KR20170138286A - Apparatus and system of stand-up assistance device - Google Patents

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KR20170138286A
KR20170138286A KR1020160070495A KR20160070495A KR20170138286A KR 20170138286 A KR20170138286 A KR 20170138286A KR 1020160070495 A KR1020160070495 A KR 1020160070495A KR 20160070495 A KR20160070495 A KR 20160070495A KR 20170138286 A KR20170138286 A KR 20170138286A
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Abstract

The present invention relates to a stand-up assistance device capable of assisting stand-up for a user with a less physical force; and a system including the same. According to the present invention, the device comprises: a body unit including a base to be able to move with a plurality of wheels, and an auxiliary arm insertion groove formed on one surface in a longitudinal direction; an auxiliary arm unit including a robot mounter capable of being detachably coupled to a front-mounting stand-up assistance robot, wrist and elbow joint actuators to provide a degree of operational freedom to the robot mounter, a shoulder joint actuator coupled to one end of the auxiliary arm insertion groove, and a plurality of linkers to connect between the actuators; and a control unit initializing the actuators in a first operation mode to insert the auxiliary arm unit into the auxiliary arm insertion groove, and controlling the robot mounter in a second operation mode to detect and couple a predetermined portion of the front-mounting stand-up assistance robot.

Description

기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템{APPARATUS AND SYSTEM OF STAND-UP ASSISTANCE DEVICE}[0001] APPARATUS AND SYSTEM OF STAND-UP ASSISTANCE DEVICE [0002]

본 발명은 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사용자가 전방착용 기립보조로봇을 착용한 상태에서 기립할 때 보다 적은 물리력으로 사용자의 기립을 지원할 수 있는 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an upright support apparatus and a system including the upright support apparatus, and more particularly, to a stand-by assist apparatus and a stand-by assist apparatus that can support a user's standing up with less physical force when the user walks with the front- And a system including the same.

보행보조로봇은 노약자나 장애인의 보행동작을 보조하는 로봇으로서, 주로 의료 전반에 활용되는 재활치료를 위한 로봇과 실내외 보행환경에서 근력이 저하된 노인이나 장애우의 독립적 활동 및 근력 보조를 위한 로봇의 용도로 개발되고 있다.The walking assist robot is a robot that assists the elderly or the handicapped in walking. It is mainly used for the rehabilitation therapy for general medical use, and for the independent activity of the elderly or the handicapped in the indoor / outdoor walking environment .

보행보조로봇은 사용자의 신체에 착용될 수 있는 형태로 제작되어 사용자의 팔이나 다리의 움직임을 감지하여 구동기가 장착된 로봇의 팔이나 다리를 움직이며 사용자의 움직임을 보조하고 힘을 증폭시키는 보행보조로봇을 말한다. 이러한 보행보조로봇은 자가 재활 치료 적용 시 제약이 많은 기존 보행보조로봇의 단점을 극복하기 위해 개발되고 있고, 사용자의 독립적 자가 보행 재활 훈련을 돕기 위해 사용자의 신체에 착용할 수 있는 형태로 개발되고 있다.The walking assist robot is manufactured in a form that can be worn on the user's body, and detects the motion of the user's arm or leg, thereby moving the arms or legs of the robot equipped with the actuator, It refers to robot. These walking-assist robots are being developed to overcome the disadvantages of existing walking-assist robots, which have limitations in the application of self-rehabilitation treatment, and are being developed in a form that can be worn on the user's body in order to help the user's self- .

종래의 보행보조로봇은 탑승을 하거나 후방에서 착용하는 형태로 구성되어 사용자 착용 및 기립 시 타인의 보조를 필수적인 전제로 해야 하는 단점이 있다. The conventional walking-assist robot has a disadvantage in that it is constructed in a form of being worn on the rear side or on the ground so that the user's assistance and assistance of the standing person should be a prerequisite.

종래의 보행보조로봇은 보행 시 외력이 작용하는 경우 복잡한 힘의 균형 상태를 유지하기 위한 구동 모듈의 동작 및 알고리즘이 단순하여 자가 균형 및 동력 제어에 많은 어려움을 겪고 있다. 따라서 보행 시 발생 가능한 외력 및 사용자의 힘을 기초로 로봇 스스로 균형을 정확하게 잡을 수 있고, 앉거나 서려는 혹은 전후좌우로 움직이거나 움직임을 거부하는 등의 사용자 움직임의 의도를 정확하게 예측하여 동작을 제어할 수 있는 보행보조로봇 기술 개발이 요구되고 있다.The conventional walking-assist robot suffers from difficulties in self-balancing and power control due to the simple operation and algorithm of the driving module for maintaining a complicated force balance state when an external force is applied during walking. Therefore, it is possible to precisely estimate the balance of the robot itself based on the external force and the user's force that can be generated when the robot is walking, accurately predict the intentions of the user's movement such as sitting or stopping, The robot has to be developed.

한국 등록특허 제10-1497673호는 간단한 구조 및 구성으로 효율적이고 자연스러운 보행 동작의 구동이 가능한 보행 보조장치를 제공하고, 보행 시 안정감 및 자세유지를 위한 균형을 확보할 뿐만 아니라, 보행에 따르는 충격을 완화하고 탑승자의 탑승감 및 안정성 높일 수 있는 탑승형 2족 보행 보조장치를 제공하는 장치 빛 방법에 관한 것이다.Korean Patent No. 10-1497673 proposes a walking assist device capable of driving an efficient and natural walking motion with a simple structure and configuration and not only secures a balance for maintaining stability and posture while walking, To provide a ride-on bipedal walking aid which can relieve passengers' feeling of ride and stability.

한국 공개특허공보 제2015-0142794호는 발바닥부에 마련된 힘센서의 측정값을 통하여 다리가 지지과정 또는 스윙과정인지 판단하는 판단단계 및 다리가 지지과정인 경우 다리 관절의 구동부에 동역학적 보상토크와 가상의 스프링-댐퍼모델의 완토크를 인가하는 지지단계를 포함하는 착용로봇의 보행제어방법 및 보행시스템을 소개한다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0142794 discloses a method for determining whether a leg is a supporting process or a swing process through a measurement value of a force sensor provided at a sole of foot and a dynamic compensating torque A walking control method and a walking system of a wearing robot including a supporting step of applying a perfect torque of a virtual spring-damper model will be introduced.

한국 등록특허 제10-0716597호는 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇에 관한 것으로서, 별도의 구동수단이 배제되어 무게가 가볍고 부피가 작아서 사용자가 쉽게 입고 벗을 수 있는 착탈식의 입는 로봇과, 사용자의 신체 하중을 실을 수 있게 손 또는 팔을 올려 놓으며 균형을 잡을 수 있고 전면의 모니터를 통해 여러가지 신체 및 상황정보를 볼 수 있도록 한 캐스터워커와, 캐스터워커에 장착되어 입는 로봇에 움직임을 위한 동력을 전달하는 동력전달장치로 구성함으로써, 고중량 및 큰 부피를 차지하는 동력전달장치가 사용자의 착용부분에 장착되는 기존 장치와 달리 사용자가 밀고 다닐 수 있는 캐스터워커에 장착됨에 따라, 사용자에 직접 착용되는 입는 로봇의 무게 및 부피를 크게 줄일 수 있다.Korean Patent No. 10-0716597 relates to a robot for intelligent muscular strength and a gait, which is a removable robot which can be easily put on and taken off by a user because the weight is light and the volume is small, , A caster walker that allows you to balance your body by placing your hands or arms on the front monitor to see various body and situational information and a robot that is mounted on a caster walker to transmit power for movement The power transmission device having a high weight and a large volume is mounted on the caster walker which can be pushed by the user unlike the conventional device in which the power transmission device is mounted on the wearer's part of the wearer, And the volume can be greatly reduced.

한국 등록특허 제10-1497673호 (2015.02.24 등록)Korean Registered Patent No. 10-1497673 (Registered on February 22, 2015) 한국 공개특허공보 제10-2015-0142794호 (2015.12.12 공개)Korean Patent Publication No. 10-2015-0142794 (published Dec. 12, 2015) 한국 등록특허 제10-0716597호 (2007.05.03 등록)Korean Patent No. 10-0716597 (registered on May 3, 2007)

본 발명의 일 실시예는 사용자가 전방착용 기립보조로봇을 착용한 상태에서 기립할 때 보다 적은 물리력으로 사용자의 기립을 지원할 수 있는 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an upright support apparatus and a system including the upright support apparatus, which can support the user's standing up with less physical force when the user walks in a state wearing the forward standing upright supporting robot.

본 발명의 일 실시예는 보조암부(auxiliary arm unit)를 통해 기립 및 장치의 탈착 동작 전반에 있어서 유연하게 구동기를 제어할 수 있는 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an upright assisting device capable of flexibly controlling a driver in standing and lifting operations of an apparatus through an auxiliary arm unit and a system including the same.

본 발명의 일 실시예는 복수의 동작모드를 통하여 사용자의 기립, 보행 및 장치의 탈착을 지원할 수 있는 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a stand-by assisting device capable of supporting a user's standing, walking, and detachment of a device through a plurality of operation modes and a system including the same.

본 발명의 일 실시예는 전방착용 기립보조로봇으로부터 전달받은 신호를 기초로 사용자를 보조하기에 적합한 이동 속도 및 방향을 예측하여 보행을 지원할 수 있는 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a standing assisting device capable of supporting walking by predicting a moving speed and a direction suitable for assisting a user based on a signal received from a front-standing standing-up assistant robot, and a system including the same.

실시예들 중에서, 기립보조장치는 복수의 바퀴들을 통해 이동 가능한 베이스와 일 면에서 길이 방향으로 형성된 보조암 삽입홈을 포함하는 몸체부, 전방착용 기립보조로봇과 탈착식으로 결합 가능한 로봇 장착기, 상기 로봇 장착기에 동작 자유도를 제공하는 손목 관절 구동기, 팔꿈치 관절 구동기, 상기 보조암 삽입홈의 일단에 결합된 어깨 관절 구동기 및 상기 구동기들 간의 연결을 위한 복수의 링커들을 포함하는 보조암부(auxiliary arm unit) 및 제1 동작모드에서 상기 구동기들을 초기화하여 상기 보조암 삽입홈에 상기 보조암부를 삽입하고, 제2 동작모드에서 상기 로봇 장착기를 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위를 검출 및 결합하는 제어부를 포함한다. Among the embodiments, the standing up assistance device comprises a body portion including a base movable through a plurality of wheels and an auxiliary arm insertion groove formed in a longitudinal direction on one surface, a robot mount removably engageable with the front wear standing assistance robot, An auxiliary arm unit including a wrist joint actuator for providing a working freedom to the mounting unit, an elbow joint actuator, a shoulder joint actuator coupled to one end of the auxiliary arm insertion groove, and a plurality of linkers for connection between the actuators, A control unit for initializing the actuators in the first operation mode to insert the auxiliary arm into the auxiliary arm insertion groove and to control the robot mount in the second operation mode to detect and combine a specific part of the front worn- .

기립보조장치에서 상기 제어부는 제3 동작모드에서 상기 로봇 장착기가 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위와 결합되면 상기 구동기들을 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 상기 로봇 장착기를 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위로부터 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the third mode of operation, the control unit controls the actuators when the robot mount is coupled with a specific part of the front-standing standing-up auxiliary robot to stand up the user wearing the front-standing standing- And the robot mounting device is separated from a specific portion of the front-standing standing-up auxiliary robot.

기립보조장치에서 상기 제어부는 제4 동작모드에서 상기 로봇 장착기가 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위와 결합되면 상기 구동기들을 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 특정 방향으로 이동시킴으로써 사용자의 보행을 보조하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the fourth mode of operation, the control unit controls the actuators when the robot mount is combined with a specific part of the front-standing standing-up auxiliary robot, so that the user wearing the front-standing standing- To assist the user in walking.

