KR20200031569A - 오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템 - Google Patents

Abstract

오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템은 오퍼레이터에 의해 착용될 수 있고, 착용시에 오퍼레이터의 관절의 상호 이동 부분과 맞물리는 가먼트(12)를 포함한다. 상기 시스템은 오퍼레이터의 관절에 대응하는 위치를 상정하기 위한 적어도 하나의 회전축(I3)을 규정한다. 장치는 가먼트(12)에 의해 지지되고, 오퍼레이터에 의해 힘이 가해지는 동안에 관절에 작용하는 저항 모멘트를 보상하기 위해 작동하도록 설계된다. 중립 위치를 갖고, 관절의 회전각의 함수인 보조 토크의 사전 설정 플롯을 결정할 수 있는 회전 어셈블리를 구비하고 있는 보상 장치가 제공된다. 보상 장치는 오퍼레이터의 관절에 대해 얻어진 모멘트를 조절하기 위한 텐션 조절 장치를 포함할 수 있다.

Description

오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템

본 발명의 시스템은 오퍼레이터의 신체적 작용력을 저감시키기 위해 배열된 수동식 보조 외골격에 관한 것이다.

본 개시는 오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은 오퍼레이터에 의해 착용될 수 있고, 착용시에 오퍼레이터의 관절의 상호 이동 부분과 맞물리도록 구성되고, 오퍼레이터의 관절에 대응하는 위치를 상정하기 위해 적어도 하나의 회전축을 규정하는 가먼트; 및 상기 가먼트에 의해 지지되고, 오퍼레이터에 의해 힘이 가해지는 동안에 관절에 작용하는 저항 모멘트를 보상하기 위해 작동하도록 설계된 장치를 포함한다.

참조된 유형의 장치는 문헌 번호 WO2012/099995A2에 기재되어 있다.

참조된 공지의 시스템은 오퍼레이터의 팔을 올린 위치에서 행해지는 작업을 돕기 위해 오퍼레이터의 팔을 수직으로 지지하도록 설계되어 있다.

이러한 목적을 위해, 본 개시의 시스템은 팔에 대한 지지부 및 그에 결합되어 오퍼레이터의 팔에 작용하는 중력을 부분적으로 보상하도록 작동하는 탄성 수단을 포함한다. 상기 시스템은 연접식 조인트로 구성되고, 팔의 지지부를 오퍼레이터의 몸통에 착용된 하네스에 연결하여 팔, 보다 상세하게는 어깨 관절에서의 움직임의 자유를 제한적이기는 하지만 허용한다.

본 개시의 시스템의 실시형태는 관절, 예를 들면 어깨에 대한 하중을 완화하고, 보조적인 힘을 제공하기 위한 수동식 외골격에 관한 것이다. 본 개시의 목적은, 특히 인체공학 및 사용 편리성의 관점에서 상술한 종래 기술의 해결책을 넘어서는 개선책을 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 시스템의 실시형태는 오퍼레이터의 팔과 같은 관절의 앙각에 비례하는 토크를 발생시키도록 배열된 탄성 메커니즘을 갖는 수동식 보조 외골격의 원리에 따른다. 실시형태에 따르면, 탄성 메커니즘은 복수의 사전 결정된 텐션 설정 중에서 탄성 메커니즘을 프리텐셔닝하기 위해 탄성 메커니즘의 2개의 말단 사이의 거리를 변화시키고, 결과적으로 외골격에 의해 보조 레벨을 제공하도록 구성된다. 예를 들면, 탄성 메커니즘은 적어도 하나의 탄성 스프링 요소를 포함하는 스프링 기반일 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템은 오퍼레이터에 의해 착용될 수 있고, 착용시에 오퍼레이터의 관절의 상호 이동 부분과 맞물리고, 오퍼레이터의 관절에 대응하는 위치를 상정하기 위한 적어도 하나의 회전축(I3)을 규정하는 이동식 프레임을 갖는 가먼트; 및 상기 가먼트에 의해 지지되고, 오퍼레이터에 의해 힘이 가해지는 동안에 관절에 작용하는 저항 모멘트를 보상하도록 작동 가능한 보상 장치를 포함한다.

보상 장치는 서로 연결되어 오퍼레이터 신체의 관절의 움직임으로 인해 제 1 회전축에 대해 상대 운동시키는 제 1 회전 가능 부재 및 제 2 회전 가능 부재로서, 상기 제 2 회전 가능 부재는 제 2 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 회전 가능 부재 및 제 2 회전 가능 부재; 및 상기 제 2 회전 가능 부재에 작용하기 위해서 상기 저항 모멘트와 반대 방향의 모멘트를 상기 제 1 회전축에 부여하도록 배열된 적어도 하나의 탄성 요소를 갖는 탄성 메커니즘을 포함한다. 제 1 및 제 2 회전 가능 부재 및 탄성 메커니즘은, 관절의 적어도 하나의 사전 설정 위치에서 제 2 회전 가능 부재에 탄성 메커니즘에 의해 가해지는 힘이 제 2 회전 가능 부재의 제 2 회전축에 대하여 입사하는 방향으로 배향되는 방식으로 상호 사전 배열된다.

이동식 프레임은 제 1 회전축을 중심으로 상호 이동하는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함할 수 있다.

제 1 회전 가능 부재는 제 1 부분 상에 고정하여 장착되고, 제 1 회전축과 정렬되는 기어 휠일 수 있다. 제 2 회전 가능 부재는 제 2 부분 상에 고정하여 장착되고, 제 2 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 상기 회전축을 중심으로 한 공전 운동에 따라 이동하는 기어 휠이다. 탄성 메커니즘은 제 2 회전 가능 부재의 편심점에 선형력을 가함으로써 제 2 회전 가능 부재와 맞물린다.

본 개시의 시스템의 다른 실시형태에 있어서, 보상 장치는 제 1 회전축에 장착되고, 기어 트레인의 크라운 휠이 제 2 부분 상에 고정하여 장착되고, 상기 기어 트레인의 중앙 기어 휠이 제 1 부분 상에 고정하여 장착되거나, 그 반대가 되도록 사전 배열된 유성 기어 트레인을 포함할 수 있다. 크라운 휠 또는 기어 휠은 제 1 기어 부재 또는 제 3 기어 부재를 규정한다. 제 2 회전 가능 부재는 유성 기어 캐리어를 포함할 수 있다. 탄성 어셈블리는 그것의 편심점에 선형력을 가함으로써 유성 기어 캐리어와 맞물린다.

탄성 메커니즘은 상기 탄성 메커니즘의 제 2 단부가 상기 탄성 메커니즘의 프리텐셔닝을 설정하기 위해 조정 가능하도록 일련의 스프링을 포함할 수 있다. 상기 일련의 스프링은 제 1 및 제 2 브래킷에 연결될 수 있고, 상기 제 1 브래킷은 제 2 회전 가능 부재의 편심점에 장착되고, 상기 제 2 브래킷은 제 2 부분 상에 장착된다.

텐션 조절 장치는 탄성 메커니즘에 있어서의 텐션을 조절하도록 연결되고 적합화될 수 있다. 텐션 조절 장치는 복수의 개별 텐션 설정에서 탄성 메커니즘을 프리텐셔닝하고, 복수의 개별 텐션 설정 중 하나에서 프리텐션을 배치하도록 배열된다. 텐션 조절 장치는 복수의 개별 장력 설정에서 탄성 메커니즘을 조정하기 위한 캠 어셈블리를 포함할 수 있다. 텐션 조절 장치는 오퍼레이터가 보상 장치를 선택적으로 조정할 수 있게 하는 인터페이스 메커니즘을 포함할 수 있다.

