KR20190101161A

KR20190101161A - 보조력의 표시가 가능한 근력 보조 로봇

Info

Publication number: KR20190101161A
Application number: KR1020180021169A
Authority: KR
Inventors: 손정규; 남보현; 박규태; 유선일; 이원준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2019-08-30
Also published as: KR102530629B1

Abstract

본 발명에서는 고관절 및 무릎관절에 보조력을 제공하는 복수의 구동부를 각각 구비하고, 복수의 구동부의 제어를 서브 프레임 유닛에서 통합적으로 제어함으로써 신속하고 용이하게 고관절 및 무릎관절에 제공되는 보조력의 제어가 가능하다.

Description

보조력의 표시가 가능한 근력 보조 장치{WEARABLE ROBOT FOR DISPLAYING ASSIST POWER}

본 발명은 보조력의 표시가 가능한 근력 보조 장치에 관한 것이다.

최근 로봇 관련 기술의 폭넓은 적용에 따라, 장애나 노화 등으로 근력이 저하되어 보행이 어려운 사람들을 위한 보행보조장치가 널리 사용되고 있다. 일반적으로 보행보조장치는 사용자가 탑승한 후 전동식으로 구동되는 탑승식 장치와, 사용자가 착용하고 보행 등의 재활 훈련을 하는 착용식 장치가 있다.

착용식(wearable type) 장치는 다관절의 골격 구조를 갖는 일종의 로봇으로, 사용자가 착용했을 때 사용자의 근력을 보조하는 역할을 한다. 착용식 장치는 모터 등의 구동장치로부터 발생되는 구동력을 사용자에게 제공함으로써 근력을 보조한다. 착용식 로봇의 일 예가 한국등록특허공보 제10-1693795호(등록일 2017.01.02)에 개시되어 있다.

도 1은 종래 착용식 로봇을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 착용식 로봇은 사용자의 허리부분에 착용되는 착용부재(100)와, 상기 착용부재(100)에 회전 가능하게 연결된 대퇴부 지지부재(200)와, 상기 대퇴부 지지부재(200)의 하단부 측에 회전 가능하게 연결된 아랫다리 지지부재(300)와, 상기 아랫다리 지지부재(300)의 하단부에 회전 가능하게 연결된 발지지부재(400)를 포함한다.

이러한 착용식 로봇에서는 발지지부재(400)에 의해 사용자의 발이 지지되고 대퇴부 지지부재(200)와 아랫다리 지지부재(300)가 사용자의 양쪽 다리에 각각 착용되어 양쪽 다리를 지지한다.

상기 착용부재(100)는 사용자의 골반에 착용되는 골반착용부(110) 및 사용자의 등을 받치는 등받침부(120)로 구성되어, 보행중 발생하는 하중을 분산 지지하고 작은 힘으로 더 편안한 보행을 가능하게 합니다.

이러한 착용식 로봇에서는 대퇴부 지지부재(200)와 아랫다리 지지부재(300)에 각각 근력을 제공함으로써 사용자의 근력을 보조한다. 즉, 대퇴부 지지부재(200)와 아랫다리 지지부재(300)에 각각 구동부를 구비하고 각각의 구동부를 구동함으로써 근력을 제공한다.

대퇴부 지지부재(200)와 아랫다리 지지부재(300)에 구비된 구동부는 각각 독립적으로 제어하거나 별도의 컨트롤러에 의해 제어해야만 한다. 대퇴부 지지부재(200)의 구동부와 아랫다리 지지부재(300)의 구동부를 독립적으로 제어하는 경우, 각각의 구동부에 구동력을 설정해야만 하므로 신속한 제어가 불가능하게 된다.

또한, 별도의 컨트롤러에 의해 대퇴부 지지부재(200)의 구동부와 아랫다리 지지부재(300)의 구동부를 제어하기 위해서는 착용식 로봇과는 별도로 컨트롤러를 준비하여 이를 로봇에 연결하여 구동부를 제어해야 하므로, 구동부의 제어가 복잡하게 된다.

