KR20220067646A - 보행지원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치는 제1조인트, 제1서포터, 제1어시스터 및 제2어시스터를 포함한다. 제1조인트에는 정방향 또는 역방향으로 회전가이드를 회전시키는 제1액추에이터가 구비된다. 제1서포터는 제1조인트에 결합된 한 쪽 끝을 중심으로 하여 다른 쪽 끝이 회전가이드의 회전에 따라 회전하고, 사용자의 대퇴부와 인접하게 배치된다. 제1어시스터 및 제2어시스터는 제1서포터에 구비되어 사용자의 대퇴부 앞과 뒤에 각각 배치된다.
그리고, 제1서포터는 회전가이드가 이동하는 경로를 제공하는 가이드레일, 가이드레일에 고정되어 회전가이드의 이동을 제한하는 제1스토퍼 및 제2스토퍼를 포함한다.
또한, 회전가이드가 제1스토퍼 및 제2스토퍼 사이에 위치한 상태에선 제1액추에이터의 동력이 제1서포터로 전달되지 않고, 제1스토퍼 또는 제2스토퍼에 회전가이드가 접하는 경우에 제1액추에이터의 동력이 제1서포터에 전달된다.

Description

보행지원장치{WALKING ASSISTANCE APPARATUS}
본 발명은 보행지원장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 운동에 개입하는 영역을 최소화함으로써 사용자가 보다 자유롭게 움직일 수 있도록 한 보행지원장치에 관한 것이다.
일반적으로 부상이나 노화로 인해 보행이 어려운 경우, 보행을 보조해 주는 장치들을 사용한다. 보행 중 체중을 지탱해 주는 장치가 널리 활용되고 있고, 근래에는 동력을 이용해 사용자의 보행을 지원하는 장치들도 제안되고 있다.
보행지원장치는 재활을 돕는 용도, 보행에 어려움을 겪는 신체약자를 위한 용도, 사용자의 근력을 보조하고 피로감을 감소시키는 산업용 등 다양한 용도로 개발되고 있고, 그 사용영역도 넓어지고 있다.
또한, 사용자의 체중을 지탱해 주거나 분산해 주는 방식, 탄성을 지닌 재질로 사용자의 관절 회전을 보조함으로써 근력사용을 감소시키는 방식, 별도의 동력발생수단을 구비해 사용자의 움직임을 강제하는 방식 등으로 나누어 볼 수도 있다.
대한민국등록특허 제10-1301306호(이하, '관련기술 1'이라 한다.)는 '보행용 지팡이'를 개시한다. 관련기술 1은 사용자의 체중을 지탱하기 위한 보행지원 장치이다. 지팡이 형태로 사용자가 한 손 또는 두 손으로 파지해 땅을 디딤으로써 다리에 가해지는 하중을 감소시킨다. 하지만, 사용자가 앞 뒤로 대퇴부를 이동시키는 동작을 수행함에는 도움을 줄 수 없다는 단점이 있었다.
그리고, 대한민국공개특허 제10-2019-0079034호(이하, '관련기술 2'라 한다.)는 '사용자의 관절 경직도를 고려한 재활 운동 방법 및 그 시스템'을 개시한다.
관련기술 2에는 사용자에게 착용시키는 재활 로봇이 개시되고, 재활 로봇은 일련의 동력을 발생시켜 재활 로봇을 착용한 사용자의 이동을 강제한다.
하지만, 이러한 재활 로봇은 사용자의 운동을 강제함으로써 사용자가 불편함을 느낄 수 있고, 자칫 오작동 시에는 사용자에게 부상도 입힐 수 있는 단점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술의 제안이 필요하였다.
본 발명의 일 과제는, 동력을 사용해 사용자의 주행을 보조하면서도 사용자의 구속을 최소화한 보행지원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 종래의 보행지원장치들이 사용자의 움직임을 구속함으로써 사용자에게 불편함을 줬던 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 사용자의 보행을 강제하기 위해 사용자와 접촉하는 부위가 많았던 종래기술의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 동력장치가 갑작스럽게 작동할 경우 사용자의 근육이 놀라거나 손상될 수 있었던 종래기술의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제나 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치는 제1조인트, 제1서포터, 제1어시스터 및 제2어시스터를 포함한다. 제1조인트에는 정방향 또는 역방향으로 회전가이드를 회전시키는 제1액추에이터가 구비된다. 제1서포터는 제1조인트에 결합된 한 쪽 끝을 중심으로 하여 다른 쪽 끝이 회전가이드의 회전에 따라 회전하고, 사용자의 대퇴부와 인접하게 배치된다. 제1어시스터 및 제2어시스터는 제1서포터에 구비되어 사용자의 대퇴부 앞과 뒤에 각각 배치된다.