기립보조장치에서 상기 로봇 장착기는 상기 전방착용 기립보조로봇으로부터 신호를 수신하여 제어부로 전달하고, 상기 제어부는 상기 로봇 장착기로부터 전달받은 신호를 기초로 상기 사용자를 보조하기에 적합한 이동 속도 및 방향을 예측하여 상기 구동기들을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the standing assist device, the robot mount receives a signal from the front standing standing assist robot and transmits the signal to the controller. The controller estimates a moving speed and a direction suitable for assisting the user based on the signal received from the robot mount And controls the actuators.

기립보조장치에서 상기 보조암부에서, 상기 손목 관절 구동기는 6 자유도를 제공하며 그 중심축이 이격된 적어도 3 개의 구동 모듈들을 포함하고, 상기 팔꿈치 관절 구동기는 2 자유도를 제공하며 적어도 1 개의 구동 모듈을 포함하고, 상기 어깨 관절 구동기는 4 자유도를 제공하며 그 중심축이 이격된 적어도 2 개의 구동 모듈들을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the standing arm device, in the auxiliary arm part, the wrist joint actuator includes at least three drive modules which provide six degrees of freedom and whose central axes are spaced apart, the elbow joint actuator provides two degrees of freedom, Wherein the shoulder joint actuator comprises at least two drive modules which provide four degrees of freedom and whose central axes are spaced apart.

기립보조장치에서 상기 로봇 장착기는 그 상단에 회전 가능한 카메라 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 보조암부를 특정 자세로 위치시키고 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위를 상기 카메라를 통해 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the standing assist device, the robot mount may further include a camera module rotatable on the upper end thereof, and the controller may position the assist arm part in a specific posture and detect a specific part of the forward wearing standing assist robot through the camera . ≪ / RTI >

기립보조장치에서 상기 제어부는 상기 카메라 모듈을 상기 전방착용 기립보조로봇의 반대 방향으로 회전시키고 주행 방향에 있는 장애물을 검출하여 사용자가 상기 장애물에 부딪히는 것을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit rotates the camera module in a direction opposite to the front-standing standing-up auxiliary robot, detects an obstacle in the driving direction, and prevents the user from hitting the obstacle.

기립보조장치에서 상기 제어부는 제2 동작모드에서 상기 카메라 모듈을 상기 전방착용 기립보조로봇의 방향으로 회전시키고 주행 방향에 있는 장애물을 검출하여 상기 장애물에 부딪히는 것을 방지하고 상기 전방착용 기립보조로봇을 향해 주행 방향을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit rotates the camera module in the direction of the front-standing standing-up auxiliary robot in the second operation mode, detects an obstacle in the running direction to prevent the obstacle from colliding with the obstacle, And the direction of travel is controlled.

기립보조장치에서 상기 제어부는 외력을 측정하는 적어도 하나의 다축 힘-토크센서를 포함하고, 상기 다축 힘-토크센서의 힘-토크 측정값들을 기초로 기립 알고리즘을 적용하며 최종 기립 상태에 도달하기 위하여 필요한 상기 다축 힘-토크센서의 힘-토크 변화량들을 예측하여 상기 구동기들을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the standing assisting device, the control unit includes at least one multi-axis force-torque sensor for measuring an external force, and applies a standing algorithm based on force-torque measurements of the multi-axis force-torque sensor, And controlling the actuators by predicting force-torque variations of the multi-axis force-torque sensor required.

실시예들 중에서, 기립보조장치 시스템은 전방착용 기립보조로봇과 기립보조장치를 포함하고, 상기 기립보조장치는 복수의 바퀴들을 통해 이동 가능한 베이스와 일 면에서 길이 방향으로 형성된 보조암 삽입홈을 포함하는 몸체부, 상기 전방착용 기립보조로봇과 착탈식으로 결합 가능한 로봇 장착기, 상기 로봇 장착기에 동작 자유도를 제공하는 손목 관절 구동기, 팔꿈치 관절 구동기, 상기 보조암 삽입홈의 일단에 결합된 어깨 관절 구동기 및 상기 구동기들 간의 연결을 위한 복수의 링커들을 포함하는 보조암부(auxiliary arm unit) 및 제1 동작모드에서 상기 구동기들을 초기화하여 상기 보조암 삽입홈에 상기 보조암부를 삽입하고, 제2 동작모드에서 상기 로봇 장착기를 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위를 검출 및 결합하는 제어부를 포함한다.Among the embodiments, the standing-up assistant system includes a front-standing standing-up assistant robot and an standing-up assistant device, which includes a base movable through a plurality of wheels and an auxiliary- A wrist joint actuator, an elbow joint actuator, a shoulder joint actuator coupled to one end of the auxiliary arm insertion groove, and a shoulder joint actuator coupled to one end of the auxiliary arm insertion groove. An auxiliary arm unit including a plurality of linkers for connection between actuators, and a controller for inserting the auxiliary arm unit into the auxiliary arm insertion groove by initializing the actuators in a first operation mode, A controller for controlling the mounting unit to detect and combine a specific part of the front-standing standing-up auxiliary robot It should.

전방착용 기립보조로봇과 기립보조장치를 포함하는 기립보조장치 시스템에서, 상기 제어부는 제3 동작모드에서 상기 로봇 장착기가 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위와 결합되면 상기 구동기들을 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 상기 로봇 장착기를 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위로부터 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.In a standing assistance system including a front-standing standing-up auxiliary robot and an standing-up auxiliary apparatus, the control unit controls the actuators when the robot is combined with a specific part of the front-standing standing- The user wearing the standing-up auxiliary robot stands up, and after a certain period of time, the robot mounting unit is separated from a specific part of the front-standing standing-up auxiliary robot.

전방착용 기립보조로봇과 기립보조장치를 포함하는 기립보조장치 시스템에서, 상기 제어부는 제4 동작모드에서 상기 로봇 장착기가 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위와 결합되면 상기 구동기들을 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 특정 방향으로 이동시킴으로써 사용자의 보행을 보조하는 것을 특징으로 할 수 있다.In a standing assistive device system including a front-standing standing-up auxiliary robot and an standing-up auxiliary device, in a fourth operating mode, the controller controls the actuators when the robot mount is combined with a specific part of the front- The user with the standing-up auxiliary robot can be stood up and moved in a specific direction after a certain time, thereby assisting the user's walking.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technique may have the following effects. It is to be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, as it is not meant to imply that a particular embodiment should include all of the following effects or only the following effects.

본 발명의 일 실시예에 따른 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템은 사용자가 전방착용 기립보조로봇을 착용한 상태에서 기립할 때 보다 적은 물리력으로 사용자의 기립을 지원할 수 있다.The standing up assistance device and the system including the same according to an embodiment of the present invention can support the user's standing up with less physical force when the user walks in a state wearing the forward wearing standing assistant robot.

본 발명의 일 실시예에 따른 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템은 보조암부(auxiliary arm unit)를 통해 기립 및 장치의 탈착 동작 전반에 있어서 구동기를 유연하게 제어할 수 있다.The standing up assistance device and the system including the same according to an embodiment of the present invention can flexibly control the driver in standing and lifting through the auxiliary arm unit and throughout the detachment operation of the device.

본 발명의 일 실시예에 따른 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템은 복수의 동작모드를 통하여 사용자의 기립, 보행 및 장치의 탈착을 지원할 수 있다.The standing up assistance device and the system including the same according to an embodiment of the present invention can support standing, walking and detachment of the user through a plurality of operation modes.

본 발명의 일 실시예에 따른 기립보조장치 및 이를 포함하는 시스템은 전방착용 기립보조로봇으로부터 전달받은 신호를 기초로 사용자를 보조하기에 적합한 이동 속도 및 방향을 예측하여 보행을 지원할 수 있다.The standing up assistance device and the system including the same according to the embodiment of the present invention can support the walking by estimating the movement speed and direction suitable for assisting the user based on the signal received from the front wear standing up assistant robot.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기립보조장치 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기립보조장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방착용 기립보조로봇을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방착용 기립보조로봇의 구성을 나타내는 사시도이다.
1 is a view for explaining a standing assist system according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a configuration of a standing up assistance device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a front-standing standing-up assistance robot according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a configuration of a front-standing standing-up assistance robot according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or "have" are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, the identification code does not describe the order of each step, Unless otherwise stated, it may occur differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can be embodied as computer-readable code on a computer-readable recording medium, and the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices for storing data that can be read by a computer system . Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기립보조장치 시스템을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a standing assist system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기립보조장치 시스템(100)은 기립보조장치(110) 및 전방착용 기립보조로봇(120)을 포함하고, 이들은 상호 간에 물리적으로 연결되거나 네트워크를 통해 연결되어 제어될 수 있다.Referring to FIG. 1, the standing-assisting-apparatus system 100 includes a standing-up assistant 110 and a front-standing standing-up assistant robot 120, which can be physically connected to each other or connected via a network and controlled.

기립보조장치(110)는 사용자가 전방착용 기립보조로봇을 착용한 상태에서 기립할 때 보다 적은 물리력으로 사용자의 기립을 지원할 수 있는 장치로서, 외부환경을 인식하고 스스로 상황을 판단하여 자율적으로 동작할 수 있는 소형컴퓨터를 탑재한 컴퓨팅 장치에 해당하고, 이동기능을 갖는 로봇바퀴형으로 구현될 수 있다. 기립보조장치(110)는 물체 인식, 자율 이동 및 물체를 핸들링을 위한 조작 제어를 수행할 수 있고, 이러한 기능들은 초소형 메커트로닉스 기술 등의 첨단 기술을 기반으로 한 각종 센서들, 구동기 및 이들의 자동 제어를 위한 MCU(Micro Controller Unit) 등을 통해 구현될 수 있다. 여기에서, MCU는 집적 회로 안에 프로세서와 메모리, 입출력 버스 등의 최소한의 컴퓨팅 요소를 내장한 초소형 컨트롤러로서, 제어 분야에 널리 사용되고 있다. The standing-up assistance device 110 is a device capable of supporting the user's standing up with less physical force when the user walks in a state wearing the front-standing standing-up auxiliary robot, recognizes the external environment, And can be realized as a robot wheel type having a moving function. The standing assistance device 110 may perform object recognition, autonomous movement, and manipulation control for handling an object, and these functions may be performed by various sensors, actuators, and their automatic devices based on advanced technologies such as miniature mechatronics technology. A micro controller unit (MCU) for control, and the like. Here, an MCU is a micro controller having an integrated circuit containing a minimum number of computing elements such as a processor, a memory, and an input / output bus, and is widely used in a control field.

전방착용 기립보조로봇(120)은 사용자에 의해 전방으로 착용될 수 있고, 사용자의 기립을 보조할 수 있으며, 복수의 센서 및 구동기들을 통해 자율적으로 균형을 잡을 수 있고 다음 움직임을 예측할 수 있어 사용자의 보행을 보조할 수 있는 지능형 로봇에 해당한다. The front-standing standing-up assistant robot 120 can be worn forward by the user, assist the user in standing up, autonomously balance through the plurality of sensors and drivers, predict the next movement, It corresponds to an intelligent robot capable of supporting walking.