더욱이, 상기 구조의 로봇에서는 구동부에 제공되는 구동력을 사용자나 보조자가 실시간으로 확인할 방법이 없으므로, 로봇을 이용한 보행이나 재활의 효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 고관절 및 무릎관절에 제공되는 보조력의 신속하고 용이한 설정 및 제어가 가능한 있는 근력 보조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보조자와 사용자가 고관절의 보조력과 무릎관절의 보조력의 현재 세기 및 설정값을 용이하게 파악할 수 있는 근력 보조 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에서는 서브 프레임 유닛과 레그 구동부에 각각 제1표시부 및 제2표시부를 형성하여 고관절 및 무릎관절에 제공되는 현재 보조력의 세기를 표시할 뿐만 아니라 입력되는 보조력의 설정값을 표시하므로, 고관절 및 무릎관절의 보조력을 용이하게 파악하고 보조력을 정확하게 설정할 수 있다.

본 발명에서는 고관절 및 무릎관절의 보조력을 제공하는 제1모터 및 제2모터를 서브 프레임 유닛에서 제1모터 및 제2모터를 통합적으로 제어한다. 따라서, 근력 보조 장치와는 별개로 구비되는 컨트롤러가 필요없게 되고 제1모터와 제2모터를 독립적으로 구동하지 않게 되므로, 신속하고 용이한 보조력의 제어가 가능하다.

또한, 본 발명에서는 근력 보조 장치에 표시부를 구비하여 보조력의 세기를 표시하므로 보조자와 사용자가 보조력의 세기를 용이하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라 표시부를 통해 보조력을 설정값을 표시하므로, 고관절 및 무릎관절의 보조력을 정확하게 설정할 수 있다.

도 1은 종래 착용식 로봇을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 근력 보조 장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 근력 보조 장치의 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 근력 보조 장치의 메인 프레임 유닛과 서브 컨트롤 유닛 및 레그 유닛을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 근력 보조 장치의 서브 컨트롤 유닛의 분해사시도.
도 6은 본 발명에 따른 근력 보조 장치의 레그 구동부의 분해사시도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 근력 보조 장치의 제1표시부 및 제2표시부를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 근력 보조 장치의 보조력의 세기를 표시하고 설정값을 설정하는 방법을 나타내는 플로우챠트.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 2는 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)를 나타내는 사시도이고 도 3은 근력 보조 장치(1)의 측면도이다. 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)는 군사용 및 작업용과 같이 다양한 용도로 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 사용자가 하체에 착용하여 보행 등의 재활훈련을 사용되어 사용자의 하체근력을 보조한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)는 장치를 전체적으로 구동하고 제어하는 메인 컨트롤 유닛(2)과 서브 컨트롤 유닛(3), 사용자의 골반과 허리에 각각 장착되는 메인 프레임 유닛(4)과 서브 프레임 유닛(5), 사용자의 다리에 장착되는 레그 유닛(6)과, 신발을 고정시키는 신발 고정 유닛(7)을 포함한다.

상기 메인 프레임 유닛(4)과 서브 프레임 유닛(5)은 사용자의 골반과 허리에 각각 장착된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 메인 프레임 유닛(4)과 서브 프레임 유닛(5)은 서로 연결된다.

상기 서브 프레임 유닛(5)에는 허리벨트(52)가 구비되어 사용자의 허리 전면에 밀착되어 서브 프레임 유닛(5)이 사용자의 허리에 장착되도록 한다. 상기 허리벨트(52)는 서브 프레임 유닛(5)의 일단부에 설치되고 서브 프레임 유닛(5)의 타단부에 고정되어 사용자의 허리를 고정시킬 수 있다. 상기 허리벨트(52)는 설정된 폭 및 두께로 형성되며, 유연하고 충격을 흡수할 수 있는 재질로 구성되어 사용자의 허리 전면에 밀착됨으로써, 서브 프레임 유닛(5)을 사용자의 허리에 완전히 고정시킨다.

상기 허리벨트(52)의 길이는 연장 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 허리벨트(52)가 설치되는 서브 프레임 유닛(5)이 단부에는 허리벨트(52)를 수납하는 공간을 형성하여 필요에 따라(예를 들어, 사용자의 체형에 따라) 허리벨트(52)를 인출할 수 있다. 또한, 상기 허리벨트(52)는 다양한 방법에 의해 서브 프레임 유닛(5)의 타단부에 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 허리벨트(52)는 벨크로(Velcro)에 의해 서브 프레임 유닛(5)에 고정될 수도 있고 고리에 의해 서브 프레임 유닛(5)에 고정될 수도 있지만, 이러한 구조에 한정되는 것이 아니라 다양한 방식에 의해 고정될 수 있다.

