능하도록 결합된 한 쌍의 링크들로 이루어지고 양단부가 제1파트와 제2파트의 스트랩에 각각 결합된 링크부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method of claim 2,
Further comprising a link portion including a pair of links coupled to each other so that a point corresponding to the joint is rotatable, and both ends of the links being coupled to the straps of the first and second parts, respectively. 청구항 7에 있어서,
한 쌍의 링크들의 상호 회전 가능하게 결합된 지점에는 와이어가 설정된 경로로 이동하도록 가이드하는 와이어 가이더가 더 마련된 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method of claim 7,
Wherein a wire guider is further provided at a mutually rotatable point of the pair of links for guiding the wire to move to a set path. 청구항 1에 있어서,
상기 센싱부는 관절의 굽힘 또는 펴짐에 따른 와이어의 장력 변화를 검출하고, 제어부는 검출된 장력 변화에 따라 와이어를 당기거나 풀도록 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the sensing unit detects a change in the tension of the wire due to the bending or spreading of the joint, and the control unit controls the driving unit to pull or release the wire according to the detected tension change. 청구항 9에 있어서,
상기 제어부는 와이어가 미리 설정된 기준 장력값을 유지하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 관절 운동 보조 시스템.The method of claim 9,
Wherein the controller controls the driving unit so that the wire maintains a preset reference tension value.
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