KR20200118295A - 착용식 근력 보조 장치 - Google Patents

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KR20200118295A
KR20200118295A KR1020190039681A KR20190039681A KR20200118295A KR 20200118295 A KR20200118295 A KR 20200118295A KR 1020190039681 A KR1020190039681 A KR 1020190039681A KR 20190039681 A KR20190039681 A KR 20190039681A KR 20200118295 A KR20200118295 A KR 20200118295A
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임현섭
배기현
윤주영
현동진
정경모
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

착용자의 배면에 위치되고, 착용자의 배면에 고정되어 지지되는 배면지지대; 일단부는 배면지지대에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 복수의 회전요소가 측방으로 나란하게 배치되어 구성되며, 각각의 회전요소는 서로 인접한 회전요소와 측방으로 회전 가능하게 결합되고, 착용자의 배면에서 측면으로 절곡되도록 연장된 연결체인; 및 착용자 상완이 연장된 방향을 따라서 연장되고, 일단부가 착용자 상완의 상단부에 대응되는 위치에서 연결체인의 타단부에 결합되되 일단부를 기준으로 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 연결체인의 타단부에 결합되며, 착용자 상완을 상방 또는 하방으로 회전시키는 회전력을 발생시키는 상완 모듈;을 포함하는 착용식 근력 보조 장치가 소개된다.

Description

착용식 근력 보조 장치{WEARABLE APPARATUS FOR ASSISTING MUSCULAR STRENGTH}
본 발명은 착용식 근력 보조 장치에 관한 것으로, 착용자에 착용된 상태로 착용자의 상완에 보조력을 제공하는 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 장치는 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, 종래의 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 상완을 상방으로 회전시키도록 지지하는 구조를 갖지만, 착용자의 상완을 전방 또는 후방으로 회전시키는 동작이 제한되었고, 상완을 상방 또는 하방으로 회전시키는 동작에서 견갑골의 회전이 제한되는 등 어깨복합관절의 가동 범위가 제한되는 문제가 있었다.
또한, 착용자가 상체를 전방으로 숙이거나 후방으로 젖히는 동작이 제한되는 문제도 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.
KR 10-1896181 B
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연결체인을 통하여 착용자의 배면에서 측방으로 연장시키면서 연결체인을 착용자의 배면에서 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합함으로써 착용자의 견갑골이 회전하는 동작을 모사하는 착용식 근력 보조 장치를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 배면에 위치되고, 착용자의 배면에 고정되어 지지되는 배면지지대; 일단부는 배면지지대에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 복수의 회전요소가 측방으로 나란하게 배치되어 구성되며, 각각의 회전요소는 서로 인접한 회전요소와 측방으로 회전 가능하게 결합되고, 착용자의 배면에서 측면으로 절곡되도록 연장된 연결체인; 및 착용자 상완이 연장된 방향을 따라서 연장되고, 일단부가 착용자 상완의 상단부에 대응되는 위치에서 연결체인의 타단부에 결합되되 일단부를 기준으로 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 연결체인의 타단부에 결합되며, 착용자 상완을 상방 또는 하방으로 회전시키는 회전력을 발생시키는 상완 모듈;을 포함한다.
배면지지대에는, 착용자의 견갑골에 대응되는 높이에 위치되고, 판 상으로 연장되어 착용자의 배면에 접촉되어 지지되는 상부플레이트가 포함될 수 있다.
연결체인을 구성하는 회전요소는 상하 방향으로 일정 높이를 갖도록 연장된 형상이고, 각각의 회전요소는 상하 방향으로 연장되고 나란하게 배열된 회전축을 기준으로 인접한 회전요소와 측방으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
연결체인은, 일단부에서 상하 방향으로 서로 이격되게 위치된 제1결합점 및 제2결합점에서 배면지지대와 회전 가능하게 결합되되, 제1결합점에서 서로 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합된 제1링크 및 제2링크와 차례로 연결되어 배면지지대에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 제2링크는 제1결합점과 이격된 회전점에서 배면지지대에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제1결합점은 제2결합점보다 하부에 위치되고, 제1링크와 제2링크는 연결체인이 지면을 기준으로 상방으로 기설정된 제한각도로 회전되면 일직선으로 연결됨으로써 연결체인의 상방으로 회전을 저지할 수 있다.