메인 프레임 유닛(4)의 하측에는 레그 유닛(6)이 배치된다. 상기 레그 유닛(6)은 한쌍으로 구비되어 사용자의 양쪽 다리에 각각 장착되며, 메인 프레임 유닛(4)과 결합된다.

레그 유닛(6)은 사용자의 허벅지에 장착되는 어퍼 레그 프레임(upper leg frame;6a)과, 어퍼 레그 프레임(6a) 상에 배치되어 보조력을 제공하는 레그 구동부(leg driving unit;6b)와, 사용자의 종아리에 장착되는 로어 레그 프레임(lower leg frame;6d)과, 사용자의 다리를 감싸는 다리벨트(6c)를 포함한다.

어퍼 레그 프레임(6a) 및 로어 레그 프레임(6d), 레그 구동부(6b)는 사용자의 보행시 관절부위의 원활한 굽힘을 위해 사용자의 다리 측면에 배치된다. 어퍼 레그 프레임(6a) 및 로어 레그 프레임(6d)에는 원터치 다이얼방식으로 길이가 조절되는 다리벨트(6c)가 각각 구비된다.

상기 어퍼 레그 프레임(6a) 및 로어 레그 프레임(6d)은 다리벨트(6c)에 의해 사용자의 다리에 탈착 가능하게 결합된다. 어퍼 레그 프레임(6a) 및 로어 레그 프레임(6d)은 레그 구동부(6b)를 기준으로 사용자의 무릎관절 운동방향에 대응하는 방향으로 회전된다.

어퍼 레그 프레임(6a)의 상부는 메인 프레임 유닛(4)과 고관절 구조로 결합되며, 상기 고관절 구조에 의해 바깥쪽으로 소정 각도 벌어질 수 있다. 또한, 어퍼 레그 프레임(6a) 및 로어 레그 프레임(6d)은 사용자의 다리 각도에 대응하여 안쪽 또는 바깥쪽으로 각도 조절이 가능한 다관절 구조를 가질 수 있다.

레그 구동부(6b)는 모터와 기어세트 등으로 구성되어, 사용자가 다리를 움직일 때 사용자의 다리근력을 보조하는 보조력을 발생시킨다. 상기 레그 구동부(6b)는 적절한 보조력을 발생시킬 수 있는 모터 및 기어 세트 이외에 다른 구성품으로 대체될 수 있다.

로어 레그 프레임(6d)의 하단에는 신발 고정 유닛(7)이 결합되어, 사용자가 신발을 신지 않은 상태뿐만 아니라 신발을 신은 상태에서도 사용자의 발을 지지할 수 있다. 상기 신발 고정 유닛(7)은 사용자의 발 또는 신발이 삽입되는 부분의 길이조절이 가능하다. 따라서 신발 고정 유닛(7)은 사용자의 발 또는 신발 사이즈에 상관없이 모든 사용자의 발 또는 신발을 고정시킬 수 있다.

상기 메인 컨트롤 유닛(2)은 메인 프레임 유닛(4) 상에 구비되며, 사용자의 허리 후방에 위치하는데, 그 이유는 다음과 같다.

본 발명의 근력 보조 장치(1)는 군사용 및 작업용으로 사용될 수도 있지만, 주로 재활용이나 보행 보조용으로 사용된다. 따라서, 본 발명의 근력 보조 장치(1)는 주로 환자가 사용하며, 환자가 근력 보조 장치(1)를 사용하기 위해서는 보조자의 도움이 필요하다. 보조자는 사용자가 근력 보조 장치(1)를 착용하는 것을 도울 뿐만 아니라 근력 보조 장치(1)를 작동하고 제어하는 것을 돕는다.

