KR20210132826A

KR20210132826A - 웨어러블 로봇

Info

Publication number: KR20210132826A
Application number: KR1020200051205A
Authority: KR
Inventors: 박희창
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2021-11-05

Abstract

본 실시예는 사용자가 착용하는 착용 바디와; 착용 바디와 이격된 구동기와; 착용 바디 및 구동기에 연결된 케이블과; 케이블이 관통되는 센서 모듈을 포함하고, 센서 모듈은 케이블이 관통되는 통공이 형성되고 내부에 공간이 형성된 센서 하우징과; 공간에 이동 가능하게 수용된 슬라이더와; 슬라이더에 회전 가능하게 설치되고 상기 케이블을 지지하는 적어도 하나의 롤러와; 슬라이더를 탄지하는 스프링과; 케이블에 인가되는 힘을 센싱하는 힘 센서를 포함한다.

Description

웨어러블 로봇{Wearable Robot}

본 발명은 웨어러블 로봇에 관한 것이다.

근래에 들어 로봇 관련 기술은 폭넓은 분야에 적용되고 있다. 이 중 착용자의 근력을 보조하는 웨어러블 로봇이 사용되고 있다.

사용자는 웨어러블 로봇을 착용한 상태에서 보행하거나 무거운 짐을 들어올릴 수 있고, 웨어러블 로봇은 모터 등의 구동장치로부터 발생되는 보조력을 사용자에게 제공함으로써 사용자의 근력을 보조할 수 있다.

이러한 웨어러블 로봇은 근력 보조 장치일 수 있고, 사용자의 어깨나 허리나 다리 등의 신체 부위에 착용되는 적어도 하나의 구성 요소를 갖을 수 있다. 상기 구성 요소는 모터와 같은 구동부를 포함할 수 있고, 구동부는 사용자의 관절 부위에 보조력을 전달하는 역할을 할 수 있다.

이러한 웨어러블 로봇의 일 예는 대한민국 공개특허공보 10-2019-0011084 A(2019년02월01일 공개)에 개시된 운동 보조 장치(Motion assistance apparatus)가 있을 수 있고, 이러한 운동 보조 장치는 근위 지지부와, 원위 지지부와, 원위 지지부를 근위 지지부에 대해 회전시키는 구동 어셈블리를 포함하고, 구동 어셈블리는 액츄에이터와, 액츄에이터를 둘러싸는 상부 커버 및 하부 커버와, 액츄에이터에 연결된 감속기와, 감속기의 출력단에 연결되고 원위 지지부에 연결된 구동 프레임을 포함한다.

그러나, 종래 기술에 따른 운동 보조 장치는 구동 프레임이 단단한 재질일 수 있고, 운동 보조 장치의 무게 및 부피가 증대될 수 있고, 단단한 구동 프레임이 착용자의 자유로운 동작을 제한할 수 있으며, 착용자에게 불편함을 제공할 수 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2019-0011084 A(2019년02월01일 공개)

본 발명은 케이블을 통해 외력이 전달될 수 있어 부피나 무게가 최소화될 수 있고, 케이블의 장력을 센싱하여 케이블에 가하는 외력을 보다 신뢰성 높게 조절할 수 있는 웨어러블 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 실시 예는 사용자가 착용하는 착용 바디와; 착용 바디와 이격된 구동기와; 착용 바디 및 구동기에 연결된 케이블과; 케이블이 관통되는 센서 모듈을 포함한다.

센서 모듈은 착용 바디에 설치될 수 있다.

센서 모듈은 케이블이 관통되는 통공이 형성되고 내부에 공간이 형성된 센서 하우징과; 공간에 이동 가능하게 수용된 슬라이더와; 슬라이더에 회전 가능하게 설치되고 상기 케이블을 지지하는 적어도 하나의 롤러와; 슬라이더를 탄지하는 스프링과; 케이블에 인가되는 힘을 센싱하는 힘 센서를 포함할 수 있다.

센서 하우징은 구동기와 이격될 수 있다.

힘 센서의 일 예는 스프링을 지지하는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 스트레인 게이지는 센서 하우징에 설치될 수 있다.

힘 센서의 다른 예는 스프링의 압축 변위를 측정하는 변위센서를 포함할 수 있다.

웨어러블 로봇은 센서 하우징에 배치되고 케이블을 가이드하는 케이블 가이드를 더 포함할 수 있다.

웨어러블 로봇은 센서 하우징에 배치되고 상기 스프링을 가이드 하는 스프링 가이드를 더 포함할 수 있다.

스프링 가이드에는 스프링을 수용하는 스프링 공간이 형성될 수 있다.

통공은 센서 하우징의 일측에 형성된 제1통공과, 센서 하우징 중 제1통공의 반대편에 형성된 제2통공을 포함할 수 있다.

롤러는 제1통공과 제2통공 사이에 복수개 제공될 수 있다. 복수개 롤러는 제1통공과 제2통공을 잇는 연장선을 따라 서로 이격될 수 있다. 복수개 롤러는 일부가 오버랩될 수 있다.

롤러는 센서 하우징 내부에 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있고, 케이블은 복수개 롤러에 의해 다수회 꺽일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 구동기에 의해 작동되는 케이블이 착용 바디에 외력을 가할 수 있어, 케이블 대신에 단단한 프레임이나 레버가 사용되는 경우 보다 부피가 최소화될 수 있고, 경량화가 가능하다.

또한, 케이블이 관통하는 센서 모듈이 케이블에 가해지는 장력을 센싱할 수 있고, 센싱된 장력에 따라 구동기를 제어하는 것에 의해 케이블에 가해지는 장력을 효율적으로 조절할 수 있다.

또한, 롤러와 슬라이더와 스프링이 케이블에 가해지는 장력을 조절하는 아이들러로 기능할 수 있고, 슬라이더나 스프링이 케이블에 가해지는 장력을 센싱할 수 있는 센싱 대상이 될 수 있기 때문에, 아이들러와 센싱 대상이 별도로 구성되는 경우 보다 부품수가 최소화될 수 있고, 구조가 간단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템을 포함하는 AI 장치가 도시된 도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템과 연결되는 AI 서버가 도시된 도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템을 포함하는 AI 시스템이 도시된 도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 사용자가 착용하였을 때의 배면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 사용자가 착용하였을 때의 측면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 사용자가 허리를 구부렸을 때의 측면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동기의 사시도,
도 8은 도 6에 도시된 구동기의 분해 사시도,
도 9는 도 7에 도시된 구동기가 비록킹 모드일 때의 단면도,
도 10은 도 7에 도시된 구동기가 록킹 모드일 때의 단면도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 록커가 도시된 사시도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈 일 예가 도시된 사시도,
도 13은 도 12에 도시된 센서 모듈 내부가 도시된 사시도,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈 일 예의 내부가 도시된 도,
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 케이블의 양단 사이 거리가 멀어졌을 때 센서 모듈 일 예의 내부가 도시된 도,
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈 다른 예의 내부가 도시된 도,
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 케이블의 양단 사이 거리가 멀어졌을 때 센서 모듈 다른 예의 내부가 도시된 도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

<로봇(Robot)>

로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.

로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.

로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.

<인공 지능(AI: Artificial Intelligence)>

인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.

인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.

인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.

모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.

인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.

머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.

지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.

인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.

<자율 주행(Self-Driving)>

자율 주행은 스스로 주행하는 기술을 의미하며, 자율 주행 차량은 사용자의 조작 없이 또는 사용자의 최소한의 조작으로 주행하는 차량(Vehicle)을 의미한다.

예컨대, 자율 주행에는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등이 모두 포함될 수 있다.

