KR20180090031A

KR20180090031A - 하지 관절 보조용 외골격 시스템

Info

Publication number: KR20180090031A
Application number: KR1020170014917A
Authority: KR
Inventors: 백윤수; 심명훈; 한종인
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-08-10
Also published as: KR101937012B1

Abstract

개시된 본 발명에 의한 하지 관절 보조용 외골격 시스템은, 인체의 고관절부위를 지지하여 5자유도 구동에 의해 인체의 고관절부위의 움직임을 보조하는 제1보조유닛, 인체의 무릎관절부위를 지지하여 1자유도 구동에 의해 무릎관절부위의 움직임을 보조하는 제2보조유닛, 인체의 발목관절부위를 지지하여 2자유도 구동에 의해 발목관절부위의 움직임을 보조하는 제3보조유닛 및 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나에 착탈 가능하게 연결되어 구동력을 제공하는 구동유닛을 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 인체의 보행 동작 중 회전축을 추종할 수 있어, 인체 친화적이며 안정성이 높은 하지 관절 보조용 외골격 시스템을 제공할 수 있다.

Description

하지 관절 보조용 외골격 시스템{EXOSKELETON SYSTEM FOR ASSISTING LOWER LIMB JOINTS}

본 발명은 하지 관절 보조용 외골격 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인체의 보행 중 고관절과 무릎관절을 추가적인 구동장치를 사용하여 보행에 필요한 인체에 근력을 선택적으로 보조함과 동시에, 고관절, 무릎관절 및 발목관절의 회전축을 추종함으로써 구동 안정성 향상과 함께 인체 친화적인 하지 관절 보조용 외골격 시스템에 관한 것이다.

노령 인구 증가와 같은 요인으로 인해, 신체적 보조수단에 대한 연구와 개발이 지속적으로 증가되고 있는 추세이다. 이러한 신체적 보조수단의 일 예로써, 외골격 로봇은 로봇 팔이나 다리 등을 사람에게 장착해 운동기관의 손상으로 인해 부족한 근력을 보조하거나 강화시킬 수 있는 웨어러블 로봇(Wearable robot)의 일종이다.

외골격 로봇의 대두로 인해 HRI(Human-Robot Interaction) 기술에 대한 중요성이 부각되고 있다. 외골격 로봇은 항시 착용자와 결합된 상태에서 작동하는 만큼, 착용자가 느끼는 이물감을 줄이는 것은 하나의 중요한 목표이다. 빠른 제어와 민감한 센서의 사용 등으로 달성할 수도 있지만, 근본적으로 하드웨어가 인체 관절 구조와 유사한 움직임을 가지지 않는다면 착용자와 로봇 움직임의 불일치는 필연적으로 발생하게 된다. 이러한 회전축의 불일치로 인한 착용자와 로봇 사이에서 발생하게 되는 변위로 인해, 착용감 저하, 지속적인 마찰로 인한 피부 손상, 구동기 토크 전달 효율 저하 등이 야기될 수 있다.

이에 따라 근래에는 웨어러블 로봇을 착용하는 사용자의 안정성과 함께 착용성을 증대시킬 수 있는 기술에 대한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다. 특히, 볼-소켓 구조로 생각될 수 있는 인체의 고관절에 대해서 기존 연구에서는 회전축 일치가 어려우며 복잡한 구조를 가진다. 그로 인해, 근래에는 로봇과 착용자의 요(yaw) 축을 일치시키는 방안에 대해서는 최소한의 기계요소로 구성되어 다양한 사이즈에 대해서 적용 가능한 기구적 구조를 제시하고자 연구가 진행 중에 있다. 였다.

보행 시 인체의 고관절, 무릎관절 및 발목관절은 각각 3자유도의 구조를 가진 형태로 생각할 수 있으며, 총9자유도에 이르는 복잡한 움직임을 보인다. 이때, 전진하는 보행 운동의 경우, 시상면(Sagittal plane) 상의 모션이 가장 큰 영향을 준다. 선행연구들을 통해서, 고관절과 무릎관절의 시상면 상에서의 움직임을 보조하는 것은 일반적인 보행 동작을 보조하는데 도움이 됨을 확인할 수 있다. 때문에, 본 특허에서는 마찬가지로 고관절과 무릎관절의 시상면 상에서의 움직임을 보조할 수 있도록 시스템을 구성하여 보행에 도움이 될 수 있도록 하였다. 그러나 기존의 연구들과는 다르게, 보조가 요구되는 관절만 선택적으로 구동 가능하게 하여 시스템의 전체 효율 향상을 도모하고자 하는 연구가 진행 중에 있다.

대한민국 특허출원번호 제2008-0103457호 일본 특허출원번호 제2012-539132호 일본 특허출원번호 제2015-042287호

본 발명은 착용형 로봇의 관절축을 인체 관절의 회전축과 일치시켜 보행 안정성 향상에 따른 인체 친화적인 하지 관절 보조용 외골격 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 착용자에 따라 보조가 필요한 관절에 선택적으로 구동력을 제공함으로써 사용 다양성 확보에 유리한 하지 관절 보조용 외골격 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 하지 관절 보조용 외골격 시스템은, 인체의 고관절부위를 지지하여, 5자유도 구동에 의해 인체의 고관절부위의 움직임을 보조하는 제1보조유닛, 상기 인체의 무릎관절부위를 지지하여, 1자유도 구동에 의해 상기 무릎관절부위의 움직임을 보조하는 제2보조유닛, 상기 인체의 발목관절부위를 지지하여, 2자유도 구동에 의해 상기 발목관절부위의 움직임을 보조하는 제3보조유닛 및 상기 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나에 착탈 가능하게 연결되어 구동력을 제공하는 구동유닛을 포함한다.