제1결합점은 제2결합점보다 하부에 위치되고, 연결체인이 지면과 나란한 상태에서 제1링크와 제2링크가 서로 회전 가능하게 결합된 연결점은 제2결합점과 회전점을 연결한 직선의 하부에 위치될 수 있다.
제1링크 또는 제2링크와 결합되고, 연결체인이 지면과 나란한 상태보다 상방으로 회전되면, 제1링크 또는 제2링크에 탄성력을 인가하여 제1링크와 제2링크 사이의 연결점을 하방으로 당기는 탄성체;를 더 포함할 수 있다.
제1링크 및 제2링크는 연결점이 제2결합점과 회전점을 연결한 직선의 상부에 위치되도록 회전 가능하고, 연결체인은 연결점이 제2결합점과 회전점을 연결한 직선의 상부에 위치된 상태로 지면과 나란한 상태보다 하방으로 회전 가능할 수 있다.
연결체인은 측방으로 일정한 길이를 갖는 복수의 회전요소가 서로 측면에 배치되어 서로 측방으로 회전 가능하게 결합되어 형성되고, 착용자의 배면에서 외측면으로 절곡되어 타단부가 상완의 외측면으로 연장될 수 있다.
배면지지대에는, 착용자의 배면에 지지되는 상부플레이트, 상부플레이트보다 상대적으로 하부에 위치되어 착용자의 배면에 지지되는 하부플레이트 및 상하 방향으로 연장되어 상부 플레이트와 하부플레이트에 각각 연결된 지지링크가 포함될 수 있다.
하부플레이트는 착용자의 배면 굴곡에 대응되게 판 상으로 연장되며, 착용자의 골반 높이에서 착용자의 배면에 지지될 수 있다.
하부플레이트는 지지링크에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
하부플레이트는 상하 방향으로 서로 이격되게 위치된 제3결합점 및 제4결합점에서 각각 지지링크에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제3결합점은 제4결합점보다 상대적으로 하방에 위치되고, 제3결합점은 양단이 하부플레이트 및 지지링크와 서로 회전 가능하게 결합된 제3링크를 통하여 제4결합점과 이격된 위치에서 지지링크에 결합될 수 있다.
제3링크와 하부플레이트는 서로 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
본 발명의 착용식 근력 보조 장치에 따르면, 착용자의 상완을 자유롭게 측방으로 회전시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 견갑골의 회전을 통한 착용자의 어깨 관절을 회동 가능한 범위로 제한된 각도 범위에서 상방 또는 하방으로 회전시키는 동작이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 착용자의 배면에 지지되는 배면지지대가 착용자의 상체를 숙이거나 펴는 동작을 허용하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 배면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 배면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 연결체인이 상방으로 회전된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 연결체인이 폴딩(Folding)된 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 하부플레이트를 도시한 것이다.
도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 하부플레이트가 상방 및 하방으로 각각 회전된 상태를 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 배면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 배면도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 배면에 위치되고, 착용자의 배면에 고정되어 지지되는 배면지지대(100); 일단부는 배면지지대(100)에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 복수의 회전요소(210)가 측방으로 나란하게 배치되어 구성되며, 각각의 회전요소(210)는 서로 인접한 회전요소(210)와 측방으로 회전 가능하게 결합되고, 착용자의 배면에서 측면으로 절곡되도록 연장된 연결체인(200); 및 착용자 상완이 연장된 방향을 따라서 연장되고, 일단부가 착용자 상완의 상단부에 대응되는 위치에서 연결체인(200)의 타단부에 결합되되 일단부를 기준으로 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 연결체인(200)의 타단부에 결합되며, 착용자 상완을 상방 또는 하방으로 회전시키는 회전력을 발생시키는 상완 모듈(600);을 포함한다.
배면지지대(100)는 착용자의 배면에 고정되어, 상완 모듈(600)에서 작용하는 회전력에 의한 반작용을 지지할 수 있다. 배면지지대(100)는 하네스 등에 의해 착용자의 몸통에 고정될 수 있다.
