KR20190101687A

KR20190101687A - Civilian powered exoskeleton

Info

Publication number: KR20190101687A
Application number: KR1020180021982A
Authority: KR
Inventors: 박준형; 김보선; 이재연
Original assignee: 박준형; 이재연; 김보선
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2019-09-02

Abstract

The present invention relates to a civilian powered exoskeleton representing movement of a human body. The present invention is for a civilian who cannot use an industrial powered exoskeleton due to high price or heavy weight. To solve such a problem, the civilian powered exoskeleton uses a hydraulic lever, such that required force is distributed when lifting an article. High elastic metal is attached to a foot, such that fast speed is provided and an advantage of being light and inexpensive is provided. To use the civilian powered exoskeleton, the civilian powered exoskeleton is fixed by supporting a rear support skeleton (20) to user′s back and putting a foot on a foot support (42), a leg is fixed to a lower body skeleton (40), and finally, an arm is fixed to an arm exoskeleton (10). Accordingly, even a civilian can conveniently use a powered exoskeleton and increase life quality.

Description

Civilian powered exoskeleton

본 발명은 근력과 보행을 보조해주는 착용식 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 전신에 착용되어 근력의 증강과 보행속도를 증가시킬 수 있는 착용식 외골격에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable robot that assists muscle strength and gait, and more particularly, to a wearable exoskeleton that can be worn on a user's entire body to increase muscle strength and increase walking speed.

동력형 외골격이란, 파워 슈트, 외골격 로봇 등으로 알려졌으며, 사람이 입을 수 있는 외골격 같은 프레임과 사람의 운동에 부가적인 힘을 지원할 수 있는 전원으로 구성된 동력형 이동식 기계이다. 현재 존재하는 동력식 외골격들은 군용이나 산업용으로써, 너무 무거워 휴대하기 불편하고 가격이 너무 비쌌다. 그러나 최근 동력식 외골격에 대한 관심이 증가하면서, 외골격에 대한 민간인의 수요가 증가함에 따라, 가격이 너무 비싸서, 휴대하기 불편해서 민간인들이 사용하는데 불만이 발생하였다. 또한, 기존에 이처럼 산업형, 혹은 군용 동력형 외골격은 일상생활에서 가지고 다니며 활용하기에 문제가 있다. 따라서 민간인이 편리하고 쉽게 접근할 수 있는 동력형 외골격 로봇이 시급한 실정이다.Motorized exoskeleton is known as a power suit, exoskeleton robot, etc., and is a powered mobile machine composed of a frame, such as a exoskeleton that can be worn by a person, and a power source capable of supporting additional force in the movement of a person. Powered exoskeletons that exist today are too heavy for military or industrial use, making them inconvenient to carry and too expensive. However, as interest in powered exoskeleton has increased in recent years, as civilian demand for exoskeleton has increased, the price has become so expensive that it is uncomfortable to carry, causing complaints to civilians. In addition, the existing industrial or military-powered exoskeleton is problematic to carry and utilize in everyday life. Therefore, there is an urgent need for a motorized exoskeleton robot that can be easily and easily accessed by civilians.

민간인이 사용하기에는 너무 비싸거나 불편한 산업형, 군용 동력형 외골격을 민간인들도 사용할 수 있도록 저렴하고 사용하기 편리하게 만드는 것이 목적이다.Its purpose is to make industrial and military powered exoskeleton too expensive or inconvenient for civilians to use inexpensively and conveniently.

민간인이 사용하기 위해서 필요한 요소로는 휴대성과 착용성이 있다. 또한 착용성도 있는데 슈트의 무게는 모두 발로 향할 것이다. 발 받침대는 뒷받침 골격에 달린 하체골격의 하단부의 양 끝에서 상하로 조정이 가능하게 결합되고, 본 외골격 착용 시, 발을 지탱해준다. 이때 발 받침대의 밑넓이가 충분히 넓기 때문에 발로 지탱할 수 있는 힘이 분산되어서 슈트의 무게나 착용감에 대한 부담이 느껴지지 않는다. 이때 발 받침대가 넓기 때문에 속도의 문제가 생길 수도 있는데 이것은 보행 시 빨리 걸을 수 있게 해주는 가속 발판대가 해결할 수 있다. 이때 슈트의 재질은 고강도 알루미늄 합금으로 만들어져 기존의 금속들보다 훨씬 가볍고, 단단하며 탄성력이 좋아 부서질 외험도 적다. 또한 관절 이외의 움직임이 불필요한 부분을 고정할 때는 그 부분을 용접하여 슈트의 무게를 최소화하였다. 큰 힘을 내기 위해서는 유압식 실린더를 이용하여 적은 힘으로 더 많은 힘을 낼 수 있도록 하였다. 유압식 실린더는 팔 외골격에서 1차, 2차로 나누어져 힘을 효과적으로 증폭시킬 수 있게 하였다. 다리 부분에는 상체에서 오는 모든 힘을 지탱해 줄 수 있도록 유압식 실린더가 설치되었다. 기존의 동력형 외골격은 사람의 신체 크기에 맞춘 것이라 휴대하기 불편하다는 단점이 있다. 본 제품의 경우는 모든 관절을 이용하여 슈트를 가방과 같은 직육면체의 모양으로 접을 수 있다. 이때 가속 발판대는 손잡이 부분으로 접혀 휴대가 가능하도록 하였다.Elements required for civilian use include portability and wearability. There is also wearability, and the weight of the suit will all be on the feet. The foot rest is combined to adjust up and down at both ends of the lower end of the lower body skeleton attached to the backbone, and supports the foot when the present exoskeleton is worn. At this time, since the base of the foot rest is wide enough, the force to be supported by the foot is distributed so that the burden on the weight or fit of the suit is not felt. The wide foot rest can also cause speed problems, which can be solved by an accelerated footrest that allows you to walk quickly while walking. The material of the chute is made of high-strength aluminum alloy, which is much lighter, harder and more elastic than conventional metals, and therefore has little chance of breaking. In addition, when fixing parts that do not require movement other than joints, the parts are welded to minimize the weight of the chute. To produce a large force, a hydraulic cylinder was used to generate more force with less force. The hydraulic cylinders were divided into primary and secondary arms in the exoskeleton to effectively amplify the force. A hydraulic cylinder was installed on the leg to support all the forces from the upper body. Existing motorized exoskeleton has a disadvantage in that it is inconvenient to carry because it is adapted to the size of a human body. In the case of this product, all the joints can be used to fold a suit into a rectangular parallelepiped like a bag. At this time, the accelerator scaffold is folded to the handle portion to enable carrying.