전방착용 기립보조로봇(120)은 기립보조장치(110)와 물리적으로 연결되어 장착되어 제어될 수 있고, 네트워크를 통해 연결되어 제어될 수 있다. 전방착용 기립보조로봇(120)은 자체적으로 사용자의 기립을 보조할 수 있으나, 매우 적은 물리력으로 기립을 해야 하는 사용자의 경우 원활하게 기립을 보조하기 어려울 수 있다. 기립보조로봇(120)은 전방착용 기립보조로봇(120)과 결합하여 사용자가 전방착용 기립보조로봇(120)을 착용한 상태에서 기립할 때 보다 적은 물리력으로 기립할 수 있도록 사용자의 기립 동작을 지원할 수 있다.The front-standing standing-up assistant robot 120 may be physically connected to the standing-up assistant apparatus 110, and the front-standing standing-up assistant robot 120 may be controlled and connected thereto. The front-standing standing-up assistant robot 120 can support the user's standing up, but it may be difficult for a user who has to stand up with very little physical force to assist in standing up smoothly. The standing-up auxiliary robot 120 is coupled with the front-standing standing-up auxiliary robot 120 to support the user's standing-up operation so that the user can stand up with the physical force when standing up while wearing the front-standing standing- .

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 기립보조장치(110)가 로봇 장착기(221)를 통해 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위를 검출하는 과정을 나타낸다. 1A shows a process in which a standing assist device 110 detects a specific part of a front wearing standing assistant robot 120 through a robot mount 221 according to an embodiment of the present invention.

기립보조장치(110)는 로봇 장착기(221)에 포함된 카메라 모듈(226)을 통해 전방착용 기립보조로봇(120)의 근접 위치를 검출할 수 있다. 이와 같은 검출이 이루어지면, 제어부(230)는 기립보조장치(110)를 전방착용 기립보조로봇(120)에 가까이 위치시켜 장착을 시도할 수 있도록 복수의 바퀴들을 통해 베이스(212)를 이동시킬 수 있다. 기립보조장치(110)는 로봇 장착기(221)에 포함된 카메라 모듈을 통해 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위를 검출할 수 있고, 검출된 정보를 기초로 제어부(230)는 보조암부(220)를 특정 자세로 위치시키어 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위와 결합되도록 제어할 수 있다.The standing assistant 110 can detect the proximity position of the front wearing standing assistant robot 120 through the camera module 226 included in the robot mounting unit 221. [ The controller 230 can move the base 212 through the plurality of wheels so that the standing assist device 110 can be positioned close to the front wearing standing assist robot 120 have. The standing assistant 110 can detect a specific part of the front worn standing assistant robot 120 through the camera module included in the robot mounter 221. Based on the detected information, 220 can be positioned in a specific posture so as to be combined with a specific portion of the front-standing standing-up assistant robot 120.

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 기립보조장치(110)가 로봇 장착기(210)를 통해 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위와 장착된 후 기립 보조를 수행하는 과정을 나타낸다.FIG. 1B shows a process in which the standing-up assistance device 110 performs standing-up assistance after being mounted on a specific part of the front-standing standing-up assistant robot 120 via the robot mount 210 according to an embodiment of the present invention.

기립보조장치(110)는 로봇 장착기(221)와 전방착용 기립보조로봇(120)의 결합이 완료되면, 제어부(230)를 통해 복수의 센서들로부터 측정한 값들을 기초로 기립 알고리즘을 적용하여 현재 기립 상태를 연산할 수 있고, 최종 기립에 도달하기 위하여 필요한 기립보조장치(110) 내의 구동기들의 동작 변화량을 예측하여 구동기들을 제어하여 전방착용 기립보조로봇(120)을 장착한 사용자의 기립을 지원할 수 있다.The standing up assistance device 110 applies the standing algorithm based on the values measured from the plurality of sensors through the controller 230 when the combination of the robot mounting device 221 and the front wearing and standing assistant robot 120 is completed, And can support the standing of the user wearing the front wearing standing assistant robot 120 by controlling the actuators by predicting the amount of change in the motion of the actuators in the standing assistant apparatus 110 necessary for reaching the final standing up have.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기립보조장치의 구성을 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a configuration of a standing up assistance device according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 기립보조장치(110)는 몸체부(210), 보조암부(auxiliary arm unit)(220) 및 제어부(230)을 포함할 수 있다. 2A, the standing up assistance device 110 may include a body 210, an auxiliary arm 220, and a controller 230.

몸체부(210)는 복수의 바퀴들을 통해 이동 가능한 베이스(212)와 일 면에서 길이 방향으로 형성된 보조암 삽입홈(214)을 포함할 수 있다. 몸체부(210)는 보조암부(220)에서 전방착용 기립보조로봇(120)을 장착한 사용자의 기립을 보조하는 동작에 따라 발생하는 반작용의 힘으로부터 무게중심을 잡을 수 있도록 수 킬로그램 이상의 중량으로 제작될 수 있다.The body 210 may include a base 212 movable through a plurality of wheels and an auxiliary arm insertion groove 214 formed in a lengthwise direction on one side. The body part 210 is manufactured to have a weight of several kilograms or more so that the center of gravity can be caught by the reaction force generated by the operation of assisting the user wearing the front wearing standing assistant robot 120 in the auxiliary arm part 220 .

베이스(212)는 복수의 바퀴를 통해 기립보조장치(110)의 이동 기능을 수행할 수 있고, 제어부(230)에 의하여 이동 속도 및 방향 등이 조절될 수 있다. 베이스(212)는 기립보조장치(110)를 이동시키는데 필요한 에너지를 전기, 유압 및 공압 등의 동력 공급원을 통해 공급받을 수 있다.The base 212 can perform the moving function of the standing up assistance device 110 through a plurality of wheels, and the moving speed and direction can be adjusted by the controller 230. The base 212 may receive energy required to move the standing up assistance device 110 through a power source such as electricity, hydraulic, and pneumatic.

보조암 삽입홈(214)은 몸체부(210)의 일 면에서 길이 방향으로 형성될 수 있다. 보조암 삽입홈(214)은 기립보조장치(110)의 제1 동작모드에서 초기화된 구동기들에 의해 삽입될 수 있다. 일 실시예에서, 보조암 삽입홈(214)은 도 2b와 같이, 구동기들에 의해 삽입될 수 있고, 기립보조장치(110)의 전원을 종료시키기 전에 이와 같은 제1 동작 모드를 통해 외부 형태의 초기화를 수행하여 보관을 용이하게 할 수 있다. 보조암 삽입홈(214)은 간편한 설계를 위해 길이 방향으로 단면 면적을 일정하게 갖도록 형성될 수 있고, 미려한 외관을 위하여 길이 방향으로 보조암부(220)의 형태에 따라 다르게 대응되는 단면 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 복수의 동작모드와 관련한 내용은 제어부(230)의 상세한 설명에서 자세히 서술하도록 한다.The auxiliary arm insertion groove 214 may be formed in a longitudinal direction on one side of the body portion 210. The auxiliary arm insertion groove 214 can be inserted by the actuators initialized in the first operation mode of the standing assist device 110. [ In one embodiment, the auxiliary arm insertion groove 214 may be inserted by the actuators as shown in FIG. 2B and may be inserted through the first mode of operation prior to powering off the standing- Initialization can be performed to facilitate storage. The auxiliary arm insertion groove 214 may be formed to have a constant cross-sectional area in the longitudinal direction for easy design, and may be formed to have a corresponding cross-sectional area depending on the shape of the auxiliary arm 220 in the longitudinal direction . Details regarding the plurality of operation modes are described in detail in the control unit 230.

보조암부(220)는 전방착용 기립보조로봇(120)과 탈착식으로 결합 가능한 로봇 장착기(221), 로봇 장착기(221)에 동작 자유도를 제공하는 손목 관절 구동기(222), 팔꿈치 관절 구동기(223), 보조암 삽입홈(214)의 일단에 결합된 어깨 관절 구동기(224) 및 구동기들 간의 연결을 위한 복수의 링커(225)들을 포함할 수 있다. The auxiliary arm unit 220 includes a robot mount 221 detachably coupled to the front wear standing up auxiliary robot 120, a wrist joint actuator 222, an elbow joint actuator 223, A shoulder joint actuator 224 coupled to one end of the auxiliary arm insertion groove 214, and a plurality of linkers 225 for connection between the actuators.

로봇 장착기(221)는 일 면에서 손목 관절 구동기(222)와 연결될 수 있고, 전방착용 기립보조로봇(120)과 탈착식으로 결합 가능하다. 이러한 결합에 있어서, 로봇 장착기(221)는 적어도 하나의 일 면에서 전방착용 기립보조로봇(120)과 물리적으로 접촉되어 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 로봇장착기(221)는 복수의 면에 걸쳐서 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위에 기 형성된 나사선의 형태와 대응되도록 형성된 나사선의 홈이 있을 수 있고, 기립보조장치(110)는 로봇장착기(221)의 일면과 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위의 일면이 물리적으로 연결 되면 보조암부(220)의 손목 관절 구동기를 회전시키도록 하여 상기 나사선의 형태와 상기 나사선의 홈이 결합되도록 하는 방법으로 장착을 수행할 수 있다. 로봇 장착기(221)는 전방착용 기립보조로봇(120)과의 장착을 보조하는 락킹모듈(미도시됨)을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 로봇 장착기(221)는 자성을 갖는 자석으로 구성된 락킹모듈을 포함할 수 있고, 이에 따라 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정부위와 접촉 시 자석에 의한 자기력을 기반으로 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정부위와 장착을 수행할 수 있다. The robot mount 221 can be connected to the wrist joint actuator 222 on one side and detachably engageable with the front worn standing assistant robot 120. In such a combination, the robot mount 221 may be mounted in physical contact with the front wearing standing assistant robot 120 on at least one side. In one embodiment, the robot mount 221 may have threaded grooves formed to correspond to the shape of the preformed thread on a particular portion of the front wear standing assistant robot 120 across the plurality of faces, Is configured to rotate the wrist joint actuator of the auxiliary arm 220 when one side of the robot mount 221 is physically connected to one side of a specific part of the front wandering assistant robot 120, The mounting can be carried out in such a way that the grooves are joined. The robot mounting device 221 may further include a locking module (not shown) for assisting mounting with the front wearing standing assistant robot 120. In another embodiment, the robot mount 221 may include a locking module comprised of magnetic magnets, so that upon contact with a particular portion of the front-standing standing-up assistant robot 120, It is possible to perform mounting with the specific part of the standing-up auxiliary robot 120.

로봇 장착기(221)는 상단에 회전 가능한 카메라 모듈(226)을 더 포함할 수 있다. 카메라 모듈(226)은 렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털신호로 변환시키는 모듈에 해당한다. 카메라 모듈(226)은 영상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서, 피사체의 이미지를 센서로 전달하는 렌즈, 영상신호에 포함된 적외선 성분 차단하여 센서에서 생기는 영상 노이즈를 차단하는 IR-Filter(Infrared Filter) 및 이미지센서의 변환된 디지털 영상신호를 받아 제어부(230)로 전달하는 PCB(Print Circuit Board)등으로 구성될 수 있다. 상기 카메라 모듈(226)에 의해 변환된 디지털 영상신호는 제어부(230)로 전달될 수 있고, 카메라 모듈(226)은 제어부(230)에서의 정보 처리된 신호를 전달받아 카메라 모듈(226)의 회전을 제어하여 카메라 모듈의 영상 검출 영역을 조절할 수 있다. The robot mount 221 may further include a camera module 226 rotatable on the top. The camera module 226 corresponds to a module for converting an image input through the lens into a digital signal. The camera module 226 includes an image sensor for converting an image into an electrical signal, a lens for transmitting an image of the subject to a sensor, an IR-filter (Infrared Filter) for blocking image noise generated in the sensor by blocking an infrared component contained in the image signal, And a PCB (Print Circuit Board) for receiving the converted digital image signal of the image sensor and transmitting the converted digital image signal to the controller 230. The digital video signal converted by the camera module 226 can be transmitted to the controller 230. The camera module 226 receives the information processed signal from the controller 230, So that the image detection area of the camera module can be controlled.