시스템은 오퍼레이터의 어깨 관절에 대해 설계될 수 있고, 사전 설정 위치는 오퍼레이터의 측부를 따라 연장되는 팔의 위치에 대응한다. 제 1 및 제 2 회전 가능 부재는, 탄성 메커니즘이 제 1 회전축에 대해 90°로 전방으로 돌출된 팔의 위치에서 최대 모멘트를 결정하기 때문에 정의된 운동 변속비를 규정할 수 있다. 제 1 및 제 2 회전 가능 부재는 제 1 회전축을 중심으로 한 회전각의 함수로서 가변적인 변속비를 가질 수 있다.

가먼트는 오퍼레이터의 몸통과 맞물리도록 설계되고, 슬라이딩 블록 어셈블리가 슬라이딩하는 선형 가이드를 갖는 부분; 적어도 하나의 제 2 회전축을 중심으로 슬라이딩 블록 어셈블리 상에 회전 가능하게 장착된 제 1 연접 요소; 및 제 1 회전축을 중심으로 제 1 요소 상에 회전 가능하게 장착되는 제 2 연접 요소를 포함할 수 있다. 제 1 연접 요소는 서로 직교하는 제 2 회전축 및 제 3 회전축을 규정하는 2개의 자유도를 갖는 조인트를 통해 슬라이딩 블록 어셈블리에 연결될 수 있다.

시스템은 오퍼레이터의 고관절에 적합화할 수 있고, 사전 설정 위치는 오퍼레이터의 직립 위치에 대응한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 전적으로 비제한적인 예로서 제공되는 첨부된 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백하게 나타날 것이다.

도 1은 정면 축측투영도로 도시된 오퍼레이터에 의해 착용된 시스템으로서, 본 명세서에 일 실시형태에서 기재된 시스템을 도시한다.
도 2는 측면도에 따른 도 1의 시스템을 도시한다.
도 3은 배면도에 따른 도 1의 시스템을 도시한다.
도 4는 평면도에 따른 도 1의 시스템을 도시한다.
도 5a는 제 1 실시형태에 따른 도 1의 시스템의 보상 장치를 축측투영도로 내부적으로 도시한다.
도 5b는 추가 실시형태에 따른 도 1의 시스템의 보상 장치를 축측투영도로 내부적으로 도시한다.
도 6a∼6c는 기재된 보상 장치의 동작의 예로서 제공되는 다이어그램을 도시한다.
도 7은 시스템에 의해 공급될 수 있는 보조 토크 곡선의 다양한 예를 도시한다.
도 8은 고관절에 적용하기 위해 본 명세서에 기재된 시스템의 실시형태를 사시도로 도시한다.
도 9는 무릎 관절에 적용하기 위해 본 명세서에 기재된 시스템의 실시형태를 사시도로 도시한다.
도 10은 또 다른 실시형태에 따른 도 1의 시스템의 보상 장치를 내부적으로 도시한다.
도 11은 시스템에 의해 공급될 수 있는 보조 토크 곡선의 추가의 예를 도시한다.
도 12는 도 1의 시스템에 대한 보상 장치의 다른 실시형태를 도시한다.
도 13a는 도 12의 보상 장치에 대한 조정 메커니즘을 도시한다.
도 13b는 측정 척도없이 캠 어셈블리가 노출된 도 13a의 조정 장치를 도시한다.
도 14a는 도 12의 캠 어셈블리 및 안착된 위치에서의 그것과 핀의 설정을 도시한다.
도 14b는 전이 위치에서의 도 14a의 캠 어셈블리를 도시한다.
도 15a는 제 3 설정에의 도 14의 캠 어셈블리를 도시한다.
도 15b는 제 7 설정에의 도 14a의 캠 어셈블리를 도시한다.
도 16a는 조절 위치에 대한 토크 대 캠 회전각을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 16b는 탄성 포텐셜 에너지 대 캠 회전각을 나타내는 그래프를 도시한다.

본 개시의 상이한 실시형태에 대한 더 나은 이해는 유사한 도면 부호가 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면과 함께 읽혀지는 이하의 설명으로부터 가능할 수 있다.

본 개시는 다양한 수정 및 대안적인 구성에 영향을 받을 수 있지만, 특정 예시적인 실시예가 도면에 도시되고, 이하에 상세하게 설명된다. 그러나, 개시된 특정 실시형태로 본 개시를 제한하려는 의도는 없지만, 그와 반대로 본 개시의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 변형, 대안적인 구성, 조합, 및 등가물을 포함하는 것이 의도된다.

본 명세서에서 사용된 참조는 단지 편의를 위해 제공되므로, 보호 영역 또는 실시형태의 범위를 규정하지 않는다.

본 시스템은 오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템으로서, 오퍼레이터에 의해 착용될 수 있고, 착용시에 상기 오퍼레이터의 관절의 상호 이동 부분과 맞물리고, 관절에 대응하는 위치를 상정하기 위한 적어도 하나의 회전축(I3)을 규정하는 가먼트(12); 및

상기 가먼트에 의해 지지되고, 상기 오퍼레이터에 의해 힘이 가해지는 동안에 상기 관절에 작용하는 저항 모멘트를 보상하기 위해 작동하도록 설계된 장치를 포함하는 유형의 시스템이다.

본 명세서에 기재된 시스템은 어깨 관절과 관련된 힘에 있어서 오퍼레이터를 보조하기 위한 애플리케이션을 참조하여 고안되었다. 이하에서 알 수 있는 바와 같이, 다른 관절 그룹, 또는 고관절 또는 무릎 관절 등의 다른 관절과 관련된 힘에 있어서 오퍼레이터를 보조하기 위한 시스템에도 명시된 동일한 원칙이 적용될 수 있다.

본 명세서에 기재된 시스템에 있어서:

상기 보상 장치는,

서로 연결되어 상기 오퍼레이터 신체의 관절의 움직임으로 인해 상술한 회전축을 중심으로 상대 운동시키는 제 1 기어 부재 및 제 2 기어 부재로서, 상기 제 2 기어 부재는 그것의 자체 축을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 기어 부재 및 제 2 기어 부재, 및

하나 이상의 탄성 요소를 구비하고 있고, 상기 제 2 기어 부재에 작용하도록 상기 회전축에 상기 저항 모멘트와 반대 방향의 모멘트를 부여하도록 사전 배열되는 어셈블리를 포함하고,

상기 제 1 및 제 2 기어 부재 및 상기 어셈블리가, 상기 관절의 적어도 하나의 사전 설정 위치에서 상기 어셈블리에 의해 상기 제 2 부재에 가해지는 힘이 상기 제 2 부재의 상기 회전축에 대하여 입사하는 방향으로 배향되는 방식으로 상호간에 사전 배열되는 것을 특징으로 한다.

상술의 사전 설정 위치에 있어서, 상술의 어셈블리는 시스템의 회전축에 대해 임의의 보상 모멘트를 부여할 수 없다.

따라서, 상술한 사전 설정 위치는 오퍼레이터가 관절에 대해 임펄스를 받지 않는 시스템의 중립 위치에 대응한다.

바람직하게는, 어깨 관절에의 적용에 있어서 상술의 중립 위치는 몸통을 따라 연장되는 팔의 위치에 대응하게 된다. 대신에, 고관절에의 적용에 있어서 중립 위치는 오퍼레이터의 직립 위치에 대응하게 된다.