그리고, 제1서포터는 회전가이드가 이동하는 경로를 제공하는 가이드레일, 가이드레일에 고정되어 회전가이드의 이동을 제한하는 제1스토퍼 및 제2스토퍼를 포함한다.
또한, 회전가이드가 제1스토퍼 및 제2스토퍼 사이에 위치한 상태에선 제1액추에이터의 동력이 제1서포터로 전달되지 않고, 제1스토퍼 또는 제2스토퍼에 회전가이드가 접하는 경우에 제1액추에이터의 동력이 제1서포터에 전달된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치에서 제1스토퍼 및 제2스토퍼의 위치는 사용자의 선택에 따라 변경된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치에서 회전가이드와 제1스토퍼의 간격 또는 회전가이드와 제2스토퍼의 간격이 미리 정해진 거리 이하로 좁혀지면 제1액추에이터의 회전속도가 감소한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치에서 제1어시스터 및 제2어시스터는 사용자의 대퇴부와 접하는 부분에 가해지는 압력을 감지하는 압력감지부를 포함한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치는 제1조인트와 결합되고, 사용자 허리의 적어도 일부를 감싸도록 형성되는 베이스 및 베이스에 사용자의 허리를 구속하는 제1지지구를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치는 제1서포터의 다른 쪽 끝에 결합되며 제2액추에이터가 구비되는 제2조인트, 제2조인트에 결합된 한 쪽 끝을 중심으로 하여 다른 쪽 끝이 제2액추에이터의 작동에 따라 회전하고, 사용자의 종이리와 인접하게 배치되는 제2서포터 및 제2서포터의 다른 쪽 끝에 결합되고, 사용자의 발이 올려지는 풋스텝을 포함한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치에서 제2서포터는 사용자의 종아리에 결합되는 제2지지구를 포함한다.
본 발명에 의하면, 사용자의 신체가 구속되어 불편함을 느낄 수 있는 구간이 감소하는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 움직임과 반대로 사용자의 신체에 힘을 가하는 확률이 현저하게 줄어드는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 근력을 지원해 사용자의 피로도를 감소시키고, 원활한 보행훈련을 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 신체와 접촉되는 부분이 적어 사용자가 편하게 착용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치를 사용자가 착용한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치의 부분사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치의 구동원리를 간략하게 도시한 개략도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치의 구동상태를 간략하게 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치에서 사용자의 보행을 지원하는 구간과, 사용자가 자유롭게 움직일 수 있는 구간을 표시한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 보행지원장치에서 제1지원모듈을 도시한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 보행지원장치에서 제2지원모듈을 도시한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 보행지원장치에서 제1지원모듈 및 제2지원모듈의 배치를 도시한 개략도이다.
이하, 본 발명을 적절한 실시예와 함께 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 첨부도면을 참조하면서 보다 상세하게 서술한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치를 사용자가 착용한 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치는 사용자의 신체에 착용된다.
또는, 사용자가 탑승하는 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 풋스텝(600)에 사용자가 발을 올려놓아 체중을 지지하거나, 별도로 구비된 손잡이를 파지하는 등 사용자의 신체를 구속함이 없이 사용자가 올라타는 형태로 구현될 수도 있다.
이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 사용자의 신체 일부를 구속해 착용되거나, 사용자가 탑승하는 형태로 구현될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치는 제1조인트(200), 제1서포터(300), 제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)를 포함한다. 그리고, 제1서포터(300)는 가이드레일(310), 제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340)를 포함한다.
제1조인트(200)에는 정방향 또는 역방향으로 회전가이드(220)를 회전시키는 제1액추에이터(210)가 구비된다.
제1서포터(300)는 제1조인트(200)에 결합된 한 쪽 끝을 중심으로 하여 다른 쪽 끝이 회전가이드(220)의 회전에 따라 회전한다. 그리고, 사용자의 대퇴부와 인접하게 배치된다.
제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)는 제1서포터(300)에 구비된다. 그리고, 제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)는 사용자의 대퇴부 앞과 뒤에 각각 배치된다.
