KR20200072630A - 착용식 근력 보조 장치 - Google Patents
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Abstract
착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디; 일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 일측을 회전중심으로 착용자의 배면에 접촉된 상태에서 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임; 일측이 견갑프레임의 타측에 비틀림 회전이 가능하도록 결합된 고정프레임; 착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및 지지대와 일체로 결합되고, 고정프레임에 착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하게 결합되며, 고정프레임을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함하는 착용식 근력 보조 장치가 소개된다.
Description
본 발명은 착용식 근력 보조 장치에 관한 것으로, 중력에 따른 하중을 보상하여 착용자의 상완을 지지하는 장치에 관한 것이다.
착용식 로봇은 신체의 특정부위에 착용하거나 특정부위를 거치하여 신체의 움직임을 보조하는 로봇으로, 의료용, 군사용 또는 작업용으로 설계되었다. 특히, 작업용 착용식 로봇의 경우, 작업자에 부과되는 하중을 감소시킴에 따라 부상을 방지하고 근력을 보조하도록 설계된다. 이러한 착용식 로봇은 착용자의 외골격을 모사한 것으로, 신체의 실제 움직임과 동일한 움직임을 갖도록 관절을 설계하는 것이 기술의 핵심이라 할 수 있다.
특히, 착용식 상완 근력 보조 기구는 도구의 중량을 지지하는 사람을 지원하도록 구성된 수동 지지 장치가 포함된다. 전형적인 수동 장치는 구조 요소, 스프링, 케이블, 풀리의 조합을 사용하여 위치들의 범위 하에서 중력을 보상하도록 구성된다. 이들 장치의 구성은 동작의 제한된 동작 범위 내에서 중력 보상을 제공한다.
다만, 사람의 어깨 상하 운동은 단순히 상완 관절의 회전 운동으로 이루어지지 않는다. 어깨 상하 운동은 견갑골과 쇄골 관절까지 함께 관여하는 복합적인 관절 운동의 결과물이다. 상완이 상승할 때, 상완 관절이 회전하여 위로 올라가는데 이때 회전축을 담당하는 견갑골도 함께 상승한다. 즉 회전운동과 동시에 회전축이 상승하는 움직임 특성이 있다.
종래 기술에 따른 착용식 상완 근력 보조 기구의 경우 외골격에 의해 작업자의 동작이 제한되는 것으로, 어깨 복합 관절의 관절 구동 범위에 대한 제한이 발생하여 착용자의 작업시 착용자의 동작을 방해하고, 움직임에 불편함을 유발할 수 있는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 착용자의 어깨 복합 관절의 동작을 방해하지 않고 하중에 따른 보상력을 착용자의 상완에 제공하는 장치를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디; 일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 일측을 회전중심으로 착용자의 배면에 접촉된 상태에서 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임; 일측이 견갑프레임의 타측에 비틀림 회전이 가능하도록 결합된 고정프레임; 착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및 지지대와 일체로 결합되고, 고정프레임에 착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하게 결합되며, 고정프레임을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함한다.
고정바디에는, 착용자의 견갑골에 인접한 높이에서 착용자의 배면에 결합되는 상부고정부; 상부고정부와 상하 방향으로 이격되어 착용자의 요추에 인접한 위치에서 착용자의 배면에 결합되는 하부고정부; 및 상하 방향으로 연장되어 상부고정부와 하부고정부를 연결하는 고정링크;가 포함될 수 있다.
하부고정부는 하부하네스를 통하여 착용자의 허리 또는 둔부와 결합되고, 상부고정부는 착용자의 어깨를 경유하여 착용자의 전면으로 연장되어 하부하네스 또는 하부고정부에 결합되는 상부하네스를 통하여 착용자에 결합될 수 있다.
고정링크는 하부고정부와 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
고정바디에는, 고정링크 및 하부고정부에 상하방향으로 서로 이격된 위치에서 각각이 고정링크와 하부고정부 사이를 연결하도록 고정링크 및 하부고정부에 결합되되, 고정링크 또는 하부고정부 중 어느 하나 이상에 회전 가능하게 결합된 제1연결링크 및 제2연결링크;가 더 포함될 수 있다.
일단부는 고정링크와 나란한 회전축을 중심으로 견갑프레임에 회전 가능하면서 견갑프레임에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 타단부는 고정링크와 나란한 축방향으로 회전 가능하고 타단부를 중심으로 일단부가 상하 방향으로 회전 가능하도록 고정링크에 결합된 지지링크;가 더 포함될 수 있다.
일단부는 견갑프레임을 따라서 측방으로 슬라이딩 가능하면서 슬라이딩 방향에 수직한 회전축으로 회전 가능하게 결합되고, 타단부는 상하방향의 회전축으로 고정바디에 회전 가능하게 결합되며, 보상프레임의 지지력에 대한 반작용력을 고정바디로 전달하는 지지링크;가 더 포함될 수 있다.
견갑프레임에는, 고정바디에 결합된 제1견갑부; 및 착용자의 배면에서 제1견갑부와 측방으로 서로 슬라이딩 가능하면서 제1견갑부를 기준으로 측방으로 회전 가능하게 결합된 제2견갑부;가 포함될 수 있다.
제2견갑부는, 제1견갑부를 기준으로 측방으로 회전 가능하게 결합되되 제1견갑부를 기준으로 회전각도가 일정 각도 이내로만 회전 가능하도록 제한될 수 있다.
제1견갑부에는, 착용자의 측방으로 연장된 제1슬라이딩홈이 형성되고, 제2견갑부의 일측 단부는 제1슬라이딩홈에 삽입된 상태로 제1슬라이딩홈을 따라서 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
제2견갑부에는, 착용자의 측방으로 연장된 제2슬라이딩홈이 형성되고, 견갑프레임에는, 일단부가 제1견갑부의 제1슬라이딩홈에서 측방으로 이격된 지점에서 제1견갑부와 회전 가능하게 결합되고 타단부가 제2슬라이딩홈에 슬라이딩 및 회전 가능하게 결합되어 제1견갑부와 제2견갑부의 상대회전 각도를 제한하는 제한부;가 더 포함될 수 있다.
고정바디에는, 제1견갑부가 일측을 회전중심으로 타측이 상하 방향으로 회전 가능하게 결합되되, 제1견갑부의 타측이 일정 각도 이내로만 회전 가능하도록 제한하는 스토퍼가 포함될 수 있다.