본 출원인은 상기 시스템이 그러한 중립 위치를 식별하는 것이 가능함은, 예들 들면 반드시 팔을 들어올리는 것과 연관되지 않는 다양한 작업을 행해야 하는 오퍼레이터, 특히 본 시스템을 착용하는 사람에게 충분한 편의를 보장하기 위한 기본 특성이 되는 것을 발견하였다.

따라서, 본 명세서에 기재된 시스템은 전체 워크시프트를 위해 오퍼레이터에 의해 착용될 수 있는 액세서리를 구성하는데 적합하며, 오퍼레이터가 시프트의 개시시 옷을 입을 때에 단 한번에 착용하여 편리하다.

다시, 오퍼레이터의 편의를 향상시키는 관점에서, 다양한 바람직한 실시형태에 있어서 시스템의 탄성 메커니즘에는 상기 탄성 메커니즘의 프리텐셔닝의 조정을 위한 시스템이 제공되어, 예를 들면 워크시프트로부터 장시간 휴지시에 오퍼레이터가 소망하는 보조를 선택할 수 있게 하거나, 보조를 완전히 배제하는 것도 가능하다.

이하에서 알 수 있는 바와 같이, 다양한 바람직한 실시형태에 있어서 기재된 시스템은 관절이 속하는 가능한 관절 그룹 또는 거들의 움직임 및 관절의 움직임 모두를 정확하게 실질적으로 유동하는 방식으로 보조하고 따를 수 있는 움직임의 축 시스템을 갖는다.

이 움직임의 축 시스템은 인체공학적 관점에서 최적의 보조 시스템을 제공하고, 오퍼레이터에 의해 편의의 자각이 더욱 높아지는 것이 입증되었다.

이하, 도면을 참조하면, 참조 번호 10으로 표시된, 본 명세서에 나타내어진 오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템은, 특히 오퍼레이터가 어깨 관절과 관련된 힘을 가할 때에 보조하기 위한 도시된 실시형태에서 설계되어 있다.

시스템(10)은 오퍼레이터에 의해 착용될 수 있고, 의류 아이템을 구성하는 가먼트(12)를 포함한다. 도 1∼도 4의 실시형태를 참조하면, 가먼트(12)는 재킷과 같은 형태 및 착용성을 갖는다.

바람직하게는, 가먼트(12)는 천연 또는 합성 직물로 제작되며, 일부 영역, 예를 들면 팔의 승모근 영역 및/또는 오퍼레이터의 측부에 패딩될 수 있다. 다시 한번, 오퍼레이터의 신체와 접촉되는 가먼트(12)는 바람직하게는 강성 또는 반강성 요소(예를 들면, 플레이트, 바)를 포함하고, 이러한 목적을 고려하여 오퍼레이터의 신체와 접촉되는 영역의 형상에 대응하는 방식으로 형상화된다. 이들 강성 또는 반강성 요소는 문제가 될 수 있는 과도한 압력을 방지하기 위해 분산 방식으로, 어깨와 골반 등의 특정 부위에 대해 오퍼레이터의 신체의 보조 축에서 생성되는 힘을 방출하는 기능을 갖는다.

가먼트(12)에는 시스템(10)의 보조 회전축과, 견갑골 거들, 아니면 시스템(10)이 적용되는 관절에 의해 허용되는 오퍼레이터의 움직임에 따라 추가의 자유도를 규정하도록 설계된 이동식 프레임이 적용된다.

다양한 바람직한 실시형태에 있어서, 도 1∼도 4에 도시된 바와 같이, 후방 측면의 어깨뼈에서 가먼트(12)가 바람직하게는 각각의 방향으로 배향되고, 양쪽이 오퍼레이터의 관상면에 대하여 전방으로 상호 갈라지고, 수평면에 대하여 상방으로 갈라지도록 경사져 있는 한 쌍의 선형 가이드(14)를 지지하고, 상기 가이드는 실질적으로 견갑골의 극상근 평면을 따른다. 이러한 선형 가이드(14)는 각각의 변환축(Y1 및 Y2)을 식별한다. 각각의 선형 가이드(14) 상에는 L형상의 지지 브래킷(161)을 포함하고, 각각의 선형 가이드(14)의 동일 평면에 포함되고, 2개의 자유도를 갖고 서로 직교하는 제 1 회전축(I1) 및 제 2 회전축(I2)을 규정하도록 구성된 조인트(162)를 그 단부에 구비한 슬라이딩-블록 어셈블리(16)가 이동 가능하게 장착된다.

브래킷(161)은, 조인트(162)가 오퍼레이터의 어깨의 후방부에 대응하는 위치에 실질적으로 설정되도록 형상화된다.

조인트(162)는 지지 브래킷(161)을 상호 연접된 2개의 요소(18A 및 18B)와 연결하고, 이는 참조 번호 I3으로 표시된, 본 명세서에 기재된 시스템(10)의 "보조" 회전축을 식별한다.

제 1 요소(18A)는 조인트(162)에 직접 연결되고, 이는 상술의 제 1 및 제 2 축(I1, I2)을 중심으로 회전할 수 있다.

다양한 바람직한 실시형태에 있어서 도시된 바와 같이, 조인트(162)는 제 1 축(I1)을 규정하는 제 1 핀(162A) 상에 회전 가능하게 장착되고, 제 2 축(I2)을 규정하는 2개의 대향된 방사형 핀(162B)을 자체적으로 지지하는 환형 바디를 갖는다. 제 1 핀(162A)은 브래킷(161)에 의해 고정하여 지지되고, 반면에 요소(18A)는 2개의 핀(162B) 상에 회전 가능하게 장착된다.

다양한 바람직한 실시형태에 있어서, 조인트(162)는 오퍼레이터의 관절와-상완 관절에 대응하는 위치에 설정된다.

보다 더 바람직하게는, 조인트(162)는, 제 1 축(I1)을 중심으로 한 요소(18A)의 회전이 실질적으로 오퍼레이터의 팔의 외전/내전의 움직임에 대응할 수 있는 방식으로 오퍼레이터의 관상면에 대략 직교하는 제 1 축(I1)을 설정하도록 위치된다. 제 2 축(I2)은 그것을 중심으로 한 요소(18A)의 회전이 어깨의 회전 움직임에 실질적으로 대응할 수 있도록 배열된다. 요소(18A)는 오퍼레이터의 어깨의 측면 부분에 대응하는 위치에서 조인트와 대향된 단부(182)를 설정하도록 곡선형 프로파일을 따라 조인트(162)로부터 캔틸레버 방식으로 연장된다. 이 단부(182)에는 회전축(I3)에 대해 요소(18B)가 연접식으로 장착되며, 이는 오퍼레이터에 의해 그의 팔에 착용되는 밴드(22)에 고정된다. 도면에 도시된 휴지 상태에서, 축(I3)은 오퍼레이터의 관상면에서 실질적으로 수평축이다. 시상면(관상면에 직교함)에서 구성요소에 의한 오퍼레이터의 팔의 임의의 회전 움직임은 회전축(I3)을 중심으로 요소(18A)에 대한 요소(18B)의 회전을 결정할 수 있다.

