KR20170037428A - 슬라이딩 어셈블리 및 이를 포함하는 운동 보조 장치 - Google Patents

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KR20170037428A
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Abstract

일 실시예에 따른 슬라이딩 어셈블리는, 전단부와 말단부를 포함하는 지지 프레임; 일부가 상기 지지프레임 내에 삽입되는 슬라이딩 프레임; 및 상기 지지 프레임과 슬라이딩 프레임 사이에 배치되어 상기 지지 프레임과 슬라이딩 프레임의 직접적인 접촉을 방지하는 지지부재를 포함하고, 상기 슬라이딩 프레임은 상기 지지프레임에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다.

Description

슬라이딩 어셈블리 및 이를 포함하는 운동 보조 장치{A SLIDING ASSEMBLY AND A AMOTION ASSIST APPARATUS COMPRISNG 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 몸체 프레임과, 몸체 프레임의 하측에 결합되어 사용자의 골반을 감싸는 골반 프레임과, 사용자의 대퇴부 및 종아리, 발 부위에 장착되는 대퇴부 프레임, 종아리 프레임, 발 프레임으로 구성된다. 골반 프레임과 대퇴부 프레임은 고관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되고, 대퇴부 프레임과 종아리 프레임은 무릎 관절부에 의해 회전 가능하도록 연결되며, 종아리 프레임과 발 프레임은 발목 관절부에 의해 회전 가능하도록 연결된다.
이러한 운동 보조 장치는 사용자의 다리 근력을 보조할 수 있도록 각 관절부들을 구동시키는 구동 모터나 유압시스템 등을 구비한 능동형 관절구조를 구비하기도 한다. 예를 들어, 양측의 고관절부에 각각 구동력을 전달하기 위한 2개의 모터를 구비할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 슬라이딩 어셈블리는, 전단부와 말단부를 포함하는 지지 프레임; 일부가 상기 지지프레임 내에 삽입되는 슬라이딩 프레임; 및 상기 지지 프레임과 슬라이딩 프레임 사이에 배치되어 상기 지지 프레임과 슬라이딩 프레임의 직접적인 접촉을 방지하는 지지부재를 포함하고, 상기 슬라이딩 프레임은 상기 지지프레임에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 지지 프레임은 수용 공간을 포함하고, 상기 슬라이딩 프레임은 슬라이딩 바(bar)를 포함하고, 상기 슬라이딩 바는 상기 수용 공간에 삽입될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 지지부재는 복수개의 롤러들을 포함하고, 상기 복수개의 롤러들 중 일부는 상기 지지프레임의 내측에 고정되고, 나머지는 상기 슬라이딩 바에 고정될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 수용공간에 상기 슬라이딩 바가 삽입되었을 때, 상기 지지프레임에 고정되는 롤러들은 상기 슬라이딩 바에 고정되는 롤러를 막아서, 상기 슬라이딩 프레임의 이탈을 방지할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 지지프레임의 전단부의 양 측에 한 쌍의 롤러들이 각각 고정되고, 상기 슬라이딩 바의 말단부의 양 측에 한 쌍의 롤러들이 각각 고정될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 지지프레임의 좌측에 배치된 롤러의 중심과 상기 지지프레임의 바의 우측에 배치된 롤러의 중심을 이은 선은, 상기 슬라이딩 바의 좌측에 배치된 롤러의 중심과 상기 슬라이딩 바의 우측에 배치된 롤러의 중심을 이은 선과 평행하게 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 지지프레임에 고정되는 롤러들 사이의 간격은 상기 슬라이딩 바의 형상에 대응하도록 조절가능하게 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 지지프레임은 상기 롤러에 대응하는 형상을 가지는 슬라이딩 홈을 포함하고, 상기 슬라이딩 프레임은 상기 롤러에 대응하도록 내측으로 파인 형상을 가지는 롤러 홈을 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 롤러들은 상기 슬라이딩 홈과 롤러 홈 사이에 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 슬라이딩 바와 상기 지지 프레임을 연결하는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 슬라이딩 바는 상기 슬라이딩 바의 상면과 하면 사이에 배치되는 제1 연결체를 포함하고, 상기 지지프레임은 상기 지지프레임의 말단부에 배치되는 제2 연결체를 포함하고, 상기 탄성 부재는 상기 제1 연결체 및 제2 연결체 사이를 연결할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제1 연결체는 상기 슬라이딩 바의 중앙에 배치되고, 상기 제2 연결체는 상기 지지프레임의 말단부의 중앙에 배치되고, 상기 탄성부재는 상기 슬라이딩 바의 길이방향에 평행한 힘을 상기 지지프레임과 상기 슬라이딩 바에 작용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 운동 보조 장치는, 사용자에 고정되는 고정 모듈; 상기 고정 모듈에 회전가능하게 고정되는 구동 모듈; 및 상기 사용자의 신체의 일 부분을 지지하며, 슬라이딩 어셈블리를 포함하고 상기 구동 모듈에 의해 구동되는 지지 모듈을 포함하고, 상기 슬라이딩 어셈블리는, 수용 공간을 포함하고 적어도 하나의 롤러가 고정되는 지지 프레임, 및 상기 수용 공간 내에 삽입되고 적어도 하나의 롤러가 고정되는 슬라이딩 바(bar)를 포함하는 슬라이딩 프레임을 포함하고, 상기 슬라이딩 프레임은 상기 지지프레임에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 수용공간에 상기 슬라이딩 바가 삽입되었을 때, 상기 