카메라 모듈(226)은 전방착용 기립보조로봇(120)의 위치를 검출할 수 있는 근접 센서를 더 포함할 수 있다. 여기에서, 근접 센서란 검출물체의 존재 및 위치를 비접촉으로 검출할 수 있는 센서를 말한다. 근접 센서에 의해 검출된 신호는 제어부(230)로 전달되어 전방착용 기립보조로봇(120)과의 장착 및 기립 동작 전반을 제어하는데 사용될 수 있다. 제어부(230)와 연관된 카메라 모듈(226)의 동작에 관한 내용은 제어부(230)의 상세한 설명에서 자세히 서술하도록 한다.The camera module 226 may further include a proximity sensor capable of detecting the position of the front wearing standing assistant robot 120. Here, the proximity sensor refers to a sensor capable of detecting the presence and position of a detected object in a noncontact manner. The signal detected by the proximity sensor is transmitted to the control unit 230 and can be used to control the entire wearing and standing operation with the front wearing standing assistant robot 120. The contents of the operation of the camera module 226 associated with the control unit 230 will be described in detail in the detailed description of the control unit 230. [

손목 관절 구동기(222)는 제1단에서 상기 로봇 장착기(221)와 연결될 수 있고, 제2단에서 링커(225)와 연결될 수 있다. 손목 관절 구동기(222)는 상기 로봇 장착기(221)에 동작 자유도를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 손목 관절 구동기(222)는 6 자유도를 제공하며 그 중심축이 이격된 적어도 3 개의 구동 모듈들을 포함할 수 있다. 여기에서, 자유도는 관절 구동기의 동작과 관련하여 특정 방향을 갖고, 특정 방향에 해당하는 관절 구동기의 움직임은 3차원 직교 좌표의 구조, 즉, X, Y, Z축의 3차원 공간을 향해 직선 방향으로 로봇이 움직이거나 X, Y, Z축을 중심축으로 그 축을 회전하는 방향(Pitch, Roll, Yaw)으로 표현할 수 있다. 로봇의 좌우를 직교하는 축을 X축으로 놓고 이를 중심으로 회전하는 방향은 Pitch에 대응되고, 앞뒤를 직교하는 축을 Y축으로 놓고 이를 중심으로 회전하는 방향은 Roll에 대응될 수 있으며, 상하면을 직교하는 축을 Z축으로 놓고 이를 중심으로 회전하는 방향은 Yaw에 대응될 수 있다. 6 자유도는 Pitch, Roll, Yaw에 대한 회전운동에 따른 3 자유도에 X, Y, Z축에 대한 직선운동에 따른 3 자유도를 더하여 더 넓은 동작 자유도의 범위를 제공할 수 있다. 여기에서, X, Y, Z축에 대한 직선운동은 각각 X축에 대한 좌우동요, Y축에 대한 좌우동요, Z축에 대한 상하동요의 직선운동을 의미한다. 이에 따라, 손목 관절 구동기(222)는 손목 관절에 대응하여 Pitch 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제1 구동 모듈, Roll 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제2 구동 모듈, Yaw 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제3 구동 모듈을 포함할 수 있고, 6 자유도를 제공할 수 있다.The wrist joint actuator 222 can be connected to the robot mount 221 at the first end and to the linker 225 at the second end. The wrist joint actuator 222 may provide a degree of freedom of motion to the robot mount 221. In an embodiment, the wrist joint actuator 222 may include at least three drive modules that provide six degrees of freedom and whose center axes are spaced apart. Here, the degree of freedom has a specific direction with respect to the motion of the joint actuator, and the motion of the joint actuator corresponding to the specific direction is determined in a linear direction toward a three-dimensional rectangular coordinate system, that is, a three-dimensional space of X, It can be expressed as the direction in which the robot moves or the axis (X, Y, Z) is rotated about the center axis (Pitch, Roll, Yaw). The direction orthogonal to the left and right sides of the robot is placed on the X axis, and the direction of rotation about the robot corresponds to the pitch. The axis orthogonal to the front and the back is positioned on the Y axis, and the direction of rotation about the Y axis corresponds to the roll. The direction in which the axis is placed on the Z axis and which rotates about it is Yaw. 6 degrees of freedom can provide a wider range of motion freedom by adding 3 degrees of freedom according to rotational motion to pitch, roll, and yaw plus 3 degrees of freedom according to linear motion about X, Y and Z axes. Here, the linear motions with respect to the X, Y, and Z axes respectively indicate left and right sway about the X axis, left and right sway about the Y axis, and linear motions of the up and down sway about the Z axis. Accordingly, the wrist joint actuator 222 includes a first drive module for providing an operation degree of freedom in the pitch direction corresponding to the wrist joint, a second drive module for providing an operation degree of freedom in the roll direction, 3 drive modules, and can provide six degrees of freedom.

팔꿈치 관절 구동기(223)는 양단에서 각각 링커(225)와 연결될 수 있다. 상기 서술한 바와 같이, 팔꿈치 관절 구동기(223)는 팔꿈치 관절에 대응하여 Pitch 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제1 구동 모듈을 포함할 수 있고, 2 자유도를 제공할 수 있다.The elbow joint actuator 223 may be connected to the linker 225 at both ends thereof. As described above, the elbow joint actuator 223 may include a first drive module for providing an operation degree of freedom in the pitch direction corresponding to the elbow joint, and may provide two degrees of freedom.

어깨 관절 구동기(224)는 제1단에서 링커(225)와 연결될 수 있고, 제2단에서 보조암 삽입홈(214)의 일단에 결합될 수 있다. 상기 서술한 바와 같이, 어깨 관절 구동기(224)는 어깨 관절에 대응하여 Pitch 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제1 구동 모듈과 Yaw 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제3 구동 모듈을 포함할 수 있고, 4 자유도를 제공할 수 있다.The shoulder joint actuator 224 may be connected to the linker 225 at the first end and may be coupled to one end of the auxiliary arm insertion groove 214 at the second end. As described above, the shoulder joint actuator 224 may include a first drive module for providing an operation degree of freedom in the pitch direction corresponding to the shoulder joint, and a third drive module for providing an operation degree of freedom in the Yaw direction. It is possible to provide degrees of freedom.

보조암부(220) 내의 복수의 구동 모듈들 각각은 전력을 이용하여 회전운동의 힘을 얻는 구동기를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 구동 모듈은 특히 사람의 관절과 대응하여 유사 기능을 수행하면서 동작 자유도를 제공할 수 있도록 설계된 구동기를 의미하고, 이와 관련하여 본 발명에서 전력을 이용하여 회전 운동의 힘을 얻는 구동 모듈의 용어를 사용하였으나 이에 한정되지 않으며, 모터, 유압 구동 모듈 및 공기압 구동 모듈 등 장치를 구동하는데 사용되고 산업에서 이용 가능한 다양한 종류를 포함할 수 있다. 이중에서 구동 모듈로서 주로 사용되는 모터는 최대 토크를 빠르게 출력 가능하여 주로 바퀴를 구동할 때 사용되는 AC모터, 짧은 듀티 사이클에서 강점을 갖는 DC모터, 제어가 편리한 스테핑모터, 컨트롤러의 제어 신호로 인해 높은 정밀도의 구동이 가능한 서보모터 및 이들의 혼합형인 복합 디지털 모터의 예를 들 수 있다.Each of the plurality of drive modules in the auxiliary arm 220 may be configured to include a driver that obtains a rotary motion force using electric power. Here, the driving module refers to a driver designed to provide a degree of freedom of operation while performing a similar function in correspondence with the joints of a person, and in the present invention, a driving module But are not limited to, motors, hydraulic drive modules, and pneumatic drive modules, and may include various types that are used to drive devices and that are available in the industry. Among them, the motor mainly used as the drive module is able to output the maximum torque quickly, and it is mainly used for the AC motor used for driving the wheels, the DC motor having the strength in the short duty cycle, the control signal of the stepping motor, Servo motors that can be driven with high precision, and hybrid digital motors of these types.

링커(225) 보조암부(220)의 관절 구동기들을 물리적으로 연결하는 막대형상의 보조 모듈에 해당하고, 제어부(230) 및 타 유닛들 간의 전기적 신호 전달 및 증폭을 위한 회로 모듈들을 내외부에 더 포함할 수 있다.Shaped auxiliary module that physically connects the joint actuators of the linker 225 to the auxiliary arm 220 and includes a control module 230 and circuit modules for transmitting and amplifying electrical signals between the other units .

제어부(230)는 몸체부(210)와 보조암부(220) 동작 전반을 제어한다. 제어부(230)는 기립보조장치(110)의 전체 구동을 총괄하는 통신 및 정보처리 유닛으로서, 기립보조장치(110)의 구성 요소들의 동작에 필요한 입력들을 받아 로봇의 실제 움직임과 원하는 움직임이 일치하도록 출력 구동신호들을 구동기들에 전달한다.The controller 230 controls the overall operation of the body 210 and the auxiliary arm 220. The control unit 230 is a communication and information processing unit that collectively controls the entire operation of the standing up assistance device 110 and receives inputs necessary for the operation of the components of the standing assistance device 110 so as to match the desired movement with the actual movement of the robot And delivers the output drive signals to the drivers.

제어부(230)는 외력을 측정하는 다축 힘-토크센서 외에도 각도 변화를 측정하는 엔코더, 압력에 따른 저항 변화량을 측정하는 FSR(Force-Sensing Resistor) 센서 등 복수의 센서들과, 이러한 센서들에 의해 측정되는 정보들을 기초로 종합적인 컴퓨팅을 수행하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 MCU는 마이크로프로세서와 입출력 모듈을 하나의 칩으로 만들어 정해진 기능을 수행하는 컴퓨터를 말하고, CPU(Central Processing Unit) 코어와 메모리 그리고 프로그램 가능한 입/출력을 가지고 있어 정해진 기능을 수행하도록 프로그래밍 코딩 및 기계어 코드를 써 넣을 수 있다.In addition to the multi-axis force-torque sensor for measuring external force, the controller 230 includes an encoder for measuring an angle change, a force sensor resistor (FSR) sensor for measuring the amount of change in resistance according to pressure, And an MCU (Micro Controller Unit) that performs comprehensive computing based on the measured information. Here, the MCU refers to a computer that has a microprocessor and an I / O module formed into a single chip, performs a predetermined function, has a CPU (Central Processing Unit) core and a memory, and has programmable inputs and outputs. You can write machine code.

제어부(230)는 제1 동작모드에서 구동기들을 초기화하여 보조암 삽입홈(214)에 보조암부(220)를 삽입할 수 있다. 여기에서, 초기화는 구동기들을 포함한 보조암부(220)의 위치 및 상태를 미리 설정해둔 최초의 상태로 돌려놓는 과정을 의미한다. 일 실시예에서, 제어부(230)는 미리 설정해둔 최초의 상태를 도 2b와 같이 설정할 수 있고, 전원을 켠 직후에도 이와 같은 상태를 유지할 수 있다. 예를 들어, 제어부(230)는 기립보조장치(110)의 전원을 종료시키기 전에 제1 동작 모드를 통해 외부 형태의 초기화를 수행하여 보관을 용이하게 할 수 있고, 마찬가지로 제1 동작 모드를 통해 잠시 사용을 멈추고 대기시키는 기능을 지원할 수 있다.The controller 230 initializes the drivers in the first operation mode and inserts the auxiliary arm 220 into the auxiliary arm insertion groove 214. Herein, the initialization means a process of returning the position and state of the auxiliary arm 220 including the actuators to the initial set state. In one embodiment, the controller 230 can set the first state that is set in advance as shown in FIG. 2B, and can maintain this state immediately after turning on the power. For example, the controller 230 may perform initialization of the external form through the first operation mode to facilitate storage before the power of the standing-up assistance apparatus 110 is turned off, and similarly, It can support the function of stopping use and waiting.