연결체인(200)은 복수의 회전요소(210)가 연결되어 구성된 것으로, 복수의 회전요소(210)는 측방으로 나란하게 배치되어 연결된다. 특히, 각각의 회전요소(210)는 서로 인접한 회전요소(210)와 상하 방향으로 연장된 회전축(220)에 의해 서로 측방으로 회전 가능하게 결합된다.
연결체인(200)은 착용자의 배면에서 측면으로 절곡되도록 연장되는 것으로, 연결체인(200)은 일단부에서 연장되면서 회전요소(210)가 인접한 회전요소(210)에서 전방을 향하도록 회전되어 연결체인(200)은 전방으로 절곡될 수 있다.
상완 모듈(600)은 착용자의 상완이 연장된 방향을 따라서 연장되어 착용자의 상완과 대응될 수 있다. 상완 모듈(600)의 일단부는 착용자 상완의 상단부에 대응되는 위치에서 연결체인(200)의 타단부에 결합될 수 있다.
특히, 상완 모듈(600)은 연결체인(200)의 타단부와 결합된 일단부를 기준으로 상방 또는 하방으로 회전 가능하고, 착용자 상완이 상단부를 기준으로 상방 또는 하방으로 회전시키는 회전력을 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 상완 모듈(600)의 내부에는 탄성력을 발생시키는 스프링과 같은 탄성체(미도시)가 포함되고, 탄성체(미도시)는 상완 모듈(600)이 일단부를 기준으로 연결체인(200)의 타단부에서 회전되는 각도에 따라 감기거나 풀리는 와이어에 연결되어 상완 모듈(600)의 회전 각도에 따라 탄성체(510)의 탄성력이 가변될 수 있다.
또한, 회전력은 탄성력의 크기 및 탄성력이 작용하는 방향에 따라 가변되는 회전 토크일 수 있다. 특히, 상완 모듈(600)의 내부에 상완 모듈(600)의 회전 각도에 따라 와이어가 감기거나 탄성체(510)의 변형을 유도하는 캠이 더 포함되어 상완 모듈(600)의 회전 각도에 따른 회전 토크의 프로파일(Profile)이 설계될 수도 있다.
상완 모듈(600)은 착용자 상완의 외측면에 위치되고, 착용자 상완의 하부를 감싸면서 내측면으로 연장된 지지대(610)에서 착용자 상완의 하부를 지지하면서 회전력을 인가할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 착용식 근력 보조 장치는 연결체인(200)에 의해 착용자의 배면 및 측면에서 밀착될 수 있고, 착용자가 상완을 자유롭게 전방 또는 후방으로 회전시키는 동작을 모사할 수 있는 효과를 갖는다.
특히, 배면지지대(100)에는, 착용자의 견갑골에 대응되는 높이에 위치되고, 판 상으로 연장되어 착용자의 배면에 접촉되어 지지되는 상부플레이트(110)가 포함될 수 있다.
상부플레이트(110)는 착용자의 견갑골에 대응되는 높이에 위치되어, 특히 착용자의 측방으로 연장될 수 있다. 연결체인(200)의 일단부는 상부플레이트(110)와 결합되어 연결체인(200)의 타단부가 착용자 상완의 상단부에 대응되는 위치에서 상완 모듈(600)의 일단부와 결합되도록 연결체인(200)은 지면과 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
상부플레이트(110)는 착용자의 굴곡진 신체에 대응되는 형상으로 형성되거나, 유동성 있는 재질로 형성될 수 있고, 상부플레이트(110)와 일체로 결합되어 측방으로 연장된 상부링크(111)가 더 포함될 수 있다. 상부링크(111)는 단단한 재질을 갖는 것으로, 연결체인(200)은 상부링크(111)에 결합될 수 있다.
연결체인(200)을 구성하는 회전요소(210)는 상하 방향으로 일정 높이를 갖도록 연장된 형상이고, 각각의 회전요소(210)는 상하 방향으로 연장되고 나란하게 배열된 회전축(220)을 기준으로 인접한 회전요소(210)와 측방으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
회전요소(210)들은 서로 상하 방향으로 연장된 회전축(220)을 기준으로 회전 가능하게 결합되어, 측방으로 나란하게 연장될 수 있다. 회전요소(210)들은 착용자의 전방 측으로 회전되면서 결합되어 연결체인(200)이 착용자의 배면에서 측면으로 절곡되어 연결될 수 있다.