견갑프레임에는, 착용자의 배면에 위치된 제2견갑부에 측방으로 회전 가능하게 결합되어 착용자의 측면으로 연장되는 제3견갑부; 및 착용자의 측면에 위치되어 제3견갑부에 측방으로 회전 가능하게 결합되고, 고정프레임의 일측이 비틀림 회전 가능하도록 결합된 제4견갑부;가 더 포함될 수 있다.
고정프레임의 일측에는 견갑프레임의 타측에 비틀림 회전 가능하도록 결합된 삽입회전축을 통하여 결합되고, 고정프레임에는, 고정프레임의 일측과 견갑프레임의 타측 사이의 결합면에서 삽입회전축과 이격된 지점에 견갑프레임 측으로 돌출된 삽입돌기가 형성되고, 견갑프레임에는 고정프레임의 일정 각도로 비틀림 회전함에 따른 삽입돌기의 궤적을 따라 형성되어 삽입돌기가 내부에 삽입된 상태로 고정프레임의 비틀림 회전을 일정 각도로 허용하는 삽입홈이 형성될 수 있다.
보상프레임에는, 중력에 대항하는 지지력이 발생하도록 보상프레임이 고정프레임을 기준으로 회전되는 각도에 따라 탄성력을 가변시키는 스프링이 내부에 포함될 수 있다.
착용자의 상완과 나란한 방향으로 연장된 보상프레임의 연장 방향을 따라 지지대와 일체로 슬라이딩되면서 지지대의 슬라이딩을 저지하도록 보상프레임과 결합 가능한 스위치;를 더 포함하고, 지지대는, 스위치가 보상프레임에 결합됨에 따라 슬라이딩이 차단되어 지지대와 일체로 회전되도록 지지대에 결합될 수 있다.
보상프레임에는, 연장 방향을 따라서 슬라이딩 가능한 슬라이딩 레일이 형성되고, 슬라이딩 레일을 따라서 이격된 복수의 위치에는 고정홀이 형성되고, 스위치에는, 보상프레임의 내부에서 회전됨에 따라 양단부에 보상프레임 측으로 돌출된 고정돌기가 고정홀에 삽입되거나 이탈되고, 고정돌기가 고정홀에 삽입됨에 따라 보상프레임과 슬라이딩이 차단되도록 결합되는 레버가 포함될 수 있다.
스위치에는, 고정돌기가 고정홀에 삽입되는 방향으로 레버를 회전시키는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성체가 포함될 수 있다.
스위치에는, 레버의 회전 중심에서 이격된 위치에서 레버를 가압하도록 레버의 측방으로 돌출된 가압부가 형성되고, 가압부가 탄성체의 탄성력보다 큰 가압력으로 가압되면 고정돌기가 고정홀에서 이탈되는 방향으로 레버가 회전될 수 있다.
고정돌기 또는 고정홀 중 적어도 하나 이상에는, 서로 자성에 따른 인력이 작용하도록 영구자석이 위치될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디; 일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 고정바디에 결합된 일측을 회전중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임; 착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및 착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하도록 일체로 결합되며, 착용자의 측면에서 견갑프레임과 연결되어 착용자의 어깨 축을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디; 일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 고정바디에 결합된 일측을 회전중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임; 일단부는 견갑프레임을 따라서 측방으로 슬라이딩 가능하면서 슬라이딩 방향에 수직한 회전축으로 회전 가능하게 결합되고, 타단부는 상하방향의 회전축으로 고정바디에 회전 가능하게 결합되며, 보상프레임의 지지력에 대한 반작용력을 고정바디로 전달하는 지지링크; 착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및 착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하도록 일체로 결합되며, 착용자의 측면에서 견갑프레임과 연결되어 착용자의 어깨 축을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함한다.
본 발명의 착용식 근력 보조 장치에 따르면, 외골격 구조를 갖는 보조 장치의 구성에 의하여 착용자의 동작 제한이 최소화되고, 이에 따라 착용자의 자연스러운 동작이 구현 가능한 효과를 갖는다.
특히, 착용자의 어깨 축을 따라서 측방으로 슬라이딩 가능한 구조에 의해 수평면과 나란한 방향으로 상완을 회전시키는 동작이 자연스럽게 모사되고, 상완을 안쪽으로 회내(pronation) 시키거나 또는 바깥쪽으로 회외(supination) 시키는 비틀림 동작이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치를 착용자가 착용한 상태를 도시한 것이다.
도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 고정바디를 도시한 것이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 견갑프레임을 도시한 것이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정프레임을 도시한 것이다.
도 11 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상프레임을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치를 착용자가 착용한 상태를 도시한 것이다.
도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 고정바디를 도시한 것이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 견갑프레임을 도시한 것이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정프레임을 도시한 것이다.
도 11 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상프레임을 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치를 착용자(X)가 착용한 상태를 도시한 것이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자(X)의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디(100); 일측이 착용자(X)의 배면에서 고정바디(100)에 결합되되, 타측이 일측을 회전중심으로 착용자(X)의 배면에 접촉된 상태에서 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임(200); 일측이 견갑프레임(200)의 타측에 비틀림 회전이 가능하도록 결합된 고정프레임(300); 착용자(X)의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자(X)의 상완을 지지하는 지지대(500); 및 지지대(500)와 일체로 결합되고, 고정프레임(300)에 착용자(X)의 어깨 축을 기준으로 지지대(500)와 동시에 회전 가능하게 결합되며, 고정프레임(300)을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임(400);을 포함한다.
착용식 근력 보조는 착용자의 양팔에 모두 장착되도록 하나의 고정바디(100)에 견갑프레임(200), 고정프레임(300), 보상프레임(400) 및 지지대(500)가 양측에 마련될 수도 있고, 어느 한측에만 마련될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치는 복수의 회전축을 기준으로 회전 가능한 구성을 갖는다. 특히, Roll 방향으로 회전 가능한 구성(A 회전축 및 E 회전축, 예를 들어 착용자(X)의 배면에 수직한 방향 또는 이와 나란한 방향), Pitch 방향으로 회전 가능한 구성(F 회전축, 예를 들어 착용자(X)의 측면에 수직한 방향 또는 이와 나란한 방향) 및 중력 방향과 나란한 방향을 회전축으로 하는 Yaw 방향으로 회전 가능한 구성(B 회전축, C 회전축 및 D 회전축)을 포함한다. 특히 상기 회전축들은 각각의 회전 가능한 구성이 Roll 방향, Pitch 방향 또는 Yaw 방향으로 회전됨에 따라 다른 회전 가능한 구성의 회전축이 일부 변경될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 착용식 근력 보조 장치의 구성에 따르면 착용자(X)의 어깨 복합 관절의 동작을 방해하지 않고 모사할 수 있도록 Roll 방향, Pitch 방향 및 Yaw 방향으로 모두 회전 가능한 구성을 갖는다.