지지프레임에 고정되는 롤러들이 상기 슬라이딩 바에 고정되는 롤러보다 더 바깥쪽에 배치되어, 상기 슬라이딩 바로부터 지지 프레임의 이탈을 방지할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 구동 모듈과 상기 슬라이딩 어셈블리 사이에 배치되는 회전 조인트를 더 포함하고, 상기 슬라이딩 프레임은 상기 회전 조인트와 착탈이 가능한 연결 프레임을 더 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 회전 조인트는 상기 구동 모듈에 장착 또는 탈착이 가능한 수동 관절(passive joint)를 포함하고, 상기 수동 관절은 하우징, 및 상기 하우징 내에 설치되는 힌지를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 힌지는 상기 하우징의 외측으로 돌출가능한 샤프트, 및 상기 샤프트에 고정되고 상기 샤프트를 이동시킬 수 있는 핸들을 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 하우징은 가이드 홈을 포함하고, 상기 핸들이 이동될 때, 상기 샤프트는 상기 샤프트의 원주 방향 또는 축 방향으로 상기 가이드 홈을 따라 이동할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 힌지는, 상기 힌지 내부에 배치되고 상기 하우징의 내측 또는 외측 방향으로 상기 샤프트에 힘을 작용하는 스프링을 더 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 샤프트의 끝단에는 샤프트 그루브가 형성되고, 상기 슬라이딩 프레임은 상기 샤프트 그루브와 접할 수 있는 돌출부를 포함하고, 상기 슬라이딩 프레임이 회전할 때, 상기 돌출부가 상기 샤프트 그루브에 걸리는 것에 의하여 상기 샤프트가 회전하고, 상기 스프링의 장력에 의하여 상기 샤프트는 상기 힌지의 내측으로 이동할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 배면도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 측면도를 도시한 도면이다.
도 3는 실시예에 따른 회전 조인트와 지지 모듈을 나타낸 도면이다
도 4는 실시예에 따른 슬라이딩 어셈블리의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 슬라이딩 어셈블리의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 슬라이딩 어셈블리의 조립도을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 슬라이딩 어셈블리의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 회전 조인트와 슬라이딩 어셈블리의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 힌지와 슬라이딩 결합 부재의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 10는 실시예에 따른 회전 조인트의 수동 관절의 작동 모습을 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예에 따른 회전 조인트와 연결 프레임이 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 실시예에 따른 회전 조인트와 슬라이딩 어셈블리가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
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, 운동 보조 장치(1)는, 대상체에 착용되어 대상체의 운동을 보조할 수 있다.
대상체는 사람, 동물 또는 로봇 등일 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 운동 보조 장치(1)는, 대상체의 허벅지의 운동을 보조하는 경우에 대하여 도시하고 있으나, 운동 보조 장치(1)는, 대상체의 손, 상박, 하박 등 상체의 다른 부분이나, 발, 종아리 등의 하체의 다른 부위를 보조하는 것도 가능하다. 다시 말하면, 운동 보조 장치(1)는, 대상체의 일 부분의 운동을 보조할 수 있다. 이하, 운동 보조 장치(1)가, 사람의 허벅지의 운동을 보조하는 경우에 대하여 예시적으로 설명하기로 한다.
운동 보조 장치(1)는, 고정 모듈(20), 구동 모듈(30), 회전 조인트(14) 및 지지 모듈(15)을 포함할 수 있다.
고정 모듈(20)은, 대상체에 고정될 수 있고, 대상체의 외면을 따라서 감싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 고정 모듈(20)은, 대상체의 허리의 일측에 고정될 수 있고, 대상체의 접촉 부분에 대응하는 만곡면을 포함하는 형상일 수 있다. 고정 모듈(20)은, 대상체의 일 측면에 배치되는 제 1 측면 프레임과, 대상체의 타 측면에 배치되는 제 2 측면 프레임을 포함할 수 있다. 제 1 측면 프레임 및 제 2 측면 프레임은 서로 탈부착 가능하게 제공될 수 있다. 제 1 측면 프레임 및 제 2 측면 프레임 사이의 거리는 대상체의 신체 조건에 적합하게 조절될 수 있다.
구동 모듈(30)은, 회전 조인트(14)로 전달되는 동력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(30)은, 회전 조인트(14)의 측 방향에, 다시 말하면, 구동 모듈(30)의 회전 축이 회전 조인트(14)의 회전 축으로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 구동 모듈(30) 및 회전 조인트(14)가 회전 축을 공유하는 경우보다, 대상체로부터 돌출되는 높이를 줄일 수 있다. 한편, 도면과 달리 구동 모듈(30)은, 회전 조인트(14)와 더욱 더 이격하여 배치될 수도 있다. 이 경우, 구동 모듈(30)로부터 회전 조인트(14)로 동력을 전달하는 동력 전달 모듈이 추가로 구비될 수 있다. 동력 전달 모듈은, 기어 등의 회전체이거나, 와이어, 케이블, 스트링, 고무줄, 스프링, 벨트, 또는 체인 등의 길이 방향 부재일 수도 있다.