제어부(230)는 제2 동작모드에서 구동기들을 제어하여 로봇 장착기(221)를 통해 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위를 검출 및 결합하는 것을 특징으로 할 수 있다. The control unit 230 may control the actuators in the second operation mode to detect and combine specific parts of the front-standing standing-up assistant robot 120 through the robot mount 221. [

제2 동작모드가 가동되면, 우선, 제어부(230)는 로봇 장착기(221)에 포함된 카메라 모듈(226)을 가동시켜 전방착용 기립보조로봇(120)의 근접 위치를 검출하도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(230)는 카메라 모듈(226)에 포함된 근접 센서를 통해 전방착용 기립보조로봇(120)의 근접 위치를 감지하도록 제어할 수 있고, 감지된 위치 정보에 해당하는 방향으로 이동하도록 베이스(212)를 제어할 수 있으며, 이와 같은 이동 과정에 있어서 카메라 모듈(226)을 전방착용 기립보조로봇(120)의 방향으로 회전시키어 주행 방향에 있는 장애물을 검출하여 전방착용 기립보조로봇(120)이 장애물에 부딪치거나 가로막혀 주행이 방해되지 않도록 주행 방향을 제어할 수 있다.When the second operation mode is activated, the controller 230 may operate the camera module 226 included in the robot mount 221 to detect the proximity position of the front-standing standing-up auxiliary robot 120. In one embodiment, the controller 230 can control the proximity sensor included in the camera module 226 to detect proximity of the front-standing standing assistant robot 120, In this movement process, the camera module 226 is rotated in the direction of the front-standing standing assistant robot 120 to detect an obstacle in the traveling direction, and the forward-standing standing- It is possible to control the traveling direction so that the vehicle 120 is prevented from hitting or obstructing the obstacle and obstructing the traveling.

제어부(230)는 전방착용 기립보조로봇(120)의 위치 정보를 지속적으로 검출하도록 하여 미리 설정해둔 장착 가능한 범위 안에서 해당 위치 정보가 감지되면, 장착 가능한 정도의 거리라고 판단하여 장착을 진행할 수 있다. 제어부(230)는 로봇 장착기(221)에 포함된 카메라 모듈(226)을 통해 검출된 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위 위치 정보를 기초로 보조암부(220)의 구동기들을 제어할 수 있고, 이에 따라 로봇 장착기(221)와 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정부위와 결합이 가능하도록 보조암부(220)를 특정 자세로 위치시킬 수 있다.The control unit 230 continuously detects the position information of the front-standing standing-up assistant robot 120, and if the corresponding position information is detected within a pre-set mountable range, the controller 230 determines that the front-wear standing- The control unit 230 can control the drivers of the auxiliary arm unit 220 based on the specific site location information of the front wandering standing assistant robot 120 detected through the camera module 226 included in the robot mounter 221 The auxiliary arm 220 can be positioned in a specific posture so as to be able to engage with the specific parts of the robot mount 221 and the front wear standing-up assistant robot 120.

제어부(230)는 로봇 장착기(221)와 기립보조로봇(120)의 특정부위 사이에 일정량 이상의 물리적 접촉을 감지하면, 탈착식으로 결합이 진행되도록 할 수 있다. 이러한 탈착식의 결합은 산업에서 두 개의 장치를 탈착시키기 위하여 사용되는 다양한 방식들을 통해 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 전방착용 기립보조로봇(120)의 특수 부위의 일부와 로봇장착기(221)의 일부는 상호 간에 나사 결합이 가능하도록 나사선의 홈이 있을 수 있고, 제어부(230)는 보조암부(220)의 손목 관절 구동기를 회전시켜 전방착용 기립보조로봇(120)의 특수 부위와 로봇장착기(221)를 결합시키는 방법으로 장착을 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 로봇 장착기(221)는 자성을 갖는 자석으로 구성된 락킹모듈을 포함할 수 있고, 이에 따라 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정부위와 접촉 시 자석에 의한 자기력을 기반으로 장착을 수행할 수 있다.When the controller 230 senses a physical contact of a predetermined amount or more between a specific portion of the robot mount 221 and the standing-up auxiliary robot 120, the controller 230 may be engaged in a detachable manner. This combination of detachable features can be implemented in a variety of ways that are used to detach two devices in the industry. In one embodiment, a part of the special part of the front-standing standing-up auxiliary robot 120 and a part of the robot mount 221 may have a thread groove so that they can be screwed to each other, and the control part 230 controls the auxiliary arm part 220 can be rotated by rotating the wrist joint actuator to couple the special part of the front-standing standing-up assistant robot 120 to the robot mount 221. In another embodiment, the robot mount 221 may include a locking module comprised of magnetic magnets, so that upon contact with a particular portion of the front-standing standing-up assistant robot 120, Can be performed.

제어부(230)는 제3 동작모드에서 로봇 장착기(221)가 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위와 결합되면 구동기들을 제어하여 전방착용 기립보조로봇(120)을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 로봇 장착기(221)를 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위로부터 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다. The controller 230 controls the actuators when the robot mount 221 is coupled with a specific part of the front worn standing assistant robot 120 in the third operation mode to stand up the user wearing the front worn standing assistant robot 120, The robot mounting unit 221 may be separated from the specific portion of the front-standing standing-up assistant robot 120 after a predetermined time.

제3 동작모드가 가동되면, 우선, 제어부(230)는 로봇 장착기(221)와 전방착용 기립보조로봇(120)와의 결합 여부를 감지할 수 있다. 해당 결합을 확인하면, 제어부(230)는 복수의 센서들로부터 측정한 값들을 기초로 기립 알고리즘을 적용하여 현재 기립 상태를 연산할 수 있고, 최종 기립에 도달하기 위하여 필요한 기립보조장치(110) 내의 구동기들의 동작 변화량을 예측하여 구동기들을 제어하여 전방착용 기립보조로봇(120)을 장착한 사용자의 기립을 지원할 수 있다. 제어부(230)는 기립 알고리즘에 따른 현재 기립 상태가 최종 기립 상태에 도달하면, 미리 설정된 일정 시간 후에 로봇 장착기(221)를 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위로부터 분리하여 기립 동작을 종료시킬 수 있다. 만일, 결합 완료 여부가 감지되지 않는 상태에서 제3 동작모드가 가동되었음이 감지되면, 제어부(230)는 제2 동작모드를 먼저 진행하여 장착을 완료한 뒤 제3 동작모드를 가동하도록 제어할 수 있다.When the third operation mode is activated, the controller 230 can detect whether the robot attachment 221 is coupled with the front-standing standing-up assistant robot 120. The control unit 230 may calculate the current standing state by applying the standing algorithm based on the values measured from the plurality of sensors and may calculate the current standing state based on the measured values from the plurality of sensors, It is possible to support the standing of the user wearing the front-standing standing-up auxiliary robot 120 by controlling the actuators by predicting the amount of change in the motion of the driving machines. When the current standing state according to the standing algorithm reaches the final standing state, the controller 230 separates the robot mounting device 221 from the specific position of the front wearing standing assistant robot 120 and terminates the standing operation . If it is detected that the third operation mode is activated in the state where the completion of the connection is not detected, the controller 230 controls the second operation mode to start the third operation mode after completing the second operation mode have.

제어부(230)는 제4 동작모드에서 로봇 장착기(221)가 상기 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위와 결합되면 구동기들을 제어하여 전방착용 기립보조로봇(120)을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 특정 방향으로 이동시킴으로써 사용자의 보행을 보조할 수 있다.The controller 230 controls the actuators when the robot mount 221 is coupled with a specific part of the front worn standing assistant robot 120 in the fourth operation mode to stand up the user wearing the front worn standing assistant robot 120 The user can assist the user in walking by moving in a specific direction after a predetermined time.

제4 동작모드가 가동되면, 기립 지원 동작은 상기 서술한 바와 같이 제3 동작모드의 기립 지원 동작과 동일하게 진행될 수 있다. 제어부(230)는 기립 알고리즘에 따른 현재 기립 상태가 최종 기립 상태에 도달하면, 미리 설정된 일정 시간 후에 보행 보조 동작을 지원할 수 있다. When the fourth operation mode is activated, the stand-by support operation can proceed in the same manner as the stand-up support operation in the third operation mode as described above. The control unit 230 can support the walking assist operation after a predetermined time when the current standing state according to the standing algorithm reaches the final standing state.

제4 동작모드에 있어서 보행 보조 동작이 시작되면, 제어부(230)는 카메라 모듈(226)을 전방착용 기립보조로봇의 반대 방향으로 회전시키고 주행 방향에 있는 장애물을 검출하여 사용자가 장애물에 부딪히지 않도록 베이스(212)의 전후좌우로 이동 방향을 조절하거나 정지시키는 등의 제어를 할 수 있다. When the walking assist operation is started in the fourth operation mode, the controller 230 rotates the camera module 226 in the direction opposite to the front-standing standing assist robot, detects an obstacle in the traveling direction, It is possible to perform control such as adjusting or stopping the moving direction to the front,

제어부(230)는 전방착용 기립보조로봇(120)으로부터 신호를 전달 받아 사용자의 보행을 보조하기에 적합한 이동 속도 및 방향을 예측하여 구동기들을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 로봇 장착기(221)는 결합되어 전기적으로 연결된 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위로부터 신호를 수신하여 제어부(230)로 전달할 수 있고, 제어부(230)는 로봇 장착기(221)로부터 전달받은 신호를 기초로 사용자의 보행을 보조할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어부(230)는 전방착용 기립보조로봇(120)으로부터 네트워크를 통해 연결되어 신호를 수신 받을 수 있고, 제어부(230)는 수신한 신호를 기초로 사용자의 보행을 보조할 수 있다. 제어부(230)는 전방착용 기립보조로봇(120)으로부터 전달된 신호를 기초로 전방착용 기립보조로봇(120)을 장착한 사용자에게 적정하다고 판단되는 수준으로 이동 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전달된 신호를 기초로 전방착용 기립보조로봇(120)을 장착한 사용자의 하체에서 감지되는 물리력이 미리 설정된 '느린 속도가 필요한 범위' 안에 있다고 판단할 수 있고, 이에 따라 베이스(212)의 이동 속도를 시속 1km 수준으로 조정할 수 있다. The control unit 230 receives signals from the front-standing standing-up assistant robot 120 and can control the actuators by predicting the moving speed and direction suitable for assisting the user's walking. In one embodiment, the robot mount 221 may receive signals from a specific portion of the front-standing standing assistant robot 120 coupled and electrically connected to the controller 230, and the controller 230 may control the robot arm 221 The user can assist the user on the basis of the signal received from the user. In another embodiment, the control unit 230 may be connected to the front-standing standing assistant robot 120 through a network to receive a signal, and the control unit 230 may assist the user in walking based on the received signal . The control unit 230 can control the moving speed to a level determined to be appropriate for the user wearing the front wandering assist robot 120 based on the signal transmitted from the front wandering standing assist robot 120. For example, based on the transmitted signal, it can be determined that the physical force sensed by the lower body of the user wearing the front-standing standing-up assistant robot 120 is within a predetermined 'range requiring a slow speed, ) Can be adjusted to the level of 1 km / h.