상기 메인 컨트롤 유닛(2)은 사용자의 허리 후방의 메인 프레임 유닛(4) 상에 구비되어 보조자가 메인 컨트롤 유닛(2)을 용이하게 조작하도록 한다. 즉, 보조자는 사용자(즉, 재활대상 환자)의 뒤에 위치하여 사용자가 근력 보조 장치(1)를 착용하는 것을 도우며, 사용자가 근력 보조 장치(1)의 착용을 완료하면 사용자의 뒤에서 상기 메인 컨트롤 유닛(2)을 조작함으로써 근력 보조 장치(1)가 구동하도록 한다.

상기 메인 컨트롤 유닛(2)은 근력 보조 장치(1)를 구동하고 제어한다. 즉, 상기 메인 컨트롤 유닛(2)에는 재활프로그램이 저장되어 사용자에 따라 필요한 재활프로그램으로 근력 보조 장치(1)를 구동하여 사용자가 재활훈련을 진행하도록 한다. 또한, 메인 컨트롤 유닛(2)은 메인 프레임 유닛(4)과 서브 프레임 유닛(5)을 구동하여 사용자가 근력 보조 장치(1)를 착용하도록 한다. 즉, 상기 메인 컨트롤 유닛(2)은 메인 프레임 유닛(4)과 서브 프레임 유닛(5)의 폭을 조절하여 상기 메인 프레임 유닛(4)과 서브 프레임 유닛(5)이 사용자의 골반 및 허리에 장착되도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)의 메인 프레임 유닛(4)과 서브 컨트롤 유닛(3) 및 레그 유닛(6)을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 레그 유닛(6)은 메인 프레임 유닛(4)과 고관절 구조로 결합되어 사용자의 허벅지에 장착되는 어퍼 레그 프레임(6a)과, 어퍼 레그 프레임(6a)과는 무릎관절 구조로 결합되어 사용자의 종아리에 장착되는 로어 레그 프레임(6d)과, 어퍼 레그 프레임(6a)과 로어 레그 프레임(6d)의 연결부위에 배치되어 무릎관절에 보조력을 제공하는 레그 구동부(6b)를 포함한다.

상기 서브 컨트롤 유닛(3)은 메인 프레임 유닛(4)과 레그 유닛(6)의 연결부에 배치되어 레그 유닛(6)의 고관절에 보조력을 제공하여 레그 유닛(6)이 고관절을 중심으로 상하방향과 전후방향으로 움직일 수 있도록 한다. 이때, 상기 서브 컨트롤 유닛(3)은 고관절에 제공되는 보조력의 세기를 조절한다.

상기 고관절의 보조력의 세기는 서브 컨트롤 유닛(3)을 통해 보조자 또는 사용자에 의해 설정될 수 있다. 이때, 상기 고관절 보조력 세기는 사용자가 근력 보조 장치(1)를 착용하기 직전에 설정될 수도 있고 사용자가 근력 보조 장치(1)를 착용한 직후 재활운동을 하기 전에 설정될 수도 있다. 또한, 상기 고관절 보조력 세기는 재활훈련중 사용자나 보조자가 재설정할 수도 있다.

고관절 보조력 세기의 설정은 환자의 재활상태, 즉 이전 재활훈련의 결과에 따라 설정되며, 이 경우 설정은 근력 보조 장치(1)를 착용하기 직전 또는 착용한 직후에 이루어진다. 그러나, 환자의 현재 하체 근력은 이전의 재활훈련의 결과에 의해 정확하게 예측되지 않을 수 있으며, 이 경우 설정된 보조력이 환자의 재활훈련에 적합하지 않을 수 없다. 이와 같이, 설정된 보조력이 환자의 재활훈련에 적합하지 않을 경우, 재활훈련중 환자의 근력에 기초하여 고관절 보조력의 세기를 재설정해야만 한다. 상기 서브 컨트롤 유닛(3)은 재활훈련중 환자의 근력 상태에 따라 고관절 보조력의 설정 세기를 조절함으로써 효율적인 재활훈련이 되도록 한다.

이를 위해, 상기 서브 컨트롤 유닛(3)에는 고관절 보조력의 세기를 조절하기 위한 조절부(32)가 배치된다. 상기 조절부(32)는 다이얼형식으로 구성되어 시계방향 및 반시계방향으로 회전함으로써 고관절 보조력의 세기를 조절할 수 있다.