회전 조인트(14)는, 구동 모듈(30)로부터 동력을 전달받아 회전될 수 있다. 회전 조인트(14)는, 대상체의 관절부의 운동을 보조할 수 있다. 회전 조인트(14)는, 대상체의 관절부에 대응하는 위치인 고정 모듈(20)의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 회전 조인트(14)는, 대상체의 고관절의 일측에 배치될 수 있다. 회전 조인트(14)의 일측은 구동 모듈(30)에 연결되고, 타측은 지지 모듈(15)에 연결될 수 있다.
지지 모듈(15)은, 대상체의 일부를 지지하고, 운동을 보조할 수 있다. 슬라이딩 어셈블리(14)의 회전력에 의해 회전될 수 있는 지지 모듈(15)은, 회전 조인트(14)와 결합되는 수동 관절(passive joint)를 포함할 수 있다. 이 경우 힌지 결합 구조의 힌지 축 및 회전 조인트(14)의 회동 축에 의해, 지지 모듈(15)은, 고정 모듈(20)에 대하여 적어도 2 자유도(degree??of??freedom) 운동을 할 수 있다. 지지 모듈(15)은, 슬라이딩 프레임(100), 측면 프레임(152), 작용 부재(153) 및 지지 밴드(154)를 포함할 수 있다.
슬라이딩 프레임(100)는, 회전 조인트(14) 및 측면 프레임(152)을 연결하고, 회전 조인트(14)의 회전력에 의해 회전될 수 있다. 슬라이딩 프레임(100)는, 측면 프레임(152)에 슬라이딩 이동 가능하게 설치될 수 있다.
측면 프레임(152)은, 대상체의 일 부분에 힘을 전달할 수 있다. 측면 프레임(152)의 일 단부는, 슬라이딩 프레임(100)에 연결되어 회동되고, 타 단부는, 지지 밴드(154)에 연결되어, 대상체의 일 부분에 힘을 전달할 수 있다. 예를 들어, 측면 프레임(152)은 대상체의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 측면 프레임(152)은, 대상체의 허벅지의 길이 방향을 따라서 연장되고 절곡되어 대상체의 허벅지 둘레의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 측면 프레임(152)의 일 단부는, 대상체의 허벅지 측면에 위치하고, 타 단부는, 대상체의 허벅지 전면에 위치할 수 있다. 다시 말하면, 측면 프레임(152)의 일 단부 측의 면과, 타 단부 측의 면은 서로 직교할 수 있다.
작용 부재(153)는, 측면 프레임(152)의 타 단부에 연결되어, 대상체의 일부에 힘을 작용할 수 있다.. 예를 들어, 작용 부재(153)는, 대상체의 허벅지의 전면 또는 둘레 방향을 따라 배치되어, 대상체의 허벅지를 밀거나 당길 수 있다. 작용 부재(153)는, 측면 프레임(152)의 타 단부를 중심으로 양측으로 연장되는 대상체의 허벅지에 대응하는 만곡면을 포함할 수 있다.
지지 밴드(154)는, 작용 부재(153)의 일측에 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지 밴드(154)는, 대상체의 허벅지의 적어도 일부의 둘레를 감싸도록 배치되어, 대상체의 허벅지가 측면 프레임(152)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 3는 회전 조인트(14)와 지지 모듈(15)의 결합된 모습을 나타낸다. 측면 프레임(152)은 사용자의 허벅지 모양을 따라 감쌀 수 있도록 형성되고, 두 개의 판 사이에 이격 부재를 삽입하여 입체적인 모습을 나타내는 구조를 가진다. 측면 프레임(152)은 플렉시블한 재료로 형성될 수 있다.
측면 프레임(152)의 전단부는 슬라이딩 프레임(100)를 삽입하기 위하여 비어 있는 구조를 가질 수 있다. 측면 프레임(152)의 말단부에는 작용 부재(153)가 연결되고, 작용부재(152)에는 지지 밴드(154)가 연결된다.
회전 조인트(14)는 슬라이딩 어셈블리(100)와 수동 관절에 의하여 결합되고, 슬라이딩 어셈블리(100)는 일 부분은 측면 프레임(152)의 개구에 삽입된다. 일단 슬라이딩 어셈블리(100)는 측면 프레임(152)으로부터 쉽게 빠지지 않도록, 견고하게 삽입되는 것이 바람직하다.
도 4 및 5는 슬라이딩 어셈블리(100)의 분해 사시도를 나타낸다. 슬라이딩 어셈블리(100)는 전단부와 말단부를 포함하는 지지 프레임(120), 및 슬라이딩 바(111)가 지지프레임 (120)의 수용 공간 내에 삽입되는 슬라이딩 프레임(110)을 포함할 수 있다. 슬라이딩 프레임(110) 및 지지프레임 (120)은 경량화를 위하여 알루미늄을 절삭 가공하거나, 주조하여 제조할 수 있다.
슬라이딩 프레임(110)는 회전 조인트(14)와 결합가능한 'Y'자 형상의 연결 프레임(112), 및 연결 프레임(112)의 중앙 부분으로부터 연장하고 바 형태의 슬라이딩 바(111)를 포함할 수 있다.