차량은 내연 기관만을 구비하는 차량, 내연 기관과 전기 모터를 함께 구비하는 하이브리드 차량, 그리고 전기 모터만을 구비하는 전기 차량을 모두 포괄하며, 자동차뿐만 아니라 기차, 오토바이 등을 포함할 수 있다.

이때, 자율 주행 차량은 자율 주행 기능을 가진 로봇으로 볼 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템을 포함하는 AI 장치가 도시된 도이다.

AI 장치(100)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.

도 1을 참조하면, AI 장치(100)는 커뮤니케이터(110), 입력 인터페이스(120), 러닝 프로세서(130), 센서(140), 출력 인터페이스(150), 메모리(170) 및 프로세서(180) 등을 포함할 수 있다.

커뮤니케이터(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(100a 내지 100e)나 AI 서버(500) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 커뮤니케이터(110)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.

이때, 커뮤니케이터(110)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.

입력 인터페이스(120)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.

이때, 입력 인터페이스(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.

입력 인터페이스(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력 인터페이스(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(180) 또는 러닝 프로세서(130)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.

러닝 프로세서(130)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.

이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 서버(500)의 러닝 프로세서(540)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.

이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 장치(100)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(130)는 메모리(170), AI 장치(100)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.

센서(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(100) 내부 정보, AI 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.

이때, 센서(140)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.

출력 인터페이스(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.

이때, 출력 인터페이스(150)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.

메모리(170)는 AI 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(170)는 입력 인터페이스(120)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.

프로세서(180)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(180)는 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.

이를 위해, 프로세서(180)는 러닝 프로세서(130) 또는 메모리(170)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.

이때, 프로세서(180)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.

프로세서(180)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.

이때, 프로세서(180)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.

이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(130)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(500)의 러닝 프로세서(540)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.

프로세서(180)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(170) 또는 러닝 프로세서(130)에 저장하거나, AI 서버(500) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.

프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(100)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템과 연결되는 AI 서버가 도시된 도이다.

도 2를 참조하면, AI 서버(500)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(500)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(500)는 AI 장치(100)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.

AI 서버(500)는 커뮤니케이터(510), 메모리(530), 러닝 프로세서(540) 및 프로세서(520) 등을 포함할 수 있다.

커뮤니케이터(510)는 AI 장치(100) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.

메모리(530)는 모델 저장부(531)를 포함할 수 있다. 모델 저장부(531)는 러닝 프로세서(540)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 531a)을 저장할 수 있다.

러닝 프로세서(540)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(531a)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(500)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(100) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.

학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(530)에 저장될 수 있다.

프로세서(520)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 시스템을 포함하는 AI 시스템이 도시된 도이다.

도 3을 참조하면, AI 시스템은 AI 서버(500), 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(10)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 등을 AI 장치(100a 내지 100e)라 칭할 수 있다.

클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.

즉, AI 시스템을 구성하는 각 장치들(100a 내지 100e, 500)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(100a 내지 100e, 500)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.

AI 서버(500)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.

AI 서버(500)는 AI 시스템을 구성하는 AI 장치들인 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(100a 내지 100e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.

이때, AI 서버(500)는 AI 장치(100a 내지 100e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(100a 내지 100e)에 전송할 수 있다.

이때, AI 서버(500)는 AI 장치(100a 내지 100e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(100a 내지 100e)로 전송할 수 있다.

또는, AI 장치(100a 내지 100e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.

이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(100a 내지 100e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(100a 내지 100e)는 도 1에 도시된 AI 장치(100)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.

<AI+로봇>

로봇(100a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.

로봇(100a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.

로봇(100a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(100a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.

여기서, 로봇(100a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.

로봇(100a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(100a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(500) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.

이때, 로봇(100a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(500) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.

로봇(100a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(100a)을 주행시킬 수 있다.

맵 데이터에는 로봇(100a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.

또한, 로봇(100a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(100a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.

<AI+로봇+자율주행>

로봇(100a)은 AI 기술 및 자율 주행 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.

AI 기술과 자율 주행 기술이 적용된 로봇(100a)은 자율 주행 기능을 가진 로봇 자체나, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a) 등을 의미할 수 있다.

자율 주행 기능을 가진 로봇(100a)은 사용자의 제어 없이도 주어진 동선에 따라 스스로 움직이거나, 동선을 스스로 결정하여 움직이는 장치들을 통칭할 수 있다.

자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정하기 위해 공통적인 센싱 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 라이다, 레이더, 카메라를 통해 센싱된 정보를 이용하여, 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정할 수 있다.

자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)과 별개로 존재하면서, 자율 주행 차량(100b)의 내부에서 자율 주행 기능에 연계되거나, 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자와 연계된 동작을 수행할 수 있다.

이때, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)을 대신하여 센서 정보를 획득하여 자율 주행 차량(100b)에 제공하거나, 센서 정보를 획득하고 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 생성하여 자율 주행 차량(100b)에 제공함으로써, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 제어하거나 보조할 수 있다.

또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자를 모니터링하거나 사용자와의 상호작용을 통해 자율 주행 차량(100b)의 기능을 제어할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 운전자가 졸음 상태인 경우로 판단되는 경우, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 활성화하거나 자율 주행 차량(100b)의 구동부의 제어를 보조할 수 있다. 여기서, 로봇(100a)이 제어하는 자율 주행 차량(100b)의 기능에는 단순히 자율 주행 기능뿐만 아니라, 자율 주행 차량(100b)의 내부에 구비된 네비게이션 시스템이나 오디오 시스템에서 제공하는 기능도 포함될 수 있다.

또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)의 외부에서 자율 주행 차량(100b)에 정보를 제공하거나 기능을 보조할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 스마트 신호등과 같이 자율 주행 차량(100b)에 신호 정보 등을 포함하는 교통 정보를 제공할 수도 있고, 전기 차량의 자동 전기 충전기와 같이 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하여 충전구에 전기 충전기를 자동으로 연결할 수도 있다.

이하, 로봇(100a)은 사용자가 착용한 상태에서 사용할 수 있는 웨어러블 로봇(Wearable Robot)을 예로 들어 설명하고, 웨어러블 로봇에 대해서는 도면부호 100a를 칭하여 설명한다.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 사용자가 착용하였을 때의 배면도이고, 도 5은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 로봇을 사용자가 착용하였을 때의 측면도이며, 도 6는 도 5의 사용자가 허리를 구부렸을 때의 측면도이다.

웨어러블 로봇(100a)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자에 착용되는 적어도 하나의 작용 바디(190)와, 구동기(200)와, 구동기(200)과 적어도 하나의 착용 바디(190)를 연결하는 적어도 하나의 케이블(210)을 포함할 수 있다.

착용 바디(190)는 사용자에 구동기(200)과 이격되게 착용될 수 있고, 착용 바디(190)는 구동기(200)과 이격된 상태에서 실질적으로 사용자에게 외력을 가하는 바디일 수 있다.

착용 바디(190)의 일 예는 원위 지지부일 수 있다. 착용 바디(190)는 사용자의 어깨에 착용될 수 있고, 사용자의 무릎이나 허벅지나 종아리에 착용될 수 있으며, 사용자의 팔에 착용될 수 있으며, 사용자의 머리에 착용될 수 있다.

착용 바디(190)는 사용자의 윈위를 둘러싸도록 착용될 수 있다. 착용 바디(190)의 일 예는 사용자의 근위에 탈부착 가능한 벨트를 포함할 수 있다.

웨어러블 로봇(100a)은 단수개의 착용 바디(190)를 갖는 것이 가능하고, 복수개의 착용 바디를 갖는 것도 가능하다.