또한, 상기 서브 컨트롤 유닛(3)에는 제1표시부(33)가 구비되어 현재 고관절 보조력의 세기를 표시한다. 보조자 또는 사용자는 상기 제1표시부(33)에 의해 고관절 보조력의 세기를 파악한 후, 고관절의 보조력의 재설정이 필요하면 상기 조절부(32)를 조작하여 고관절의 보조력을 재설정한다. 이때, 제1표시부(33)를 확인하면서 조절부(32)를 조작하므로, 직각적인 재설정이 가능하게 된다.

레그 구동부(6b)는 무릎관절에 보조력을 제공한다. 상기 무릎관절은 다관절 구조로 이루어지므로, 레그 구동부(6b)의 보조력에 의해 로어 레그 프레임(6d)이 어퍼 레그 프레임(6a)으로부터 전후방향 및 좌우방향으로 이동할 수 있게 된다. 상기 무릎관절의 보조력의 세기는 서브 컨트롤 유닛(3)을 통해 보조자 또는 사용자에 의해 설정될 수 있다. 이때, 상기 무릎관절 보조력 세기는 사용자가 근력 보조 장치(1)를 착용하기 직전에 설정될 수도 있고 사용자가 근력 보조 장치(1)를 착용한 직후 재활운동을 하기 전에 설정될 수도 있다. 또한, 상기 무릎관절 보조력 세기는 재활훈련중 사용자나 보조자가 재설정할 수 있다.

무릎관절 보조력 세기의 조절은 상기 서브 컨트롤 유닛(3)에 구비된 조절부(32)에 의해 이루어진다. 즉, 상기 무릎관절 보조력 세기 조절용 조절부(32)는 시계방향 및 반시계방향으로 회전함으로써 무릎관절 보조력 세기를 조절한다. 상기 조절부(32)는 고관절 보조력 세기조절 모드와 무릎관절 보조력 세기조절 모드를 구비하므로, 모드를 선택한 상태에서 상기 조절부(32)를 조절함으로써, 고관절 보조력 및 무릎관절 보조력을 조절할 수 있게 된다.

상기 레그 구동부(6b)에는 제2표시부(63)가 구비되어 현재의 무릎관절 보조력의 세기를 표시하며, 보조자 또는 사용자는 상기 제2표시부(63)에 의해 무릎관절 보조력의 세기를 파악한 후 무릎관절 보조력의 재설정이 필요하면 모드를 선태한 상태에서 상기 조절부(32)를 조작하여 무릎관절의 보조력을 재설정한다.

이와 같이, 본 발명에서는 서브 컨트롤 유닛(3) 및 레그 구동부(6b)에 각각 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)를 형성하여 근력 보조 장치(1)에 제공되는 고관절 보조력과 무릎관절 보조력의 세기를 표시함으로써, 사용자나 보조자가 근력 보조 장치(1)의 보조력을 실시간으로 용이하게 파악할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 서브 컨트롤 유닛(3) 및 레그 구동부(6b)에서 독립적으로 고관절 보조력과 무릎관절 보조력의 세기를 설정하거나 근력 보조 장치(1)와는 별개로 구성된 컨트롤러에 의해 고관절 보조력과 무릎관절 보조력의 세기를 설정하는 것이 아니라, 서브 컨트롤 유닛(3)에서 고관절 보조력과 무릎관절 보조력의 세기를 통합적으로 설정함으로써, 용이하고 신속하며 직관적인 보조력 설정이 가능하게 된다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)에서의 고관절 보조력과 무릎관절 보조력의 세기의 설정방법을 좀더 자세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)의 서브 컨트롤 유닛(3)의 분해사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)의 서브 컨트롤 유닛(3)은 커버(31)와, 상기 커버(31) 내부에 배치되어 보조력을 생성하는 제1모터(35)와, 상기 커버(31) 외부에 배치되어 제1모터(35)의 구동값을 설정하는 조작용 조절부(32)와, 상기 제1모터(35)의 구동세기를 표시하는 제1표시부(33)로 구성된다.