연결 프레임(112)의 양 단부(113)에는 회전 조인트(14)의 수동 관절과 결합하기 위한 캡(cap, 114)이 설치될 수 있다. 연결 프레임(112)의 'Y'자 형상의 양 단부(113)는 구멍을 포함하며 있으며, 캡(114)는 이러한 구멍에 대응하는 형상을 가지고, 캡(114)은 지름이 큰 부분과 지름이 작은 부분을 가지는 실린더 형상이며, 지름이 작은 부분이 구멍 내로 삽입될 수 있다.
슬라이딩 바(111)의 상단은 연결 프레임(112)과 이어지고, 지지 프레임(120)의 수용공간에 삽입 가능한 크기를 가지는 바(bar) 형상을 가질 수 있다. 슬라이딩 바(111)의 하단에는 제1 롤러(115)가 지지될 수 있는 실린더 형상의 제1 로드(118)가 제공될 수 있다. 제1 로드(118)은 슬라이딩 바(111)와 일체형으로 형성될 수 있다. 슬라이딩 바(111)의 말단부의 양 측에는 한 쌍의 제1 롤러(115)가 각각 고정될 수 있다
제1 롤러(115)는 제1 로드(118)에 끼워지고, 끼워진 제1 롤러(115)의 이탈을 방지하기 위하여 롤러 커버(117)가 제공될 수 있다. 제1 로드(118)에 제1 롤러(115)가 씌워지고, 롤러 커버(117)을 덮은 후에, 롤러 커버(117)의 외측에서 제1 로드(118)를 관통하는 볼트에 의하여 롤러 커버(117)가 슬라이딩 바(111)의 하단에 고정될 수 있다.
제1 롤러(115)는 제1 로드(118)를 중심으로 자유롭게 회전할 수 있으며, 회전을 원활하게 하기 위하여 제1 롤러(115)와 제1 로드(118) 사이에 제1 베어링이 베치될 수 있다.
슬라이딩 바(111)는 제1 롤러(115)가 원활하게 지나갈 수 있는 공간을 제공하기 위하여, 제1 롤러(115)에 대응하는 형상을 가지고, 슬라이딩 바(110)의 중앙 쪽으로 내측으로 파인 형상을 가지는 롤러 홈(119)를 포함할 수 있다.
지지 프레임(120)은 완전히 개방된 전단부, 부분적으로 폐쇄된 말단부, 및 슬라이딩 바(111)를 수용할 수 있는 수용 공간, 수용 공간을 감싸는 케이스(121)을 포함할 수 있다. 지지 프레임(120)의 케이스(121)는 전체적으로 육면체에 가까운 형상을 가질 수 있고, 정면 또는 후면은 측면 프레임(152)의 형상에 대응하여 다소 구부러진 곡면을 가질 수 있다. 지지프레임(120)의 전단부의 양 측에 한 쌍의 제2 롤러(126)들이 각각 고정될 수 있다.
지지 프레임(120)의 전단부의 개구에 인접한 부분에서, 제2 롤러(126)가 지지 프레임(120)의 수용 공간 내에 배치될 수 있다. 제2 롤러(126)의 위치를 고정하기 위하여 지지 프레임(120)의 외측에서 제2 로드(126)가 지지 프레임(120)을 관통할 수 있다. 제2 로드(126)는, 제2 로드가 삽입되는 방향의 반대 편의 지지 프레임(120)에서 볼트로 위치가 고정될 수 있다.
제2 롤러(125)는 제2 로드(126)를 중심으로 자유롭게 회전할 수 있으며, 회전을 원활하게 하기 위하여 제2 롤러(125)와 제2 로드(126) 사이에 제2 베어링이 베치될 수 있다.
지지 프레임(120)의 말단부에는 삽입체(122)가 삽입될 수 있으며, 삽입체(120)는 지지 프레임(120)의 중앙에 배치될 수 있다. 삽입체(120)는 지지 프레임(120)의 외측에서 지지 프레임(120)의 정면 또는 후면을 관통하는 볼트에 의하여 위치가 고정될 수 있다.
지지 프레임(120)의 측면은 제2 롤러(126)가 원활하게 지나갈 수 있는 공간을 제공하기 위하여, 제2 롤러(126)에 대응하는 형상을 가지고, 지지 프레임(120)의 측면이 외측으로 형상을 가지는 슬라이딩 홈(129)를 포함할 수 있다.
지지 프레임(120)과 슬라이딩 프레임(110)가 결합된 상태에서는 제1 및 제2 롤러(115, 125)들은 슬라이딩 홈(129)과 롤러 홈(119) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 롤러(115) 및 제2 롤러(115, 125)의 지름은, 슬라이딩 홈(129)과 롤러 홈(119) 사이의 간격과 실질적으로 동일하거나 다소 작도록 선택되는 것이 바람직하다.
슬라이딩 어셈블리(110)는 슬라이딩 프레임(110)과 지지 프레임(120)을 연결하는 탄성 부재(130)을 더 포함할 수 있다. 탄성 부재(130)는 스프링 또는 고무 재질의 탄성 밴드로 구성될 수 있으며, 슬라이딩 바와 지지 프레임(120) 사이에 복원력을 제공할 수 있다.