웨어러블 로봇(100a)이 복수개의 착용 바디를 포함할 경우, 웨어러블 로봇(100a)의 일 예는 사용자의 어깨에 착용되는 어퍼 착용 바디(191, 어퍼 하네스)와, 사용자의 좌측 무릎이나 좌측 허벅지나 좌측 종아리에 착용되는 좌측 착용 바디(192, 좌측 하네스)와, 사용자의 우측 무릎이나 우측 허벅지나 우측 종아리에 착용되는 우측 착용 바디(193, 우측 하네스)을 포함할 수 있다.

어퍼 착용 바디(191)와, 좌측 착용 바디(192)와, 우측 착용 바디(193)는 그 위치에 따라 구분될 수 있고, 모두 사용자 신체의 특정 부위에 착용되어, 착용된 부위에 외력을 가할 수 있다. 이하, 어퍼 착용 바디(191)와, 좌측 착용 바디(192)와, 우측 착용 바디(193)의 공통된 구성에 대해서는 착용 바디(190)로 칭하여 설명한다.

착용 바디(190)는 케이블(210)이 고정되는 케이블 고정부(194, 또는 케이블 연결부)를 포함할 수 있고, 케이블 고정부(194)는 케이블(210)에 가해진 힘이 착용 바디(190)에 작용되는 힘 작용점일 수 있다.

케이블(210)의 일단은 케이블 고정부(194)에 연결될 수 있고, 케이블(210)이 케이블 고정부(194)를 당기면, 착용 바디(190)에는 케이블(210)이 당기는 외력이 작용될 수 있고, 착용 바디(190)에 가해진 외력은 사용자의 근력을 보조할 수 있다.

구동기(200)은 착용 바디(190)와 같이 사용자에 착용될 수 있고, 구동기(200)은 메인 착용 바디(202)를 포함할 수 있다.

메인 착용 바디(202)는 착용 바디(190)과 이격되도록 사용자에 착용될 수 있다. 메인 착용 바디(202)의 일 예는 근위 지지부일 수 있고, 사용자의 허리나 골반이나 엉덩이에 착용될 수 있다.

메인 착용 바디(202)는 사용자의 근위를 둘러싸도록 착용될 수 있다. 메인 착용 바디(202)의 일 예는 사용자의 근위에 탈부착 가능한 벨트를 포함할 수 있다.

구동기(200)은 외관을 형성하는 구동 모듈 하우징(204)를 포함할 수 있고, 구동 모듈 하우징(204)은 메인 착용 바디(202)에 연결될 수 있다.

웨어러블 로봇(100a)은 복수개 구동기(200)이 하나의 메인 착용 바디(202)에 장착될 수 있다. 웨어러블 로봇(100a)은 한 쌍의 구동기(200)을 포함할 수 있고, 한 쌍의 구동기(200)은 메인 착용 바디(202)에 함께 장착될 수 있다. 한 쌍의 구동기(200)는 서로 이격되게 배치될 수 있다.

웨어러블 로봇(100a)은 하나의 구동기(200)에 2개의 케이블(210)이 연결되는 것이 가능하고, 2개의 케이블(210) 중 어느 하나는 어퍼 착용 바디(191)에 연결될 수 있고, 2개의 케이블(210) 중 다른 하나는 좌측 착용 바디(192) 또는 우측 착용 바디(193)에 연결될 수 있다.

케이블(210)은 구동기(200)에서 착용 바디(190)로 연장되어 착용 바디(190)에 연결될 수 있다.

웨어러블 로봇(100a)은 한 쌍의 구동기(200)가 2개의 케이블(210)로 하나의 어퍼 착용 바디(191)에 연결될 수 있고, 이 경우, 한 쌍의 구동기(200) 중 어느 하나에 연결된 케이블(제1케이블)과, 한 쌍의 구동기(2000 중 다른 하나에 연결된 케이블(제2케이블)은 서로 교차하는 방향으로 배치될 수 있고, 일 예로 X 자 형상으로 배치될 수 있다.

한 쌍의 구동기(200) 중 좌측에 위치하는 구동기에서 연장된 제1케이블은 어퍼 착용 바디(191)의 우측에 연결될 수 있고, 한 싸으이 구동기(200) 중 우측에 위치하는 구동기에서 연장된 제2케이블은 어퍼 착용 바디(191)의 좌측에 연결될 수 있다.

케이블(210)은 착용 바디(190)에 외력을 가하는 부재로서, 휘거나 구부려질 수 있는 선형 부재일 수 있다.

만약, 케이블(210) 대신에 단단한 프레임이나 레버가 설치되고 프레임이나 레버를 통해 외력을 전달할 경우, 웨어러블 로봇은 프레임이나 레버로 인해 무게가 증대될 수 있고, 부피가 커질 수 있다.

반면에, 착용 바디(190)와 구동기(200)가 케이블(2100로 연결될 경우, 웨어러블 로봇(100a)이 경량일 수 있고, 부피가 작을 수 있다.

착용 바디(190)와 구동기(200)가 유연한 재질인 케이블(210)로 연결될 경우, 웨어러블 로봇은 유연한 웨어러블 로봇(Soft Wearable Robot)일 수 있고, 사용자는 상체를 좌우로 회전시키는 동작을 보다 자유롭게 할 수 있다.

케이블(210)의 일부는 구동기(200) 내부에 위치될 수 있고, 케이블(210) 중 나머지는 구동기(200) 외부로 인출될 수 있다.

케이블(210) 중 구동기(200) 외부로 인출된 부분(이하, 인출부라 칭함)의 길이는 사용자의 움직임에 따라 변화될 수 있다. 인출부의 길이는 구동기(200)와 착용 바디(190)의 거리 차에 의해 결정될 수 있다.

인출부는 서로 꼬이거나 엉키는 것이 최소화되는 것이 바람직하고, 인출부는 그 길이 방향으로 최대한 길게 펼쳐진 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

구동기(200)는 구동기(200)의 구동/정지와 무관하게 케이블(210)에 일정 크기 이상의 장력이 인가되게 구성될 수 있고, 이는 케이블(210)이 느슨해지지 않게 하여 케이블(210)이 주변의 물체나 사용자의 움직임을 방해하지 않게 도울 수 있다.

웨어러블 로봇(100a)은 힘의 보조가 필요하지 않을 경우, 사용자의 움직임을 방해하지 않고, 힘의 보조가 필요할 경우, 케이블(210)에 장력을 인가하여 힘을 보조할 수 있다.

사용자가 웨어러블 로봇(100a)을 착용한 상태에서, 구동기(200)가 정지이면, 케이블(210)에는 구동기(200)를 향해 당겨지는 장력(F1)이 작용될 수 있다.

사용자가 웨어러블 로봇(100a)을 착용한 상태에서 구동기(200)가 구동이면, 케이블(210)에는 구동기(200)를 향해 당겨지는 장력(F2)이 작용하는 것이 바람직하되, 이때 케이블(210)에는 구동기(200)가 정지일 경우의 장력(F1) 보다 더 큰 장력(F2)이 작용될 수 있다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 웨어러블 로봇(100a)을 착용한 사용자가 물체를 들지 않은 상태에서 허리를 세웠을 때, 구동기(200)는 정지일 수 있고, 케이블(210)에는 제1장력(F1)이 작용될 수 있다. 이 때, 케이블(210)은 꼬이거나 엉키는 것이 최소화될 수 있다.

반면에, 도 6에 도시된 바와 같이, 웨어러블 로봇(100a)을 착용한 사용자는 물체(T)를 들기 위해 허리를 굽혔다가 허리를 세울 수 있고, 구동기(200)는 구동될 수 있다.