일측에 의하면, 상기 제1보조유닛은, 상기 인체의 허리를 지지하는 허리지지부재와 상기 인체의 등을 지지하는 등지지부재를 포함하여 상기 인체의 고관절부위에 밀착 가능한 고관절 지지부, 상기 등지지부재를 따라 롤(roll) 방향 회전에 의한 제1자유도 구동 가능한 제1고관절 구동부 및, 상기 인체의 허벅지에 밀착되도록 상기 허리지지부재에 연결되어, 상기 허벅지의 움직임에 연동하여 제1 내지 제4자유도 구동 가능한 제2고관절 구동부를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제1고관절 구동부는, 상기 등지지부재를 따라 롤(Roll) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제1자유도 구동 가능한 제1자유도 구동부재 및 상기 제1자유도 구동부재를 상기 등지지부재에 대해 탄성 가압하는 제1자유도 탄성체를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제2고관절 구동부는, 상기 등지지부재와 연결되어 요(Yaw) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제2자유도 구동 가능한 제2자유도 구동부재, 상기 제2자유도 구동부재를 롤(Roll) 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여 상기 제3자유도 구동 가능한 제3자유도 구동부재, 상기 제3자유도 구동부재에 지지된 상기 제2자유도 구동부재가 상기 롤 축방향의 슬라이딩과 상기 요 방향의 회전운동 시, 상기 허벅지의 상기 요 축에 대한 회전축을 유지시킬 수 있도록 피치(Pitch) 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여 상기 제4자유도 구동 가능한 제4자유도 구동부재 및 상기 제2자유도 구동부재와 상기 제2보조유닛 사이를 상호 연결하되, 상기 제2자유도 구동부재에 대해 상기 피치 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제5자유도 구동 가능한 제5자유도 구동부재를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제2보조유닛은, 상기 인체의 허벅지를 지지하는 허벅지 지지부, 상기 인체의 정강이를 지지하는 정강이 지지부 및 상기 허벅지 지지부와 정강이 지지부 사이를 피치(Pitch) 방향으로 회전 가능하게 연결하여, 제6자유도 구동 가능한 제6자유도 구동부재를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 허벅지 지지부는, 상기 허벅지를 지지하는 허벅지 지지대, 상기 허벅지 지지대와 상기 제1보조유닛 사이를 연결하며, 상기 허벅지 지지대를 길이 방향으로 움직임 가능하게 지지하는 제1조절부재 및 상기 허벅지 지지대와 상기 제6자유도 구동부재 사이를 연결하며, 길이 방향으로 조절 가능한 제2조절부재를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제3보조유닛은, 상기 인체의 발목을 지지하는 받침부, 상기 제2보조유닛으로부터 연장되며, 상기 받침부에 가해지는 자중에 의한 처짐을 지지하는 하중 지지부 및 상기 받침부와 하중 지지부 사이를 상호 연결하며, 길이 조절 가능한 연결부를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 받침부는, 상기 인체의 발바닥을 지지하는 제1받침대, 상기 인체의 발뒤꿈치에 밀착되도록 상기 제1받침대로부터 수직 상방향으로 연장되는 제2받침대 및 상기 제2받침대로부터 길이 방향으로 조절 가능하게 연장되며, 상기 연결부에 대해 롤(Roll) 방향으로 회전 가능하여 제7자유도 구동 가능한 제7자유도 구동부재를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 하중 지지부는, 상기 제2보조유닛과 길이방향으로 연장되는 하중 지지대 및 상기 자중을 흡수하도록 상기 하중 지지대를 탄성 지지하도록 상기 하중 지지대 내부에 마련되는 탄성 지지대를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 연결부는, 상기 받침부에 대해 롤(Roll) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제7자유도 구동 가능한 제1연결대, 상기 하중 지지부에 대해 피치(Pitch) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제8자유도 구동 가능한 제2연결대 및 상기 제1 및 제2연결대 사이에서 길이 조절 가능하게 연결되는 제3연결대를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 구동유닛은 각각 서로 다른 토크 크기를 가지고 상기 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나와 연결 가능할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 구동유닛은 상기 제1 및 제2보조유닛에 대해 착탈 가능하게 연결 가능할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 하지 관절 보조용 외골격 시스템은, 인체의 고관절부위를 지지하여, 요(Yaw), 롤(Roll) 및 피치(Pitch) 방향 회전과 함께 롤 및 피치 축방향으로 구동되어 상기 고관절부위의 보행 중 회전중심을 추종하도록 보조하는 제1보조유닛, 상기 인체의 무릎관절부위를 지지하여, 상기 피치 방향 회전 구동에 의해 상기 무릎관절부위의 움직임을 보조하는 제2보조유닛 및 상기 인체의 발목관절부위를 지지하여, 상기 피치 및 롤 방향 회전 구동에 의해 상기 발목관절부위의 움직임을 보조하는 제3보조유닛을 포함한다.