제어부(230)는 미리 설정된 일정 시간 후에 베이스(212)의 이동을 중지시키고 로봇 장착기(221)를 전방착용 기립보조로봇(120)의 특정 부위로부터 분리함으로써 제4 동작모드를 종료시킬 수 있다.The control unit 230 may terminate the fourth operation mode by stopping the movement of the base 212 after a predetermined period of time and separating the robot mount 221 from the specific portion of the front worn standing assist robot 120. [

이와 같은 복수의 동작모드에 있어서 기립보조장치(110)의 이동 방향은 제어부(230)에 이동 방향 변경을 명령함으로써 수동으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부(230)는 리모트 콘트롤러의 명령을 수신하여 이동 방향을 제어할 수 있고, 특정 명령어를 포함한 음성을 인식하여 이동 방향을 제어할 수 있다.In such a plurality of operation modes, the moving direction of the standing-up auxiliary device 110 can be manually controlled by instructing the control unit 230 to change the moving direction. For example, the control unit 230 can receive a command from the remote controller to control the moving direction, and can recognize the voice including the specific command to control the moving direction.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방착용 기립보조로봇을 설명하는 도면이다.3 is a view illustrating a front-standing standing-up assistance robot according to an embodiment of the present invention.

전방착용 기립보조로봇(120)은 사용자가 앉아서 착용 가능한 자세를 형성할 수 있고, 이에 따라 사용자는 앉은 자세에서 전방착용 기립보조로봇(120)을 착용할 수 있다.The front-standing standing-up assistant robot 120 can form a posture in which the user can sit and wear, so that the user can wear the front-standing standing-up assistant robot 120 in a sitting position.

전방착용 기립보조로봇(120)의 착용을 위해서, 다음의 과정들이 수행될 수 있다. 우선, 사용자는 발바닥을 발판(314)에 올려놓고, 필요에 따라, 다리 스트랩(330a)을 활용하여 발을 링커(312)에 결합시킨다. 사용자는 손을 파지봉(322)에 올려놓아 파지하고, 힘을 가하여 당김으로써 전방착용 기립보조로봇(120)을 앉아서 착용 가능한 자세로 변경시킨다. 사용자는 필요에 따라, 다리 스트랩(330b)을 활용하여 허벅지를 링커(312)에 결합시키고, 상체 스트랩(330c)을 활용하여 상체를 몸체 플레이트(324)에 결합시킨다.In order to wear the front-standing standing-up auxiliary robot 120, the following procedures can be performed. First, the user puts the sole on the foot plate 314 and, if necessary, uses the leg strap 330a to bind the foot to the linker 312. The user puts his / her hand on the gripper bar 322 and grasps it, and by applying a force, it pulls the front-standing standing-up assistant robot 120 to sit and change it to a wearable posture. The user uses the leg strap 330b to join the thigh to the linker 312 and attach the upper body to the body plate 324 by utilizing the upper body strap 330c as necessary.

전방착용 기립보조로봇(120)의 동작을 위해서, 다음의 과정들이 수행될 수 있다. 우선, 전방착용 기립보조로봇(120)은 사용자에 의해 동작이 발생되기 전에 사용자의 근육에 인가되는 전기적인 신호가 가해지면, 동작제어모듈(340) 내에 장착된 근육힘 측정 센서를 이용하여 해당 신호를 근육힘 측정값으로 변환할 수 있다. 이후 동작제어모듈(340)은 상기 근육힘 측정값을 기초로 보행 알고리즘을 적용하여 현재 상태를 연산하고, 사용자의 다음 동작을 예측하여 다리 관절 구동기(316)들 및 제2 골반 관절 구동기(328)들을 가동시켜 사용자의 기립 또는 초기 보행을 보조할 수 있다. 이후, 전방착용 기립보조로봇(120)은 사용자의 동작이 발생하는 경우 보행 보조 구동기들에 장착된 다축 힘-토크 센서를 이용하여 힘-토크 변화량을 측정하여 이를 기초로 사용자의 다음 동작을 예측하여 보행 보조 구동기들을 가동시킴으로써 보행을 보조할 수 있다. 또한, 동작제어모듈(340)은 상기 힘-토크 변화량을 기초로 균형 알고리즘을 적용하여 균형을 유지하기 위해 필요한 보행 보조 구동기들의 동작을 예측하여 구동함으로써 전체적인 균형을 유지하여 사용자의 보행을 보조할 수 있다.For the operation of the forward wearing standing assistant robot 120, the following procedures can be performed. First, when an electric signal applied to the user's muscle is applied by the user before the motion is generated by the user, the front-standing standing-up assistant robot 120 uses the muscle force measuring sensor mounted in the motion control module 340, To a muscle force measurement value. Then, the operation control module 340 computes the current state by applying the gait algorithm based on the muscle force measurement value, predicts the next operation of the user, and then controls the leg joint actuators 316 and the second pelvis joint actuators 328, So that the user can stand up or start walking. Then, when the user's action occurs, the front-standing standing-up assistant robot 120 measures the force-torque change amount using the multi-axial force-torque sensor mounted on the gait assistant drivers and predicts the next action of the user based on the measured force- The walking assist can be assisted by operating the walking assist driver. Further, the operation control module 340 predicts and drives the motion of the walking aiding actuators required to maintain balance by applying a balance algorithm based on the amount of change in the force-torque, thereby maintaining the overall balance and assisting the user in walking have.

본 발명의 일 실시예에 따라, 전방착용 기립보조로봇(120)은 사용자의 소량의 동작을 기초로 다음 동작을 예측하여 다리 관절 구동기(316)들 및 제2 골반 관절 구동기(328)들(이하, 보행 보조 구동기들)을 구동함으로써 사용자의 보행을 보조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the aft-wearing standing-up assistant robot 120 predicts the next operation based on the user's small amount of motion, and calculates the leg joint actuators 316 and the second pelvis joint actuators 328 And the walking assist driver), thereby assisting the user in walking.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방착용 기립보조로봇의 구성을 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a configuration of a front-standing standing-up assistance robot according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 전방착용 기립보조로봇(120)은 복수의 보조 다리부(310)들과 몸체부(320)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the front-standing standing-up auxiliary robot 120 may include a plurality of auxiliary legs 310 and a body 320.

복수의 보조 다리부(310)들은 각각이 제1 또는 제2 방향으로 동작 자유도를 제공하고 각각의 중심 축이 이격된 복수의 발목 관절 구동기들 및 제1 골반 관절 구동기를 각각 포함할 수 있다. 상기 복수의 발목 관절 구동기들 및 제1 골반 관절 구동기들은 다리 관절 구동기(166)로 표현될 수 있다. 보다 구체적으로, 다리 관절 구동기(316)들은 각각이 사용자의 골반 관절들과 대응하여 제1 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제1 골반 관절 구동기(316a)들, 사용자의 무릎 관절들과 대응하여 제1 방향으로 동작 자유도를 제공하는 무릎 관절 구동기(316b)들, 사용자의 발목 관절들과 대응하여 제1 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제1 발목 관절 구동기(316c)들을 포함하여 구성될 수 있고, 제2 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제2 발목 관절 구동기(316d)들을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 발목 관절 구동기(316c)와 제2 발목 관절 구동기(316d)는 각각의 중심 축이 이격되어 있어 넓은 동작 자유도를 제공할 수 있고, 사용자의 무게중심을 지속적으로 감지하는 동작제어모듈(340)에 의해 제어되어 전체 균형을 유지하는 동작을 수행할 수 있다.The plurality of auxiliary legs 310 may each include a plurality of ankle joint actuators and a first pelvis joint actuator, each of which provides a degree of freedom in the first or second direction and is spaced apart from each central axis. The plurality of ankle joint actuators and the first pelvis joint actuators may be represented by leg joint actuators 166. More specifically, the leg joint actuators 316 include first pelvis joint actuators 316a, each corresponding to a user's pelvic joints, to provide a degree of freedom in a first direction, And a first ankle joint driver 316c that provides a degree of freedom in a first direction corresponding to the ankle joints of the user, And a second ankle joint driver 316d that provides a degree of freedom of motion in the direction of the second ankle joint 316d. The first ankle joint driver 316c and the second ankle joint driver 316d are spaced apart from each other to provide a wide freedom of motion and are provided with an operation control module 340 ) To maintain the overall balance.

상기 다리 관절 구동기(316)들을 포함한 보행 보조 구동기들 각각은 사용자의 관절들과 대응하여 특정 방향의 동작 자유도를 제공한다. 상기 서술했던 바와 같이, 제1 골반 관절 구동기(316a)들, 무릎 관절 구동기(316b)들, 제1 발목 관절 구동기(316c)들은 각각이 해당 관절에 대응하여 Pitch 방향으로 동작 자유도를 제공할 수 있고, 제2 발목 관절 구동기(316d)들 및 제2 골반 관절 구동기(328)들은 Roll 방향으로 동작 자유도를 제공할 수 있다. Each of the walking assist drivers including the leg joint actuators 316 corresponds to the joints of the user and provides a certain degree of freedom of operation. As described above, the first pelvis joint actuators 316a, the knee joint actuators 316b, and the first ankle joint actuators 316c can provide the degrees of freedom in the pitch direction corresponding to the joints, respectively The second ankle joint actuators 316d and the second pelvis joint actuators 328 may provide an operational freedom in the Roll direction.

보행 보조 구동기들 각각은 전력을 이용하여 회전운동의 힘을 얻는 구동기, 감각 관련 신호들을 분석하여 외부의 상태를 감지하는 센서 및 주변 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 센서는 3차원적인 운동을 감지하기 위하여 지표면을 기준으로 기울기를 측정하는 가속도센서와 각속도를 측정하여 얻은 정보를 가지고 기울기를 측정하는 자이로센서 각각에 해당하거나 이들을 조합하여 구성한 다축 힘-토크 센서에 해당할 수 있으며, 사용자의 움직임이 외력으로 나타나기 전에 전기적 신호를 측정할 수 있는 근육힘 측정 센서 등에 해당할 수 있다. 복수의 센서들에 의해 감지된 신호들은 동작제어모듈(340)에 전달된 후 균형 알고리즘을 통해 전체적인 균형을 유지하는데 사용될 수 있고, 보행 알고리즘을 통해 다음 동작을 예측하는데 사용될 수 있다. 해당 내용은 동작제어모듈(340)에 대한 설명에서 더 자세히 서술하도록 한다.Each of the gait assistant drivers may include a driver for obtaining the rotational force using electric power, a sensor for sensing external conditions by analyzing sensory related signals, and a peripheral module. Here, the sensor includes an acceleration sensor for measuring a tilt based on the ground surface and a gyro sensor for measuring a tilt with information obtained by measuring the angular velocity, or a multi-axis force-torque Sensor, or a muscle force measuring sensor capable of measuring an electrical signal before the user's movement appears as an external force. The signals sensed by the plurality of sensors may be used to balance the overall balance through the balance algorithm after being passed to the motion control module 340 and may be used to predict the next motion through the gait algorithm. The content is described in more detail in the description of the operation control module 340.

보조 다리부(310)들은 사용자의 사용자의 발로 탑승 가능하게 배치되어 상기 제2 발목 관절 구동기(316d)와 연결되는 발판(314)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라 보조 다리부(310)들 내에서 사용자의 다리 외측을 따라 각각이 형성된 다리 관절 구동기(316)들은 다리 외측의 하단부에서 발판(314)과 연결될 수 있다. 발판(314)은 제2 발목 관절 구동기(316d)와 결합하여 사용자의 무게를 지지하고 보행을 보조하도록 판형상으로 제작될 수 있다. The auxiliary legs 310 may further include a footrest 314 which is disposed on the foot of a user's user and is connected to the second ankle joint driver 316d. Accordingly, the leg joint actuators 316 formed along the user's legs in the auxiliary leg portions 310 can be connected to the footstep 314 at the lower end of the leg outer side. The foot plate 314 can be made in a plate shape to support the weight of the user and to assist walking by being joined with the second ankle joint driver 316d.