회전축(I3)은 시스템의 "보조" 축을 구성하고, 이 축에서 시스템은 오퍼레이터에 의해 이루어지는 힘을 보조하는 토크를 발생시킨다. 축(13)의 배향을 고려하여, 발생되는 보조력은 팔의 전-돌출부(또는 전방 돌출부)의 움직임 또는 반대 방향으로의 움직임에 대하여 가해질 수 있다. 이 보조 작용을 발생시킬 수 있는 장치는 이하와 같은 일반적인 구조적 구성을 갖는다:

서로 연결되어 상기 오퍼레이터의 신체의 관절의 움직임으로 인해 "보조" 회전축을 중심으로 상대 운동시키는 제 1 기어 부재 및 제 2 기어 부재로서, 상기 제 2 기어 부재는 그것의 자체 축을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 기어 부재 및 제 2 기어 부재, 및

상기 제 2 기어 부재에 작용하기 위해 상기 "보조" 회전축에 저항 모멘트와 반대 방향의 모멘트를 부여하도록 사전 배열되는 하나 이상의 탄성 메커니즘을 구비하고 있는 어셈블리,

여기서, 상기 제 1 및 제 2 기어 부재 및 상기 "탄성" 어셈블리는, 상기 관절의 적어도 하나의 사전 설정 위치에서 상술의 어셈블리에 의해 상기 제 2 부재에 가해지는 힘이 상기 제 2 부재의 회전축에 대하여 입사하는 방향으로 배향되는 방식으로 상호 사전 배열된다.

도 5a 및 5b는 이 장치의 2개의 실시형태를 도시한다.

도 5a를 참조하면, 도시된 보상 장치는 제 1 기어 휠과 같은 제 1 회전 가능 부재(101)를 포함하고, 이는 그 위에 고정된 요소(18A)의 단부(182)에 의해 지지되고, 그것의 자체 축이 회전축(I3)과 정렬된다. 제 2 기어 휠과 같은 제 2 회전 가능 부재(103)는 회전축(I3)에 평행한 자체 축(I4)을 중심으로 요소(18B) 상에 회전 가능하게 장착되고, 제 1 기어 휠(101)과 맞물리도록 배열된다. 따라서, 작동시에 회전축(I3)을 중심으로 한 요소(18B)의 회전은 그것의 자체 축(I4)을 중심으로 한 제 2 기어 휠(103)의 회전 운동 및 회전축(I3)을 중심으로 제 1 기어 휠 자체에 의해 이루어지는 공전 운동을 결정할 수 있다.

보상 장치의 구조적 구성으로 돌아가서, 이는 추가로 제 2 기어 휠(103)의 편심점에 선형 탄성력을 가하는, 바람직하게는 복수의 탄성 메커니즘을 구비하고 있는 탄성 메커니즘(105)을 포함한다. 다양한 바람직한 실시형태에 있어서, 도시된 바와 같이, 어셈블리(105)는 대향된 2개의 브래킷(105A 및 105B)을 갖고, 전자는 편심 위치에서 고정점(107) 상의 제 2 기어 휠(103)에 고정되고, 대신에 후자는 요소(18B)에 의해 지지된다. 2개의 브래킷(105A 및 105B)에는 탄성 메커니즘(105)의 탄성 요소의 각각의 대향된 단부가 앵커링되고, 이는 텐션에서 작동하는 일련의 나선형 스프링일 수 있다. 상기 스프링의 전체 작용은 고정점(107)에 인가된 선형 합력(F)을 결정한다(도 6a∼6c 참조). 나선형 스프링의 대안으로서, 상기 장치는 일부 다른 유형의 탄성 요소, 예를 들면 보다 경량인 이점이 있는 엘라스토머 재료로 이루어진 하나 이상의 요소를 고려할 수 있다.

이어서, 고정점(107)에서의 힘(F)의 진폭 및 그것의 벡터는 모두 제 2 기어 휠(103)의 그것의 자체 축(14)을 중심으로 한 회전각의 함수에 따라, 따라서 궁극적인 분석에 있어서는 회전축(I3)을 중심으로 한 요소(18B)의 회전각의 함수에 따라 변화되는 것에 주목해야 하고: 이 도면에서는 이 각도가 참조부호(Θ)(도 2)로 표시되어 있다.

각각의 각도 위치에 대해, 힘의 값 및 그 벡터의 접성분(Ft)은 팔의 전방 돌출부의 움직임에 대해 보상 장치에 의해 제공되는 보조의 정도를 결정할 수 있다.

도 6a∼6c는 회전각이 변화함에 따라 상기 양이 어떻게 변화하는지를 개략적 인 방식으로 도시한다.

이제, 상술한 바에 비추어, 제 1 및 제 2 기어 휠(101, 103) 사이의 변속비를 선택함으로써 상이한 보조 곡선을 형성할 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

도 7은 보상 장치의 기어링의 상이한 변속비에 대해 시스템(10)에 의해 공급될 수 있는 회전각의 함수인 보조 토크 곡선의 다양한 예를 도시한다.

도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 변속비를 증가시킴으로써 곡선의 최대값이 더 높은 회전각을 향해 이동된다.

또한, 가변적인 변속비에 의한 비환형 기어 휠의 사용을 고려할 수 있으며, 이 목적은 소정의 성능 레벨을 얻는 관점에서 보조 곡선의 프로파일을 변화시키는 것이다. 다양한 실시형태에 있어서, 일정한 변속비를 갖는 실시형태에 대하여, 협각에 대한 보조 토크의 감소(0에 근접함), 및 대신에 곡선의 최대값이 존재하는 보조 토크의 증가를 얻기 위해, 회전각이 증가함에 따라 증가되는 변속비가 고려될 수 있다. 도 11은 변속비가 증가하는 기어 휠을 구비하고 있는 보상 장치에 의해 생성된, C'로 표시된 보조 곡선, 및 대신에 동일한 탄성력을 규정하지만 일정한 변속비를 갖는 기어링을 갖는 탄성 수단이 제공된 장치에 의해 생성된, C''로 표시된 보조 곡선을 도시한다. 도 10은 증가하는 변속비를 갖는 기어 휠을 구비하고 있는 이 장치의 예를 나타낸다. 비환형 기어 휠(291)은 제 2 기어 휠(292)과 맞물리고, 비환형 형상의 결과로서 가변적인 변속비를 발생시킨다. 대향된 제 1 및 제 2 브래킷(293A, 293B)은 고정점(297)에서 제 1 브래킷(293A)이 제 2 기어 휠(292)에 부착되는 이전의 실시형태와 마찬가지로 그들 사이에 탄성 메커니즘(294)을 규정한다.

상기 시스템은 애플리케이션의 특정 요건에 최적화된 사전 설정 곡선을 결정하기 위해 용이하게 사전 배열될 수 있다.

팔의 전-돌출부의 움직임에 대한 보조와 관련하여, 상기 시스템은 가능한 최대 토크가 90°의 회전각에서 발생되는 경우, 최상의 보조를 제공하는데 적합하고, 이는 팔 자체에 작용하는 중력 모멘트에 대하여 가장 반대되는 조건이기 때문이다.

상술된 바와 같이, 시스템은 공급된 보조 토크가 적어도 하나의 사전 규정된 위치, 즉 시스템의 중립 위치를 구성하게 되는 위치에서 0이 되도록 사전 배열된다. 도시된 실시형태에 있어서, 이 중립 위치는 도 7로부터 바로 볼 수 있는 바와 같이 회전각(Θ)이 0인 위치에 대응하고, 여기서 나타내어진 곡선은 각도(Θ) 0°에 대한 보조 토크의 값이 0이다.