구동기(200)의 구동시, 케이블(210)에는 제1장력(F1) 보다 큰 제2장력(F2)가 작용될 수 있으며, 제2장력(F2)은 착용 바디(190)가 구동기(200)와 근접해지는 방향으로 이동되게 도울 수 있고, 제2장력(F2)가 사용자가 물건(T)을 보다 쉽게 들어올리도록 도울 수 있다.

웨어러블 로봇(100a)는 케이블(210)에 가해지는 장력(F1 또는 F2)을 센싱할 수 있는 센서 모듈(300)를 더 포함할 수 있다.

센서 모듈(300)는 착용 바디(190)에 설치될 수 있다. 센서 모듈(300)는 케이블(210) 중 인출부에 가해지는 장력을 센싱할 수 있다. 센서 모듈(300)는 도 4 내지도 도 6에 도시된 바와 같이, 구동기(200)와 이격될 수 있고, 케이블 고정부(194)와 이격될 수 있다.

센서 모듈(300)는 외관을 형성하는 센서 하우징(310)을 포함할 수 있다. 센서 하우징(310)은 구동기(200)와 이격될 수 있다. 이하, 센서 모듈(300)에 대해서는 후술하여 설명한다.

이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여 구동기(200)에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 구동기의 사시도이고, 도 8는 도 6에 도시된 구동기의 분해 사시도이며, 도 9는 도 7에 도시된 구동기가 비록킹 모드일 때의 단면도이고, 도 10는 도 7에 도시된 구동기가 록킹 모드일 때의 단면도이며, 도 11는 본 발명의 실시예에 따른 록킹 바디가 도시된 사시도이다.

구동기는 하우징(220)과, 제1스프링(230)와, 로터(240) 및 록커(250)을 포함할 수 있다.

하우징(220)은 구동기의 외관을 형성할 수 있다. 하우징(220)의 내부에는 공간(S1)이 형성될 수 있다. 하우징(220)은 복수개 무재의 결합체로 구성될 수 있다.

하우징(220)에는 케이블(210)이 관통되는 케이블 홀(224)이 형성될 수 있다.

하우징(220)은 적어도 하나의 무빙 하우징(221)(222)와, 무빙 하우징(221,222)이 이동 가능하게 배치되는 아우터 하우징(223)을 포함할 수 있다.

무빙 하우징(221)(222)는 아우터 하우징(223)에 이동 가능하게 지지될 수 있다. 케이블 홀(224)은 무빙 하우징(221)(222)에 형성되거나 아우터 하우징(223)에 형성되거나 무빙 하우징(221)(222)과 아우터 하우징(223)의 사이에 형성될 수 있다. 케이블 홀(224)은 로터(240)와 근접하게 형성되는 것이 바람직하다. 무빙 하우징(221)(222)이 아우터 하우징(223) 보다 로터(240)에 더 근접할 경우, 케이블 홀(224)은 무빙 하우징(221)(222)에 형성될 수 있다.

무빙 하우징(221)(222)의 내부에는 공간(S1)이 형성될 수 있다. 무빙 하우징(221)(222)는 복수개 부재의 결합체일 수 있다. 무빙 하우징(221)(222)은 내부에 공간(S1)이 형성된 센터 하우징(221)와, 센터 하우징(221)의 일측에 배치되고 공간(S1)을 막는 사이드 하우징(222)을 포함할 수 있다.

아우터 하우징(223)은 무빙 하우징(221)(222)이 이동 가능하게 안착되는 무빙 하우징 안착부(225)가 형성될 수 있다.

아우터 하우징(223)에는 후술하는 하우징 무버(270)가 장착되는 하우징 무버 장착부(226)가 형성될 수 있다. 하우징 무버 장착부(226)는 무빙 하우징 안착부(225)에서 연장될 수 있다.

아우터 하우징(223)은 무빙 하우징(211)(211) 내부에 형성된 공간(S1)을 막는 아우터 차폐부(227)를 더 포함할 수 있다. 아우터 차폐부(227)는 무빙 하우징 안착부(225)에서 연장될 수 있다. 아우터 차폐부(227)는 사이드 하우징(222)의 반대편에 배치될 수 있고, 무빙 하우징(221)(222)의 내부에 형성된 공간(S1)을 향할 수 있다.

아우터 차폐부(227)는 하우징 무버 장착부(226)와 이격될 수 있다. 무빙 하우징(221)(222)는 하우징 무버 장착부(226)와 아우터 차폐부(227) 사이에서 이동될 수 있다.

무빙 하우징(221)(222)에는 로터(240)가 회전 가능하게 지지되는 베어링(228)이 제공될 수 있다.

베어링(228)은 무빙 하우징(221)(222) 중 사이드 하우징(222)에 장착될 수 있고, 사이드 하우징(222)에 지지된 상태에서, 로터(240)의 로터 축(242)을 지지할 수 있다.

제1스프링(230)은 하우징(220)의 내부에 수용될 수 있다. 제1스프링(230)은 공간(S1)에 수용될 수 있다.

제1스프링(230)은 케이블(210)이 로터(240)로 당겨진 상태를 유지하도록 배치될 수 있고, 케이블(210)이 착용 바디(190, 도 4 내지 도 6 참조)의 방향으로 당겨질 경우, 탄성적으로 변형되면서 충격을 흡수할 수 있다.

제1스프링(230)는 케이블(210)에 외력이 작용되지 않으면, 케이블(210)이 로터(240)에 감기는 방향으로 로터(240)를 회전시킬 수 있다.

구동기(200)는 제1스프링(230)의 외둘레를 둘러싸는 스프링 홀더(234)을 더 포함할 수 있다. 스프링 홀더(234)은 제1스프링(230)과 연결될 수 있고, 제1스프링(230)을 지지 및 보호할 수 있다. 스프링 홀더(234)은 무빙 하우징(221)(222)에 결합될 수 있다. 스프링 홀더(234)는 센터 하우징(221)의 내부에 형성된 공간(S1)에 수용될 수 있다. 스프링 홀더(234)는 사이드 하우징(222)에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있다. 스프링 홀더(234)는 무빙 하우징(221)(222)의 이동시 무빙 하우징(221)(222)와 함께 이동될 수 있다.

스프링 홀더(234)에는 로터(240)의 로터 축(242)이 관통되는 중공부가 형성될 수 있고, 중공부에는 로터 축(242)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(238)이 배치될 수 있다.

제1스프링(230)은 나선형으로 말린 나선형 스프링(또는 스크로 스프링)으로 구성되는 것이 가능하고, 코일형 스프링이나 토션 스프링일 수 있다.

제1스프링(230)이 나선형 스프링일 경우, 제1스프링(230)의 내측단(231)은 로터(240)의 로터 축(242)에 연결될 수 있고, 제1스프링(230)의 외측단(232)은 스프링 홀더(234)에 연결될 수 있다.

제1스프링(230)이 토션 스프링일 경우, 제1스프링(230)은 로터(240)의 로터 축(242)에 연결된 일단과, 스프링 홀더(234)에 연결된 타단을 포함할 수 있다.

제1스프링(230)은 로터(240)의 회전시 로터(240)에 의해 탄성 변형될 수 있고, 반대로 로터(240)를 회전시킬 수 있는 구성이면, 그 종류에 한정되지 않음은 물론이다.

로터(240)는 하우징(220) 내부에 회전 가능하게 수용될 수 있다. 로터(240)에는 케이블(210)이 연결될 수 있다. 로터(240)은 회전 중심인 로터 축(242)을 갖을 수 있다. 로터 축(242)은 제1스프링(230)에 연결될 수 있다.