상기 제1모터(35)는 고관절에 보조력을 제공한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1모터(35)는 고관절의 다관절 구조와 결합되어 고관절에 보조력을 제공한다. 이때, 상기 제1모터(35)는 고관절에 x-방향 및 y-방향의 보조력을 제공할 뿐만 아니라 회전방향으로의 보조력을 제공할 수 있다. 이러한 다른 방향의 보조력을 제공하기 위해, 상기 제1모터(35)가 각각 다른 방향으로의 보조력을 제공하는 복수의 모터로 구성될 수도 있고, 제1모터(35)와 고관절의 결합구조에 따라 제1모터(35)의 구동력을 각각 다른 방향으로의 운동력으로 변환할 수 있다. 또한, 제1모터가 아닌 다른 구동수단에 의해 고관절에 보조력을 제공할 수도 있다.

상기 조절부(32)는 제1모터(35)에 설정되는 구동강도를 설정하며, 제1모터(35)는 설정된 구동강도에 따라 구동된다.

상기 제1표시부(33)는 고관절의 현재 보조력의 세기를 표시할 뿐만 아니라 설정된 보조력의 세기도 표시한다. 따라서, 보조자 또는 사용자는 상기 제1표시부(33)에 의해 현재의 고관절 보조력의 세기를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 제1표시부(33)에 표시되는 설정값을 관찰하면서 조절부(32)를 조작하여 고관절 보조력의 세기를 정확하게 설정할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)의 레그 구동부(6b)의 분해사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)의 레그 구동부(6b)는 커버(61)와, 상기 커버(61) 내부에 배치되어 보조력을 생성하는 제2모터(65)와, 상기 제2모터(65)의 구동세기를 표시하는 제2표시부(63)로 구성된다.

상기 제2모터(65)는 무릎관절에 보조력을 제공한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제2모터(65)는 무릎관절의 다관절 구조와 결합되어 무릎관절에 보조력을 제공한다. 이때, 상기 제2모터(65)는 무릎관절에 x-방향 및 y-방향의 보조력을 제공할 뿐만 아니라 회전방향으로의 보조력을 제공할 수 있다. 이러한 다른 방향의 보조력을 제공하기 위해, 상기 제2모터(65)가 각각 다른 방향으로의 보조력을 제공하는 복수의 모터로 구성될 수도 있고, 제2모터(65)와 무릎관절의 결합구조를 조절하여 제2모터(65)의 구동력을 각각 다른 방향으로의 운동력으로 변환할 수 있다. 또한, 제2모터가 아닌 다른 구동수단에 의해 고관절에 보조력을 제공할 수도 있다.

상기 조절부(32)는 연결배선(도면표시하지 않음)에 의해 제2모터(65)와 연결된다. 상기 조절부(32)는 제2모터(65)에 설정되는 구동강도를 설정하며, 제2모터(65)는 설정된 구동강도에 따라 구동된다.

상기 제2표시부(63)는 무릎관절의 현재 보조력의 세기를 표시할 뿐만 아니라 설정된 보조력의 세기도 표시한다. 따라서, 보조자 또는 사용자는 상기 제2표시부(63)에 의해 현재의 무릎관절 보조력의 세기를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 조절부(32)를 조작함에 따라 변하는 제2표시부(63)에 표시되는 설정값을 관찰하면서 무릎관절 보조력의 세기를 정확하게 설정할 수 있게 된다.

상기 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)는 다양한 형태로 구성되어 각각 고관절 및 무릎관절의 보조력을 표시할 수 있다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)는 작은 폭의 막대형상으로 형성되어 점등위치에 따라 고관절 및 무릎관절의 보조력의 세기를 표시할 수 있다. 이때, 사용자는 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)의 표시영역 중 점등되는 영역의 크기에 따라 세기를 파악할 수도 있다.

또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)는 원형상으로 형성되어 원둘레를 따른 점등위치에 따라 고관절 및 무릎관절의 보조력의 세기를 표시할 수 있다. 이때, 사용자는 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)의 표시영역 중 점등되는 영역의 크기에 따라 세기를 파악할 수도 있다.