보조 다리부(310)들은 복수의 관절 구동기들을 연결하는 링커(312)들을 더 포함할 수 있고, 사용자의 다리를 안정적으로 지지하기 위한 고정수단인 다리 스트랩(130a, 130b)을 더 포함할 수 있다.The auxiliary legs 310 may further include linkers 312 connecting the plurality of joint actuators and may further include leg straps 130a and 130b as fixing means for stably supporting the user's legs .

몸체부(320)는 각각이 제1 단에서 다리 관절 구동기(316)들 중 제1 골반 관절 구동기(316a)들과 연결되고 사용자의 몸체 전면을 둘러싸고 몸체 후면을 개구하도록 절곡된 복수의 지지 바들(support bars)(126)과 각각이 복수의 지지 바(326)들의 제2 단들에 연결되어 제2 방향으로 동작 자유도를 제공하는 제2 골반 관절 구동기(328)들을 포함할 수 있다.The body portion 320 is connected to the first pelvis joint actuators 316a of the leg joint actuators 316 at the first end and includes a plurality of supporting bars (not shown) which are bent to open the rear surface of the body, support bars 126 and second pelvis joint actuators 328 each coupled to second ends of the plurality of support bars 326 to provide an operational degree of freedom in a second direction.

몸체부(320)는 복수의 지지 바(326)들 및 제2 골반 관절 구동기(328)들을 결합한 몸체 플레이트(324)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 몸체 플레이트(324)는 사용자의 상체를 고정 및 지지하기 위해 판형상으로 제작되어 제2 골반 관절 구동기들과 연결되는 복수의 지지 바들과 결합하는 보조 모듈을 말한다. 몸체 플레이트(324)는 사용자의 상체를 안정적으로 지지하기 위한 고정수단인 상체 스트랩(330c)을 더 포함할 수 있다.The body portion 320 may further include a body plate 324 combining the plurality of support bars 326 and the second pelvis joint actuators 328. The body plate 324 refers to an auxiliary module that is formed in a plate-like shape to fix and support the upper body of the user and to be coupled with a plurality of support bars connected to the second pelvis joint actuators. The body plate 324 may further include an upper body strap 330c as a fixing means for stably supporting the upper body of the user.

몸체부(320)는 몸체 플레이트(324)에서 사용자의 반대편 일면에 연결되어 사용자의 손에 의해 파지될 수 있도록 지면에 평행한 방향으로 연장되는 파지봉(322)을 더 포함할 수 있다. 사용자는 파지봉(322)의 일부를 손으로 파지하고 힘을 가하여 당김으로써 보행 전 전방착용 기립보조로봇(120)을 착용하기 위한 수단으로 활용할 수 있고, 보행 중 스스로 신체의 균형을 조정할 수 있으며, 파지봉(322)의 일부를 손으로 쥐고 특정 방향으로 힘을 가하거나 회전시키는 등의 수동 제어를 통해 다리 관절 구동기(316)들 및 제2 골반 관절 구동기(328)들을 가동시킴으로써 원하는 동작을 보조하도록 할 수 있다. 또한, 사용자는 파지봉(322)의 일부에 무게가 있는 짐을 올릴 수 있고, 이 경우, 상기 짐의 무게는 동작제어모듈(340) 내 복수의 센서들에 의해 감지된 후 균형 알고리즘을 통해 전체적인 균형을 유지하는데 사용될 수 있다. 여기에서, 파지봉(322)은 둘레가 둥근 대를 의미하는 봉이라는 용어를 사용하였지만, 이에 제한되지 않고 서술한 기능과 유사하게 사용자의 손에 의해 파지될 수 있는 다양한 형태를 포함할 수 있다.The body part 320 may further include a gripping rod 322 connected to one surface of the body plate 324 opposite to the user and extending in a direction parallel to the ground so as to be gripped by a user's hand. The user can utilize the gripping rod 322 as a means for wearing the front-standing standing-up assistant robot 120 by gripping and gripping a part of the gripping rod 322 with a hand and applying a force, To assist the desired operation by activating the leg joint actuators 316 and the second pel joint joint actuators 328 through manual control such as grasping a portion of the gripper rod 322 with a hand and applying force or rotating it in a specific direction can do. In addition, the user may lift a load with a weight on a portion of the gripper rod 322, in which case the weight of the load is sensed by a plurality of sensors in the motion control module 340, Lt; / RTI > Here, the gripper rod 322 uses the term rod, which means a rounded circumference, but it is not limited thereto and may include various forms that can be gripped by a user's hand similarly to the described function.

몸체부(320)는 몸체 플레이트(324)에서 사용자의 반대편 일면에 장착되어 전방착용 기립보조로봇(120) 내부의 전원을 공급하는 대용량의 배터리팩(335)을 포함할 수 있고, 상기 배터리팩(335)은 탈부착 및 휴대 가능하도록 제작될 수 있다.The body 320 may include a large-capacity battery pack 335 mounted on one side of the body plate 324 opposite to the user to supply power to the inside of the front-standing upright supporting robot 120, 335 can be made removable and portable.

보행 보조 구동기들 각각은 사용자의 동작에 따라 발생되는 해당 관절의 움직임을 센싱하는 다축 힘-토크센서를 포함할 수 있다. 여기에서, 다축 힘-토크센서는 3차원적인 운동을 감지하기 위하여 지표면을 기준으로 기울기를 측정하는 가속도센서와 각속도를 측정하여 얻은 정보를 가지고 기울기를 측정하는 자이로센서 다수 개의 조합으로 구성될 수 있고, 그 예로는 3개의 자이로센서와 3개의 가속도센서를 포함하여 6자유도를 갖도록 구성된 6축 힘-토크 센서를 들 수 있다. 다축 힘-토크센서에 의해 감지된 신호는 균형 알고리즘을 통해 전체적인 균형을 유지하는데 사용될 수 있다.Each of the gait assistant drivers may include a multi-axis force-torque sensor for sensing the movement of the corresponding joint generated according to the user's operation. Here, the multi-axis force-torque sensor may be composed of a combination of an acceleration sensor for measuring the tilt with respect to the surface of the ground to detect three-dimensional motion and a plurality of gyro sensors for measuring the tilt with information obtained by measuring the angular velocity For example, a six-axis force-torque sensor including three gyro sensors and three acceleration sensors and configured to have six degrees of freedom. The signals sensed by the multi-axis force-torque sensor can be used to balance the overall balance algorithm.

몸체부(320)는 사용자의 무게중심을 지속적으로 감지하여 상기 복수의 발목 관절 구동기들을 제어하여 무게중심을 잡는 동작제어모듈(340)을 포함할 수 있다. The body part 320 may include an operation control module 340 that continuously detects the center of gravity of the user and controls the plurality of ankle joint actuators to center the center of gravity.

동작제어모듈(340)은 다축 힘-토크센서의 힘-토크 측정값들을 기초로 균형 알고리즘을 적용하고 중심축의 균형을 유지하기 위해 필요한 다축 힘-토크센서의 힘-토크 변화량들을 예측하여 보행 보조 구동기들을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The motion control module 340 applies the balance algorithm based on the force-torque measurements of the multi-axis force-torque sensor and predicts the force-torque variations of the multi-axis force-torque sensor needed to maintain balance of the central axis, And the like.

동작제어모듈(340)은 사용자가 힘을 가하였을 때 외력을 측정하는 다축 힘-토크센서 외에도 관절을 움직일 때의 각도 변화를 측정하는 엔코더, 압력에 따른 저항 변화량을 측정하는 FSR(Force-Sensing Resistor) 센서, 사용자의 근육에 인가되는 전기적 신호를 측정할 수 있는 EMG(Electromyograph) 센서와 같은 근육힘 측정 센서 등 복수의 센서들과, 센서들에 의해 측정되는 정보들을 기초로 종합적인 컴퓨팅을 수행하는 MCU를 포함하여 구성될 수 있다.In addition to the multi-axis force-torque sensor that measures an external force when a user applies force, the operation control module 340 includes an encoder for measuring an angle change when the joint is moved, a force-sensing resistor (FSR) ) Sensor, a muscle force measuring sensor such as an EMG (Electromyograph) sensor capable of measuring an electrical signal applied to the user's muscles, and a plurality of sensors, which perform comprehensive computing based on information measured by the sensors MCU. ≪ / RTI >

동작제어모듈(340)은 복수의 센서들로부터 측정한 값들을 기초로 균형 알고리즘을 적용하여 현재의 균형 상태를 연산할 수 있고, 중심축의 균형을 유지하기 위해 필요한 보행 보조 구동기들의 동작 변화량을 예측하여 해당 보행 보조 구동기들을 제어할 수 있다.The operation control module 340 can calculate the current balance state by applying a balance algorithm based on the values measured from the plurality of sensors, predicts the amount of operation change of the walking assist driver required to maintain the balance of the central axis The walking assist driver can be controlled.

동작제어모듈(340)은 상기 복수의 센서들로부터 측정한 값들을 기초로 다음의 동작을 예측하여 보행 보조 구동기들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 다축 힘-토크센서를 통해 사용자의 동작에 의해 발생되는 힘-토크 변화량을 기초로 다음의 동작을 예측하여 보행 보조 구동기들을 제어할 수 있고, 혹은 사용자의 동작에 의한 움직임이 외력으로 나타나기 전에 사용자의 근육에 인가되는 전기적 신호를 측정할 수 있는 근육힘 측정 센서를 통해 측정된 전기적 신호량을 기초로 다음의 동작을 예측하여 보행 보조 구동기들을 제어할 수 있다.The operation control module 340 can control the walking assist drivers by predicting the following operation based on the values measured from the plurality of sensors. For example, it is possible to control the walking aiding actuators by predicting the following actions on the basis of the amount of force-torque change generated by the user's operation via the multi-axis force-torque sensor, The gait assistant drivers can be controlled by predicting the following actions based on the amount of electrical signals measured by the muscle force measuring sensor capable of measuring electrical signals applied to the user's muscles before they appear.

동작제어모듈(340)은 상기 다음의 동작 예측에 있어서 보행패턴을 구분 및 인식할 수 있는 알고리즘을 적용할 수 있다. 사람의 보행패턴은 Foot Flat → Midstance → Terminal Stance → PreSwing → Initial-Swing → Midswing → TerminalSwing 총 7단계의 연속적으로 이어지는 보행 단계를 갖기 때문에 사용자의 보행을 보조하기 위해서 각 단계를 정확하게 구분하고 현재 상태에 따른 지지 방식을 다르게 가져갈 필요가 있다. 따라서 동작제어모듈(340)은 다축 힘-토크센서 및 근육힘 측정 센서 등 복수의 센서들로부터 변환한 측정값들을 기초로 사용자의 현재 상태를 연산하여 현재 보행 단계를 인식할 수 있다. 동작제어모듈(340)은 인식한 현재 보행 단계에 따라 다음 단계를 예측할 수 있고, 사용자의 근력을 연속적으로 지지할 수 있도록 보행 보조 구동기들을 제어하여 사용자의 보행을 보조할 수 있다.The operation control module 340 may apply an algorithm capable of distinguishing and recognizing the gait pattern in the next operation prediction. Since the walking pattern of the person has a continuous step of walking in 7 stages of Foot Flat → Midstance → Terminal Stance → PreSwing → Initial-Swing → Midswing → TerminalSwing in order to assist the walking of the user, It is necessary to take different support methods accordingly. Accordingly, the operation control module 340 can recognize the current walking step by calculating the current state of the user based on the measured values converted from the plurality of sensors such as the multi-axis force-torque sensor and the muscle force measuring sensor. The operation control module 340 can predict the next step according to the recognized current walking step and assist the walking of the user by controlling the walking assist drivers so as to support the user's strength continuously.