가이드레일(310)은 회전가이드(220)가 이동하는 경로를 제공한다. 제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340)는 각각 가이드레일(310)에 고정될 수 있고, 회전가이드(220)의 이동을 제한한다.
회전가이드(220)가 제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340) 사이에 위치한 상태에선 제1액추에이터(210)의 동력이 제1서포터(300)로 전달되지 않고, 제1스토퍼(320) 또는 제2스토퍼(340)에 회전가이드(220)가 접하는 경우에는 제1액추에이터(210)의 동력이 제1서포터(300)에 전달된다.
또한, 제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340)의 위치는 사용자의 선택에 따라 변경될 수 있다.
그리고, 회전가이드(220)와 제1스포터의 간격 또는 회전가이드(220)와 제2스토퍼(340)의 간격이 미리 정해진 거리 이하로 좁혀지면 제1액추에이터(210)의 회전속도가 감소할 수 있다.
제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)는 사용자의 대퇴부와 접하는 부분에 압력을 감지하는 압력감지구가 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치는 제1조인트(200)와 결합되고 사용자 허리의 적어도 일부를 감쌀 수 있게 형성되는 베이스(100)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝에 결합되며 제2액추에이터(410)가 구비되는 제2조인트(400), 제2조인트(400)에 결합된 한 쪽 끝을 중심으로 하여 다른 쪽 끝이 제2액추에이터(410)의 작동에 따라 회전하고, 사용자의 종아리와 인접하게 배치되는 제2서포터(500) 및 제2서포터(500)의 다른 쪽 끝에 결합되고, 사용자의 발이 올려지는 풋스텝(600)을 더 포함할 수도 있다.
또한, 제2서포터(500)는 사용자의 종아리에 결합되는 제2지지구(510)를 포함할 수 있다.
아래에서는 상기한 구성들을 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치의 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치는 베이스(100), 제1조인트(200), 제1서포터(300), 제2조인트(400), 제2서포터(500) 및 풋스텝(600)을 포함할 수 있다.
베이스(100)는 사용자의 허리에 착용된다. 베이스(100)는 사용자의 허리 중 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 본 발명의 제1실시예에서는 사용자의 엉덩이 윗부분과 옆구리 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.
베이스(100)는 바디(110), 안착면(120) 및 제1지지구(130)를 포함한다. 바디(110)는 강체로 형성되고, 안착면(120)은 바디(110)의 내측, 곧 사용자의 신체와 접하는 면에 구비될 수 있다.
안착면(120)은 부드러운 재질 또는 탄성변형하는 재질로 이루어질 수 있고, 사용자가 바디(110)를 착용 시 사용자의 신체에 가해지는 충격이나 마찰이 크지 않도록 형성될 수 있다. 제2지지구(510)는 사용자의 허리를 감싸 사용자의 신체가 베이스(100)에 구속되도록 한다. 제2지지구(510)는 착탈 가능하게 구비되고, 사용자의 신체 조건에 맞추어 조절될 수도 있다.
베이스(100)는 연결부재(140)로 제1조인트(200)와 연결된다. 연결부재(140)는 강체로 형성될 수 있고, 베이스(100)와 제1조인트(200) 사이에 개재되어 베이스(100)에 제1조인트(200)를 고정한다.
제1조인트(200)는 사용자의 골반 일측 또는 양측에 구비될 수 있다. 제1조인트(200)는 관절로서 역할을 수행한다.
제1조인트(200)는 제1액추에이터(210) 및 회전가이드(220)를 포함한다. 제1액추에이터(210)는 회전력을 발생시킨다. 회전가이드(220)는 제1액추에이터(210)에 종속되어 제1액추에이터(210)의 회전에 따라 미리 정해진 반경 내에서 회전한다.
제1액추에이터(210)는 전기모터로 구현될 수 있다. 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 제1액추에이터(210)는 회전력을 발생하는 장치로 구현되면 될 것이고 전기모터로만 한정하는 것은 아니다.
제1서포터(300)는 소정의 길이를 갖는다. 제1서포터(300)는 강체로 형성되고, 사용자의 대퇴부와 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 또는 사용자에 맞춰 그 길이가 조절될 수도 있다.
제1서포터(300)는 그 한쪽 끝이 제1조인트(200)에 회전 가능하게 결합된다. 제1서포터(300)는 제1액추에이터(210)가 회전하면 그 회전 방향으로 다른 쪽 끝이 회전한다.