일측에 의하면, 상기 제1보조유닛은, 상기 인체의 고관절부위를 지지하는 고관절 지지부, 상기 고관절 지지부에 대해 상기 롤 방향 회전에 의해 제1자유도 구동 가능한 제1고관절 구동부 및, 상기 인체의 허벅지에 밀착되도록 상기 고관절 지지부와 연결되어, 상기 허벅지의 움직임에 연동하여 제1 내지 제4자유도 구동 가능한 제2고관절 구동부를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제1고관절 구동부는, 상기 고관절 지지부에 대해 상기 롤 방향 회전 가능하게 연결되는 상기 제1자유도 구동 가능한 제1자유도 구동부재 및 상기 제1자유도 구동부재를 상기 고관절 지지부에 대해 탄성 가압하는 제1자유도 탄성체를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제2고관절 구동부는, 상기 고관절 지지부와 연결되어 상기 요 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제2자유도 구동 가능한 제2자유도 구동부재, 상기 제2자유도 구동부재를 상기 롤 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여 상기 제3자유도 구동 가능한 제3자유도 구동부재, 상기 제3자유도 구동부재에 지지된 상기 제2자유도 구동부재가 상기 롤 축방향의 슬라이딩과 상기 요 방향의 회전운동 시, 상기 허벅지의 상기 요 축에 대한 회전축을 유지시킬 수 있도록 상기 피치 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여 상기 제4자유도 구동 가능한 제4자유도 구동부재 및 상기 제2자유도 구동부재와 상기 제2보조유닛 사이를 상호 연결하되, 상기 제2자유도 구동부재에 대해 상기 피치 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제5자유도 구동 가능한 제5자유도 구동부재를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제2보조유닛은, 상기 인체의 허벅지를 지지하는 허벅지 지지부, 상기 인체의 정강이를 지지하는 정강이 지지부 및 상기 허벅지 지지부와 정강이 지지부 사이를 상기 피치 방향으로 회전 가능하게 연결하여, 제6자유도 구동 가능한 제6자유도 구동부재를 포함하며, 상기 허벅지 지지부 및 정강이 지지부는 각각 높낮이 조절 가능하게 마련될 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제3보조유닛은, 상기 인체의 발바닥을 지지하는 제1받침대, 상기 인체의 발뒤꿈치에 밀착되도록 상기 제1받침대로부터 수직 상방향으로 연장되는 제2받침대 및 상기 제2받침대로부터 길이 방향으로 조절 가능하게 연장되며 상기 롤 방향으로 회전 가능하여 제7자유도 구동 가능한 제7자유도 구동부재를 포함하여, 상기 롤 방향으로 회전 가능하게 상기 인체의 발목관절부위를 지지하는 받침부, 상기 제2보조유닛과 길이방향으로 연장되는 하중 지지대 및 상기 자중을 흡수하도록 상기 하중 지지대를 탄성 지지하도록 상기 하중 지지대 내부에 마련되는 탄성 지지대를 포함하여, 상기 받침부에 가해지는 자중에 의한 처짐을 지지하는 하중 지지부 및, 상기 받침부의 제7자유도 구동부재에 대해 상기 롤 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제7자유도 구동 가능한 제1연결대, 상기 하중 지지대에 대해 상기 피치 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제8자유도 구동 가능한 제2연결대 및 상기 제1 및 제2연결대 사이에서 길이 조절 가능하게 연결되는 제3연결대를 포함하여, 상기 받침부와 하중 지지부 사이를 길이 조절 가능하게 상호 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나에 착탈 가능하게 연결되어 구동력을 제공하는 구동유닛을 포함하며, 상기 구동유닛은 각각 서로 다른 토크 크기를 가지고 상기 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나와 연결 가능하도록 복수개 마련될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 착용자의 보행 동작 중 하지 관절의 회전축을 추종함으로써, 인체 관절 동작과 유사한 움직임이 가능하여 인체와 외골격 시스템 사이에 발생되는 상대적인 변위를 최소화시켜 인체 친화성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 구동유닛으로부터 전달되는 토크를 보다 효율적으로 착용자의 관절에 제공할 수 있게 된다.

둘째, 착용자의 조건에 따라 구동력을 연결하여 제공하도록 제어 가능함으로써, 사용 다양성 확보에 유리하다.

셋째, 착용자의 조건에 다양한 조건에 대한 대응이 가능함에 따른, 착용자의 신뢰성 향상에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 하지 관절 보조용 외골격 시스템을 착용한 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 일 실시예에 의한 하지 관절 보조용 외골격 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1보조유닛을 개략적으로 확대 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제2고관절 구동부를 개략적으로 확대 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제2고관절 구동부가 허벅지의 움직임에 연동하여 구동되는 동작을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 평면도들이다.
도 6은 도 2에 도시된 제2보조유닛을 개략적으로 확대 도시한 사시도이다.
도 7은 도 2에 도시된 제3보조유닛을 개략적으로 확대 도시한 사시도이다. 그리고,
도 8은 도 2에 도시된 구동유닛이 제1 및 제2보조유닛에 연결된 상태를 개략적으로 확대 도시한 사시도들이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 하지 관절 보조용 외골격 시스템(1)은 제1보조유닛(10), 제2보조유닛(20), 제3보조유닛(30) 및 구동유닛(40)을 포함한다.

여기서, 도 1은 본 발명에서 설명하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템(1)이 인체(B)에 착용된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 관절 보조용 외골격 시스템(1)을 개략적으로 도시한 사시도이다.

참고로, 본 발명에서 설명하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템(1)은 신체적 보조수단인 외골격 로봇을 포함하는 것으로 도시 및 예시한다. 보다 구체적으로, 상기 하지 관절 보조용 외골격 시스템(1)은 인체(B)의 고관절부위(H), 무릎관절부위(K) 및 발목관절부위(A)를 포함하는 하지 관절에 적용 가능한 외골격 로봇에 적용되어 착용자의 보행을 보조한다.

상기 제1보조유닛(10)은 인체(B) 즉, 착용자의 고관절부위(H)를 지지하여 5자유도 구동을 보조함으로써, 고관절부위(H)의 보행 중 회전중심을 추종하도록 보조한다. 여기서, 상기 제1보조유닛(10)의 5자유도 구동은, 요(Yaw), 롤(Roll) 및 피치(Pitch) 방향 회전과 함께 롤 및 피치 축방향 구동을 포함한다. 이를 위해, 상기 제1보조유닛(10)은 도 3의 도시와 같이, 고관절 지지부(11), 제1고관절 구동부(12) 및 제2고관절 구동부(13)를 포함한다.