연결체인(200)은 측방으로 일정한 길이를 갖는 복수의 회전요소(210)가 서로 측면에 배치되어 서로 측방으로 회전 가능하게 결합되어 형성되고, 착용자의 배면에서 외측면으로 절곡되어 타단부가 상완의 외측면으로 연장될 수 있다.
추가로, 연결체인(200)의 일단부에서 타단부로 연장되는 순서로 회전요소(210)들은 이전의 회전요소(210)에서 착용자의 측면에서 전면 사이의 각도 범위에서만 회전 가능하고, 착용자의 측면에서 후면 사이의 각도 범위로는 회전되지 않도록 제한하는 제한턱(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 착용자의 상완이 후방으로 회전됨에 따른 착용자의 부상을 방지하는 효과를 갖는다.
연결체인(200)은, 일단부에서 상하 방향으로 서로 이격되게 위치된 제1결합점(230) 및 제2결합점(240)에서 배면지지대(100)와 회전 가능하게 결합되되, 제1결합점(230)에서 서로 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합된 제1링크(300) 및 제2링크(400)와 차례로 연결되어 배면지지대(100)에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 제2링크(400)는 제1결합점(230)과 이격된 회전점(250)에서 배면지지대(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
연결체인(200)의 일단부는 배면지지대(100)에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되는데, 특히 제1결합점(230) 및 제2결합점(240)에서 배면지지대(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제1결합점(230)은 제2결합점(240)과 상하 방향으로 이격된 위치에 형성되며, 제1결합점(230)에서는 제1링크(300)가 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 제1링크(300)에는 제2링크(400)가 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되며, 제2링크(400)가 배면지지대(100)(특히, 상부링크(111))에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 특히, 제2링크(400)는 제1결합점(230)과 이격된 회전점(250)에서 상부링크(111)에 결합될 수 있다.
이에 반해, 제2결합점(240)은 배면지지대(100) 상에 위치될 수 있다. 특히, 제2결합점(240)은 상부링크(111)에 위치되어, 연결체인(200)의 일단부는 제2결합점(240)에서 상부링크(111)에 직접 결합될 수 있다. 제2결합점(240)은 회전점(250)과 측방으로 이격되어 상부링크(111)에 각각 위치될 수 있다.
즉, 연결체인(200)은 연결체인(200)의 일단부, 제1링크(300), 제2링크(400) 및 상부링크(111)로 형성된 4절 링크 구조에 의해 배면지지대(100)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 연결체인(200)은 안정적으로 배면지지대(100)에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합된 효과를 갖는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 연결체인(200)이 상방으로 회전된 상태를 도시한 것이다.
도 3을 더 참조하면, 제1결합점(230)은 제2결합점(240)보다 하부에 위치되고, 제1링크(300)와 제2링크(400)는 연결체인(200)이 지면을 기준으로 상방으로 기설정된 제한각도로 회전되면 일직선으로 연결됨으로써 연결체인(200)의 상방으로 회전을 저지할 수 있다.
착용자의 어깨관절을 상방 또는 하방으로 회전시키지 않은 상태에서 연결체인(200)은 지면과 나란하게 측방으로 연장될 수 있다. 제1링크(300)와 제2링크(400)는 연결체인(200)이 지면과 나란한 상태에서 서로 일직선이 아닌 일정한 각도를 형성하도록 결합될 수 있다.
연결체인(200)이 지면을 기준으로 상방으로 회전되면 제1링크(300)와 제2링크(400)가 형성하는 각도는 점차적으로 180[deg]에 인접하도록 제1링크(300)와 제2링크(400)는 펼쳐지고, 연결체인(200)이 지면을 기준으로 상방으로 기설정된 제한각도로 회전되면 제1링크(300)와 제2링크(400)는 일직선으로 연결되면서 더 이상 연결체인(200)이 상방으로 회전되지 않도록 저지할 수 있다.
이에 따라, 착용자의 어깨관절이 기설정된 제한각도를 넘어서 회전되지 않도록 저지하여 착용자의 부상을 방지하는 효과를 갖는다.