특히, 착용자(X)는 상완 내지 전완을 수평면을 따라 회전시키는 운동이 가능하고(B 회전축, C 회전축 및 D 회전축), 견갑골을 상승시키거나 견갑골을 상방으로 회전시키는 운동이 가능하며(A 회전축), 상완을 안쪽으로 회내(pronation) 시키거나 또는 바깥쪽으로 회외(supination) 시키는 비틀림 동작이 가능하다(E 회전축). 또한, 착용자(X)는 어깨 관절을 중심으로 상완을 상방 또는 하방으로 회전시키는 동작이 가능하며(F 회전축), 특히 해당 동작에는 후술하는 보상프레임(400)의 중력 보상 장치에 의해 지지력이 발생된다.
도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 고정바디(100)를 도시한 것이다.
도 3 내지 4를 더 참조하면, 고정바디(100)에는, 착용자(X)의 견갑골에 인접한 높이에서 착용자(X)의 배면에 결합되는 상부고정부(110); 상부고정부(110)와 상하 방향으로 이격되어 착용자(X)의 요추에 인접한 위치에서 착용자(X)의 배면에 결합되는 하부고정부(120); 및 상하 방향으로 연장되어 상부고정부(110)와 하부고정부(120)를 연결하는 고정링크(130);가 포함될 수 있다.
상부고정부(110)는 착용자(X)의 배면 중에서 상부에 위치되어 착용자(X)에 결합된다. 상부고정부(110)는 착용자(X)의 척추 중 견갑골에 인접한 높이에 위치될 수 있다. 상부고정부(110)에는 착용자(X)의 배면에 접하도록 착용자(X)의 배면에 해당하는 평면 방향으로 연장된 상부하네스(111)를 포함할 수 있다.
하부고정부(120)는 착용자(X)의 배면 중에서 하부에 위치되어 착용자(X)에 결합된다. 착용자(X)의 척추 중 요추에 인접한 높이에 위치될 수 있다.
고정링크(130)는 착용자(X)의 척추에 대응되도록 착용자(X)의 척추가 연장된 방향과 나란하게 상하 방향으로 연장되어 착용자(X)의 배면에 위치될 수 있다. 고정링크(130)는 상부고정부(110)와 하부고정부(120)를 연결하는 구성으로 상부고정부(110) 및 하부고정부(120)를 착용자(X)의 상체에 동시에 결합되어 고정될 수 있다.
또한, 하부고정부(120)는 하부하네스(121)를 통하여 착용자(X)의 허리 또는 둔부와 결합되고, 상부고정부(110)는 착용자(X)의 어깨를 경유하여 착용자(X)의 전면으로 연장되어 하부하네스(121) 또는 하부고정부(120)에 결합되는 상부하네스(111)를 통하여 착용자(X)에 결합될 수 있다.
하부하네스(121)는 착용자(X)의 허리를 둘러싸거나 착용자(X)의 둔부를 둘러싸는 형태로 착용자(X)의 상체 하부 또는 착용자(X)의 하체에 단단하게 결합될 수 있다. 즉, 하부하네스(121)는 벨트와 같이 착용자(X)의 측면에서 신체에 고정될 수 있다.
상부하네스(111)는 착용자(X)의 배면에서 어깨를 경유하여 전면으로 연장되어 하부하네스(121) 또는 하부고정부(120)에 결합될 수 있다. 즉, 상부하네스(111)는 멜빵 형태로 착용자(X)의 배면에서 어깨를 통하여 전면으로 연장되어 하부하네스(121)에 결합될 수 있다.
고정링크(130)는 하부고정부(120)와 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 구체적으로, 고정링크(130)는 하부링크와 4-bar 링크 구조를 형성하여 착용자(X)의 허리 길이에 따라 상하 방향으로 슬라이딩될 수 있고, 상하 방향의 슬라이딩에 의해 하부고정부(120)가 전후 방향으로도 이동되어 착용자(X)의 배면의 굴곡을 보상할 수 있다.
더 구체적으로, 고정바디(100)에는, 고정링크(130) 및 하부고정부(120)에 상하방향으로 서로 이격된 위치에서 각각이 고정링크(130)와 하부고정부(120) 사이를 연결하도록 고정링크(130) 및 하부고정부(120)에 결합되되, 고정링크(130) 또는 하부고정부(120) 중 어느 하나 이상에 회전 가능하게 결합된 제1연결링크(140) 및 제2연결링크(150);가 더 포함될 수 있다.
제1연결링크(140) 및 제2연결링크(150)는 상하 방향으로 서로 이격된 위치에서 양측 단부가 하부고정부(120) 및 고정링크(130)에 각각 결합될 수 있다. 제1연결링크(140) 및 제2연결링크(150)는 양측 단부 중 적어도 어느 하나는 고정링크(130) 또는 하부고정부(120)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
즉, 제1연결링크(140) 및 제2연결링크(150)와 하부고정부(120) 및 고정링크(130)는 4-bar 링크 구조를 형성하여 하부고정부(120)와 고정링크(130)는 상하 방향으로 슬라이딩되면서 전후 방향으로 이격된 거리가 가변될 수 있다.
추가로, 일단부는 견갑프레임(200)을 따라서 측방으로 슬라이딩 가능하면서 슬라이딩 방향에 수직한 회전축으로 회전 가능하게 결합되고, 타단부는 상하방향의 회전축으로 고정바디(100)에 회전 가능하게 결합되며, 보상프레임의 지지력에 대한 반작용력을 고정바디(100)로 전달하는 지지링크(700);가 더 포함될 수 있다.
구체적으로, 지지링크(700)는 일단부가 고정링크(130)와 나란한 회전축을 중심으로 견갑프레임(200)에 회전 가능하면서 견갑프레임(200)에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 타단부는 고정링크(130)와 나란한 축방향으로 회전 가능하고 타단부를 중심으로 일단부가 상하 방향으로 회전 가능하도록 고정링크(130)에 결합될 수 있다.
즉, 지지링크(700)는 일단부가 견갑프레임(200)(특히, 후술하는 제2견갑부(220))에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 타단부가 고정링크(130)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
지지링크(700)는 보상프레임(400)에서 발생하는 지지력에 대한 반작용력을 지지하도록 고정바디(100)로 반작용력을 전달할 수 있다. 즉, 지지링크(700)는 안정적으로 지지력에 대한 반작용력이 지지되도록 상부고정부(110)와 하부고정부(120)를 연결하는 고정링크(130)과 견갑프레임(200)을 연결할 수 있다.