슬라이딩 바(111)는 슬라이딩 바의 일 면으로부터 돌출하는 제1 연결체(126)를 포함하고, 지지프레임(120)은 삽입체(122)의 상단부에 배치되는 제2 연결체(127)를 포함하고, 탄성 부재(130)는 제1 연결체(116) 및 제2 연결체(127) 사이를 연결할 수 있다.
도 6은 슬라이딩 어셈블리(100)의 조립도을 나타낸다. 도6(a)는 슬라이딩 프레임(110)가 지지 프레임(120)에 가장 깊게 삽입되어 있는 상태를 나타내고, 도6(a)는 슬라이딩 프레임(110)가 지지 프레임(120)으로부터 가장 많이 빠져나와 상태를 나타낸다. 슬라이딩 바(111)의 길이는 지지 프레임(120)의 외형 틀(121)의 길이와 실질적으로 동일하거나 다소 작은 것이 바람직하다.
지지 프레임(120) 수용공간에 슬라이딩 바(111)가 삽입된 상태에서, 지지 프레임(120)의 전단부에 고정된 제2 롤러(125)는 슬라이딩 바(111)에 고정되는 제1 롤러(115)보다 더 바깥쪽에 위치하게 된다. 즉, 제2 롤러(125)는 지지 프레임(120)의 개방된 전단부의 개구를 막는 위치에 배치되어 있고, 제1 롤러(115)는 지지 프레임(120)의 폐쇄된 말단부와 제2 롤러(125) 사이에서만 움직일 수 있다.
따라서, 슬라이딩 바(111)가 지지 프레임(120)의 수용 공간 내에서 움직일 때, 2 롤러(125)가 제1 롤러(115)의 지지 프레임(120)으로부터의 이탈을 막으므로, 슬라이딩 프레임(110)가 지지 프레임(120)으로부터 이탈하는 것을 불가능하게 할 수 있다.
지지프레임(120)의 좌측에 배치된 롤러의 중심과 지지프레임(120)의 우측에 배치된 롤러의 중심을 이은 선은, 슬라이딩 바(111)의 좌측에 배치된 롤러의 중심과 슬라이딩 바(111)의 우측에 배치된 롤러의 중심을 이은 선과 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 지지프레임(120)에 고정되는 제2 롤러(126)들 사이의 간격은 슬라이딩 바(111)의 형상에 대응하도록 조절될 수 있다. 이러한 배치 방식은 슬라이딩 바(111)가 원활하게 지지 프레임(120)의 수용공간 내에서 걸림 없이 이동하는 것을 가능하게 한다.
제1 연결체(116)는 슬라이딩 바(111)의 중앙에 배치되고, 지지프레임(120)의 제2 연결체(127)는 지지 프레임(120)의 말단부의 중앙에 배치될 수 있다. 따라서, 탄성부재(130)는 슬라이딩 바(111)의 길이방향에 평행한 힘을 지지프레임(120)과 상기 슬라이딩 프레임(110)에 작용할 수 있다.
도 6(a)에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 바(111)가 지지 프레임(1 20)의 말단부까지 삽입된 경우에는, 탄성부재(130)가 작용하는 장력이 작으나, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 바(111)가 지지 프레임(1 20)의 전단부까지 돌출해 나온 경우에는, 탄성부재(130)가 작용하는 장력이 가장 크다.
제1 롤러(115) 또는 제2 롤러(125)는 내부에 베어링이 내장되어 있어 슬라이딩 바(111)와 지지 프레임(120) 사이의 마찰 저항력을 최소화할 수 있다. 또한, 제1 롤러(115) 또는 제2 롤러(125)는 구르기 운동(rolling motion)을 할 수 있으므로, 슬라이딩 프레임(110)과 지지 프레임(120) 사이를 연결하고, 서로의 유격을 최소화 할 수 있다. 또한, 제2 롤러(125) 자체가 슬라이딩 프레임(110)의 이탈을 방지하는 스토퍼(Stopper) 기능을 수행할 수 있다.
도 7(a)는 도 6(a)에서 AA'선이 투시하는 슬라이딩 어셈블리(100)의 단면도를 나타내고, 도7(b)는 6(a)에서 BB'선이 투시하는 슬라이딩 어셈블리(100)의 단면도를 나타낸다.
도 7(a)는, 슬라이딩 어셈블리(100)에서 지지 프레임(120)의 전단부 부분에 배치되는 제2 롤러(125)의 배치 구조를 나타낸다. 지지 프레임(120)의 양 측에 배치 되는 제2 롤러(125)는 각각 제2 로드(126)를 중심으로 끼워져 있다. 제2 롤러(125)는 롤러 홈(119)과 슬라이딩 홈(129) 사이에 배치되어 있으며, 제2 롤러(125)과 슬라이딩 홈(129) 사이에는 슬라이딩 바(111)의 원활한 이동을 위하여 약간의 간격(aperture)가 존재할 수 있다.