그 중립 위치에서 보상 장치의 구성을 나타내는 도 6a를 참조하면, 이 위치에 대해 탄성 메커니즘(105)에 의해 기어 휠(103)에 가해지는 탄성력은 상기 기어 휠(103) 자체의 회전축에 대해 입사하는 방향으로 배향되는 것을 알 수 있다. 또한, 이 조건에서 기어 휠(101 및 103)의 2개의 중심을 연결하는 방향 및 상기 탄성력의 벡터의 방향은 서로에 대해 오프셋된 상태로 유지된다는 점에 주목해야 한다.

다시 한번, 도시된 바와 같이 다양한 바람직한 실시형태에 있어서, 시스템을 다양한 응용분야, 마찬가지로 다용도에 적용 가능하게 하기 위해, 탄성 메커니즘(105)은 대향된 브래킷(105A)에 대한 브래킷(105B)의 위치를 조정하여 오퍼레이터가 스프링의 프리텐셔닝 하중을 설정하는 것을 가능하게 하도록 사전 배열된다. 이러한 목적을 위해 탄성 메커니즘(150)에는 스크류 작동 유형의 조정 장치가 고려되며, 이는 노브를 갖는 도시된 실시형태에서와 같이 수동 커맨드, 또는 푸시 버튼에 의해 구동될 수 있는 하나 이상의 액추에이터에 의해 제공된 전기기계적 커맨드를 가질 수 있고, 후자는 바람직하게는 시스템을 착용하는 경우라도 오퍼레이터에 의해 용이하게 도달될 수 있는 위치에 설정된다. 조정의 가능은 오퍼레이터가 소망의 보조 레벨을 설정하고, 또한 가능하다면 완전히 배제하는 것 모두를 가능하게 한다.

이어서, 도 5b의 실시형태를 참조하면, 도시된 보상 장치는 2개의 상호 결합 부재를 갖는 단순한 기어가 아니라, 회전축(I3) 상에 제공된 유성 기어 트레인을 제공하는 것을 특징으로 한다.

다양한 바람직한 실시형태에 있어서 도시된 바와 같이, 기어 트레인의 중심 또는 "썬" 기어(201)는 요소(18A)의 단부(182)에 의해 고정하여 지지되고, 그것의 자체 축은 회전축(I3)과 정렬된다. 크라운 휠(203)은 기어 휠(201)에 대해 동축의 위치에서 축(13) 자체를 중심으로 회전 가능한 요소(18B)에 고정하여 장착된다.

유성 기어 캐리어(204)는 축(I3)을 중심으로 다시 한번 기어 휠(201) 상에 회전 가능하게 장착되어 그것의 팔의 단부에 유성 기어(206)를 지지한다.

작동시, 회전축(I3)을 중심으로 한 요소(18B)의 회전은 회전축(I3)을 중심으로 한 크라운 휠(203)과 유성 기어 캐리어(204)의 회전, 및 그들의 자체 회전축 및 축(I3)에 대한 유성 기어(206)의 회전 및 공전의 조합된 움직임을 결정할 수 있다.

이 실시형태에 있어서, 탄성 메커니즘(105)은 유성 기어 캐리어(204)의 편심점(207)에 선형 탄성력을 가하도록 사전 배열되고; 그것의 브래킷(105A)은 후자의 팔 중 하나에 고정된다.

도 5a의 보상 장치와 비교하면, 상술의 장치는 동일한 레벨의 성능 및 동일한 구조적 파라미터를 제공함과 아울러 보다 작은 전체 치수 및 보다 작은 중량을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이 장치의 작동 원리는 도 5a의 실시형태를 참조하여 상술한 것과 동일하다.

또한, 탄성 메커니즘(105)에 의해 적용 지점(207)에 생성된 탄성력의 진폭 과 그 벡터는 회전축(I3)을 중심으로 한 기어 휠(203)의 회전각의 함수에 따라, 따라서 회전각의 함수에 따라 변화된다.

각각의 각도 위치에 대해, 상기 힘의 값과 그 벡터의 접성분(Ft)은 팔의 전방 돌출부의 움직임에 대해 장치에 의해 제공되는 보조의 양을 결정할 수 있다.

또한, 이 실시형태에 있어서도, 장치는 보조 토크가 시스템의 적어도 하나의 중립 위치에서 0이 되도록 사전 배열된다. 이는 탄성 기어(105)에 의해 유성 기어 캐리어(204)에 가해지는 탄성력이 회전축(I3)에 대해 입사하는 방향으로 배향되는 위치에 대응할 수 있다.

다시 한번 유성 기어 트레인을 구비하고 있는 보상 장치를 참조하면, 대안적인 실시형태는 크라운 휠(203)이 요소(18A)에 고정되고, 대신에 도시된 것과 대향된 구성에 따라 중앙 기어 휠(201)이 요소(18B)에 고정되는 것을 고려할 수 있다.

이어서, 움직임의 축(Y1, Y2, I1 및 I2)을 참조하면, 시스템은 이들 축을 중심으로 임의의 보조 토크를 가하지 않지만, 단지 이들 축으로 인해 오퍼레이터의 시상면에서 관절의 움직임을 따를 수 있다. 따라서, 오퍼레이터는 임의의 특정 자세 또는 위치에 구속되지 않고, 대신에 스스로 작업을 행하기에 가장 편안한 자세를 취할 수 있으며, 선택된 위치에서 축(I3)을 중심으로 필요한 힘을 보조받을 수 있다.

다시, 선형 가이드(14)는 축(Y1, Y2)을 따라 구성요소에 의해 어깨의 가능한 움직임을 보조하는 것 이외에, 또한 시스템이 오퍼레이터의 체구에 적합화될 수 있게 하고, 슬라이딩 블록 어셈블리(16)가 어깨의 너비에 따라 다른 하나와 멀리 떨어지거나 다른 하나를 향해 이동하는 것에 주목해야 한다. 가먼트(12)는 그것의 조정 가능한 클로징을 위해 벨트, 후크 및 루프 패스너 등과 같은 고정 부재를 고려할 수 있다.

상술한 바와 같이, 명시된 원리는 다른 관절 그룹 또는 다른 관절, 고관절 또는 대안적으로 무릎 관절에 사용하도록 설계된 보조 시스템을 제공하기 위해 동일하게 재현될 수 있다.

도 8은 고관절에 대한 보조 시스템의 예를 도시한다. 여기서, 공급되는 보조는 오퍼레이터에 의해 수행되는 작업에 따라, 골반에 대한 허벅지의 굽힘 움직임 또는 골반에 대한 몸통의 굽힘 움직임을 위해 가해진다.

이 경우에, 상술한 중립 위치는 오퍼레이터의 직립 위치에 대응한다.

상기 시스템 및 보상 장치의 움직임의 축은 이미 설명된 시스템의 축과 동일하게 대응하고, 고관절 위로 명확하게 트랜스포즈된다.

기본적으로 오퍼레이터에 의해 착용되는 가먼트에서 변화된 점은 도 8의 시스템에서 골반을 감싸는 벨트로 구성되며, 선형 가이드(254) 및 2개의 연접 요소(218A)를 지지하고, 대퇴부에 착용된 2개의 밴드(272)에 의해 2개의 연접 요소(218B)가 구속된다는 것이다. 특히, 도 8의 실시형태는 가먼트(252) 및 오퍼레이터의 치수 및 움직임에 적합화되도록 배열된 조인트(282)를 포함하는 이동식 프레임을 포함하는 시스템(250)을 도시한다. 조인트(282)는 이동식 프레임 상에 회전 가능하게 장착되고, 오페레이터의 다리의 내전 및 외전을 용이하게 하는 회전 가능한 환형 바디(264)를 포함한다. 시스템(250)은 엉덩이의 내외향 회전을 용이하게 하는 로드(266)를 추가로 포함하고, 따라서 상술한 실시형태에서와 같이 서로 직교하는 2개의 자유도를 제공한다.