이상과 같이 본 발명에 따르면 유압식 레버를 이용한 구조를 적용함으로써, 모터를 사용할 때보다 안정적으로 물건을 들 수 있으며, 산업용, 군용보다 그 무게가 가볍고 가격이 저렴하여 동력형 외골격이 민간인에게 더욱 쉽게 다가갈 수 있다. 또한 그 편리성과 휴대성으로 인해 사용장소에 대한 제한을 받지 않는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by applying the structure using the hydraulic lever, it is possible to lift the object more stably than when using the motor, the weight is lighter and cheaper than the industrial, military, and the exoskeleton is more easily approached to civilians I can go. In addition, due to its convenience and portability, there is an effect that does not limit the use place.

도 1은 민간용 동력형 외골격의 전체 모습이다.
도 2는 민간용 동력형 외골격의 측면부 모습이다.
도 3은 민간용 동력형 외골격의 후면부 모습이다.1 is an overall view of a civil powered exoskeleton.
2 is a side view of the civilian powered exoskeleton.
3 is a rear view of the civilian powered exoskeleton.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면 1은 본 제품의 전면부인데, 뒷받침 골격(20)에 등을 대고 고정한 후, 발 받침대(42)에 발을 놓고 고정한다. 그 후, 하체골격(40)에 다리를 고정하고 마지막으로 팔 외골격(10)에 팔을 고정하면 된다.Figure 1 is a front portion of the product, after fixing the back to the backrest skeleton 20, place the foot on the foot rest 42 to fix it. Thereafter, the legs are fixed to the lower body skeleton 40 and finally, the arms are fixed to the arm exoskeleton 10.

도면 2의 경우는 본 제품의 측면부이며 발 받침대(42)의 높이를 조정할 수 있다.In the case of Figure 2 is a side portion of the product and the height of the foot rest 42 can be adjusted.

도면 3의 경우는 본 제품의 후면부이다. 후면부의 배터리가 본 외골격의 전체 동력을 공급한다.3 is a rear portion of the present product. The battery at the rear provides full power to the exoskeleton.

이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다. 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구 범위의 기재에 의하여 정하여 져야 할 것이다.As mentioned above, although the preferred embodiment of this invention was described in detail with reference to attached drawing, this is only an illustration and various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea of this invention. The scope of the invention should be defined by the description of the claims below.

10은 팔 외골격이다.
11은 팔 외골격에서 1차적으로 무게를 지탱해주는 유압 실린더이다.
20은 뒷받침 골격이다.
21은 팔 외골격에서 오는 무게를 2차적으로 지탱해주는 유압 실린더이다.
30은 외골격 전체에 전력을 공급해주는 배터리이다.
40은 하체골격이다.
41은 상체의 무게를 지탱해주는 유압 실린더이다.
42는 착용자의 발을 지탱해 주는 발 받침대이다.
50은 보행 시 빨리 걸을 수 있게 해 주는 가속 발판대이다.10 is the arm exoskeleton.
11 is a hydraulic cylinder primarily supporting the weight in the arm exoskeleton.
20 is the backing skeleton.
21 is a hydraulic cylinder that secondarily supports the weight from the arm exoskeleton.
The 30 is a battery that powers the entire exoskeleton.
40 is the lower body skeleton.
41 is a hydraulic cylinder that supports the weight of the upper body.
42 is a foot rest supporting the wearer's foot.
The 50 is an accelerated footrest that allows you to walk fast while walking.

Claims

In civilian powered exoskeleton,
A foot rest that can be adjusted up and down at both ends of the lower end of the lower body skeleton attached to the backbone, and supports the foot when the bone is worn.
Accelerated scaffolding that is strongly joined behind both legs at the lower end of the lower skeleton, which is attached to the backing skeleton, is made of strong elastic and resilient metal, and the floor is in contact with rubber.
It is a lower skeleton that is attached to the backbone to move freely, the knee is bent, extended, and worn on the lower body to support the weight.
It is attached to the lower skeleton and arm skeleton, and is worn on the body to support the weight of the back and the weight of the arm.
Arm skeleton that can bend the elbow, support the weight of the arm when worn, and move freely on the backing skeleton
Located behind the backbone, a civil powered exoskeleton comprising a battery that provides power to the entire exoskeleton.