동작제어모듈(340)은 상기 균형 알고리즘과 일반 보행 패턴 알고리즘 외에도 전방착용 기립보조로봇(120)의 착용 및 해제 알고리즘, 계단보행보조 알고리즘, 뒤로 걷기 알고리즘, 좌우 움직임 알고리즘 및 그 밖에 사용자의 동작 전반에 관한 움직임의 의도를 종합적으로 파악할 수 있는 다양한 알고리즘을 적용하여 사용자의 복합적인 의도에 따라 예측되는 다음 동작을 기초로 보행 보조 구동기들을 제어할 수 있다.In addition to the balance algorithm and the general gait pattern algorithm, the motion control module 340 may include a wear and release algorithm of the front-wear standing assistant robot 120, a stair walking aiding algorithm, a backward walking algorithm, a left and right motion algorithm, It is possible to control the gait assistant drivers based on the next operation predicted according to the complex intention of the user by applying various algorithms to comprehensively understand the intention of the gait related to the motion.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

100: 기립보조장치 시스템 110: 기립보조장치
120: 전방착용 기립보조로봇 210: 몸체부
212: 베이스 214: 보조암 삽입홈
220: 보조암부 221: 로봇 장착기
222: 손목 관절 구동기 223: 팔꿈치 관절 구동기
224: 어깨 관절 구동기 225: 링커
226: 카메라 모듈 230: 제어부
310: 보조 다리부 312: 링커
314: 발판 316: 다리 관절 구동기
316a: 제1 골반 관절 구동기 316b: 무릎 관절 구동기
316c: 제1 발목 관절 구동기 316d: 제2 발목 관절 구동기
320: 몸체부 322: 파지봉
324: 몸체 플레이트 326: 지지 바
328: 제2 골반 관절 구동기 330: 스트랩
330a: 다리 스트랩 330b: 다리 스트랩
330c: 상체 스트랩 335: 배터리팩
340: 동작제어모듈
100: Standing assistance device 110: Standing assistance device
120: Front-standing standing-up auxiliary robot 210:
212: base 214: auxiliary arm insertion groove
220: auxiliary arm 221: robot mount
222: wrist joint actuator 223: elbow joint actuator
224: Shoulder joint actuator 225: Linker
226: camera module 230:
310: auxiliary leg 312: linker
314: foot plate 316: leg joint actuator
316a: First pelvis joint actuator 316b: Knee joint actuator
316c: first ankle joint actuator 316d: second ankle joint actuator
320: body portion 322:
324: body plate 326: support bar
328: second pelvic joint actuator 330: strap
330a: Leg strap 330b: Leg strap
330c: upper body strap 335: battery pack
340: Operation control module

Claims (12)

복수의 바퀴들을 통해 이동 가능한 베이스와 일 면에서 길이 방향으로 형성된 보조암 삽입홈을 포함하는 몸체부;
전방착용 기립보조로봇과 탈착식으로 결합 가능한 로봇 장착기, 상기 로봇 장착기에 동작 자유도를 제공하는 손목 관절 구동기, 팔꿈치 관절 구동기, 상기 보조암 삽입홈의 일단에 결합된 어깨 관절 구동기 및 상기 구동기들 간의 연결을 위한 복수의 링커들을 포함하는 보조암부(auxiliary arm unit); 및
제1 동작모드에서 상기 구동기들을 초기화하여 상기 보조암 삽입홈에 상기 보조암부를 삽입하고, 제2 동작모드에서 상기 로봇 장착기를 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위를 검출 및 결합하는 제어부를 포함하는 기립보조장치.
A body portion including a base movable through a plurality of wheels and an auxiliary arm insertion groove formed in a longitudinal direction on one side;
A wrist joint actuator, an elbow joint actuator, a shoulder joint actuator coupled to one end of the auxiliary arm insertion groove, and a connection between the actuators, An auxiliary arm unit including a plurality of linkers; And
A control unit for initializing the actuators in the first operation mode to insert the auxiliary arm into the auxiliary arm insertion groove and to control the robot mount in the second operation mode to detect and combine a specific part of the front worn- Comprising an upright auxiliary device.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
제3 동작모드에서 상기 로봇 장착기가 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위와 결합되면 상기 구동기들을 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 상기 로봇 장착기를 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치.
The apparatus of claim 1, wherein the control unit
When the robot mount is coupled with a specific part of the front worn standing assistant robot in the third operation mode, the user wearing the front worn standing assistant robot is elevated by controlling the actuators, and after a predetermined time, Wherein the auxiliary robot is separated from a specific portion of the auxiliary robot.
제2항에 있어서, 상기 제어부는
제4 동작모드에서 상기 로봇 장착기가 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위와 결합되면 상기 구동기들을 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 특정 방향으로 이동시킴으로써 사용자의 보행을 보조하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치.
3. The apparatus of claim 2, wherein the control unit
In the fourth operation mode, when the robot mount is coupled with a specific part of the front-standing standing-up auxiliary robot, the user wearing the front-standing standing-up auxiliary robot is controlled by controlling the actuators, And a supporting member for supporting the supporting member.
제3항에 있어서,
상기 로봇 장착기는 상기 전방착용 기립보조로봇으로부터 신호를 수신하여 제어부로 전달하고,
상기 제어부는 상기 로봇 장착기로부터 전달받은 신호를 기초로 상기 사용자를 보조하기에 적합한 이동 속도 및 방향을 예측하여 상기 구동기들을 제어하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치.
The method of claim 3,
The robot mounting unit receives a signal from the front-standing standing-up auxiliary robot and transmits the signal to the control unit,
Wherein the control unit controls the actuators by predicting a moving speed and a direction suitable for assisting the user based on a signal received from the robot mount.
제1항에 있어서,
상기 보조암부에서, 상기 손목 관절 구동기는 6 자유도를 제공하며 그 중심축이 이격된 적어도 3 개의 구동 모듈들을 포함하고,
상기 팔꿈치 관절 구동기는 2 자유도를 제공하며 적어도 1 개의 구동 모듈을 포함하고,
상기 어깨 관절 구동기는 4 자유도를 제공하며 그 중심축이 이격된 적어도 2 개의 구동 모듈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치.
The method according to claim 1,
In the auxiliary arm portion, the wrist joint actuator includes at least three drive modules which provide six degrees of freedom and whose central axes are spaced apart,
Wherein the elbow joint actuator provides two degrees of freedom and includes at least one drive module,
Characterized in that the shoulder joint actuator comprises at least two drive modules which provide four degrees of freedom and whose center axes are spaced apart.
제4항에 있어서, 상기 로봇 장착기는
그 상단에 회전 가능한 카메라 모듈을 포함하고,
상기 제어부는 상기 보조암부를 특정 자세로 위치시키고 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위를 상기 카메라를 통해 검출하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치.
The robot system according to claim 4, wherein the robot mount
And a rotatable camera module on top thereof,
Wherein the control unit is configured to position the auxiliary arm unit in a specific posture and detect a specific part of the front-standing standing-up assistant robot through the camera.
제6항에 있어서, 상기 제어부는
상기 카메라 모듈을 상기 전방착용 기립보조로봇의 반대 방향으로 회전시키고 주행 방향에 있는 장애물을 검출하여 사용자가 상기 장애물에 부딪히는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치.
7. The apparatus of claim 6, wherein the control unit
Wherein the camera module is rotated in a direction opposite to the forward-standing standing-up auxiliary robot, and an obstacle in the running direction is detected to prevent a user from hitting the obstacle.
제6항에 있어서, 상기 제어부는
제2 동작모드에서 상기 카메라 모듈을 상기 전방착용 기립보조로봇의 방향으로 회전시키고 주행 방향에 있는 장애물을 검출하여 상기 장애물에 부딪히는 것을 방지하고 상기 전방착용 기립보조로봇을 향해 주행 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치.
7. The apparatus of claim 6, wherein the control unit
In the second operation mode, the camera module is rotated in the direction of the front-standing standing-up auxiliary robot, and an obstacle in the running direction is detected to prevent it from hitting the obstacle and the running direction is controlled toward the front- .
제2항에 있어서, 상기 제어부는
외력을 측정하는 적어도 하나의 다축 힘-토크센서를 포함하고, 상기 다축 힘-토크센서의 힘-토크 측정값들을 기초로 기립 알고리즘을 적용하며 최종 기립 상태에 도달하기 위하여 필요한 상기 다축 힘-토크센서의 힘-토크 변화량들을 예측하여 상기 구동기들을 제어하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치.
3. The apparatus of claim 2, wherein the control unit
Axis force-torque sensor which is required to reach a final standing state by applying a standing algorithm based on the force-torque measurements of the multi-axis force-torque sensor and measuring at least one multi-axis force- Wherein the controller controls the actuators by predicting the amount of force-torque variation of the actuators.
전방착용 기립보조로봇과 기립보조장치를 포함하고,
상기 기립보조장치는
복수의 바퀴들을 통해 이동 가능한 베이스와 일 면에서 길이 방향으로 형성된 보조암 삽입홈을 포함하는 몸체부;
상기 전방착용 기립보조로봇과 착탈식으로 결합 가능한 로봇 장착기, 상기 로봇 장착기에 동작 자유도를 제공하는 손목 관절 구동기, 팔꿈치 관절 구동기, 상기 보조암 삽입홈의 일단에 결합된 어깨 관절 구동기 및 상기 구동기들 간의 연결을 위한 복수의 링커들을 포함하는 보조암부(auxiliary arm unit); 및
제1 동작모드에서 상기 구동기들을 초기화하여 상기 보조암 삽입홈에 상기 보조암부를 삽입하고, 제2 동작모드에서 상기 로봇 장착기를 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위를 검출 및 결합하는 제어부를 포함하는 기립보조장치 시스템.
A front-standing standing-up auxiliary robot and an standing-
The standing-
A body portion including a base movable through a plurality of wheels and an auxiliary arm insertion groove formed in a longitudinal direction on one side;
A wrist joint driver, an elbow joint driver, a shoulder joint driver coupled to one end of the auxiliary arm insertion groove, and a connection between the actuators, wherein the robot arm is detachably coupled to the front worn- An auxiliary arm unit including a plurality of linkers; And
A control unit for initializing the actuators in the first operation mode to insert the auxiliary arm into the auxiliary arm insertion groove and to control the robot mount in the second operation mode to detect and combine a specific part of the front worn- Comprising an upright auxiliary device system.
제10항에 있어서, 상기 제어부는
제3 동작모드에서 상기 로봇 장착기가 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위와 결합되면 상기 구동기들을 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 상기 로봇 장착기를 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치 시스템.
11. The apparatus of claim 10, wherein the control unit
When the robot mount is coupled with a specific part of the front worn standing assistant robot in the third operation mode, the user wearing the front worn standing assistant robot is elevated by controlling the actuators, and after a predetermined time, Wherein the auxiliary robot is separated from a specific portion of the auxiliary robot.
제11항에 있어서, 상기 제어부는
제4 동작모드에서 상기 로봇 장착기가 상기 전방착용 기립보조로봇의 특정 부위와 결합되면 상기 구동기들을 제어하여 상기 전방착용 기립보조로봇을 장착한 사용자를 기립시키고 일정 시간 후에 특정 방향으로 이동시킴으로써 사용자의 보행을 보조하는 것을 특징으로 하는 기립보조장치 시스템.
12. The apparatus of claim 11, wherein the control unit
In the fourth operation mode, when the robot mount is coupled with a specific part of the front-standing standing-up auxiliary robot, the user wearing the front-standing standing-up auxiliary robot is controlled by controlling the actuators, And a second auxiliary device for supporting the second auxiliary device.
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