특히, 지지링크(700)의 일단부는 제2견갑부(220)에 제2견갑부(220)의 연장방향인 측방으로 슬라이딩 가능하게 결합되면서 고정링크(130)와 나란한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 지지링크(700)의 타단부는 고정링크(130)의 측방으로 이격되고 고정링크(130)와 나란한 중력 방향인 회전축(131)을 기준으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 견갑부가 착용자(X)의 배면에 수직한 전후 방향을 회전축으로 회전되거나 제1견갑부(210)와 제2견갑부(220)가 서로 슬라이딩됨에 따른 길이 또는 방향의 변화를 보상할 수 있다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 견갑프레임(200)을 도시한 것이다.
도 5 내지 7을 더 참조하면, 일측이 착용자(X)의 배면에서 고정바디(100)에 결합되되, 타측이 일측을 회전중심으로 착용자(X)의 배면에 접촉된 상태에서 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임(200);을 포함할 수 있다.
견갑프레임(200)은 후술하는 제1견갑부(210), 제2견갑부(220), 제3견갑부(230) 및 제4견갑부(250)가 일측부터 타측으로 순서대로 결합될 수 있다. 제1견갑부(210)는 착용자(X)의 배면에 접촉한 상태로 전후방향 회전축을 중심으로 고정바디(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 제1견갑부(210)는 고정바디(100)에 결합된 일측을 회전중심으로 타측이 상하방향으로 회전 가능할 수 있다.
이에 따라, 착용자(X)가 견갑골을 상승시키는 동작 또는 어깨 관절을 중심으로 착용자(X)의 상완을 상부로 회전시킴에 따라 견갑골이 상승하는 동작이 자연스럽도록 모사될 수 있는 효과를 갖는다.
견갑프레임(200)에는, 고정바디(100)에 결합된 제1견갑부(210); 및 착용자(X)의 배면에서 제1견갑부(210)와 측방으로 서로 슬라이딩 가능하면서 제1견갑부(210)를 기준으로 측방으로 회전 가능하게 결합된 제2견갑부(220);가 포함될 수 있다. 제1견갑부(210) 및 제2견갑부(220)는 착용자(X)의 배면에서 지면과 나란하게 측방으로 연장된 형상일 수 있다.
제1견갑부(210)와 제2견갑부(220)는 지면과 나란하게 착용자(X)의 중심에서 측방으로 서로 슬라이딩 가능하게 결합되어 측방으로의 거리가 가변될 수 있다. 또한, 제1견갑부(210)와 제2견갑부(220)는 지면에 수직한 상하방향(중력방향)을 회전축으로 서로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제2견갑부(220)는 고정바디(100)에 결합된 제1견갑부(210)에 측방으로 회전 가능하게 결합되되 제1견갑부(210)를 기준으로 회전각도가 일정 각도 이내로만 회전 가능하도록 제한될 수 있다. 즉, 제1견갑부(210)에 지면에 수직한 상하방향(중력방향)을 회전축으로 서로 회전 가능하게 결합된 제2견갑부(220)는 제1견갑부(210)를 기준으로 일정 각도 이내로만 회전 가능하고 그 이상의 각도로는 회전이 저지되도록 차단될 수 있다.
구체적으로, 제1견갑부(210)에는 착용자(X)의 측방으로 연장된 제1슬라이딩홈(211)이 형성되고, 제2견갑부(220)의 일측 단부는 제1슬라이딩홈(211)에 삽입된 상태로 제1슬라이딩홈(211)을 따라서 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
제1견갑부(210)에는 연장된 방향과 동일한 방향으로 지면과 나란하게 착용자(X)의 측방으로 연장된 제1슬라이딩홈(211)이 형성되고, 제2견갑부(220)의 일측 단부에는 제1롤러(221)가 형성되며, 제1롤러(221)는 제1슬라이딩홈(211)에 삽입된 상태로 제1슬라이딩홈(211)의 내부에서 회전되면서 제2견갑부(220)의 일측 단부가 슬라이딩될 수 있다. 이에 따라, 제2견갑부(220)는 제1견갑부(210)를 기준으로 측방으로 슬라이딩됨에 따라 착용자(X)의 수평면과 나란하게 상완을 회전하는 동작에 따라 착용자(X)의 중심에 위치된 고정바디(100)로부터 착용자(X)의 측방까지의 거리가 가변되는 경우 이를 보상할 수 있는 효과를 갖는다.
제2견갑부(220)에는 착용자(X)의 측방으로 연장된 제2슬라이딩홈(222)이 형성되고, 일단부가 제1견갑부(210)의 제1슬라이딩홈(211)에서 측방으로 이격된 지점에서 제1견갑부(210)와 회전 가능하게 결합되고 타단부가 제2슬라이딩홈(222)에 슬라이딩 및 회전 가능하게 결합되어 제1견갑부(210)와 제2견갑부(220)의 상대회전 각도를 제한하는 제한부(240);를 더 포함할 수 있다.
제2견갑부(220)에는 연장된 방향과 나란한 방향으로 연장된 제2슬라이딩홈(222)이 형성될 수 있고, 제한부(240)의 타단부에는 제2슬라이딩홈(222)에 삽입된 제2롤러(241)가 형성되어 제2롤러(241)가 제2슬라이딩 내부에서 회전되면서 제한부(240)의 타단부가 제2슬라이딩홈(222)을 따라서 슬라이딩될 수 있다. 제한부(240)의 일단부는 제1견갑부(210)에 결합되되, 제1견갑부(210)의 제1슬라이딩홈(211)에서 제2견갑부(220)측으로 이격된 지점에 제1견갑부(210)와 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이에 따라, 제2견갑부(220)는 제1견갑부(210)의 연장방향을 따라서 슬라이딩되고, 제1견갑부(210)에 결합된 제한부(240)는 제2견갑부(220)의 연장방향을 따라서 슬라이딩되면서 고정됨에 제한부(240)의 길이에 의해 제2견갑부(220)가 제1견갑부(210)를 기준으로 지면에 수직한 방향으로 상대회전되는 각도가 제한될 수 있다.
고정바디(100)에는 제1견갑부(210)가 일측을 회전중심으로 타측이 상하 방향으로 회전 가능하게 결합되되, 제1견갑부(210)의 타측이 일정 각도 이내로만 회전 가능하도록 제한하는 스토퍼(212)가 포함될 수 있다.