도 7(b)는, 슬라이딩 어셈블리(100)에서 지지 프레임(120)의 전단부 부분에 배치되는 슬라이딩 바(110)의 제1 롤러(115)의 배치 구조를 나타낸다. 도 7(b)에서, 슬라이딩 바(111)의 양 측에 배치 되는 제1 롤러(115)는 각각 제1 로드(118)를 중심으로 끼워져 있다. 제1 롤러(115)는 롤러 홈(119)과 슬라이딩 홈(129) 사이에 배치되어 있으며, 제2 롤러(125)과 롤러 홈(129) 사이에는 슬라이딩 바(111)의 원활한 이동을 위하여 약간의 간격(aperture)가 존재할 수 있다.
도 8은 회전 조인트(14)와 슬라이딩 어셈블리(100)의 연결되는 부분의 분해 사시도를 나타낸다. 회전 조인트(14) 및 슬라이딩 어셈블리(100) 사이에는 장착 또는 탈착이 가능한 수동 관절(passive joint)이 제공될 수 있다.
슬라이딩 프레임(110)는 회전 조인트(14)와 착탈이 가능한 연결 프레임(112)을 포함하고, 회전 조인트(14)에 제공되는 수동 관절은 하우징(141), 및 하우징(141) 내에 설치되는 힌지(150)를 포함할 수 있다. 연결 프레임(112)의 양 단부(113)에는 회전 조인트(14)의 힌지(150)와 결합하기 위한 캡(cap, 114)이 설치될 수 있다.
힌지(150)는 하우징(141)의 외측으로 돌출가능한 샤프트(143), 및 샤프트(143)에 고정되고 샤프트(143)를 이동시킬 수 있는 핸들(145)를 포함할 수 있다. 샤프트(143)의 끝단에는 샤프트의 길이 방향으로 일부가 파이고 원주 방향으로 반원 형태로 깎인 샤프트 그루브(147)을 포함할 수 있다.
샤프트(143)의 끝단의 반대편에는 샤프트(143)의 내측으로 삽입될 있는 스프링 부재(146)가 배치될 수 있다. 스프링 부재(146)는, 샤프트(143)의 삽입되는 부분의 반대편 쪽의 끝단에서 지름이 다소 큰 고정 단부를 포함하며, 고정 단부는 하우징(141)내의 중앙 부분에 배치되는 걸림 턱에 의하여 고정될 수 있다.
따라서, 스프링 부재(146)는 힌지(150)가 하우징(141)의 내측으로 이동해 있을 때, 샤프트(143)를 외측 방향으로 밀어내는 힘을 작용할 수 있고, 힌지(150)가 하우징(141)의 외측으로 이동해 있을 때, 샤프트(143)를 하우징(141) 내측 방향으로 끌어당기는 힘을 작용할 수 있다.
하우징(141)은 가이드 홈(142)을 포함하고, 사용자가 핸들(145)를 이 이동시킬 때, 샤프트(143)는 가이드 홈(142)의 형상을 따라, 샤프트(143)의 원주 방향 및 축 방향으로 이동할 수 있다. 가이드 홈(142)은 케이스(141)의 중심을 기준으로 양 측에 두 개로 제공될 수 있다.
가이드 홈(142)의 형상은 하우징(131)의 원주 방향을 따라 서로 평행한 두 개의 세로 홈(1421, 1423)과, 이러한 평행한 홈을 연결하는 하우징(131)의 길이 방향으로의 가로 홈(1422)을 포함할 수 있다.
슬라이딩 어셈블리(100)가 회전 조인트(14)에 장착되기 위해서는, 샤프트(143)이 캡(114) 내부로 돌출해야 하며, 핸들(145)이 외측 세로 홈(1423)에 위치되어야 한다. 슬라이딩 어셈블리(100)가 회전 조인트(14)로부터 탈착되기 위해서는, 샤프트(143)이 캡(114)이 하우징(141) 내로 이동해야 하며, 핸들(145)이 좌측 세로 홈(1423)또는 가로 홈(1422)에 위치되어야 한다.
도 9(a)는 힌지(150)와 슬라이딩 프레임(110)의 연결 프레임(112)의 양 단부(113)에 고정되는 캡(114)의 사시도를 나타내고, 도 9(b)는 샤프트(143)의 끝단에 배치되는 샤프트 그루브(147)의 정면도, 도 9(c)는 캡(114)의 내측에 배치되는 돌출부(1141)의 정면도를 나타낸다.
샤프트(143)의 끝단에는 샤프트 그루브(147)가 형성되고, 캡(114)은 샤프트(143)가 회전할 때 샤프트 그루브(147)와 접할 수 있는 돌출부(1141)를 포함할 수 있다.
슬라이딩 어셈블리(100)가 회전 조인트(14)에 대하여 상대적으로 회동할 때, 연결 프레임(112)의 단부(113)에 고정되는 캡(114)은 샤프트(143)에 대하여 상대적으로 회동한다.
이 경우, 돌출부(1141)은 샤프트 그루브(147)에 걸리고, 이에 따라서, 돌출부(1141)가 샤프트(143)를 샤프트(143)의 원주 방향으로 회전시킬 수 있다. 이때, 스프링 부재(146)가 하우징(141)의 내측 방향으로 장력을 작용하고 있으므로, 핸들(145)이 제1 세로 홈(1421)로부터, 가로 홈(1422)로 이동하고, 샤프트(143)는 하우징(141)의 내측 방향으로 이동할 수 있다.