특히, 제1결합점(230)은 제2결합점(240)보다 하부에 위치되고, 연결체인(200)이 지면과 나란한 상태에서 제1링크(300)와 제2링크(400)가 서로 회전 가능하게 결합된 연결점(500)은 제2결합점(240)과 회전점(250)을 연결한 직선의 하부에 위치될 수 있다.
즉, 제1링크(300)와 제2링크(400)가 서로 회전 가능하게 결합된 연결점(500)은 제1링크(300)와 제2링크(400)가 일직선으로 연결된 상태보다 하부에 위치되도록 제1링크(300)와 제2링크(400)는 하방으로 절곡되도록 연결될 수 있다.
제1링크(300) 또는 제2링크(400)와 결합되고, 연결체인(200)이 지면과 나란한 상태보다 상방으로 회전되면, 제1링크(300) 또는 제2링크(400)에 탄성력을 인가하여 제1링크(300)와 제2링크(400) 사이의 연결점(500)을 하방으로 당기는 탄성체(510);를 더 포함할 수 있다.
탄성체(510)는 일단이 제1링크(300)와 제2링크(400)가 서로 결합된 연결점(500)에 결합되어 탄성력을 인가할 수도 있고, 일단이 제1링크(300) 또는 제2링크(400) 중 어느 하나에 결합될 수도 있다. 또한, 탄성체(510)의 타단은 배면지지대(100)에 결합될 수 있다.
탄성체(510)는 연결체인(200)이 지면과 나란한 상태에서는 길이가 변형되지 않음으로써 탄성력을 가하지 않고, 연결체인(200)이 지면보다 상방으로 회전되거나 하방으로 회전되면 탄성력을 인가할 수 있다.
이에 따라, 제1링크(300)와 제2링크(400)는 일직선이 된 이후에도 연결점(500)이 항상 하방으로 이동하도록 회전할 수 있고, 외력이 인가되지 않는 상태에서는 연결체인(200)이 지면과 나란한 상태를 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 연결체인(200)이 폴딩(Folding)된 상태를 도시한 것이다.
도 4를 더 참조하면, 제1링크(300) 및 제2링크(400)는 연결점(500)이 제2결합점(240)과 회전점(250)을 연결한 직선의 상부에 위치되도록 회전 가능하고, 연결체인(200)은 연결점(500)이 제2결합점(240)과 회전점(250)을 연결한 직선의 상부에 위치된 상태로 지면과 나란한 상태보다 하방으로 회전 가능할 수 있다.
탄성체(510)의 탄성력에 의해 제1링크(300)와 제2링크(400)는 항상 하방으로 절곡되도록 연결되나, 외력에 의해 제1링크(300)와 제2링크(400)는 상방으로 절곡되게 연결될 수 있다. 이에 따라, 연결점(500)은 제2결합점(240)과 회전점(250)을 연결한 직선의 상부에 위치될 수 있다.
즉, 본 발명의 착용식 근력 보조 장치를 이동 또는 보관하기 위한 목적으로 폴딩하기 위하여 연결체인(200)을 회전시키는 경우, 제1링크(300)와 제2링크(400)를 상방으로 절곡시킴으로써 제1링크(300)와 제2링크(400)의 간섭없이 연결체인(200)을 하방으로 회전시켜 폴딩시킬 수 있는 효과를 갖는다.
배면지지대(100)에는, 착용자의 배면에 지지되는 상부플레이트(110), 상부플레이트(110)보다 상대적으로 하부에 위치되어 착용자의 배면에 지지되는 하부플레이트(130) 및 상하 방향으로 연장되어 상부 플레이트와 하부플레이트(130)에 각각 연결된 지지링크(120)가 포함될 수 있다.
상부플레이트(110) 및 하부플레이트(130)는 각각 착용자의 견갑골 및 골반에 대응되는 위치에서 착용자의 배면에 접촉되어 지지될 수 있다. 상부플레이트(110) 및 하부플레이트(130)는 상완 모듈(600)에서 작용하는 회전력의 반작용을 착용자의 몸통에서 카운터 밸런싱(Counter-Balancing)하기 위하여 착용자의 몸통에 결합될 수 있다. 구체적으로, 상부플레이트(110) 및 하부플레이트(130)는 하네스를 통하여 착용자의 어깨 및 허리 등과 각각 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 하부플레이트(130)를 도시한 것이다.