시스템(250)은 상술한 실시형태에서 제공된 바와 같이 오퍼레이터가 직립 위치를 유지할 정도로 돕도록 구성된 탄성 메커니즘을 포함하는 보상 장치(285)를 추가로 포함한다.

대신에, 도 9는 무릎 관절에 대한 보조 시스템(280)의 예를 도시한다. 여기서, 착용 가능한 가먼트는 2개의 밴드(260, 268)를 포함하고, 한쪽은 대퇴부 높이에서 착용되고, 다른쪽은 종아리 높이에서 착용된다. 시스템(280)은 마찬가지로 오퍼레이터가 소망하는 정도의 다리의 굴곡 및 신장을 유지하는 것을 돕는 보상 장치(290)를 포함한다.

도 12는 상술한 실시형태에서와 같이 사용자의 팔의 앙각에 비례하는 토크를 발생시키는 스프링 기반 기구에 기초한 보상 장치(300)의 다른 실시형태를 나타낸다. 상술한 실시형태에서와 같이, 보상 장치는 사용자 팔의 앙각에 비례하는 토크를 발생시키도록 배열된다. 유리하게는, 이 실시형태는 사용자가 복수의 사전 결정된 설정에서 의해 간단하고 빠른 방식으로 프리텐션의 정도를 조정할 수 있게 하는 프리텐션 시스템을 제공한다.

도 5a 및 도 5b의 보상 장치의 실시형태를 참조하면, 텐션 조절 메커니즘(150)은 보상 장치(100, 200)의 제 2 단부 또는 하단부에 위치된다. 텐션 조절 메커니즘(150)은 제 1 브래킷(105A)에 대해 제 2 브래킷(105B)을 연장 또는 단축시키기 위해 로드 또는 스크류 메커니즘(154)을 작동시키도록 배열된 다이얼(152)과 같은 인터페이스 메커니즘(152)을 포함한다. 제 2 브래킷(105B)에 대한 마운트(156)는 다이얼(152)의 조정에 따른 로드(154)의 변위에 따라 연결되어 이동 가능할 수 있다. 텐션은 탄성 메커니즘(105)의 제 1 단부 및 제 2 단부 사이의 거리를 변경함으로써 탄성 메커니즘(105)의 2개의 단부 사이의 거리를 설정하여 조정된다.

도 12를 참조하면, 보상 장치(300)는 보상 장치(300)의 특징부가 포함되어 있는 하우징(302)을 갖는다. 보상 장치(300)의 이들 특징부는 연접식 요소(18A)에 연결되도록 적합화된 회전식 어셈블리(304), 기어 어셈블리(304)에 결합된 탄성 메커니즘(306), 및 탄성 메커니즘(306)에 있어서의 텐션을 변화시키도록 구성된 캠 어셈블리(310)를 갖고, 이에 연결되는 텐션 조절 장치(308)를 포함한다.

기어 어셈블리(304)는 제 2 회전 가능 부재 또는 스프링 기어(314)에 속하는 기어식 외주(316)와 맞물리는 기어식 외주(313)를 갖는 제 1 회전 가능 부재 또는 숄더 기어(312)를 포함한다. 제 1 회전 가능 부재(312)는 오퍼레이터 신체의 관절의 움직임으로 인해 회전축(I3)을 중심으로 상대 운동시키고, 여기서 제 2 회전 가능 부재(314)는 그것의 자체 축을 중심으로 회전할 수 있다.

제 2 회전 가능 부재(314)는 제 1 브래킷(318)에 의해 탄성 메커니즘(306)에 결합된다. 탄성 메커니즘(306)은 나선형 스프링 형태의 제 1 및 제 2 탄성 요소(324, 326)를 갖는 것으로 도시되고, 적어도 하나의 제 1 마운트(320, 322)에 의해 제 1 브래킷(318)에 고정된다. 탄성 메커니즘(306)은 제 1 브래킷(318)에 대해 편심점(323)에 선형력을 가하도록 배열된다.

탄성 메커니즘(306)은 적어도 하나의 제 2 마운트(328, 330)에 의해 제 2 브래킷(332)에 연결된다. 제 2 브래킷(332)은 슬라이더(334) 상의 중앙 연결부(336)와 같은 조절 장치(308)에 연결된다.

캠 어셈블리(310)는 슬라이더(334)로부터 연장되는 핀과 같은 위치 결정 홀더(342)와 선택적으로 맞물릴 수 있는 적어도 하나의 캠(338, 340)을 갖는다. 적어도 하나의 캠(338, 340)은 탄성 메커니즘(306)의 사전 결정된 텐션 설정을 규정하는 적어도 2개의 평형점(350)을 규정하는 표면(341)을 갖는다. 적어도 하나의 캠(338, 340)은, 마찬가지로 슬라이더(334)의 대향된 측부로부터 연장될 수 있는 핀(342)과 맞물리도록 슬라이더(334)의 대향된 제 1 및 제 2 측부 상에 연장되는 제 1 및 제 2 캠(338, 340)을 규정할 수 있다.

도 12 및 도 13b에 나타내어진 바와 같이, 캠 어셈블리(310)는 사용자가 캠 어셈블리(310)의 위치를 조정함으로써 탄성 메커니즘(306)의 텐션을 조절할 수 있게 하는 인터페이스 메커니즘(344)을 갖는다. 인터페이스 메커니즘(344)은 적어도 하나의 캠(338, 340)에 형성되거나 연결된 보스(347)에 고정되는 결합부(346)를 포함할 수 있다. 인터페이스 메커니즘(344)은 적어도 하나의 캠(338, 340)을 하나의 사전 결정된 설정으로 회전시킴으로써 캠 어셈블리(310)의 조절 및 툴의 삽입을 허용하는 키홀(348)을 추가로 규정할 수 있다.

도 14a는 보상 장치(300)에 대해 상이한 보조 레벨에 대응하는 평형점을 생성하는 오목부(350A∼350G)를 갖는 제 1 캠(338)을 도시한다. 제 1 및 제 2 캠(338, 340)은 서로 회전 가능하게 연결되고, 동일한 대응하는 오목부에서 핀(342)과 맞물리도록 축 방향으로 동시에 조정될 수 있다. 각각의 오목부(350A∼350G)는 서로 상이한 반경을 갖는 반경선(352A∼352G)에 의해 입증되는 바와 같이, 캠 축(A)과 핀(342) 사이에 상이한 거리를 설정하고, 따라서 제 1 및 제 2 브래킷에 의해 측정된 바와 같이 2개의 스프링 말단 사이에 상이한 거리를 설정한다. 이 배치는 탄성 메커니즘의 변화를 야기하고, 상이한 외골격의 보조를 제공한다.