즉, 제1조인트(200)에 결합되는 제1서포터(300)의 한 쪽 끝을 중심으로 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝이 회전하게 된다. 구체적으로는, 제1액추에이터(210)가 하나의 방향으로 회전하면 회전가이드(220)가 일정한 곡률로 이동하게 된다. 회전가이드(220)는 제1서포터(300)를 가압해 회전시킨다.
제1액추에이터(210)는 정방향 그리고, 정방향과 반대방향인 역방향으로 각각 회전이 가능하게 구비된다.
제1액추에이터(210)가 정방향으로 회전 시 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝이 사용자의 앞쪽으로 들린다. 그리고, 제1액추에이터(210)가 역방향으로 회전 시 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝은 사용자의 뒤쪽으로 들리게 설정될 수 있다.
제1서포터(300)에는 제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)가 형성될 수 있다. 제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)는 각각 사용자의 대퇴부 앞쪽과 뒤쪽에 배치된다. 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝이 제1액추에이터(210)의 회전에 따라 사용자의 앞 쪽으로 들리면, 제2어시스터(350)가 사용자의 대퇴부 뒤편을 앞 쪽으로 밀어 올린다(이하, 굴곡운동이라 함.).
한편, 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝이 제1액추에이터(210)의 회전에 다라 사용자의 뒤 쪽으로 들리면, 제1어시스터(330)가 사용자의 대퇴부 앞 편과 접해 사용자의 대퇴부를 뒤 쪽으로 밀어준다(이하, 신전운동이라 함.).
제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)는 각각 제1서포터(300)로부터 분리될 수 있다. 즉, 제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)는 제1서포터에 탈착식으로 결합될 수 있다. 이는 사용자가 보행지원 방향을 선택적으로 조절할 수 있게 한다.
제1서포터(300)의 다른 쪽 끝에는 제2조인트(400)가 구비될 수 있다. 제2조인트(400)는 관절로서 사용자의 무릎 일측 또는 양측에 구비된다.
제2조인트(400)는 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝을 중심으로 회전한다.
제2조인트(400)는 제2액추에이터(410)를 포함하고, 제2액추에이터(410)는 제2조인트(400)에 결합되는 제2서포터(500)를 회전시킨다. 제2서포터(500)는 사용자의 종아리와 인접하게 배치된다.
제2서포터(500)는 소정의 길이를 지닌 강체로 형성된다. 또한, 사용자에게 맞춰 그 길이가 조절될 수도 있다. 그리고, 제2서포터(500)는 제2지지구(510)를 포함할 수 있다.
제2지지구(510)는 제2서포터(500)에 사용자의 종아리를 고정시킨다. 제2지지구(510)는 스트랩으로 형성될 수 있고, 그 길이가 조절될 수도 있다.
제2서포터(500)의 다른 쪽 끝에는 풋스텝(600)이 구비된다. 풋스텝(600)은 사용자의 발이 올려 놓일 수 있는 공간으로서, 풋스텝(600)에 올라간 사용자의 체중을 제2서포터(500)로 전달한다.
풋스텝(600)은 제2서포터(500)의 다른 쪽 끝에서 소정의 각도로 회전 가능하게 결합된다.
이때, 사용자의 신체와 접할 수 있는 베이스(100)의 안착면(120), 제1조인트(200) 및 제2조인트(400)의 내측면, 제1서포터(300) 및 제2서포터(500)의 내측면 등은 부드러운 재질의 부재로 이루어지거나 쿠션이 있는 재질로 이루어질 수 있다.
제1어시스터(330) 및 제2어시스터(350)에서 사용자의 신체와 접하는 부분도 부드러운 재질의 부재로 이루어지거나 쿠션이 있는 재질의 부재로 이루어질 수 있다.
또한, 안착면(120)이나 제1지지구(130), 제2지지구(510), 제1어시스터(330), 제2어시스터(350)에는 사용자의 움직임을 감지할 수 있는 센서가 더 구비될 수 있다. 센서는 사용자가 안착면(120), 제1지지구(130), 제2지지구(510), 제1어시스터(330) 또는 제2어시스터(350)에 가하는 압력을 감지하는 압력감지부일 수 있다.
압력감지부는 사용자의 신체로부터 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치로 가해지는 압력을 계측하고, 계측된 값에 따라 제1액추에이터(210)나 제2액추에이터(410)의 동작을 제어할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치의 부분사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치의 구동원리를 간략하게 도시한 개략도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치에서 제1조인트(200) 및 제1서포터(300)의 동력전달 계통을 보다 자세히 설명한다.