핸들(145)이 가로 홈(1422)에 배치되어 있는 상태에서는, 샤프트(143)가 캡(114) 내에 삽입되어 있지 않으므로, 슬라이딩 어셈블리(100)를 회전 조인트(14)로부터 탈착할 수 있다.
도 10은 회전 조인트(14)의 하우징(141) 내에 힌지(150)가 삽입되어 있는 모습을 나타낸다.
도 10(a)에서는, 핸들(145)이 내측 세로 홈(1421)에 배치되어 있으며, 샤프트(143)가 하우징(141) 내에 위치한다. 도 10(b)에서는, 핸들(145)이 외측 세로 홈(1423)에 배치되어 있으며, 샤프트(143)가 하우징(141) 외측으로 돌출한다.
도 11은 실시예에 따른 회전 조인트(14)와 슬라이딩 어셈블리(100)가 결합된 모습을 나타낸다.
도 11(a)에서는, 핸들(145)이 내측 세로 홈(1421)에 배치되어 있으며, 샤프트(143)가 하우징(141) 내에 위치한다. 이때, 샤프트(143)가 연결 프레임(112)의 단부(113) 내로 삽입되지 않기 때문에, 슬라이딩 어셈블리(100)가 회전 조인트(14)에 고정되지 않고, 자유롭게 탈착이 가능하다.
도 11(b)에서는, 핸들(145)이 외측 세로 홈(1423)에 배치되어 있으며, 샤프트(143)가 하우징(141) 외측으로 돌출한다. 이때, 샤프트(143)가 연결 프레임(112)의 단부(113) 내로 삽입되므로, 슬라이딩 어셈블리(100)가 회전 조인트(14)에 고정될 수 있다.
핸들(145)을 이용하여 회전 조인트(14)와 슬라이딩 어셈블리(100)의 장착 또는 탈착이 가능하므로, 사용자가 한 손을 이용하더라도 간편하게 장착 또는 탈착 기능하다. 또한 스프링 부재(146)에 의하여 샤프트(143)에 지속적으로 하우징(141)의 외측 또는 내측 방향으로 힘이 작용하므로, 핸들(145)을 샤프트(143)의 원주 방향으로만 돌려주면, 샤프트(143)의 이동은 가이드 홈(142)을 따라 자연스럽게 발생한다.
도 12는 회전 조인트(14)와 슬라이딩 어셈블리(100)가 결합된 모습을 나타낸다. 슬라이딩 어셈블리(100)의 지지 프레임(120)은 측면 프레임(152)에 삽입된다.
도 12(a)는 슬라이딩 어셈블리(100)의 슬라이딩 바(111)가 지지프레임(120)의 말단부까지 삽입된 모습을 나타내고, 도 12(b)는 슬라이딩 어셈블리(100)의 슬라이딩 바(111)가 지지프레임(120)의 전단부까지 빠져나온 모습을 나타낸다.
슬라이딩 어셈블리(100)를 운동 보조 장치(1)에 대하여 적용했을 때, 사용자의 신장 차이에 따른 길이를 보상할 수 있다. 사용자마다 각각 다른 허벅지 길이를 가지며, 슬라이딩 바(111)의 이동 범위인 슬라이딩 조인트 스트로크(Sliding Joint Stroke) 내에서 회전 조인트(14)와 측면 프레임(152) 사이의 길이 조절이 가능하다.
또한, 사용자가 운동 보조 장치(1)장치에 있어서 사용자의 보행움직임을 포함한 다양한 움직임에 길이를 보상할 수 있다. 운동 보조 장치의 회전 조인트(14)와 슬라이딩 어셈블리(100) 사이에는 1 자유도 회전 조인트(1??DOF Revolute Joint)과, 1??자유도 프리스마틱 조인트(1??DOF Prismatic Joint)를 포함하고 있다.