로터(240)는 케이블(210)이 수용될 수 있는 케이블 수용홈(243)이 함몰된 로터 바디(244)를 포함할 있다. 케이블 수용홈(243)은 로터 바디(244)의 외둘레을 따라 형성될 수 있고, 케이블 수용홈(243)의 단면 형상은 고리 형상일 수 있다.

로터 축(242)은 로터 바디(244)의 일면에서 모터 어셈블리(260)의 반대편 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

로터(240)는 로터 축(242)의 반대편에 록커(250)의 록킹 축(252)이 내삽될 수 있는 수용홈(245)이 함몰되게 형성될 수 있다.

구동기(200)는 로터(240)에 설치되어 록커(250)에 형성된 록킹 축(252)을 안내하는 축 가이드(246)를 더 포함할 수 있다.

축 가이드(246)의 일 예는 로터(240)에 설치된 부시일 수 있다. 축 가이드(246)는 로터(240)의 수용홈(245)에 수용되도록 로터(240)에 고정될 수 있다.

록커(250)에 형성된 록킹 축(252)은 축 가이드(246)로 내삽될 수 있고, 로터(240) 또는 록커(250)의 이동시 축 가이드(246)는 록킹 축(252)을 안내할 수 있다.

구동기(200)는 축 가이드(246)와 록커(250) 사이에 배치된 제2스프링(247)을 더 포함할 수 있다. 제2스프링(247)은 외력이 없을 때, 축 가이드(246)와 록커(250)가 서로 멀어지는 방향으로 축 가이드(246)와 록커(250)를 밀어 낼 수 있다. 제2스프링(247)은 축 가이드(246)와 록커(250) 중 적어도 하나가 이동될 때, 축 가이드(246)와 록커(250)의 사이에서 충격을 흡수할 수 있다. 제2스프링(247)의 일 예는 코일 스프링 또는 토션 스프링일 수 있다.

한편, 로터(240)는 록커(250)와 록킹되거나 록킹 해제될 수 있고, 로터(240)에는 록커(250)가 삽입되어 수용되는 수용홈(S2)이 형성될 수 있다. 수용홈(S2)에는 록커(250)가 록커(250)의 회전 방향으로 걸리는 돌기(248)가 돌출될 수 있다.

수용홈(S2)은 로터 바디(244)의 양면 중 로터 축(242)가 돌출된 면의 반대면에 함몰된 형상으로 형성될 수 있고, 로터(240)는 로터 바디(244)에서 돌출되고 내부에 수용홈(S2)이 형성된 둘레부(249)를 더 포함할 수 있다. 둘레부(249)는 로터 축(242)의 반대 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 둘레부(249)는 원형 형상으로 형성될 수 있다.

돌기(248)는 로터 바디(244)의 양면 중 로터 축(242)가 돌출된 면의 반대면에 돌출되게 형성될 수 잇다. 돌기(248)은 둘레부(249)의 내둘레면에 돌출되게 형성될 수 있다.

록커(250)는 하우징(220) 내부에 수용될 수 있다. 록커(250)는 로터(240)와 록킹되거나 해제될 수 있다.

로터(240)와 록커(250) 중 어느 하나는 다른 하나를 향해 전진되거나 다른 하나에서 후퇴될 수 있다. 로터(240)와 록커(250)가 서로 근접하게 되었을 때, 로터(240)와 록커(250)는 도 10에 도시된 바와 같이, 록킹될 수 있다. 로터(240)와 록커(250)가 서로 멀어지게 되었을 때, 로터(240)와 록커(250)는 도 9에 도시된 바와 같이, 록킹 해제될 수 있다.

록커(250)는 록킹 축(252)과, 록킹 축(252)에서 돌출된 회전 바디(253)을 포함할 수 있다. 록커(250)는 회전 바디(253)에서 돌출된 아암부(254)를 더 포함할 수 있다.

록킹 축(252)은 회전 바디(253)의 양 방향으로 돌출되게 제공될 수 있고, 록킹 축(252)의 일부는 축 가이드(246)로 내삽된 상태에서 축 가이드(246)에 의해 지지될 수 있다.

아암부(254)는 회전 바디(253)의 외둘레 보다 더 외측에 위치되게 돌출될 수 있다. 아암부(254)는 회전 바디(253)이 도 10에 도시된 바와 같이, 수용홈(S2)에 삽입되어 수용되었을 때, 로터(240)의 돌기(248)에 반경 방향으로 걸릴 수 있다. 즉, 로터(240)와 록커(250)는 록킹 될 수 있다.

아암부(254)는 회전 바디(253)이 도 9에 도시된 바와 같이, 수용홈(S2) 외부에 위치할 때, 로터(240)의 돌기(248)에 반경 방향으로 걸리지 않다. 즉, 로터(240)와 록커(250)는 록킹 해제될 수 있다.

구동기는 록커(250)를 회전시키는 회전 축(262)을 갖는 모터 어셈블리(260)를 포함할 수 있다.

모터 어셈블리(260)의 회전 축(262)는 록킹 축(252)에 연결될 수 있고, 모터 어셈블리(260)의 구동시 록커(250)는 모터 어셈블리(260)에 의해 회전될 수 있다.

모터 어셈블리(260)는 록커(250)가 로터(240)를 회전시키는 회전력을 록커(250)에 제공할 수 있고, 로터(240)와 록킹된 록커(250)는 모터 어셈블리(260)의 구동시, 로터(240)를 회전시킬 수 있다.

모터 어셈블리(260)은 하우징(220)에 설치될 수 있다. 모터 어셈블리(260)은 아우터 하우징(223)에 결합될 수 있다.

모터 어셈블리(260)는 회전력을 발생시키는 모터(264)와, 모터(264)에 연결된 감속기(266)를 포함할 수 있고, 회전축(262)은 감속기(266)에 연결될 수 있다.

감속기(266)는 모터(264)에 연결된 적어도 하나의 감속기어를 포함할 수 있다.

모터 어셈블리(260)는 모터(264) 또는 감속기(266)를 센싱할 수 있는 센서를 더 포함할 수 있다.

구동기는 무빙 하우징(221,222)을 이동시키는 하우징 무버(270)를 더 포함할 수 있다.

하우징 무버(270)은 아우터 하우징(223)에 배치될 수 있다. 하우징 무버(270)는 하우징 무버 장착부(226)에 장착되어 무빙 하우징(221)(222)을 이동시킬 수 있다.

하우징 무버(270)는 무빙 하우징(221,222)를 직선 이동시킬 수 있는 푸시 로드를 갖는 리니어 액츄에이터나 솔레노이드일 수 있다.

하우징 무버(270)가 리니어 액츄에이터일 경우, 하우징 무버(270)는 푸시 로드를 갖는 초음파 액츄에이터나 피에조 모터나 리니어 모터일 수 있다.

하우징 무버(270)가 솔레노이드일 경우, 솔레노이드 축(272)은 무빙 하우징(221,222)로 전진되어 무빙 하우징(221,222)을 밀어낼 수 있다. 하우징 무버(270)가 솔레노이드일 경우, 솔레노이드는 온되어 솔레노이드 축이 무빙 하우징(221,222)을 밀어내게 할 수 있다.

하우징 무버(270)는 무빙 하우징(221,222)를 직선 이동시킬 수 있는 구성이면, 그 종류에 한정되지 않고, 유압 실린더나 공압 실린더 등의 경우에도 적용 가능함은 물론이다.