제1서포터(300)가 제1조인트(200)에 결합되는 한 쪽 끝에는 가이드레일(310)이 형성된다.
가이드레일(310)은 소정의 곡률을 지닌 레일로서, 회전가이드(220)가 이동하는 경로를 제공한다. 가이드레일(310)은 좁은 간격으로 형성된 장공일 수 있고, 그 경로는 반원형태로 이루어 질 수 있다. 가이드레일(310)에는 회전가이드(220)가 결합된다. 회전가이드(220)는 제1액추에이터(210)가 회전함에 따라 가이드레일(310)을 따라 이동하게 된다.
가이드레일(310)은 제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340)를 포함한다. 제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340)는 사용자가 그 위치를 선택할 수 있다.
제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340)의 위치를 조절함으로써, 보행동작을 지원하는 각도범위를 선택적으로 조절할 수 있게 된다.
구체적으로, 제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340)는 가이드레일(310)에 결합되고, 회전가이드(220)의 이동을 제한다.
회전가이드(220)는 제1스토퍼(320)와 제2스토퍼(340) 사이에서 이동하고, 회전가이드(220)가 제1스토퍼(320)와 접하면 회전가이드(220)가 제1스토퍼(320)를 밀어 제1서포터(300)가 회전하게 한다.
회전가이드(220)가 제2스토퍼(340)와 접하면 회전가이드(220)가 제2스토퍼(340)를 밀어 제1서포터(300)가 회전하게 한다.
즉, 제1액추에이터(210)가 정방향 또는 역방향으로 회전하면 소정의 구간에서 회전가이드(220)는 제1서포터(300)로의 동력전달 없이 움직인다.
그리고, 회전가이드(220)가 제1스토퍼(320) 또는 제2스토퍼(340)와 접하게 되면 제1서포터(300)에는 제1액추에이터(210)로부터 발생한 동력이 전달된다.
제1스토퍼(320) 및 제2스토퍼(340)에는 거리감지센서가 구비될 수 있다. 또는, 회전가이드(220)에 거리감지센서가 구비될 수 있다. 거리감지센서는 제1스토퍼(320)와 회전가이드(220), 제2스토퍼(340)와 회전가이드(220) 사이의 거리를 계측한다. 거리감지센서를 통해 감지된 제1스토퍼(320)와 회전가이드(220), 제2스토퍼(340)와 회전가이드(220) 사이의 거리가 미리 정해진 거리 이하일 때는 제1액추에이터(210)의 회전속도가 감소한다. 제1액추에이터(210)의 회전속도는 점진적으로 감속될 수 있다.
거리감지센서는 회전가이드(220)가 제1스토퍼(320)나 제2스토퍼(340)와 충돌하는 것을 방지하고, 제1액추에이터(210)가 부드럽게 제1서포터(300)로 동력을 전달하게 한다.
사용자의 전방에 위치한 제1어시스터(330)와 사용자의 후방에 위치한 제2어시스터(350)는 각각 그 위치가 독립적으로 설정될 수 있는 제1스토퍼(320)와 제2스토퍼(340)에 의해 그 이동범위가 결정된다.
제1어시스터(330)와 제1스토퍼(320), 제2어시스터(350)와 제2스토퍼(340)의 위치를 독립적으로 설정할 수 있으므로, 신전운동 지원 시 보행동작 지원각도의 범위, 굴곡운동 지원 시 보행동작 지원각도의 범위를 각각 독립적으로 설정할 수 있게 된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치의 구동상태를 간략하게 도시한 개략도이고, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 보행지원장치에서 사용자의 보행을 지원하는 구간과, 사용자가 자유롭게 움직일 수 있는 구간을 표시한 개략도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1액추에이터(210)가 정방향으로 회전하면 회전가이드(220)가 소정 구간에서 제1서포터(300)와 간섭 없이 이동하나, 회전가이드(220)가 제1스토퍼(320)와 접하게 되면, 제1액추에이터(210)로부터 발생한 회전동력이 회전가이드(220) 및 제1스토퍼(320)를 거쳐 제1서포터(300)로 전달된다. 따라서, 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝이 사용자의 앞 쪽으로 들리게 된다. 이러한 경우 제2어시스터(350)는 사용자의 대퇴부 뒤쪽과 접해 사용자의 대퇴부를 앞 쪽으로 밀게 된다.