상기 고관절 지지부(11)는 인체(B)의 고관절부위(H)를 지지한다. 보다 구체적으로, 상기 고관절 지지부(11)는 인체(B)의 허리를 지지하는 허리지지부재(111)와 인체의 등을 지지하는 등지지부재(112)를 포함하여, 인체(B)의 고관절부위에 밀착 가능하다.

상기 허리지지부재(111)는 굴곡진 허리에 대해 가로방향으로 밀착될 수 있도록 양단부가 소정 각도 절곡진 형상을 가지며, 보다 바람직하게는 면 혹은 천 등과 같은 부드러진 소재로 이루어져 벨트와 같은 고정수단에 의해 인체(B)에 고정 가능하다. 즉, 상기 허리지지부재(111)는 인체(B)의 허리에 체결될 수 있는 일종의 체결수단이다.

또한, 상기 등지지부재(112)는 허리지지부재(111)에 대해 수직방향으로 위치를 조절할 수 있는 슬롯을 가지고 있어, 인체(B)의 골반 및 허리 길이에 따라 길이 조절이 가능하고, 등을 지지할 수 있는 플레이트 형상을 가진다.

상기 제1고관절 구동부(12)는 등지지부재(112)를 따라 롤(Roll) 방향 회전에 의한 1자유도 구동이 가능하다. 이러한 제1고관절 구동부(12)는 제1자유도 구동부재(121) 및 제1자유도 탄성체(122)를 포함한다.

상기 제1자유도 구동부재(121)는 등지지부재(112)를 따라 롤 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제1자유도 구동이 가능하다. 상기 제1자유도 구동부재(121)는 원형의 회전체로써, 등지지부재(112)의 한 축을 중심으로 회전 운동이 가능하다. 이러한 제1자유도 구동부재(121)는 등지지부재(112)와 연결된다. 이때, 상기 제1자유도 구동부재(121)와 등지지부재(112) 사이의 연결부위에는 수평 방향의 슬롯이 마련되어, 인체(B)의 골반 사이즈에 따라 양 고관절 롤(Roll) 축 사이의 거리를 조절할 수 있음이 좋다.

상기 제1자유도 탄성체(122)는 제1자유도 구동부재(121)를 등지지부재(112)에 대해 탄성 가압한다. 이러한 제1자유도 탄성체(122)는 코일 스프링과 같은 다양한 탄성수단 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1자유도 탄성체(122)는 고관절의 롤 축방향에 대한 회전이 발생할 경우, 평소에 선 자세로 돌아갈 수 있도록 복원력을 발생시키며, 해당 복원력으로 사용자가 안정된 선 자세로 돌아가는데 보조하는 역할을 활 수 있다.

상기 제2고관절 구동부(13)는 인체(B)의 허벅지(T)에 밀착되도록 허리지지부재(111)의 양단부에 각각 연결되어 4자유도 구동을 보조한다. 이러한 제2고관절 구동부(13)는 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 제2자유도 구동부재(131), 제3자유도 구동부재(132), 제4자유도 구동부재(133) 및 제5자유도 구동부재(134)를 포함한다. 이러한 제2고관절 구동부(13)는 등지지부재(112)의 양단부로부터 연장되는 한 쌍의 연결날개(135)와 연결됨으로써, 등지지부재(112)에 대해 한 쌍으로 마련되어 허벅지(T)의 움직임에 연동한다.

상기 제2자유도 구동부재(131)는 등지지부재(112)와 연결되어 인체의 허벅지(T)의 움직임에 연동하여 요(Yaw) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제2자유도 구동된다. 여기서, 상기 제2자유도 구동부재(131)는 요 축방향에 나란하게 마련되는 요 방향으로 회전되는 기둥 형상을 가진다.

상기 제3자유도 구동부재(132)는 제2자유도 구동부재(131)의 움직임에 연동하여, 제2자유도 구동부재(131)를 롤(Roll) 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지함으로써 제3자유도 구동된다. 상기 제3자유도 구동부재(132)는 일종의 레일과 같이 마련되어, 제2자유도 구동부재(131)와 연결된 상태로 제3자유도 구동 즉, 롤 축방향으로 슬라이딩된다.

상기 제4자유도 구동부재(133)는 제3자유도 구동부재(132)에 지지된 제2자유도 구동부재(131)가 롤 축방향의 슬라이딩과 요 방향 회전운동 시, 허벅지 요 축에 대한 회전축을 유지시킬 수 있도록 피치(Pitch) 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여, 제4자유도 구동된다. 그로 인해, 상기 제4자유도 구동부재(133)는 제2자유도 구동부재(131)를 허벅지 측으로 밀착시킬 수 있게 된다. 이러한 제4자유도 구동부재(133)는 도 5의 도시와 같이, 제2자유도 구동부재(131)가 삽입되어 피치 축방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이딩홈(136)을 구비한다.