그러나, 본 발명의 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)의 형상이 막대형상이라 원형상으로만 형성되는 것은 아니다. 상기 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)는 고관절 및 무릎관절의 보조력의 현재 세기, 고관절 및 무릎관절의 보조력의 설정값을 표시하여 보조자와 사용자가 근력 보조 장치(1)의 사용중에 쉽게 파악할 수 있도록 하는 것이므로, 보조자와 사용자가 고관절 및 무릎관절의 보조력의 세기를 직관적으로 파악할 수만 있다면 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)를 어떠한 형상으로도 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)가 보조력의 세기를 숫자형태로 표시할 수도 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 서브 컨트롤 유닛(3)에 제1모터(35)를 구비하고 레그 구동부(6b)에 제2모터(65)를 구비하여, 고관절과 무릎관절에 각각 보조력을 제공함으로써 근력 보조 장치(1)를 구동한다. 이때, 고관절과 무릎관절의 보조력은 각각 서브 컨트롤 유닛(3) 및 레그 구동부(6b)의 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)를 통해 파악할 수 있게 된다. 또한, 고관절과 무릎관절의 보조력의 설정값 역시 상기 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)에 표시된다.

한편, 제1모터(35) 및 제2모터(65)의 구동력 설정은 서브 컨트롤 유닛(3)에 구비된 조절부(32)를 통해 이루어진다. 다시 말해서, 본 발명에서는 복수의 관절에 각각 모터와 같은 구동력 발생수단을 설치하여, 해당 관절에 보조력을 제공하지만, 복수의 모터의 제어(예를 들면, 설정값 입력)는 하나의 장소에서 실행되므로 신속한 제어가 가능하게 된다.

이하에서는 서브 컨트롤 유닛(3)의 조절부(32)에 의해 보조력을 설정하는 방법을 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 근력 보조 장치(1)의 보조력을 표시하고 설정값을 설정하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 사용자가 근력 보조 장치(1)를 착용한 후, 서브 컨트롤 유닛(3)에 구비된 조절부(32)를 조작하여 모드를 선택한다(S101,S102).

상기 모드는 현재의 보조력 표시모드, 고관절 보조력 설정모드 및 무릎관절 보조력 설정모드를 포함하며(S103,S104,S105), 상기 모드의 선택은 조절부(32)를 통해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 조절부(32)는 누름선택이 가능한 다이얼형태로 구성되어, 조절부(32)를 누르면 모드가 선택되고 다이얼을 돌리면 설정값의 세기를 조절할 수 있다.

그러나, 본 발명이 모드선택이 이러한 구성에 한정되는 것이 아니라 다이얼형태의 조절부(32) 이외의 별도의 모드선택 스위치 또는 버튼을 구비하여 모드를 선택할 수도 있을 것이다.

현재 보조력 표시모드는 조절부(32)를 제1조작함으로써 이루어진다(S106). 예를 들어, 현재 보조력 표시모드는 다이얼형태의 조절부(32)를 설정된 시간(예를 들어, 0.5초) 이하로 짧게 누름으로써 이루어질 수 있다. 즉, 조절부(32)를 설정된 시간 이하로 짧게 누르면, 서브 컨트롤 유닛(3)의 제1표시부(33) 및 레그 구동부(6b)의 제2표시부(63)에 각각 근력 보조 장치(1)의 현재의 고관절 보조력 및 무릎관절 보조력이 표시될 수 있다(S107). 표시부(33,63)에 표시된 현재의 고관절 보조력 및 무릎관절 보조력은 모드선택 후 설정시간 지나면 없어질 수도 있고(일정 시간 동안만 표시) 다른 모드가 선택될 때까지 근력 보조 장치(1)를 사용하는 동안 계속 표시될 수도 있다.

고관절 보조력 설정모드는 조절부(32)를 제2조작함으로써 이루어진다(S108). 예를 들어, 고관절 보조력 설정모드는 다이얼형태의 조절부(32)를 설정된 시간(예를 들어, 2초) 이상으로 길게 누름으로써 이루어질 수 있다. 즉, 조절부(32)를 설정된 시간 이상으로 길게 누르면, 서브 컨트롤 유닛(3)의 제1표시부(33)가 깜빡이며 이 상태에서 조절부(32)를 시계방향 또는 반시계방향으로 조작함으로써 고관절 보조력의 설정값을 조절할 수 있다(S109). 조절부(32)를 조작함에 따라 깜빡이던 제1표시부(33)에 고관절 보조력의 설정값이 표시된다.