반대로, 제1액추에이터(210)가 역방향으로 회전하면 회전가이드(220)는 소정 구간에서 제1서포터(300)와 간섭 없이 이동한다. 회전가이드(220)가 제2스토퍼(340)와 접하게 되면, 제1액추에이터(210)에서 발생한 회전동력은 회전가이드(220) 및 제2스토퍼(340)를 거쳐 제1서포터(300)로 전달된다. 따라서, 제1서포터(300)의 다른 쪽 끝이 사용자의 뒤 쪽으로 들리게 된다. 이러한 경우 제1어시스터(330)는 사용자위 대퇴부 앞 쪽과 접하고 사용자의 대퇴부를 뒤 쪽으로 밀게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1액추에이터(210)에서 발생하는 회전 동력은 제1서포터(300)를 앞 쪽 또는 뒤 쪽으로 회전시키지만, 제1액추에이터(210)의 동력이 제1서포터(300)로 전달되지 않는 구간(a)가 형성된다. 제1액추에이터(210)의 동력은 사용자가 설정한 제1스토퍼(320)와 제2스토퍼(340)의 위치에 따라 제1서포터(300)로 전달된다. 즉, 제1서포터(300)가 사용자의 대퇴부를 앞으로 미는 구간(b), 제1서포터(300)가 사용자의 대퇴부를 뒤로 미는 구간(c)이 사용자의 설정에 따라 선택될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 보행지원장치에서 제1지원모듈을 도시한 개략도이고, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 보행지원장치에서 제2지원모듈을 도시한 개략도이며, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 보행지원장치에서 제1지원모듈 및 제2지원모듈의 배치를 도시한 개략도이다.
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 보행지원장치는 신전운동을 지원하는 제1지원모듈(700) 및 굴곡운동을 지원하는 제2지원모듈(800)을 각각 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1지원모듈(700)은 제1액추에이터(210a)에서 발생한 회전동력으로 제1어시스터(330a)를 움직이게 한다.
단, 제1스토퍼(320a) 및 제2스토퍼(340a)의 위치에 따라 제1액추에이터(210a)에서 발생한 회전동력이 제1어시스터(330a)로 전달되는 구간이 결정된다.
제1스토퍼(320a) 또는 제2스토퍼(340a)와 회전가이드(220a)가 접하면 제1어시스터(330a)가 사용자의 앞쪽 또는 뒤쪽으로 움직인다.
회전가이드(220a)는 전술하였던 바와 같이, 제1액추에이터(210a)의 회전에 따라 움직인다.
따라서, 제1스토퍼(320a) 및 제2스토퍼(340a) 사이의 구간에서 회전가이드(220a)는 제1스토퍼(320a) 또는 제2스토퍼(340a)와 접촉하지 않은 상태로 가이드레일(310a)을 따라 이동한다. 구체적으로, 제1스토퍼(320a) 및 제2스토퍼(340a) 사이의 구간에서는 제1액추에이터(210a)에서 발생한 회전동력이 제1어시스터(330a)로 전달되지 않는다. 이는 제1어시스터(330a)가 사용자의 신체 활동에 영향을 미치지 않는 구간을 뜻한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제2지원모듈(800)은 제1액추에이터(210b)에서 발생한 회전동력으로 제2어시스터(350b)를 움직이게 한다.
단, 제1스토퍼(320b) 및 제2스토퍼(340b)의 위치에 따라 제1액추에이터(210b)에서 발생한 회전동력이 제2어시스터(350b)로 전달되는 구간이 결정된다.
제1스토퍼(320b) 또는 제2스토퍼(340b)와 회전가이드(220b)가 접하면 제2어시스터(350b)가 사용자의 앞쪽 또는 뒤쪽으로 움직인다.
회전가이드(220b)는 전술하였던 바와 같이, 제1액추에이터(210b)의 회전에 따라 움직인다.
따라서, 제1스토퍼(320b) 및 제2스토퍼(340b) 사이의 구간에서 회전가이드(220b)는 제1스토퍼(320b) 또는 제2스토퍼(340b)와 접촉하지 않은 상태로 가이드레일(310b)을 따라 이동한다. 구체적으로, 제1스토퍼(320b) 및 제2스토퍼(340b) 사이의 구간에서는 제1액추에이터(210b)에서 발생한 회전동력이 제2어시스터(350b)로 전달되지 않는다. 이는 제2어시스터(350b)가 사용자의 신체 활동에 영향을 미치지 않는 구간을 뜻한다.