상기 제5자유도 구동부재(134)는 제2자유도 구동부재(131)와 제2보조유닛(20)의 사이를 상호 연결하되, 제2자유도 구동부재(131)에 대해 피치 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제5자유도 구동된다. 상기 제5자유도 구동부재(134)는 제5자유도축(137)을 중심으로 피치 방향으로 회전된다. 이러한 구성을 가지는 제2고관절 구동부(13)의 구동을 도 5를 참고하여 설명한다. 도 5의 (a)와 같이, 상기 인체(B)의 허벅지(T)에 밀착된 제2자유도 구동부재(131)는 허벅지(T)의 움직임에 연동하여 도 5의 (b)와 같이 요 방향으로 회전된다. 이때, 상기 제2자유도 구동부재(131)가 제3자유도 구동부재(132)를 따라 롤 축방향으로 슬라이딩됨과 아울러, 도 5의 (c)와 같이 피치 축방향으로 슬라이딩된다. 그로 인해, 상기 제2자유도 구동부재(131)가 허벅지(T)에 항시 밀착된 상태로 허벅지(T)의 회전중심의 이동을 추종하면서 구동된다.

즉, 상기 제3 및 제4자유도 구동부재(132)(133)에 의해 기존 요, 롤 및 피치 방향으로 회전되는 3자유도 구동에서 롤 및 피치 축방향으로 슬라이딩되는 2자유도 구동이 추가됨으로써, 제2자유도 구동부재(131)가 인체(B)의 내부에 위치하는 수평면(Transverse plane) 상의 허벅지(T) 회전축을 추종할 수 있게 된다. 또한, 상기 인체(B)의 허벅지(T) 두께에 따라 회전 반경이 변경되더라도, 허벅지(T)의 회전중심 추종에 따라 안정적으로 보행을 보조할 수 있게 된다.

상기 제2보조유닛(20)은 인체(B)의 무릎관절부위(K)를 지지하여 1자유도 구동에 의해 무릎관절부위(K)의 움직임을 보조한다. 여기서, 상기 무릎관절부위(K)는 회전 중심의 변위가 크지 않음으로써, 고정된 중심을 가진 1자유도(fixed center rotation) 구동 가능하다.

이러한 제2보조유닛(20)은 도 6의 도시와 같이, 허벅지 지지부(21), 정강이 지지부(22) 및 제6자유도 구동부재(23)를 포함한다.

상기 허벅지 지지부(21)는 인체(B)의 허벅지(T)를 지지한다. 이러한 허벅지 지지부(21)는 허벅지(T)를 지지하는 허벅지 지지대(211), 허벅지 지지대(211)와 제1보조유닛(10) 사이를 연결하는 제1조절부재(212) 및, 허벅지 지지대(211)와 제6자유도 구동부재(23) 사이를 연결하는 제2조절부재(213)를 포함한다.

여기서, 상기 허벅지 지지대(211)는 허벅지(T)에 밀착하는 체결수단으로써, 허리지지부재(111)와 같이, 면 혹은 천 등의 부드러운 소재로 이루어져 벨트와 같은 고정수단에 의해 인체(B)에 고정 가능하다. 상기 제1조절부재(212)는 제1보조유닛(10)의 제5자유도 구동부재(134)와 연결되는 일종의 레일을 포함한다. 이러한 제1조절부재(212)를 따라 허벅지 지지대(211)가 길이 방향으로 슬라이딩 가능하여, 인체(B)의 허벅지에 적절하게 허벅지 지지대(211)의 높낮이가 조절된다. 또한, 상기 제2조절부재(213)는 허벅지 지지대(211)가 마련되는 제1조절부재(212)를 따라 길이 방향으로 조절 가능하도록 마련되어, 인체(B)의 허벅지 길이에 따라서 제2보조유닛(20)의 전체 길이를 조절한다.

상기 정강이 지지부(22)는 인체(B)의 정강이(S)를 지지한다. 이러한 정강이 지지부(22) 또한, 정강이(S)를 지지하는 정강이 지지대(221), 제6자유도 구동부재(23)와 정강이 지지대(221) 사이를 연결하는 제3조절부재(222) 및 정강이 지지대(221)와 제3보조유닛(30)의 사이를 연결하는 제4조절부재(223)를 포함한다.

상기 정강이 지지대(221)는 정강이(S)에 밀착하는 일종의 체결수단으로써, 상술한 허벅지 지지대(211)와 마찬가지로 면 혹은 천 등과 같은 부드러운 소재로 이루어져 있으며 벨트와 같은 고정수단에 의해 인체(B)에 고정 가능하다. 상기 제3조절부재(222)는 제6자유도 구동부재(23)로부터 연장되되 정강이 지지대(221)가 제3조절부재(222)를 따라 움직임 가능하도록 레일 형상을 가진다. 또한, 상기 제4조절부재(223)는 정강이 지지대(221)를 지지하는 제3조절부재(222)를 따라 길이 방향으로 조절 가능하도록 마련된다. 이러한 구성에 의해, 상기 정강이 지지대(221)의 높낮이가 제3 및 제4조절부재(222)(223)에 의해 조절될 수 있게 된다.

상기 제6자유도 구동부재(23)는 허벅지 지지부(21)와 정강이 지지부(22)의 사이를 피치 방향으로 회전 가능하게 연결시켜, 제6자유도 구동시킨다. 즉, 상기 제6자유도 구동부재(23)는 허벅지(T)와 정강이(S) 사이의 1자유도 구동에 대응할 수 있도록 허벅지 지지부(21)와 정강이 지지부(22)를 상호 회전 가능하게 연결시키는 것이다. 이러한 제6자유도 구동부재(23)는 제2조절부재(213)와 제3조절부재(222)의 사이에 마련된다.

상기 제3보조유닛(30)은 인체(B)의 발목관절부위(A)를 지지하여 2자유도 구동에 의해 발목관절부위(A)의 움직임을 보조한다. 여기서, 상기 발목관절부위(A)는 수평면(Transverse plane) 상의 움직임이 거의 나타나지 않으며, 수평면에 대한 고관절부위(H)의 움직임이 더 큰 영향을 주기 때문에 수평면에 대한 자유도는 배제되어 2자유도 구동 가능한 것으로 설명한다.