특히, 스토퍼(212)는 제1견갑부(210)와 고정바디(100) 사이에는 제1견갑부(210)가 지면과 나란한 방향의 하방으로는 회전되지 않도록 차단할 수 있다. 또한, 스토퍼(212)는 제1견갑부(210)가 지면과 나란한 어깨 축의 상방으로 회전하는 각도를 제한할 수도 있다. 이에 따라, 착용자(X)의 동작을 모사하면서 불필요한 회전 또는 움직임은 차단되는 효과를 갖는다.
견갑프레임(200)에는, 착용자(X)의 배면에 위치된 제2견갑부(220)에 측방으로 회전 가능하게 결합되어 착용자(X)의 측면으로 연장되는 제3견갑부(230); 및 착용자(X)의 측면에 위치되어 제3견갑부(230)에 측방으로 회전 가능하게 결합되고, 고정프레임(300)의 일측이 비틀림 회전 가능하도록 결합된 제4견갑부(250);가 더 포함될 수 있다.
제3견갑부(230)는 제2견갑부(220)를 기준으로 지면에 수직한 회전축을 중심으로 지면과 나란하게 측방으로 회전 가능하게 결합될 수 있고, 제4견갑부(250)는 제3견갑부(230)를 기준으로 지면에 수직한 회전축을 중심으로 지면과 나란하게 측방으로 회전 가능할 수 있다.
특히, 제3견갑부(230)는 착용자(X)의 배면에 접촉된 제2견갑부(220)의 외측방 단부에 결합되어 착용자(X)의 측면으로 연장될 수 있다. 제4견갑부(250)는 착용자(X)의 측면에서 제3견갑부(230)에 지면에 수직한 회전축을 중심으로 지면과 나란하게 측방으로 회전 가능할 수 있다. 즉, 제3견갑부(230) 및 제4견갑부(250)는 착용자(X)의 배면에 위치된 제2견갑부(220)와 착용자(X)의 측면에 위치된 보상프레임(400) 사이에서 착용자(X)의 어깨를 감싸면서 직각에 가까운 각도를 2개의 회전축을 통하여 구현할 수 있다. 이에 따라, 견갑프레임(200)은 착용자(X)의 배면에서 측면으로 착용자(X)를 안정적으로 감싸면서 자연스럽게 동작하도록 연장될 수 있다.
제4견갑부(250)에는 고정프레임(300)의 일측이 비틀림 회전 가능하도록 결합될 수 있다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정프레임(300)을 도시한 것이다.
도 8 내지 10을 더 참조하면, 일측이 견갑프레임(200)의 타측에 비틀림 회전이 가능하도록 결합된 고정프레임(300)이 더 포함될 수 있다. 고정프레임(300)은 견갑프레임(200) 중 측방으로 연장된 제4견갑부(250)에 단부에 결합될 수 있다.
고정프레임(300)의 일측에는 견갑프레임(200)의 타측에 비틀림 회전 가능하도록 결합된 삽입회전축(310)을 통하여 결합되고, 고정프레임(300)에는 고정프레임(300)의 일측과 견갑프레임(200)의 타측 사이의 결합면에서 삽입회전축(310)과 이격된 지점에 견갑프레임(200) 측으로 돌출된 삽입돌기(320)가 형성되고, 견갑프레임(200)에는 고정프레임(300)의 일정 각도로 비틀림 회전함에 따른 삽입돌기(320)의 궤적을 따라 형성되어 삽입돌기(320)가 내부에 삽입된 상태로 고정프레임(300)의 비틀림 회전을 일정 각도로 허용하는 삽입홈(251)이 형성될 수 있다.
고정프레임(300)은 견갑프레임(200)에서 수평면에 나란한 방향으로 연장되도록 결합되고, 고정프레임(300)의 일측에는 측면 중심에 삽입회전축(310)이 형성될 수 있고, 삽입회전축(310)은 제4견갑부(250)의 측면에 삽입될 수 있다. 삽입회전축(310)은 고정프레임(300)의 일측에서 제4견갑부(250)의 타측으로 마주보는 측면에서 돌출되거나 관통한 상태로 제4견갑부(250)의 타측에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제4견갑부(250)는 착용자(X)의 배면에서 측면으로 비스듬하게 연장된 제3견갑부(230)에 회전 가능하게 결합되어, 제4견갑부(250)에 지면에 수직한 회전축을 기준으로 회전 가능하게 결합된 고정프레임(300)이 착용자(X)의 측면에서 전후방향으로 연장될 수 있다.
즉, 고정프레임(300)은 제4견갑부(250)를 기준으로 착용자(X)의 측면에서 전후방향과 나란한 회전축으로 비틀림 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 착용자(X)는 상완을 안쪽으로 회내(pronation) 시키거나 또는 바깥쪽으로 회외(supination) 시키는 비틀림 동작이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 고정프레임(300)의 일측에서 견갑프레임(200)(제4견갑부(250))의 타측으로 마주보는 측면에는 삽입회전축(310)과 이격된 위치에서 삽입회전축(310)과 나란한 방향으로 돌출된 삽입돌기(320)가 형성될 수 있다.
견갑프레임(200)의 타측에서 고정프레임(300)의 일측으로 마주보는 측면에는 견갑프레임(200)과 고정프레임(300) 사이의 비틀림 회전에 따른 삽입돌기(320)의 궤적을 따라 형성된 삽입홈(251)이 형성될 수 있다. 삽입홈(251)은 삽입돌기(320)가 일정 각도 이내로만 비틀림 회전 가능하도록 제한되게 형성될 수 있다. 삽입홈(251)과 삽입돌기(320)는 서로 반대측에 형성될 수도 있다.
도 11 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상프레임(400)을 도시한 것이다.
도 11 내지 14를 더 참조하면, 착용자(X)의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자(X)의 상완을 지지하는 지지대(500) 및 지지대(500)와 일체로 결합되고, 고정프레임(300)에 착용자(X)의 어깨 축을 기준으로 지지대(500)와 동시에 회전 가능하게 결합되며, 고정프레임(300)을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임(400);을 포함한다.
보상프레임(400)은 착용자(X)의 측면에 수직한 어깨 축을 회전축으로 고정프레임(300)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 지지대(500)에 의해 지지되는 착용자(X)의 상완이 어깨 관절을 기준으로 상하방향으로 회전되도록 고정프레임(300)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
지지대(500)는 착용자(X)의 상완 중 일부를 감싸는 형상이되, 상완을 완전히 감싸지 않음으로써 상완이 지지대(500)에 지지된 상태로 일부 상대이동 가능할 수 있다. 지지대(500)는 상완에 지지력을 가하기 위하여 상완의 하부를 감싸는 것이 바람직할 것이다.