하우징 무버(270)는 비 록킹 위치(P2)에 위치하던 무빙 하우징(221)(222)을 록킹 위치(P1)로 이동시키도록 배치될 수 있다. 록킹 위치(P1)는 로터(240)와 록커(250)가 록킹되는 위치일 수 있다. 록킹 위치(P1)는 비 록킹 위치(P2)에 위치하던 무빙 하우징(221)(222)이 모터 어셈블리(260)와 근접해지는 방향으로 전진된 위치일 수 있다. 록킹 위치(P1)은 도 10에 도시된 바와 같이, 무빙 하우징(221)(222) 내부에 수용된 로터(240)가 록커(250)에 록커(250)의 회전 방향으로 록킹될 수 있는 위치일 수 있다.

이하, 도 12 내지 도 17을 참조하여 센서 모듈에 대해 설명한다.

도 12은 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈의 사시도이고, 도 13은 도 12에 도시된 센서 모듈 내부가 도시된 사시도이며, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈 일 예의 내부가 도시된 도이고, 도 15은 본 발명의 실시예에 따른 케이블의 양단 사이 거리가 멀어졌을 때 센서 모듈 일 예의 내부가 도시된 도이다.

센서 하우징(310)에는 케이블(210)이 관통되는 통공(311)(312)이 형성될 수 있고, 센서 하우징(310)의 내부에는 공간(S3)이 형성될 수 있다.

센서 하우징(310)은 복수개 하우징(313)(314)의 결합체로 구성될 수 있고, 복수개 하우징(313)(314)의 사이에 공간(S3)이 형성될 수 있다.

복수개 하우징(313)(314)은 프론트 하우징과 리어 하우징으로 구성되거나, 좌측 하우징과 우측 하우징으로 구성될 수 있다. 프론트 하우징 또는 좌측 하우징은 제1하우징(313)일 수 있고, 리어 하우징 또는 우측 하우징은 제2하우징(314)일 수 있다.

센서 하우징(310)은 내부가 개방되게 구성될 수 있고, 제1하우징(313)과 제2하우징(314)는 힌지로 회전 가능하게 연결되거나 후크 등의 체결부로 분리 가능하게 결합될 수 있다.

통공(311)(312)은 센서 하우징(310)에 한 쌍 제공될 수 있고, 통공(311)(312)는 센서 하우징(310)의 일측에 형성된 제1통공(311)과, 센서 하우징(310) 중 제1통공의 반대편에 형성된 제2통공(312)을 포함할 수 있다.

제1통공(311)과 제2통공(312)는 센서 하우징(310)의 길이방향(Z)으로 서로 이격될 수 있다.

제1통공(311)은 제2통공(312) 보다 구동기(200)에 더 근접한 통공일 수 있고, 제2통공(312)는 제1통공(311) 보다 케이블 고정부(194)에 더 근접한 통공일 수 있다.

센서 모듈(300)는 케이블(210)을 가이드하는 케이블 가이드(316)(317)를 더 포함할 수 있다. 케이블 가이드(316)(317)는 센서 하우징(310)에 배치될 수 있다.

케이블 가이드(316)(317)는 통공(311)(312)와 1:1 대응될 수 있고, 케이블 가이드(316)(317)는 통공(311)(312)의 주변에서 센서 하우징(310)의 중앙을 향해 통체 형상으로 돌출될 수 있다. 케이블 가이드(316)(317)의 내부에는 통공(311)(312)와 연통되는 공간이 형성될 수 있다.

케이블 가이드(316)(317)는 센서 하우징(310)에 복수개 제공될 수 있고, 복수개 케이블 가이드(316)(317)는 제1 케이블 가이드(316)와, 제2 케이블 가이드(317)을 포함할 수 있다.

제1 케이블 가이드(316)는 제1통공(311)의 주변에서 센서 하우징(310)의 중앙을 향해 돌출될 수 있다.

제2 케이블 가이드(317)는 제2통공(312)의 주변에서 센서 하우징(310)의 중앙을 향해 돌출될 수 있다.

제1통공(311)과 제2통공(312)을 잇는 연장선(L)은 복수개 케이블 가이드(316)(317)를 관통할 수 있고, 케이블(210) 중 복수개 케이블 가이드(316)(317)을 관통하는 부분은 케이블 가이드(316)(317)의 길이만큼 직선 형상을 유지할 수 있다.

웨어러블 로봇은 사용자의 체형이나 착용위치에 따라, 케이블(210)의 단부 위치가 조금씩 상이할 수 있고, 이러한 차이는 케이블(210)의 장력 측정시 오차를 발생할 수 있다.

반면에, 케이블 가이드(316)(317)가 케이블(210) 중 통공(311)(312)의 주변에 위치하는 부분을 직선 형상으로 가이드할 경우, 사용자의 체형이나 착용위치에 따라 발생되는 케이블(210)의 장력 오차는 최소화될 수 있다.

케이블(210)을 센서 하우징(310)을 관통할 수 있고, 센서 하우징(310)의 내부에서 후술하는 적어도 하나의 아이들러(301)(302)(303)에 의해 적어도 1회 꺽일 수 있다.

케이블(210) 중 센서 하우징(310)의 공간(S3)에 수용되는 부분은 대략 지그재그 향상으로 꺽일 수 있다.

센서 모듈(300)는 적어도 하나의 아이들러를 포함할 수 있고, 아이들러는 센서 하우징(310)의 공간(S3)에 배치된 상태에서 케이블(210)을 가압할 수 있다.

센서 모듈(300)는 복수개 아이들러(301)(302)(303)를 포함할 수 있고, 복수개 아이들러(301)(302)(303)는 케이블(210)을 기준으로 서로 반대편에 위치할 수 있다.

복수개 아이들러(301)(302)(303) 중 일부는 케이블(210)을 일방향으로 가압할 때, 복수개 아이들러(301)(302)(303) 중 나머지는 케이블(210)을 타 방향으로 가압할 수 있다.

센서 모듈(300)는 케이블(210)의 일측에 위치하는 한 쌍의 제1아이들러(301)(303)와, 케이블(210)의 타측에 위치하는 제2아이들러(302)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 한 쌍의 제1아이들러(301)(303)가 케이블(210)의 왼쪽에서 케이블(210)의 일부를 우측으로 가압할 경우, 제2아이들러(302)는 케이블(210)의 오른쪽에서 케이블(210)의 다른 일부를 좌측으로 가압할 수 있다.

제1아이들러(301)(303)와 제2아이들러(302)은 교대로 배치될 수 있고, 케이블(210)의 길이 방향(Z)으로 서로 이격될 수 있다.

케이블(210)의 길이 방향(Z)은 케이블(210)이 전체적으로 연장된 방향으로서, 제1통공(311)과 제2통공(312)을 잇는 연장선(L)의 길이 방향으로 정의될 수 있다.

복수개 아이들러(301)(302)(303) 각각은 케이블(201)의 길이 방향(Z)과 직교한 방향(X)으로 길게 배치될 수 있다. 복수개 아이들러(301)(302)(303) 각각은 케이블(201)의 길이 방향(Z)과 직교한 방향(X)으로 이동될 수 있다. 복수개 아이들러(301)(302)(303) 각각은 케이블(210)의 주변에서 케이블(210)의 길이 방향(Z)과 직교한 방향(X)으로 외력을 가할 수 있다.

센서 모듈(300)는 공간(S3)에 이동 가능하게 수용된 슬라이더(320)와; 슬라이더(320)에 회전 가능하게 배치되고 케이블(210)을 지지하는 적어도 하나의 롤러(330)와; 슬라이더(320)를 탄지하는 스프링(340)를 포함할 수 있다.

슬라이더(320)와, 롤러(330)와, 스프링(340)은 케이블(210)에 외력을 가하여 케이블(210)의 장력을 조정할 수 있는 아이들러를 구성할 수 있고, 케이블(210) 중 공간(S3)에 위치하는 부분이 꺽이는 형상을 갖도록 케이블(210)을 가압할 수 있다.