이러한 제3보조유닛(30)은 도 7의 도시와 같이, 받침부(31), 하중 지지부(32) 및 연결부(33)를 포함한다.

상기 받침부(31)는 인체(B)의 발목관절부위(A)를 지지한다. 상기 받침부(31)는 이를 위해, 인체(B)의 발바닥을 지지하는 제1받침대(311), 인체(B)의 발뒤꿈치에 밀착되는 제2받침대(312) 및 롤 방향으로 회전 가능한 제7자유도 구동부재(313)를 포함한다.

구체적으로, 상기 제1받침대(311)는 발바닥이 놓여질 수 있도록 소정 면적을 가지도록 마련되며, 제2받침대(312)는 제1받침대(311)로부터 수직 상방향으로 연장되도록 마련되어 발뒤꿈치에 밀착된다. 상기 제7자유도 구동부재(313)는 제2받침대(312)로부터 길이 방향으로 조절 가능하게 연장되며, 연결부(33)에 대해 롤 방향으로 회전 가능하다. 즉, 상기 제7자유도 구동부재(313)는 길이 방향으로 연장된 형상을 가지며, 일단은 제2받침대(312)에 연결되고, 타단은 후술할 연결부(33)에 대해 롤 방향 회전 가능함으로써, 제7자유도 구동 가능하다.

상기 하중 지지부(32)는 제2보조유닛(20)으로부터 연장되며, 받침부(31)에 가해지는 자중에 의한 처짐을 지지한다. 상기 하중 지지부(32)는 하중 지지대(321) 및 탄성 지지대(322)를 포함한다.

상기 하중 지지대(321)는 제2보조유닛(20)에 대해 길이방향으로 연장되도록 마련된다. 보다 구체적으로, 상기 하중 지지대(321)는 제2보조유닛(20)의 정강이 지지부(22)로부터 수직 하방향으로 연장되도록 제4조절부재(223)와 연결된다. 이러한 하중 지지대(321)는 일종의 프레임으로써, 내부에 탄성 지지대(322)가 내장된다. 상기 탄성 지지대(322)는 자중을 흡수하도록 하중 지지대(321)를 탄성 지지한다.

상기 연결부(33)는 받침부(31)와 하중 지지부(32)의 사이를 상호 연결하며, 길이 조절 가능하다. 상기 연결부(33)는 제1 내지 제3연결대(331)(332)(333)를 포함한다.

상기 제1연결대(331)는 받침부(31)로부터 제7자유도 구동을 위해, 롤 방향으로 회전 가능하게 연결된다. 여기서, 상기 제1연결대(331)는 받침부(31)의 제7자유도 구동부재(313)에 대해 수평방향으로 연결되는 프레임이다.

상기 제2연결대(332)는 하중 지지부(32)에 대해 피치 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제8자유도 구동 가능하다. 이러한 제2연결대(332)는 하중 지지부(32)의 하중 지지대(321)에 대해 교차하는 수평방향으로 연결되는 프레임이다.

상기 제3연결대(333)는 제1 및 제2연결대(331)(332)의 사이에서 길이 조절 가능하게 연결된다. 상기 제3연결대(333)는 ?ㄱ?자 형태로 절곡되어 제1 및 제2연결대(331)(332)이 사이를 연결하는 프레임이다. 이러한 제3연결대(333)에 대해 제1 및 제2연결대(331)(332)가 각각 연결되는 위치를 조정하여, 받침부(31)와 하중 지지부(32) 사이의 거리를 조절하여, 착용자의 인체(B) 사이즈에 대응하여 사이즈를 조절할 수 있게 된다.

상기 구동유닛(40)은 제1 내지 제3보조유닛(10)(20)(30) 중 적어도 어느 하나에 착탈 가능하게 연결되어, 부착된 관절부위의 동작에 필요한 토크를 부가한다. 여기서, 상기 구동유닛(40)의 토크는 착용자의 보행시에 필요한 방향으로 적용된 관절을 회전시킨다. 즉, 착용자의 근력이 부족하여도, 구동유닛(40)의 구동력에 의해 정상인과 같은 보행 운동이 가능하도록 토크를 부가하는 것이다.

본 실시예에서는 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1보조유닛(10)과 제2보조유닛(20)에 구동유닛(40)이 착탈 가능하게 연결되는 것으로 예시한다.

보다 구체적으로, 도 8의 (a)와 같이 인체(B)의 고관절부위(H)를 지지하는 제1보조유닛(10)의 제2고관절 구동부(13)에 대해 구동유닛(40)이 토크를 부가하도록 연결 가능하다. 또한, 도 8의 (b)와 같이 인체(B)의 무릎관절부위(K)를 지지하여 보조하는 제2보조유닛(20)의 제6자유도 구동부재(23)에 구동유닛(40)이 구동력 토크를 부가하기 위해 연결 가능하다.

여기서, 상기 구동유닛(40)은 구동력 발생을 위한 모터(41) 및 구동력 제어를 위한 드라이버(42)를 각각 포함하도록 복수개 마련된다. 이때, 상기 복수로 마련되는 구동유닛(40)은 각각 서로 다른 크기의 토크 발생이 가능하다.

그로 인해, 상대적으로 큰 보조 구동력이 필요한 관절에 대해서는 상대적으로 큰 토크 발생이 가능한 구동유닛(40)이 연결되거나 구동력 보조가 필요하지 않는 관절부위에 대해서는 구동유닛(40)을 제거하는 것과 같이, 착용자 조건에 따라 구동유닛(40)을 용이하게 교체하여 적용할 수 있기 때문에 불필요한 시스템 무게를 줄여 착용자에 따라 최적으로 구성할 수 있다.