특히, 보상프레임(400)은 고정프레임(300)을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시킬 수 있다. 지지력은 중력에 대항하도록 착용자(X)의 상완을 어깨 관절을 기준으로 상방으로 회전시키는 토크를 발생시킬 수 있다.
보상프레임(400)은 착용자(X)의 상완 측면에 위치되고, 착용자(X)의 상완에서 측면에 맞닿는 제1플레이트(410)와 제1플레이트(410)에서 측방으로 이격된 제2플레이트(420)로 구성되고, 제1플레이트(410)와 제2플레이트(420) 사이에서 측방으로 이격된 공간에는 중력 보상 장치 및 스위치(600) 등이 포함될 수 있다. 지지대(500)는 제1플레이트(410) 또는 제2플레이트(420)에 결합될 수 있다.
착용자(X)의 상완과 나란한 방향으로 연장된 보상프레임(400)의 연장 방향을 따라 지지대(500)와 일체로 슬라이딩되면서 지지대(500)의 슬라이딩을 저지하도록 보상프레임(400)과 결합 가능한 스위치(600);를 더 포함하고, 스위치(600)가 보상프레임(400)에 결합됨에 따라 지지대(500)는 슬라이딩이 차단되어 지지대(500)와 일체로 회전되도록 지지대(500)에 결합될 수 있다.
스위치(600)는 보상프레임(400)의 제1플레이트(410)와 제2플레이트(420) 사이에서 측방으로 이격된 공간에 형성되어 착용자(X)의 상완과 나란한 방향으로 연장되면서, 보상프레임(400)의 연장 방향을 따라서 슬라이딩될 수 있다.
스위치(600)는 지지대(500)와 일체로 형성되어, 스위치(600)의 슬라이딩에 따라 지지대(500)가 함께 보상프레임(400)을 따라 슬라이딩될 수 있다. 지지대(500)와 일체로 결합된 스위치(600)가 보상프레임(400)에 결합되면 지지대(500)는 보상프레임(400)과 일체로 회전 또는 이동되도록 고정될 수 있다. 이에 따라, 지지대(500)는 착용자(X)의 신체 구조에 적합하도록 슬라이딩되어 상완을 안정적으로 지지하도록 조절될 수 있다.
구체적으로, 보상프레임(400)에는 연장 방향을 따라서 슬라이딩 가능한 슬라이딩 레일(430)이 형성되고, 슬라이딩 레일(430)을 따라서 이격된 복수의 위치에는 고정홀(440)이 형성되고, 스위치(600)에는, 보상프레임(400)의 내부에서 회전됨에 따라 양단부에 보상프레임(400) 측으로 돌출된 고정돌기(611)가 고정홀(440)에 삽입되거나 이탈되고, 고정돌기(611)가 고정홀(440)에 삽입됨에 따라 보상프레임(400)과 슬라이딩이 차단되도록 결합되는 레버(610)가 포함될 수 있다.
스위치(600)는 보상프레임(400)의 슬라이딩 레일(430)을 따라 보상프레임(400)의 연장된 방향으로 슬라이딩 가능하고, 스위치(600)에는 보상프레임(400)의 내부에서 회전 가능한 레버(610)가 포함된다. 레버(610)는 착용자(X)의 상완 또는 지지대(500)에 수직한 회전축을 기준으로 회전 가능하고, 레버(610)가 회전됨에 따라 레버(610)의 양단부는 보상프레임(400)의 제1플레이트(410) 및 제2플레이트(420) 사이에서 제1플레이트(410)와 제2플레이트(420) 측으로 가까워지거나 멀어질 수 있다.
특히, 레버(610)의 양단부에는 보상프레임(400) 측으로 돌출된 고정돌기(611)가 형성될 수 있고, 레버(610)가 회전됨에 따라 고정돌기(611)가 보상프레임(400)의 제1플레이트(410) 및 제2플레이트(420) 측으로 이동되거나, 제1플레이트(410) 및 제2플레이트(420) 측에서 멀어지도록 이동될 수 있다.
보상프레임(400)에는 슬라이딩 레일(430)을 따라서 이격된 복수의 위치에는 고정홀(440)이 형성될 수 있다. 특히, 제1플레이트(410) 및 제2플레이트(420)의 마주보는 면에 각각 고정홀(440)이 형성되어 레버(610)의 회전에 따라 레버(610)의 양단부에 형성된 고정돌기(611)가 고정홀(440)에 삽입되거나 이탈될 수 있다. 고정돌기(611)가 고정홀(440)에 삽입되면 스위치(600)는 보상프레임(400)의 연장방향을 따라서 슬라이딩되지 않도록 고정될 수 있다.
스위치(600)에는, 고정돌기(611)가 고정홀(440)에 삽입되는 방향으로 레버(610)를 회전시키는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성체(미도시)가 포함될 수 있다. 탄성체(미도시)는 레버(610)의 양단부에 형성된 고정돌기(611)가 보상프레임(400)의 고정홀(440)에 삽입되는 방향으로 레버(610)를 회전시키도록 탄성력을 가할 수 있다. 탄성체(미도시)는 레버(610)의 회전축에 위치된 코일 스프링일 수 있다. 이에 따라, 탄성력에 저항하는 외력이 가해지지 않는 경우에는 고정돌기(611)가 고정홀(440)에 삽입된 상태로 유지되어 스위치(600)의 슬라이딩이 저지될 수 있다.
스위치(600)에는, 레버(610)의 회전 중심에서 이격된 위치에서 레버(610)를 가압하도록 레버(610)의 측방으로 돌출된 가압부(620)가 형성되고, 가압부(620)가 탄성체(미도시)의 탄성력보다 큰 가압력으로 가압되면 고정돌기(611)가 고정홀(440)에서 이탈되는 방향으로 레버(610)가 회전될 수 있다.
가압부(620)는 레버(610)의 양단부를 각각 가압하도록 레버(610)의 양단부에 각각 위치되어, 레버(610)의 양단부에 인접한 위치에서 레버(610)를 회전시킬 수 있다. 즉, 가압부(620)는 착용자(X)에 의해 가압되면 슬라이딩을 되면서 레버(610)를 회전시키고, 이에 따라 고정돌기(611)가 고정홀(440)에서 이탈되어 스위치(600)가 슬라이딩 가능할 수 있다. 이에 따라, 착용자(X)는 압축력을 통하여 간편하게 외부로 노출된 가압부(620)를 가압함으로써 레버(610)의 양단부 측을 가압하여 레버(610)를 회전시킬 수 있다.