도 5를 더 참조하면, 하부플레이트(130)는 착용자의 배면 굴곡에 대응되게 판 상으로 연장되며, 착용자의 골반 높이에서 착용자의 배면에 지지될 수 있다. 하부플레이트(130)는 착용자의 허리를 감싸는 하네스를 통하여 착용자의 배면에 접촉되어 결합될 수 있다.
특히, 착용자의 배면 굴곡에 대응되는 형상으로 착용자의 골반에서 엉덩이로 내려가는 굴곡에 대응되도록 형성되어 착용자의 배면에 밀착되어 결합될 수 있다.
도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용식 근력 보조 장치의 하부플레이트(130)가 상방 및 하방으로 각각 회전된 상태를 도시한 것이다.
도 6 내지 7을 더 참조하면, 하부플레이트(130)는 지지링크(120)에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
구체적으로, 하부플레이트(130)는 상하 방향으로 연장된 지지링크(120)에 결합되되, 지지링크(120)에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 착용식 근력 보조 장치는 착용자의 허리 숙임 동작 또는 허리를 펼치는 동작을 모사할 수 있다.
하부플레이트(130)는 상하 방향으로 서로 이격되게 위치된 제3결합점(121) 및 제4결합점(122)에서 각각 지지링크(120)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 하부플레이트(130)는 제3결합점(121) 및 제4결합점(122)에서 각각 지지링크(120)와 회전 가능하게 결합되어 안정적으로 지지링크(120)와 회전 가능하게 결합될 수 있다.
특히, 하부플레이트(130)에서 후방에 위치된 지지링크 측으로 돌출되어 착용자의 배면과 접촉된 위치보다 후방에서 제3결합점(121) 및 제4결합점(122)과 결합될 수 있다. 즉, 판 상으로 연장된 하부플레이트(130)에서 후방으로 일부 돌출된 위치에서 지지링크(120)에 결합되어 하부플레이트(130)가 지지링크(120)를 기준으로 회전되더라도 간섭이 방지될 수 있다.
제3결합점(121)은 제4결합점(122)보다 상대적으로 하방에 위치되고, 제3결합점(121)은 양단이 하부플레이트(130) 및 지지링크(120)와 서로 회전 가능하게 결합된 제3링크(700)를 통하여 제4결합점(122)과 이격된 위치에서 지지링크(120)에 결합될 수 있다.
제3링크(700)는 일단이 하부플레이트(130)에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 타단이 지지링크(120)에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되어 하부플레이트(130)와 지지링크(120)의 제3결합점(121)에서 결합을 매개할 수 있다.
제3링크(700)는 지지링크(120)의 양측면에 각각 형성되어, 지지링크(120)와 하부플레이트(130)를 각각 연결할 수 있다. 특히, 제3링크(700)의 타단은 제4결합점(122)과 상하 방향으로 이격된 위치에서 지지링크(120)에 결합될 수 있다.
또한, 제3링크(700)와 하부플레이트(130)는 서로 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
일 실시예로, 제3링크(700)의 일단에는 슬라이딩돌기(710)가 형성되고, 하부플레이트(130)에는 상하 방향으로 연장된 슬라이딩홈(131)이 형성될 수 있다. 특히, 슬라이딩홈(131)은 하부플레이트(130)에서 후방으로 돌출된 부분에 형성될 수 있다. 제3링크(700)의 슬라이딩돌기(710)는 하부플레이트(130)의 슬라이딩홈(131)을 따라서 상하 방향으로 일부 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
즉, 도 6 내지 7에 도시한 것과 같이, 하부플레이트(130)가 지지링크(120)를 기준으로 회전됨에 따라 제3링크(700)는 회전되고, 이와 동시에 슬라이딩돌기(710)는 슬라이딩홈(131)을 따라서 슬라이딩될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 착용식 근력 보조 장치는 착용자가 상체를 전방으로 숙이거나 후방으로 젖히는 동작을 허용하고, 자연스러우면서 안정적으로 모사할 수 있는 효과를 갖는다.