한편, 상기 제1 내지 제3보조유닛(10)(20)(30)에 대해 구동유닛(40)이 모두 제거되더라도 제1 내지 제3보조유닛(10)(20)(30)은 착용자 스스로의 보행력에 의해 구동 가능하다.

참고로, 상술한 일 실시예에 의한 하지 관절 보조용 외골격 시스템(1)은 자세히 도시되지 않았으나, 시상면(Sagittal plane)의 회전 각도를 측정할 수 있는 엔코더(E)와 자세측정을 위한 자세추정시스템(Attitude Heading Reference System, AHRS)(미도시), 허벅지 및 정강이에 체결되는 체결수단에 부착되어 착용자와의 접촉력을 측정할 수 있는 센서(미도시) 등을 구비하여, 착용자의 보행 운동 평가용 장치로 사용될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 하지 관절 보조용 외골격 시스템 10: 제1보조유닛
11: 고관절 지지부 12: 제1고관절 구동부
13: 제2고관절 구동부 20: 제2보조유닛
21: 허벅지 지지부 22: 정강이 지지부
23: 제6자유도 구동부재 30: 제3보조유닛
31: 받침부 32: 하중 지지부
33: 연결부 40: 구동유닛
B: 인체 H: 고관절부위
K: 무릎관절부위 A: 발목관절부위