고정돌기(611) 또는 고정홀(440) 중 적어도 하나 이상에는, 서로 자성에 따른 인력이 작용하도록 영구자석이 위치될 수 있다. 레버(610)의 양단부에 형성된 고정돌기(611)에는 영구자석이 형성되고, 고정홀(440)은 영구자석 또는 영구자석에 의해 인력이 발생되는 도체가 형성되어 서로 자기력에 따른 인력이 작용할 수 있다. 이에 따라, 고정돌기(611)는 자기력에 의해 고정홀(440)로 삽입되는 방향으로 유도되어 쉽게 고정홀(440) 내부로 삽입될 수 있다.
또한, 탄성체(미도시)의 탄성력과 더불어 자기력에 의해 가압부(620)에 가압력이 가해지지 않는 상태에서는 지지대(500) 및 스위치(600)가 보상프레임(400)의 연장방향을 따라서 슬라이딩되지 않도록 저지될 수 있어 고정된 상태를 유지할 수 있고, 자기력에 의해 고정돌기(611)가 고정홀(440) 내부로 삽입되도록 유도될 수 있다.
보상프레임(400)의 내부를 도시한 도 14를 더 참조하면, 보상프레임(400)에는 중력에 대항하는 지지력이 발생하도록 보상프레임(400)이 고정프레임(300)을 기준으로 회전되는 각도에 따라 탄성력을 가변시키는 스프링(450)이 포함될 수 있다. 즉, 중력 보상 장치에는 스프링(450)이 포함되어, 보상프레임(400)이 고정프레임(300)을 기준으로 회전되는 각도에 따라 가변되는 탄성력에 의해 지지력이 가변될 수 있다.
또한, 보상프레임(400) 내부의 중력 보상 장치는 고정프레임(300)을 기준으로 보상프레임(400)이 상대회전됨에 따라 와이어(Wire, 미도시)가 감기거나 풀리면서 제1플레이트(410) 및 제2플레이트(420)에 회전 가능하게 결합된 샤프트에 고정된 캠(460)이 와이어에 의해 회전될 수 있다. 캠(460)은 비대칭한 형상을 가지면서 스프링(450)과 연결되고, 고정프레임(300)을 기준으로 회전되는 각도에 따라 스프링(450)의 탄성력이 가변되도록 캠 프로파일(Profile)이 형성될 수 있다.
캠 프로파일은 예를 들어 착용자(X)의 상완 위치가 수평면에 나란한 위치에서 가장 큰 지지력을 제공하고, 지지력은 착용자(X)의 상완이 하방으로 회전됨에 따라 점진적으로 약해지도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디; 일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 일측을 회전중심으로 착용자의 배면에서 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임; 착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및 착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하도록 일체로 결합되며, 착용자의 측면에서 견갑프레임과 연결되어 착용자의 어깨 축을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디; 일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 일측을 회전중심으로 착용자의 배면에서 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임; 일단부는 견갑프레임을 따라서 측방으로 슬라이딩 가능하면서 슬라이딩축에 회전 가능하게 결합되고, 타단부는 상하방향의 회전축으로 고정바디에 회전 가능하게 결합되며, 보상프레임의 지지력에 대한 반작용력을 고정바디로 전달하는 지지링크; 착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및 착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하도록 일체로 결합되며, 착용자의 측면에서 견갑프레임과 연결되어 착용자의 어깨 축을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자(X)의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디(100); 일측이 착용자(X)의 배면에서 고정바디(100)에 결합되되, 타측이 고정바디(100)에 결합된 일측을 회전중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임(200); 착용자(X)의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자(X)의 상완을 지지하는 지지대(500); 및 착용자(X)의 어깨 축을 기준으로 지지대(500)와 동시에 회전 가능하도록 일체로 결합되며, 착용자(X)의 측면에서 견갑프레임(200)과 연결되어 착용자(X)의 어깨 축을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임(400);을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자(X)의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디(100); 일측이 착용자(X)의 배면에서 고정바디(100)에 결합되되, 타측이 고정바디(100)에 결합된 일측을 회전중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임(200); 일단부는 견갑프레임(200)을 따라서 측방으로 슬라이딩 가능하면서 슬라이딩축에 회전 가능하게 결합되고, 타단부는 상하방향의 회전축으로 고정바디(100)에 회전 가능하게 결합되며, 보상프레임(400)의 지지력에 대한 반작용력을 고정바디(100)로 전달하는 지지링크(700); 착용자(X)의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자(X)의 상완을 지지하는 지지대(500); 및 착용자(X)의 어깨 축을 기준으로 지지대(500)와 동시에 회전 가능하도록 일체로 결합되며, 착용자(X)의 측면에서 견갑프레임(200)과 연결되어 착용자(X)의 어깨 축을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임(400);을 포함한다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 고정바디
200 : 견갑프레임
300 : 고정프레임 400 : 보상프레임
500 : 지지대 600 : 스위치
700 : 지지링크
300 : 고정프레임 400 : 보상프레임
500 : 지지대 600 : 스위치
700 : 지지링크
Claims (22)
- 착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디;
일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 일측을 회전중심으로 착용자의 배면에서 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임;
일측이 견갑프레임의 타측에 비틀림 회전이 가능하도록 결합된 고정프레임;
착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및
지지대와 일체로 결합되고, 고정프레임에 착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하게 결합되며, 고정프레임을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
고정바디에는, 착용자의 견갑골에 인접한 높이에서 착용자의 배면에 결합되는 상부고정부;
상부고정부와 상하 방향으로 이격되어 착용자의 요추에 인접한 위치에서 착용자의 배면에 결합되는 하부고정부; 및
상하 방향으로 연장되어 상부고정부와 하부고정부를 연결하는 고정링크;가 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 2에 있어서,
하부고정부는 하부하네스를 통하여 착용자의 허리 또는 둔부와 결합되고,
상부고정부는 착용자의 어깨를 경유하여 착용자의 전면으로 연장되어 하부하네스 또는 하부고정부에 결합되는 상부하네스를 통하여 착용자에 결합되는 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 2에 있어서,