따라서, 길이변화가 자유로운 조인트 어셈블리(100)을 사용시에, 사용자의 앉기/서기, 또는 계단 보행 등의 다양한 움직임, 다리를 벌리거나 오무리는 동작(Adduction/Abduction Motion) 등을 수행하는데 불편한 느낌 나 또는 저항하는 느낌을 최소화시킬 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의하여 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 구조, 장치 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 (20)

  1. 전단부와 말단부를 포함하는 지지 프레임;
    일부가 상기 지지프레임 내에 삽입되는 슬라이딩 프레임; 및
    상기 지지 프레임과 슬라이딩 프레임 사이에 배치되어 상기 지지 프레임과 슬라이딩 프레임의 직접적인 접촉을 방지하는 지지부재를 포함하고,
    상기 슬라이딩 프레임은 상기 지지프레임에 대하여 상대적으로 이동가능한 슬라이딩 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임은 수용 공간을 포함하고,
    상기 슬라이딩 프레임은 슬라이딩 바(bar)를 포함하고,
    상기 슬라이딩 바는 상기 수용 공간에 삽입되는 슬라이딩 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재는 복수개의 롤러들을 포함하고,
    상기 복수개의 롤러들 중 일부는 상기 지지프레임의 내측에 고정되고, 나머지는 상기 슬라이딩 바에 고정되는 슬라이딩 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수용공간에 상기 슬라이딩 바가 삽입되었을 때, 상기 지지프레임에 고정되는 롤러들은 상기 슬라이딩 바에 고정되는 롤러를 막아서, 상기 슬라이딩 프레임의 이탈을 방지하는 슬라이딩 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지지프레임의 전단부의 양 측에 한 쌍의 롤러들이 각각 고정되고,
    상기 슬라이딩 바의 말단부의 양 측에 한 쌍의 롤러들이 각각 고정되는 슬라이딩 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 지지프레임의 좌측에 배치된 롤러의 중심과 상기 지지프레임의 바의 우측에 배치된 롤러의 중심을 이은 선은, 상기 슬라이딩 바의 좌측에 배치된 롤러의 중심과 상기 슬라이딩 바의 우측에 배치된 롤러의 중심을 이은 선과 평행한 슬라이딩 어셈블리.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 지지프레임에 고정되는 롤러들 사이의 간격은 상기 슬라이딩 바의 형상에 대응하도록 조절가능한 슬라이딩 어셈블리.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 지지프레임은 상기 롤러에 대응하는 형상을 가지는 슬라이딩 홈을 포함하고,
    상기 슬라이딩 바는 상기 롤러에 대응하도록 내측으로 파인 형상을 가지는 롤러 홈을 포함하는 슬라이딩 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 롤러들은 상기 슬라이딩 홈과 롤러 홈 사이에 배치되는 슬라이딩 어셈블리.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 슬라이딩 바와 상기 지지 프레임을 연결하는 탄성 부재를 더 포함하는 슬라이딩 어셈블리.
  11. 제11항에 있어서,
    상기 슬라이딩 바는 상기 슬라이딩 바의 상면과 하면 사이에 배치되는 제1 연결체를 포함하고,
    상기 지지프레임은 상기 지지프레임의 말단부에 배치되는 제2 연결체를 포함하고,
    상기 탄성 부재는 상기 제1 연결체 및 제2 연결체 사이를 연결하는 슬라이딩 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 연결체는 상기 슬라이딩 바의 중앙에 배치되고, 상기 제2 연결체는 상기 지지프레임의 말단부의 중앙에 배치되고,
    상기 탄성부재는 상기 슬라이딩 바의 길이방향에 평행한 힘을 상기 지지프레임과 상기 슬라이딩 바에 작용하는 슬라이딩 어셈블리.
  13. 사용자에 고정되는 고정 모듈;
    상기 고정 모듈에 회전가능하게 고정되는 구동 모듈; 및
    상기 사용자의 신체의 일 부분을 지지하며, 상기 구동 모듈에 의해 구동되고 슬라이딩 어셈블리를 포함하는 지지 모듈을 포함하고,
    상기 슬라이딩 어셈블리는,
    수용 공간을 포함하고 적어도 하나의 롤러가 고정되는 지지 프레임, 및 상기 수용 공간 내에 삽입되고 적어도 하나의 롤러가 고정되는 슬라이딩 바(bar) 를 포함하는 슬라이딩 프레임을 포함하고,
    상기 슬라이딩 프레임은 상기 지지프레임에 대하여 상대적으로 이동가능한 운동 보조 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수용공간에 상기 슬라이딩 바가 삽입되었을 때, 상기 지지프레임에 고정되는 롤러들이 상기 슬라이딩 바에 고정되는 롤러보다 더 바깥쪽에 배치되어, 상기 슬라이딩 바로부터 지지 프레임의 이탈을 방지하는 운동 보조 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 구동 모듈과 상기 슬라이딩 어셈블리 사이에 배치되는 회전 조인트를 더 포함하고,
    상기 슬라이딩 프레임은 상기 회전 조인트와 착탈이 가능한 연결 프레임을 더 포함하는 운동 보조 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 회전 조인트는 상기 구동 모듈에 장착 또는 탈착이 가능한 수동 관절(passive joint)를 포함하고,
    상기 수동 관절은 하우징, 및 상기 하우징 내에 설치되는 힌지를 포함하는 운동 보조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 힌지는 상기 하우징의 외측으로 돌출가능한 샤프트, 및 상기 샤프트에 고정되고 상기 샤프트를 이동시킬 수 있는 핸들을 포함하는 운동 보조 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하우징은 가이드 홈을 포함하고,
    상기 핸들이 이동될 때, 상기 샤프트는 상기 샤프트의 원주 방향 또는 축 방향으로 상기 가이드 홈을 따라 이동하는 운동 보조 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 힌지는, 상기 힌지 내부에 배치되고 상기 하우징의 내측 또는 외측 방향으로 상기 샤프트에 힘을 작용하는 스프링을 더 포함하는 운동 보조 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 샤프트의 끝단에는 샤프트 그루브가 형성되고,
    상기 슬라이딩 프레임은 상기 샤프트 그루브와 접할 수 있는 돌출부를 포함하고, 상기 슬라이딩 프레임이 회전할 때, 상기 돌출부가 상기 샤프트 그루브에 걸리는 것에 의하여 상기 샤프트가 회전하고, 상기 스프링의 장력에 의하여 상기 샤프트는 상기 힌지의 내측으로 이동하는 운동 보조 장치.
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