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 : 배면지지대 200 : 연결체인
300 : 제1링크 400 : 제2링크
500 : 연결점 600 : 상완 모듈
700 : 제3링크

Claims (15)

  1. 착용자의 배면에 위치되고, 착용자의 배면에 고정되어 지지되는 배면지지대;
    일단부는 배면지지대에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 복수의 회전요소가 측방으로 나란하게 배치되어 구성되며, 각각의 회전요소는 서로 인접한 회전요소와 측방으로 회전 가능하게 결합되고, 착용자의 배면에서 측면으로 절곡되도록 연장된 연결체인; 및
    착용자 상완이 연장된 방향을 따라서 연장되고, 일단부가 착용자 상완의 상단부에 대응되는 위치에서 연결체인의 타단부에 결합되되 일단부를 기준으로 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 연결체인의 타단부에 결합되며, 착용자 상완을 상방 또는 하방으로 회전시키는 회전력을 발생시키는 상완 모듈;을 포함하는 착용식 근력 보조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    배면지지대에는, 착용자의 견갑골에 대응되는 높이에 위치되고, 판 상으로 연장되어 착용자의 배면에 접촉되어 지지되는 상부플레이트가 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    연결체인을 구성하는 회전요소는 상하 방향으로 일정 높이를 갖도록 연장된 형상이고, 각각의 회전요소는 상하 방향으로 연장되고 나란하게 배열된 회전축을 기준으로 인접한 회전요소와 측방으로 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    연결체인은, 일단부에서 상하 방향으로 서로 이격되게 위치된 제1결합점 및 제2결합점에서 배면지지대와 회전 가능하게 결합되되, 제1결합점에서 서로 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합된 제1링크 및 제2링크와 차례로 연결되어 배면지지대에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합되고, 제2링크는 제1결합점과 이격된 회전점에서 배면지지대에 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제1결합점은 제2결합점보다 하부에 위치되고,
    제1링크와 제2링크는 연결체인이 지면을 기준으로 상방으로 기설정된 제한각도로 회전되면 일직선으로 연결됨으로써 연결체인의 상방으로 회전을 저지하는 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    제1결합점은 제2결합점보다 하부에 위치되고,
    연결체인이 지면과 나란한 상태에서 제1링크와 제2링크가 서로 회전 가능하게 결합된 연결점은 제2결합점과 회전점을 연결한 직선의 하부에 위치된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제1링크 또는 제2링크와 결합되고, 연결체인이 지면과 나란한 상태보다 상방으로 회전되면, 제1링크 또는 제2링크에 탄성력을 인가하여 제1링크와 제2링크 사이의 연결점을 하방으로 당기는 탄성체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    제1링크 및 제2링크는 연결점이 제2결합점과 회전점을 연결한 직선의 상부에 위치되도록 회전 가능하고, 연결체인은 연결점이 제2결합점과 회전점을 연결한 직선의 상부에 위치된 상태로 지면과 나란한 상태보다 하방으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    연결체인은 측방으로 일정한 길이를 갖는 복수의 회전요소가 서로 측면에 배치되어 서로 측방으로 회전 가능하게 결합되어 형성되고, 착용자의 배면에서 외측면으로 절곡되어 타단부가 상완의 외측면으로 연장된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    배면지지대에는, 착용자의 배면에 지지되는 상부플레이트, 상부플레이트보다 상대적으로 하부에 위치되어 착용자의 배면에 지지되는 하부플레이트 및 상하 방향으로 연장되어 상부 플레이트와 하부플레이트에 각각 연결된 지지링크가 포함된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    하부플레이트는 착용자의 배면 굴곡에 대응되게 판 상으로 연장되며, 착용자의 골반 높이에서 착용자의 배면에 지지되는 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    하부플레이트는 지지링크에 상방 또는 하방으로 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    하부플레이트는 상하 방향으로 서로 이격되게 위치된 제3결합점 및 제4결합점에서 각각 지지링크에 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    제3결합점은 제4결합점보다 상대적으로 하방에 위치되고, 제3결합점은 양단이 하부플레이트 및 지지링크와 서로 회전 가능하게 결합된 제3링크를 통하여 제4결합점과 이격된 위치에서 지지링크에 결합된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    제3링크와 하부플레이트는 서로 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 착용식 근력 보조 장치.
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