도 14a는 핀(342)이 탄성 메커니즘(306)에 있어서의 텐션에 의해 제 1 캠(338)에 대하여 힘을 가하는 방법, 및 제 1 캠 오목부(350A)에서 평형을 유지하는 방법을 나타낸다. 캠 어셈블리(310)의 회전은 핀을 오목부(350A)로부터 '클라이밍'하기 위해 외부 토크를 필요로 한다. 도 14b는 캠 어셈블리(310)를 회전시키는 인터페이스 메커니즘(344)에 의해 캠 어셈블리(310)에 토크가 인가되는 방법을 나타낸다. 제 1 캠(338)은 핀(342)이 조절 스텝(352A)의 상단에 도달할 때까지 회전한다. 제 1 캠(338)이 회전함에 따라, 핀(342)은 제 2 오목부(350B)로 떨어지기 시작한다. 더 이상 토크가 필요하지 않다. 일단 핀(342)이 제 2 오목부(350B)에 존재하면 평형 상태가 되고, 외부 토크가 가해지지 않는 한 다시 회전하지 않을 것이다.

적어도 하나의 캠(338, 340)이 평형점(350)을 떠나 다른 평형점 중 하나에 상이한 평형 자세에 도달하도록 힘을 가하기 위해 인터페이스 메커니즘(344)에 토크가 인가되어야 한다는 것이 이해될 수 있다. 도 15a는 축(A)으로부터 반경(354C)을 갖는 제 3 오목부(350C)에 위치된 핀(342)을 나타낸다. 도 15b는 축(A)으로부터 반경(354G)을 갖는 제 7 오목부(350G)에 위치된 핀(342)을 나타낸다. 이는, 일련의 '밸리'(평형점/오목부) 및 '힐'(조절 스텝)을 특징으로 하는 토크 프로파일을 생성함으로써 각각의 작동 조건에서 각각의 조절 레벨로 탄성 메커니즘(306)이 항상 텐셔닝되고, 이어서 조절 장치(308)가 캠 어셈블리(310)에 대해 항상 힘을 가한다.

도 16a는 캠 회전각에 대한 토크 인터페이스 메커니즘의 관계를 예시한다. 토크 0 위의 플롯은 조절 단계 동안에 평형점(예를 들면, 평형점(350A)으로부터 평형점(350B)까지)으로부터 캠 메커니즘을 이동시키는데 필요한 포지티브 토크를 나타낸다. 토크 0 아래의 플롯은 조절 단계를 지나 다음 평형점으로 캠 메커니즘을 이동시키는데 사용되는 네거티브 토크를 나타낸다.

도 16b는 캠 회전각에 따라 하나의 평형점으로부터 다른 평형점까지의 탄성 포텐셜 에너지를 예시한다. 이는 평형점(350A)으로부터 평형점(350B)까지일 수 있다.

캠이 인접한 안정 평형점 사이의 '힐'/'밸리'를 상하로 움직임으로써 포텐셜 에너지가 축적되거나 소비된다. 상방 또는 하방으로 움직일 때에(즉, 포텐셜 에너지를 축적하거나 소비할 때에), 캠은 먼저 포텐셜 에너지의 로컬 최소값을 극복하기 위해 토크의 입력이 필요한 영역과 접하고, 이어서 캠은 인접한 안정 평형점/'밸리'로 슬로프를 '롤 다운'함으로써 캠이 인접한 위치로 '트위치'될 수 있는 영역과 접한다.

도 16a∼16b에 도시된 바와 같이, 이는 캠이 순 소비 포텐셜 에너지인 경우라도 마찬가지이다: 캠은 먼저 토크의 입력을 통해 로컬 최대값 또는 '힐'에 도달함으로써 포텐셜 에너지의 로컬 최소값을 극복하고, 이어서 포텐셜 에너지의 전체 손실값을 갖는 인접한 '밸리'에서 휴지를 취하기 위해 '트위치'될 수 있다. 또한, 입력 토크는 포텐셜 에너지의 순 취득값을 갖는 인접한 설정으로 캠을 움직이게 하기 위해 필요하다: 입력 토크가 캠을 인접한 '힐'로 움직이게 함으로써, 이어서 캠은 이전의 '밸리' 보다 더 높은 포텐셜 에너지를 갖는 인접한 '밸리'로 설정되도록 트위치될 수 있다. 이 배열은 캠이 자발적으로 또는 우연히 설정 사이에서 스위칭하게 하기보다는 오퍼레이터에 의해 캠 설정을 의도적으로 선택하도록 요구하기 때문에 유리하다.

본 발명의 원리를 침해하지 않고, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서, 비 제한적인 예에 의해 순수하게 도시된 것에 관하여 구성 및 실시형태의 세부사항이상당히 변경될 수도 있으며, 이는 첨부된 청구항에 의해 규정되는 바와 같다.

본 명세서에 기재된 실시형태는, 특히 오퍼레이터가 특정의 힘을 가하는 운동을 행할 때에 도움을 주기 위해 조정 가능하고 개별적인 양의 토크를 제공하는 보상 장치의 작동을 통해, 개선된 인체공학 및 사용의 용이성을 제공하는, 오퍼레터가 힘을 가할 때에 보조하기 위한 시스템을 제공한다.

Claims (20)