무릎관절 보조력 설정모드는 조절부(32)를 제3조작함으로써 이루어진다(S110). 예를 들어, 무릎관절 보조력 설정모드는 고관절 보조력 설정모드와 연결되어 진행되며, 고관절 보조력 설정모드상태에서 다이얼형태의 조절부(32)를 설정된 시간(예를 들어, 0.5초) 이하로 짧게 누름으로써 이루어질 수 있다. 즉, 고관절 보조력을 설정한 후, 조절부(32)를 설정된 시간 이하로 짧게 누르면, 레그 구동부(6b)의 제2표시부(63)가 깜빡이며 이 상태에서 조절부(32)를 시계방향 또는 반시계방향으로 조작함으로써 고관절 보조력의 설정값을 입력할 수 있다(S111). 조절부(32)를 조작함에 따라 깜빡이던 제2표시부(63)에 무릎관절 보조력의 설정값이 표시된다.

또한, 무릎관절 보조력 설정모드는 고관절 보조력 설정모드상태에서 다이얼형태의 조절부(32)를 설정된 시간(예를 들어, 2초) 이상으로 길게 누름으로써 이루어질 수도 있다.

상술한 설명에서는 본 발명을 특정 구성으로 설명하고 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구성에 한정되는 것이 아니라 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상술한 설명에서는 서브 컨트롤 유닛(3)이 메인 프레임 유닛(4)과 레그 유닛(6)의 연결부에 배치되지만, 상기 서브 컨트롤 유닛(3)이 레그 구동부(6b)에 배치될 수도 있다. 또한, 상술한 설명에서는 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)가 각각 서브 컨트롤 유닛(3) 및 레그 구동부(6b)에 형성되지만, 상기 제1표시부(33) 및 제2표시부(63)는 보조자 또는 사용자가 확인 가능한 위치, 예를 들면 메인 컨트롤 유닛(2)에 형성될 수도 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정될 것이다.

이상에서 설명한 본 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 출원의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 근력 보조 장치 2 : 메인 컨트롤 유닛
3 : 서브 컨트롤 유닛 4 : 메인 프레임 유닛
5 : 서브 프레임 유닛 32 :조절부
33,63 : 표시부 35,65 : 모터

Claims

사용자의 골반 및 허리에 각각 장착되는 메인 프레임 유닛 및 서브 프레임 유닛;
고관절 및 무릎관절 구조로 이루어져 사용자의 다리에 장착되는 레그 유닛; 및
상기 레그 유닛의 고관절 및 무릎관절에 제공되는 현재의 보조력의 세기와, 고관절 및 무릎관절의 보조력의 설정값을 표시하는 적어도 하나의 표시부로 구성된 근력 보조 장치.
제1항에 있어서, 상기 표시부는,
상기 고관절의 보조력의 세기와 설정값을 나타내는 제1표시부; 및
상기 무릎관절의 보조력의 세기와 설정값을 나타내는 제2표시부를 포함하는 근력 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 고관절을 구동하고 제어하는 서브 컨트롤 유닛; 및
상기 무릎관절을 구동하고 제어하는 레그 구동부를 더 포함하는 근력 보조 장치.
제3항에 있어서,
상기 서브 컨트롤 유닛에 구비되어 상기 고관절에 보조력을 제공하는 제1구동부; 및
상기 레그 구동부에 구비되어 상기 무릎관절에 보조력을 제공하는 제2구동부를 더 포함하는 근력 보조 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1구동부 및 제2구동부는 모터인 근력 보조 장치.
제4항에 있어서, 상기 서브 컨트롤 유닛과 레그 구동부 중 하나에 구비되어 상기 고관절 및 무릎관절의 보조력의 설정값을 입력하는 조절부를 더 포함하는 근력 보조 장치.
제6항에 있어서, 상기 조절부를 제1조작하여 현재의 고관절 및 무릎관절의 세기를 각각 표시부에 표시하는 근력 보조 장치.
제6항에 있어서, 상기 조절부를 제2조작하여 고관절의 보조력의 설정값을 입력하는 근력 보조 장치.
제6항에 있어서, 상기 조절부를 제3조작하여 무릎관절의 보조력의 설정값을 입력하는 근력 보조 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 작업자 또는 사용자가 표시부에 표시되는 보조력이 세기를 보면서 조절부를 조작하여 상기 고관절 및 무릎관절의 보조력의 설정값을 입력하는 근력 보조 장치.