센서 모듈(300)는 스프링(340)을 가이드 하는 스프링 가이드(318)를 더 포함할 수 있다.

스프링 가이드(318)에는 스프링(340)을 수용하는 스프링 공간(S4)이 형성될 수 있고, 스프링(340)는 스프링 공간(S4)에 수용될 수 있다. 스프링 가이드(318)는 스프링(340)이 수용되는 스프링 포켓일 수 있다. 스프링(340)은 스프링 가이드(318) 내부에서 압축되거나 인장될 수 있다.

스프링 가이드(318)은 센서 하우징(310)에 배치될 수 있고, 센서 하우징(310)의 공간(S3)에 위치되게 형성될 수 있다. 스프링 가이드(318)은 센서 하우징(310)의 측벽에서 돌출되게 형성될 수 있다.

스프링 가이드(318)은 케이블(210)의 길이방향(Z)과 직교한 방향(X)으로 길게 형성될 수 있다.

스프링 가이드(318)은 스프링(340)이 슬라이더(320)를 지지하는 위치에서 이탈되지 않게 스프링(340)을 유지시킬 수 있고, 케이블(210)의 장력 측정시 발생될 수 있는 오차를 최소화할 수 있다.

스프링(340)이 슬라이드(320)를 신뢰성 높게 탄지하지 못하고 비스듬하게 뒤틀리거나 이탈될 경우 경우, 케이블(210)의 장력 측정시 오차가 발생될 수 있다.

반면에, 스프링(340)이 스프링 가이드(318) 내부에 신뢰성 높게 유지될 경우, 케이블(210)의 장력 측정시 발생될 수 있는 오차는 최소화될 수 있다.

슬라이더(320)는 롤러(330)가 회전 가능하게 지지되는 롤러 마운터일 수 있다. 롤러(330)가 케이블(210)에서 가해지는 외력에 의해 이동되면, 슬라이더(320)는 롤러(330)와 함께 이동될 수 있다.

슬라이더(320)는 지지축(322)와, 바디(324)를 포함할 수 있다.

지지축(322)에는 롤러(330)가 회전 가능하게 연결될 수 있다. 지지축(322)은 바디(324)에서 돌출될 수 있다.

바디(324)는 센서 하우징(310)을 따라 슬라이드 이동될 수 있다. 바디(324)는 센서 하우징(310)의 내면 또는 스프링 가이드(318)의 내면에 면 접촉될 수 있고, 센서 하우징(310) 또는 스프링 가이드(318)에 슬라이드 안내될 수 있다. 바디(324)는 센서 하우징(310) 또는 스프링 가이드(318)에 면접촉되는 적어도 하나의 슬라이드 면을 포함할 수 있다.

슬라이더(320)는 스프링(340)과 롤러(330) 사이에서, 스프링(340)이 가하는 외력과, 케이블(210)이 가하는 외력에 의해 이동될 수 잇다.

구동기(200)가 케이블(210)을 당기는 힘이 작을 경우, 케이블(210)에 작용하는 장력은 작고, 케이블(210)이 롤러(330)를 미는 힘은 스프링(340)이 슬라이더(320)를 미는 힘 보다 작을 수 있다. 이 경우, 슬라이더(320)는 힘 센서와 멀어지는 방향으로 이동될 수 있고, 케이블(210) 중 센서 하우징(310)의 공간(S3)에 수용된 부분은 도 14에 도시된 바와 같이, 최대로 꺽인 형상과 근접한 형상일 수 있다.

반대로, 구동기(200)가 케이블(210)을 당기는 힘이 클 경우, 케이블(210)에 작용하는 장력은 크고, 케이블(210)이 롤러(330)를 미는 힘은 스프링(340)이 슬라이더(320)를 미는 힘 보다 클 수 있다. 이 경우, 슬라이더(320)는 후술하는 힘 센서와 근접해지는 방향으로 이동될 수 있고, 케이블(210) 중 센서 하우징(310)의 공간(S3)에 수용된 부분은 도 15에 도시된 바와 같이, 최대로 펼쳐지는 형상과 근접한 형상일 수 있다.

슬라이더(340)의 위치는 구동기(200)에서 케이블(210)에 가하는 장력의 크기에 따라 결정될 수 있다.

롤러(330)는 슬라이더(320) 특히, 지지축(322)에 연결된 상태에서 지지축(322)을 중심으로 회전될 수 있고, 그 외둘레면이 케이블(210)과 접촉될 수 있다.

롤러(330)은 도 14에 도시된 바와 같이, 케이블(210)을 밀거나 도 15에 도시된 바와 같이, 케이블(210)에 의해 밀릴 수 있다. 롤러(330)는 구동기(200)에서 케이블(210)을 당기는 장력이 클 일 경우, 케이블(210)에 의해 밀릴 수 있다. 롤러(330)는 구동기(200)에서 케이블(210)을 당기는 힘이 작을 경우, 케이블(210)을 밀 수 있다.

센서 모듈(300)은 복수개의 롤러(330)를 포함할 수 있고, 복수개 롤러(330)는 센서 하우징(310) 내부에 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수개 롤러(330)는 제1통공(311)과 제2통공(312) 사이에 위치되게 제공될 수 있다. 복수개 롤러(330)는 제1통공(311)과 제2통공(312)을 잇는 연장선(L)을 따라 서로 이격될 수 있다. 복수개 롤러(330)는 일부가 오버랩될 수 있다.

케이블(210)은 복수개 롤러(330)에 의해 다수회 꺽일 수 있다. 케이블(210)은 복수개 롤러(330)의 외면을 따라 꺽이면서 제1통공(311)과 제2통공(312) 사이에 길게 배치될 수 있다.

스프링(340)은 롤러(330)가 스프링(340)과 멀어지는 방향으로 슬라이더(320)를 탄지할 수 있다. 스프링(240)는 센서 하우징(310)과 슬라이더(320)의 사이에 배치되거나 후술하는 힘 센서와 슬라이드(320) 사이에 배치될 수 있다.

스프링(340)의 일 예는 슬라이더(320)에 접촉되게 배치되고, 슬라이더(320)를 케이블(210)의 방향으로 밀어낼 수 있는 코일 스프링일 수 있다.

예를 들면, 도 14에 도시된 센서 모듈(300)은 사용자가 허리를 세웠을 때의 센서 모듈(300) 내부 및 케이블(210)이 도시된 도일 수 있고, 도 15에 도시된 센서 모듈(300)은 사용자가 허리를 구부렸을 때의 센서 모듈(300)의 내부 및 케이블(210)가 도시된 도일 수 있다.

도 14에 도시된 케이블(210)과 도 15에 도시된 케이블(210)은 실질적으로 길이가 동일하되, 센서 하우징(310)의 내부에 위치하는 부분의 꺽인 각도가 서로 상이할 수 있다.

도 14에 도시된 케이블(210) 중 케이블 고정부(194)와 구동기(200) 사이의 거리(H1, 이하, 제1거리라 칭함)는 짧을 수 있고, 도 14에 도시된 케이블(210)에는 전체적으로 작은 장력이 작용될 수 있으며, 케이블(210)은 복수개 아이들러(301)(302)(303)에 의해 전체적으로 큰 각도로 꺽일 수 있다.