1. 오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템으로서:
   상기 시스템은,
   상기 오퍼레이터에 의해 착용될 수 있고, 착용시에 상기 오퍼레이터의 관절의 상호 이동 부분과 맞물리고, 상기 오퍼레이터의 관절에 대응하는 위치를 상정하기 위한 적어도 하나의 회전축(I3)을 규정하는 이동식 프레임을 구비하고 있는 가먼트(12); 및
   상기 가먼트(12)에 의해 지지되고, 상기 오퍼레이터에 의해 힘이 가해지는 동안에 상기 관절에 작용하는 저항 모멘트를 보상하도록 작동 가능한 보상 장치를 포함하고,
   상기 보상 장치는,
   서로 연결되어 상기 오퍼레이터의 관절의 움직임의 결과로서 제 1 회전축(I3)을 중심으로 상대 운동시키는 제 1 회전 가능 부재(101; 201) 및 제 2 회전 가능 부재(103; 204)로서, 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)는 제 2 회전축(I4)을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 회전 가능 부재(101; 201) 및 제 2 회전 가능 부재(103; 204); 및
   적어도 하나의 탄성 요소를 갖고, 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)에 작용하기 위해서 상기 저항 모멘트와 반대 방향의 모멘트를 상기 제 1 회전축(I3)에 부여하도록 배열되는 탄성 메커니즘(105)을 포함하고,
   상기 제 1 및 제 2 회전 가능 부재(101, 103; 201, 204) 및 상기 탄성 메커니즘(105)은, 상기 관절의 적어도 하나의 사전 설정 위치에서 상기 탄성 메커니즘(105)에 의해 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)에 가해지는 힘이 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)의 상기 제 2 회전축(I4)에 대하여 입사하는 방향으로 배향되는 방식으로 상호간에 사전 배열되는, 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이동식 프레임은 상기 제 1 회전축(I3)을 중심으로 상호 이동하는 제 1 부분(18A) 및 제 2 부분(18B)을 포함하고,
   상기 제 1 회전 가능 부재(101; 201)는 상기 제 1 부분(18A) 상에 고정하여 장착되고, 상기 제 1 회전축(I3)과 정렬되는 제 1 기어 휠(101)이고,
   상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)는 상기 제 2 부분(18B) 상에 고정하여 장착되고, 상기 제 2 회전축(I4)을 중심으로 회전 가능하고, 상기 제 2 회전축(I4)을 중심으로 한 공전 운동에 따라 이동하는 기어 휠(103)이고, 또한
   상기 탄성 메커니즘(105)은 상기 제 2 회전 가능 부재(103)의 편심점(107)에 선형력을 가함으로써 상기 제 2 회전 가능 부재(103)와 맞물리는, 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 이동식 프레임은 상기 제 1 회전축(I3)을 중심으로 상호 이동하는 제 1 부분(18A) 및 제 2 부분(18B)을 포함하고,
   상기 보상 장치는, 상기 제 1 회전축(I3)에 장착되고, 상기 제 2 부분(18B)상에 유성 기어 트레인의 크라운 휠(203)이 고정하여 장착되고, 상기 제 1 부분(18A) 상에 상기 유성 기어 트레인의 중앙 기어 휠(201)이 고정하여 장착되거나, 그 반대가 되도록 사전 배열된 유성 기어 트레인을 포함하고, 상기 크라운 휠 또는 중앙 기어 휠(203; 201)이 상기 제 1 회전 가능 부재 또는 제 3 기어 부재를 규정하고, 또한
   상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)는 유성 기어 캐리어(204)를 포함하고, 상기 탄성 메커니즘(105)은 그것의 편심점(207)에 선형력을 가함으로써 상기 유성 기어 캐리어(204)와 맞물리는, 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 탄성 메커니즘(105)은 그것의 제 1 단부에서 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)의 편심점(107; 207)에 앵커링된 일련의 스프링을 포함하고, 상기 제 2 부분(18B) 상에 제 2 단부가 장착되는, 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 단부에 대한 상기 탄성 메커니즘의 제 2 단부의 위치는 상기 일련의 스프링의 프리텐셔닝을 설정하도록 조정 가능한, 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성 메커니즘(105)에 있어서의 텐션을 조절하도록 연결되고 적합화된 텐션 조절 장치(150; 300)를 추가로 포함하는, 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 텐션 조절 장치(150; 300)는 복수의 개별 텐션 설정에서 상기 탄성 메커니즘(105)을 프리텐셔닝하고, 상기 복수의 개별 텐션 설정 중 하나에서 상기 프리텐션을 배치하도록 배열되는, 시스템.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 텐션 조절 장치(150; 300)는 복수의 개별 텐션 설정에서 상기 탄성 메커니즘(105)을 조정하기 위한 캠 어셈블리(310)를 포함하는, 시스템.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 텐션 조절 장치(150; 300)는 상기 보상 장치를 선택적으로 조정하기 위한 인터페이스 메커니즘(344)을 추가로 포함하는, 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 오퍼레이터의 어깨 관절에 대해 설계되고, 상기 적어도 하나의 사전 설정 위치는 상기 오퍼레이터의 측부를 따라 연장되는 팔의 위치에 대응하는, 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 오퍼레이터의 어깨 관절에 대해 설계되고, 상기 제 1 및 제 2 회전 가능 부재(101, 103; 201, 204)는, 상기 탄성 메커니즘(105)이 제 1 회전축(I3)에 대해 90°로 전방으로 돌출된 상기 팔의 위치에서 최대 모멘트를 결정하도록 정의된 운동 변속비를 규정하는, 시스템.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 회전 가능 부재(101, 103; 201, 204)는 상기 제 1 회전축(I3)을 중심으로 한 회전각의 함수로서 가변적인 변속비를 갖는, 시스템.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 오퍼레이터의 어깨 관절에 대해 설계되고,
    상기 가먼트는,
    상기 오퍼레이터의 몸통과 맞물리도록 설계되고, 슬라이딩 블록 어셈블리(16)가 슬라이딩하는 선형 가이드(14)를 갖는 부분;
    적어도 하나의 제 2 회전축(I1, I2)을 중심으로 상기 슬라이딩 블록 어셈블리(16) 상에 회전 가능하게 장착된 제 1 연접 요소(18A); 및
    상기 제 1 회전축(I3)을 중심으로 상기 제 1 연접 요소(18A) 상에 회전 가능하게 장착되는 제 2 연접 요소(18B)를 포함하는, 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 연접 요소(18A)는 서로 직교하는 제 2 회전축(I1) 및 제 3 회전축(I2)을 규정하는 2개의 자유도를 갖는 조인트를 통해 상기 슬라이딩 블록 어셈블리(16)에 연결되는, 시스템.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 오퍼레이터의 고관절에 대해 설계되고, 상기 사전 설정 위치는 상기 오퍼레이터의 직립 위치에 대응하는, 시스템.
16. 오퍼레이터의 작용력을 보조하기 위한 시스템으로서:
    상기 시스템은,
    상기 오퍼레이터에 의해 착용될 수 있는 가먼트(12);
    상기 가먼트(12)에 부착된 이동식 프레임; 및
    상기 가먼트(12)에 의해 지지되고, 상기 오퍼레이터에 의해 힘이 가해지는 동안에 상기 관절에 작용하는 저항 모멘트를 보상하도록 작동 가능한 보상 장치를 포함하고,
    상기 보상 장치는,
    서로 연결되어 상기 오퍼레이터 신체의 관절의 움직임의 결과로서 제 1 회전축(I3)을 중심으로 상대 운동시키는 제 1 회전 가능 부재(101; 201) 및 제 2 회전 가능 부재(103; 204)로서, 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)는 제 2 회전축(I4)을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 회전 가능 부재(101; 201) 및 제 2 회전 가능 부재(103; 204); 및
    적어도 하나의 탄성 요소를 갖고, 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)에 작용하기 위해 상기 저항 모멘트와 반대 방향의 모멘트를 상기 제 1 회전축(I3)에 부여하도록 배열되는 탄성 메커니즘(105)을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 회전 가능 부재(101, 103; 201, 204) 및 상기 탄성 메커니즘(105)은, 상기 관절의 적어도 하나의 사전 설정 위치에서 상기 탄성 메커니즘(105)에 의해 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)에 가해지는 힘이 상기 제 2 회전 가능 부재(103; 204)의 상기 제 2 회전축(I4)에 대하여 입사하는 방향으로 배향되는 방식으로 상호간에 사전 배열되는, 시스템.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 탄성 메커니즘(105)에 있어서의 텐션을 조절하도록 연결되고 적합화된 텐션 조절 장치(150; 308)를 추가로 포함하는, 보상 장치.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 텐션 조절 장치(150; 308)는 복수의 개별 텐션 설정에서 상기 탄성 메커니즘(105)을 프리텐셔닝하고, 상기 복수의 개별 텐션 설정 중 하나에서 상기 프리텐션을 배치하도록 배열되는, 보상 장치.
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 텐션 조절 장치(150; 308)는 복수의 개별 텐션 설정에서 상기 탄성 메커니즘(105)을 조정하기 위한 캠 어셈블리(310)를 포함하는, 보상 장치.
20. 탄성 메커니즘이 텐션 조절 장치에 연결되는 보상 장치에 있어서의 텐션을 조절하는 방법으로서:
    상기 방법은,
    사전 결정된 제 1 텐션 설정으로부터 사전 결정된 제 2 텐션 설정으로 상기 텐션 조절 장치를 움직이게 함으로써 상기 탄성 메커니즘에 있어서의 텐션을 변경하는 스텝을 포함하고,
    상기 사전 결정된 제 1 텐션 설정으로부터 상기 사전 결정된 제 2 텐션 설정으로의 움직임은 상기 캠 어셈블리의 중심축으로부터 제 1 거리로서 규정된 제 1 평형으로부터 상기 캠 어셈블리의 중심축으로부터 제 2 거리로서 규정된 제 2 평형으로 캠 어셈블리를 움직이게 함으로써 작동되는, 방법.
    
    

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