Claims

인체의 고관절부위를 지지하여, 5자유도 구동에 의해 인체의 고관절부위의 움직임을 보조하는 제1보조유닛;
상기 인체의 무릎관절부위를 지지하여, 1자유도 구동에 의해 상기 무릎관절부위의 움직임을 보조하는 제2보조유닛;
상기 인체의 발목관절부위를 지지하여, 2자유도 구동에 의해 상기 발목관절부위의 움직임을 보조하는 제3보조유닛; 및
상기 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나에 착탈 가능하게 연결되어 구동력을 제공하는 구동유닛;
을 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1보조유닛은,
상기 인체의 허리를 지지하는 허리지지부재와 상기 인체의 등을 지지하는 등지지부재를 포함하여 상기 인체의 고관절부위에 밀착 가능한 고관절 지지부;
상기 등지지부재를 따라 롤(roll) 방향 회전에 의한 제1자유도 구동 가능한 제1고관절 구동부; 및
상기 인체의 허벅지에 밀착되도록 상기 허리지지부재에 연결되어, 상기 허벅지의 움직임에 연동하여 제1 내지 제4자유도 구동 가능한 제2고관절 구동부;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1고관절 구동부는,
상기 등지지부재를 따라 롤(Roll) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제1자유도 구동 가능한 제1자유도 구동부재; 및
상기 제1자유도 구동부재를 상기 등지지부재에 대해 탄성 가압하는 제1자유도 탄성체;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제2고관절 구동부는,
상기 등지지부재와 연결되어 요(Yaw) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제2자유도 구동 가능한 제2자유도 구동부재;
상기 제2자유도 구동부재를 롤(Roll) 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여 상기 제3자유도 구동 가능한 제3자유도 구동부재;
상기 제3자유도 구동부재에 지지된 상기 제2자유도 구동부재가 상기 롤 축방향의 슬라이딩과 상기 요 방향의 회전운동 시, 상기 허벅지의 상기 요 축에 대한 회전축을 유지시킬 수 있도록 피치(Pitch) 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여 상기 제4자유도 구동 가능한 제4자유도 구동부재; 및
상기 제2자유도 구동부재와 상기 제2보조유닛 사이를 상호 연결하되, 상기 제2자유도 구동부재에 대해 상기 피치 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제5자유도 구동 가능한 제5자유도 구동부재;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2보조유닛은,
상기 인체의 허벅지를 지지하는 허벅지 지지부;
상기 인체의 정강이를 지지하는 정강이 지지부; 및
상기 허벅지 지지부와 정강이 지지부 사이를 피치(Pitch) 방향으로 회전 가능하게 연결하여, 제6자유도 구동 가능한 제6자유도 구동부재;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제5항에 있어서,
상기 허벅지 지지부는,
상기 허벅지를 지지하는 허벅지 지지대;
상기 허벅지 지지대와 상기 제1보조유닛 사이를 연결하며, 상기 허벅지 지지대를 길이 방향으로 움직임 가능하게 지지하는 제1조절부재; 및
상기 허벅지 지지대와 상기 제6자유도 구동부재 사이를 연결하며, 길이 방향으로 조절 가능한 제2조절부재;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제5항에 있어서,
상기 정강이 지지대는,
상기 정강기를 지지하는 정강이 지지대;
상기 제6자유도 구동부재와 상기 정강이 지지대 사이를 연결하며, 상기 정강이 지지대를 길이 방향으로 움직임 가능하게 지지하는 제3조절부재; 및
상기 정강이 지지대와 제3보조유닛 사이를 연결하며, 길이 방향으로 조절 가능한 제4조절부재;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제3보조유닛은,
상기 인체의 발목관절부위를 지지하는 받침부;
상기 제2보조유닛으로부터 연장되며, 상기 받침부에 가해지는 자중에 의한 처짐을 지지하는 하중 지지부; 및
상기 받침부와 하중 지지부 사이를 상호 연결하며, 길이 조절 가능한 연결부;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제8항에 있어서,
상기 받침부는,
상기 인체의 발바닥을 지지하는 제1받침대;
상기 인체의 발뒤꿈치에 밀착되도록 상기 제1받침대로부터 수직 상방향으로 연장되는 제2받침대; 및
상기 제2받침대로부터 길이 방향으로 조절 가능하게 연장되며, 상기 연결부에 대해 롤(Roll) 방향으로 회전 가능하여 제7자유도 구동 가능한 제7자유도 구동부재;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제8항에 있어서,
상기 하중 지지부는,
상기 제2보조유닛과 길이방향으로 연장되는 하중 지지대; 및
상기 자중을 흡수하도록 상기 하중 지지대를 탄성 지지하도록 상기 하중 지지대 내부에 마련되는 탄성 지지대;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제8항에 있어서,
상기 연결부는,
상기 받침부에 대해 롤(Roll) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제7자유도 구동 가능한 제1연결대;
상기 하중 지지부에 대해 피치(Pitch) 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제8자유도 구동 가능한 제2연결대; 및
상기 제1 및 제2연결대 사이에서 길이 조절 가능하게 연결되는 제3연결대;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동유닛은 각각 서로 다른 토크 크기를 가지고 상기 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나와 연결 가능한 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제12항에 있어서,
상기 구동유닛은 상기 제1 및 제2보조유닛에 대해 착탈 가능하게 연결 가능한 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
인체의 고관절부위를 지지하여, 요(Yaw), 롤(Roll) 및 피치(Pitch) 방향 회전과 함께 롤 및 피치 축방향으로 구동되어 상기 고관절부위의 보행 중 회전중심을 추종하도록 보조하는 제1보조유닛;
상기 인체의 무릎관절부위를 지지하여, 상기 피치 방향 회전 구동에 의해 상기 무릎관절부위의 움직임을 보조하는 제2보조유닛; 및
상기 인체의 발목관절부위를 지지하여, 상기 피치 및 롤 방향 회전 구동에 의해 상기 발목관절부위의 움직임을 보조하는 제3보조유닛;
을 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제1보조유닛은,
상기 인체의 고관절부위를 지지하는 고관절 지지부;
상기 고관절 지지부에 대해 상기 롤 방향 회전에 의해 제1자유도 구동 가능한 제1고관절 구동부; 및
상기 인체의 허벅지에 밀착되도록 상기 고관절 지지부와 연결되어, 상기 허벅지의 움직임에 연동하여 제1 내지 제4자유도 구동 가능한 제2고관절 구동부;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제15항에 있어서,
상기 제1고관절 구동부는,
상기 고관절 지지부에 대해 상기 롤 방향 회전 가능하게 연결되는 상기 제1자유도 구동 가능한 제1자유도 구동부재; 및
상기 제1자유도 구동부재를 상기 고관절 지지부에 대해 탄성 가압하는 제1자유도 탄성체;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제15항에 있어서,
상기 제2고관절 구동부는,
상기 고관절 지지부와 연결되어 상기 요 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제2자유도 구동 가능한 제2자유도 구동부재;
상기 제2자유도 구동부재를 상기 롤 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여 상기 제3자유도 구동 가능한 제3자유도 구동부재;
상기 제3자유도 구동부재에 지지된 상기 제2자유도 구동부재가 상기 롤 축방향의 슬라이딩과 상기 요 방향의 회전운동 시, 상기 허벅지의 상기 요 축에 대한 회전축을 유지시킬 수 있도록 상기 피치 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하여 상기 제4자유도 구동 가능한 제4자유도 구동부재; 및
상기 제2자유도 구동부재와 상기 제2보조유닛 사이를 상호 연결하되, 상기 제2자유도 구동부재에 대해 상기 피치 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 제5자유도 구동 가능한 제5자유도 구동부재;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제2보조유닛은,
상기 인체의 허벅지를 지지하는 허벅지 지지부;
상기 인체의 정강이를 지지하는 정강이 지지부; 및
상기 허벅지 지지부와 정강이 지지부 사이를 상기 피치 방향으로 회전 가능하게 연결하여, 제6자유도 구동 가능한 제6자유도 구동부재;
를 포함하며,
상기 허벅지 지지부 및 정강이 지지부는 각각 높낮이 조절 가능하게 마련되는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제3보조유닛은,
상기 인체의 발바닥을 지지하는 제1받침대, 상기 인체의 발뒤꿈치에 밀착되도록 상기 제1받침대로부터 수직 상방향으로 연장되는 제2받침대 및 상기 제2받침대로부터 길이 방향으로 조절 가능하게 연장되며 상기 롤 방향으로 회전 가능하여 제7자유도 구동 가능한 제7자유도 구동부재를 포함하여, 상기 롤 방향으로 회전 가능하게 상기 인체의 발목관절부위를 지지하는 받침부;
상기 제2보조유닛과 길이방향으로 연장되는 하중 지지대 및 상기 자중을 흡수하도록 상기 하중 지지대를 탄성 지지하도록 상기 하중 지지대 내부에 마련되는 탄성 지지대를 포함하여, 상기 받침부에 가해지는 자중에 의한 처짐을 지지하는 하중 지지부; 및
상기 받침부의 제7자유도 구동부재에 대해 상기 롤 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제7자유도 구동 가능한 제1연결대, 상기 하중 지지대에 대해 상기 피치 방향으로 회전 가능하게 연결되어 제8자유도 구동 가능한 제2연결대 및 상기 제1 및 제2연결대 사이에서 길이 조절 가능하게 연결되는 제3연결대를 포함하여, 상기 받침부와 하중 지지부 사이를 길이 조절 가능하게 상호 연결하는 연결부;
를 포함하는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나에 착탈 가능하게 연결되어 구동력을 제공하는 구동유닛;
을 포함하며,
상기 구동유닛은 각각 서로 다른 토크 크기를 가지고 상기 제1 내지 제3보조유닛 중 적어도 어느 하나와 연결 가능하도록 복수개 마련되는 하지 관절 보조용 외골격 시스템.