반면에, 도 15에 도시된 케이블(210) 중 케이블 고정부(194)와 구동기(200) 사이의 거리(H2, 이하, 제2거리라 칭함)는 제1거리(H1) 보다 멀 수 있고, 도 15에 도시된 케이블(210)에는 도 14에 도시된 경우 보다 큰 장력이 작용될 수 있다. 케이블(210)에 큰 장력이 작용할 경우, 케이블(210)은 복수개 아이들러(301)(302)(303)을 밀어낼 수 있고, 스프링(340)은 큰 복원력을 갖고 압축될 수 있으며, 케이블(210)은 최대한 펼쳐진 상태와 비슷한 형상으로 꺽일 수 있다.

센서 모듈(300)는 케이블(210)에 인가되는 힘을 센싱하는 힘 센서를 포함할 수 있다.

힘 센서의 일 예는 스트레인 게이지(350)를 포함할 수 있다. 스트레인 게이지(350)는 스프링(340)을 지지하게 배치될 수 있다.

스트레인 게이지(350)는 센서 하우징(310)에 설치될 수 있다. 트레인 게이드(350)는 센서 하우징(310)의 측벽에 설치될 수 있다. 스트레인 게이드(350)는 센서 하우징(310)과 스프링(340)의 사이에 배치될 수 있다. 스프링(340)의 일측은 스트레인 게이지(350)에 연결될 수 있고, 스프링(340)의 타측은 슬라이더(320)의 바디(322)를 향할 수 있다.

스트레인 게이지(350)는 스프링(340)의 변형 정도를 측정하는 측정기일 수 있다. 스트레인 게이지(350)는 스프링(340)에 부착될 수 있고, 스프링(340)에 작용하는 힘이 변화될 때, 스트레인 게이지(350)의 전기적 저항은 변화될 수 있으며, 이러한 저항의 변화로부터 스프링(340)의 변형률(또는 변형량)을 측정할 수 있고, 응력이 산출될 수 있다.

스트레인 게이지(350)에 의해 측정된 변형률에 의해 케이블(210)에 인가되는 장력은 산출될 수 있다.

변형률이 클 경우, 케이블(210)에 인가되는 장력은 클 수 있고, 변형률이 작을 경우, 케이블(210)에 인가되는 장력은 작을 수 있다.

스트레인 게이지(350)에서 측정된 측정값의 신호는 프로세서(180)로 송출될 수 있고, 프로센서(189)는 스트레인 게이지(350)에서 송출된 신호에 따라 현재 케이블(210)에 인가 중인 장력을 산출할 수 있다. 프로세서(180)는 산출된 장력에 따라 구동기(200)의 구동/정지나 구동기(200)의 속도, 구동기(200)의 가속/감속 등을 제어할 수 있다.

본 실시예의 센서 모듈(300)는 패시비 장력 센서 모듈(Passive Tension Sensor Module)일 수 있고, 센서 모듈(300)을 구성하는 복수의 구성들이 모듈화된 상태에서, 케이블(210)의 이탈을 방지할 수 있고, 케이블(210)의 장력을 센싱할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈 다른 예의 내부가 도시된 도이고, 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 케이블의 양단 사이 거리가 멀어졌을 때 센서 모듈 다른 예의 내부가 도시된 도이다.

도 16 및 도 17에 도시된 센서 모듈은 힘 센서가 스프링(340)의 압축 변위(x)를 측정하는 변위센서(350')를 포함할 수 있다.

스프링(340)은 일측이 센서 하우징(310)의 측벽에 위치하고, 타측이 슬라이더(320)의 바디(324)에 배치될 수 있다.

변위센서(350')의 일 예는 스프링(340)의 길이 변화나 슬라이더(320)의 이동 변위를 센싱할 수 있는 직선 변위센서일 수 있고, 자기저항 변위센서나 전자유도식 변위센서나 정전용량형 변위센서나 광학식 변위센서 등의 다양한 변위센서가 적용 가능하다.

스프링(340)의 압축 변위(x)는 롤러(330)가 이동된 변위 또는 슬라이더(230)가 이동된 변위와 동일할 수 있고, 변위센서(350')가 스프링(340)의 압축 변위(x)를 센싱할 경우, 프로세서(180)는 센싱된 값으로부터 케이블(210)의 장력을 산출할 수 있다.

변위센서(350')에서 측정된 측정값의 신호는 프로세서(180)로 송출될 수 있고, 프로센서(189)는 변위센서(350')에서 송출된 신호에 따라 케이블(210)에 인가 중인 장력을 산출할 수 있다. 프로세서(180)은 산출된 장력에 따라 구동기(200)의 구동/정지나 구동기(200)의 속도, 구동기(200)의 가속/감속 등을 제어할 수 있다.

도 16 및 도 17에 도시된 센서 모듈(300)은 스프링(340)이 센서 하우징(310)에 지지되는 구성과 변위센서(350') 이외의 기타 구성이 도 12 내지 도 15에 도시된 센서 모듈의 일 예와 동일할 수 있고, 도 12 내지도 도 15에 도시된 센서 모듈 일 예와 동일한 구성에 대해서는 중복된 설명을 피하기 위해 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

190: 착용 바디 200: 구동기
210: 케이블 300: 센서 모듈
310: 센서 하우징 320: 슬라이더
330: 롤러 340: 스프링
350: 스트레인 게이지 350': 변위센서

Claims

사용자가 착용하는 착용 바디와;
상기 착용 바디와 이격된 구동기와;
상기 착용 바디 및 구동기에 연결된 케이블과;
상기 케이블이 관통되는 센서 모듈을 포함하고,
상기 센서 모듈은
상기 케이블이 관통되는 통공이 형성되고 내부에 공간이 형성된 센서 하우징과;
상기 공간에 이동 가능하게 수용된 슬라이더와;
상기 슬라이더에 회전 가능하게 설치되고 상기 케이블을 지지하는 적어도 하나의 롤러와;
상기 슬라이더를 탄지하는 스프링과;
상기 케이블에 인가되는 힘을 센싱하는 힘 센서를 포함하는 웨어러블 로못.
제 1 항에 있어서,
상기 힘 센서는 상기 스프링을 지지하는 스트레인 게이지를 포함하는 웨어러블 로못.
제 2 항에 있어서,
상기 스트레인 게이지는 상기 센서 하우징에 설치된 웨어러블 로못.
제 1 항에 있어서,
상기 힘 센서는 상기 스프링의 압축 변위를 측정하는 변위센서를 포함하는 웨어러블 로못.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 하우징에 배치되고 상기 케이블을 가이드하는 케이블 가이드를 더 포함하는 웨어러블 로못.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 하우징에 배치되고 상기 스프링을 가이드 하는 스프링 가이드를 더 포함하는 웨어러블 로못.
제 6 항에 있어서,
상기 스프링 가이드는 상기 스프링을 수용하는 스프링 공간이 형성된 웨어러블 로못.
제 1 항에 있어서,
상기 통공은
상기 센서 하우징의 일측에 형성된 제1통공과,
상기 센서 하우징 중 상기 제1통공의 반대편에 형성된 제2통공을 포함하는 웨어러블 로못.
제 8 항에 있어서,
상기 롤러는 상기 제1통공과 제2통공 사이에 복수개 제공되고,
복수개 롤러는 상기 제1통공과 제2통공을 잇는 연장선을 따라 서로 이격되는 웨어러블 로못.
제 9 항에 있어서,
상기 복수개 롤러는 일부가 오버랩되는 웨어러블 로못.
제 1 항에 있어서,
상기 롤러는 상기 센서 하우징 내부에 복수개가 서로 이격되게 배치되고,
상기 케이블은 복수개 롤러에 의해 다수회 꺽이는 웨어러블 로못.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 모듈은 상기 착용 바디에 설치된 웨어러블 로못.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 하우징은 상기 구동기와 이격된 웨어러블 로못.