고정링크는 하부고정부와 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 4에 있어서,
고정바디에는, 고정링크 및 하부고정부에 상하방향으로 서로 이격된 위치에서 각각이 고정링크와 하부고정부 사이를 연결하도록 고정링크 및 하부고정부에 결합되되, 고정링크 또는 하부고정부 중 어느 하나 이상에 회전 가능하게 결합된 제1연결링크 및 제2연결링크;가 더 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 2에 있어서,
일단부는 고정링크와 나란한 회전축을 중심으로 견갑프레임에 회전 가능하면서 견갑프레임에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 타단부는 고정링크와 나란한 축방향으로 회전 가능하고 타단부를 중심으로 일단부가 상하 방향으로 회전 가능하도록 고정링크에 결합된 지지링크;가 더 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
일단부는 견갑프레임을 따라서 측방으로 슬라이딩 가능하면서 슬라이딩 방향에 수직한 회전축으로 회전 가능하게 결합되고, 타단부는 상하방향의 회전축으로 고정바디에 회전 가능하게 결합되며, 보상프레임의 지지력에 대한 반작용력을 고정바디로 전달하는 지지링크;가 더 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
견갑프레임에는, 고정바디에 결합된 제1견갑부; 및
착용자의 배면에서 제1견갑부와 측방으로 서로 슬라이딩 가능하면서 제1견갑부를 기준으로 측방으로 회전 가능하게 결합된 제2견갑부;가 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 8에 있어서,
제2견갑부는, 제1견갑부를 기준으로 측방으로 회전 가능하게 결합되되 제1견갑부를 기준으로 회전각도가 일정 각도 이내로만 회전 가능하도록 제한되는 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 8에 있어서,
제1견갑부에는, 착용자의 측방으로 연장된 제1슬라이딩홈이 형성되고, 제2견갑부의 일측 단부는 제1슬라이딩홈에 삽입된 상태로 제1슬라이딩홈을 따라서 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 10에 있어서,
제2견갑부에는, 착용자의 측방으로 연장된 제2슬라이딩홈이 형성되고,
견갑프레임에는, 일단부가 제1견갑부의 제1슬라이딩홈에서 측방으로 이격된 지점에서 제1견갑부와 회전 가능하게 결합되고 타단부가 제2슬라이딩홈에 슬라이딩 및 회전 가능하게 결합되어 제1견갑부와 제2견갑부의 상대회전 각도를 제한하는 제한부;가 더 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 8에 있어서,
고정바디에는, 제1견갑부가 일측을 회전중심으로 타측이 상하 방향으로 회전 가능하게 결합되되, 제1견갑부의 타측이 일정 각도 이내로만 회전 가능하도록 제한하는 스토퍼가 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 8에 있어서,
견갑프레임에는, 착용자의 배면에 위치된 제2견갑부에 측방으로 회전 가능하게 결합되어 착용자의 측면으로 연장되는 제3견갑부; 및
착용자의 측면에 위치되어 제3견갑부에 측방으로 회전 가능하게 결합되고, 고정프레임의 일측이 비틀림 회전 가능하도록 결합된 제4견갑부;가 더 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
고정프레임의 일측은 견갑프레임의 타측에 비틀림 회전 가능하도록 결합된 삽입회전축을 통하여 결합되고,
고정프레임에는, 고정프레임의 일측과 견갑프레임의 타측 사이의 결합면에서 삽입회전축과 이격된 지점에 견갑프레임 측으로 돌출된 삽입돌기가 형성되고, 견갑프레임에는 고정프레임의 일정 각도로 비틀림 회전함에 따른 삽입돌기의 궤적을 따라 형성되어 삽입돌기가 내부에 삽입된 상태로 고정프레임의 비틀림 회전을 일정 각도로 허용하는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
보상프레임에는, 중력에 대항하는 지지력이 발생하도록 보상프레임이 고정프레임을 기준으로 회전되는 각도에 따라 탄성력을 가변시키는 스프링이 내부에 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 1에 있어서,
착용자의 상완과 나란한 방향으로 연장된 보상프레임의 연장 방향을 따라 지지대와 일체로 슬라이딩되면서 지지대의 슬라이딩을 저지하도록 보상프레임과 결합 가능한 스위치;를 더 포함하고,
지지대는, 스위치가 보상프레임에 결합됨에 따라 슬라이딩이 차단되어 지지대와 일체로 회전되도록 지지대에 결합되는 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 16에 있어서,
보상프레임에는, 연장 방향을 따라서 슬라이딩 가능한 슬라이딩 레일이 형성되고, 슬라이딩 레일을 따라서 이격된 복수의 위치에는 고정홀이 형성되고,
스위치에는, 보상프레임의 내부에서 회전됨에 따라 양단부에 보상프레임 측으로 돌출된 고정돌기가 고정홀에 삽입되거나 이탈되고, 고정돌기가 고정홀에 삽입됨에 따라 보상프레임과 슬라이딩이 차단되도록 결합되는 레버가 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 17에 있어서,
스위치에는, 고정돌기가 고정홀에 삽입되는 방향으로 레버를 회전시키는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성체가 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 18에 있어서,
스위치에는, 레버의 회전 중심에서 이격된 위치에서 레버를 가압하도록 레버의 측방으로 돌출된 가압부가 형성되고, 가압부가 탄성체의 탄성력보다 큰 가압력으로 가압되면 고정돌기가 고정홀에서 이탈되는 방향으로 레버가 회전되는 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 청구항 16에 있어서,
고정돌기 또는 고정홀 중 적어도 하나 이상에는, 서로 자성에 따른 인력이 작용하도록 영구자석이 위치된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치. - 착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디;
일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 고정바디에 결합된 일측을 회전중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임;
착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및
착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하도록 일체로 결합되며, 착용자의 측면에서 견갑프레임과 연결되어 착용자의 어깨 축을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함하는 착용식 근력 보조 장치. - 착용자의 상체에 고정되도록 결합되는 고정바디;
일측이 착용자의 배면에서 고정바디에 결합되되, 타측이 고정바디에 결합된 일측을 회전중심으로 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된 견갑프레임;
일단부는 견갑프레임을 따라서 측방으로 슬라이딩 가능하면서 슬라이딩 방향에 수직한 회전축으로 회전 가능하게 결합되고, 타단부는 상하방향의 회전축으로 고정바디에 회전 가능하게 결합되며, 보상프레임의 지지력에 대한 반작용력을 고정바디로 전달하는 지지링크;
착용자의 상완 일부를 감싸는 형상으로 착용자의 상완을 지지하는 지지대; 및
착용자의 어깨 축을 기준으로 지지대와 동시에 회전 가능하도록 일체로 결합되며, 착용자의 측면에서 견갑프레임과 연결되어 착용자의 어깨 축을 기준으로 회전된 각도에 따라 가변되는 지지력을 발생시키는 보상프레임;을 포함하는 착용식 근력 보조 장치.
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