제1지원모듈(700) 및 제2지원모듈(800)은 본 발명의 제2실시예에 따른 보행지원장치에 각각 구비될 수도 있고, 도 10에 도시된 바와 같이 함께 배치될 수도 있다. 이때, 제1지원모듈(700) 및 제2지원모듈(800)이 하나의 제1액추에이터(210a, 210b)를 공유할 수도 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치는 사용자의 신체에 비구속식으로 착용될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행지원장치는 사용자의 보행을 지원하는 동작이 필요한 경우에만 사용자의 신체와 접촉이 발생한다.
이상에서는 본 발명의 실시예들이 도면과 함께 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로서 전술한 실시예들과 도면으로 본 발명이 한정되진 않는다. 통상의 지식을 가진 자라면 개시되는 내용의 기술사상 범위 내에서 본 발명을 변형할 수 있음이 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 일 실시예를 설명하면서 구성에 따른 작용이나 효과를 명시적으로 기재하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과들까지 인정되어야 함은 당연하다.
100: 베이스 110: 바디
120: 안착면 130: 제1지지구
140: 연결부재
200: 제1조인트 210, 210a, 210b: 제1액추에이터
220, 220a, 220b: 회전가이드
300, 310a, 310b: 제1서포터
310, 310a, 310b: 가이드레일
320, 320a, 320b: 제1스토퍼
330, 330a: 제1어시스터
340, 340a, 340b: 제2스토퍼
350, 350b: 제2어시스터
400: 제2조인트 410: 제2액추에이터
500: 제2서포터 510: 제2지지구
600: 풋스텝 700: 제1지원모듈
800: 제2지원모듈

Claims (7)

  1. 정방향 또는 역방향으로 회전가이드를 회전시키는 제1액추에이터가 구비되는 제1조인트;
    상기 제1조인트에 결합된 한 쪽 끝을 중심으로 하여 다른 쪽 끝이 상기 회전가이드의 회전에 따라 회전하고, 사용자의 대퇴부와 인접하게 배치되는 제1서포터;
    상기 제1서포터에 구비되어 사용자의 대퇴부 앞과 뒤에 각각 배치되는 제1어시스터; 및 제2어시스터;를 포함하고,
    상기 제1서포터는,
    상기 회전가이드가 이동하는 경로를 제공하는 가이드레일;
    상기 가이드레일에 고정되어 상기 회전가이드의 이동을 제한하는 제1스토퍼; 및 제2스토퍼;를 포함하며,
    상기 회전가이드가 상기 제1스토퍼 및 상기 제2스토퍼 사이에 위치한 상태에선 상기 제1액추에이터의 동력이 상기 제1서포터로 전달되지 않고, 상기 제1스토퍼 또는 상기 제2스토퍼에 상기 회전가이드가 접하는 경우에 상기 제1액추에이터의 동력이 상기 제1서포터에 전달되는,
    보행지원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1스토퍼 및 상기 제2스토퍼의 위치는 사용자의 선택에 따라 변경되는,
    보행지원장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전가이드와 상기 제1스토퍼의 간격 또는 상기 회전가이드와 상기 제2스토퍼의 간격이 미리 정해진 거리 이하로 좁혀지면 상기 제1액추에이터의 회전속도가 감소하는,
    보행지원장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1어시스터 및 상기 제2어시스터는,
    사용자의 대퇴부와 접하는 부분에 가해지는 압력을 감지하는 압력감지부;를 포함하는,
    보행지원장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1조인트와 결합되고, 사용자 허리의 적어도 일부를 감싸도록 형성되는 베이스; 및
    상기 베이스에 사용자의 허리를 구속하는 제1지지구;를 포함하는,
    보행지원장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1서포터의 다른 쪽 끝에 결합되며 제2액추에이터가 구비되는 제2조인트;
    상기 제2조인트에 결합된 한 쪽 끝을 중심으로 하여 다른 쪽 끝이 상기 제2액추에이터의 작동에 따라 회전하고, 사용자의 종이리와 인접하게 배치되는 제2서포터; 및
    상기 제2서포터의 다른 쪽 끝에 결합되고, 사용자의 발이 올려지는 풋스텝;을 포함하는,
    보행지원장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2서포터는,
    사용자의 종아리에 결합되는 제2지지구;를 포함하는,
    보행지원장치.

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WO2011129013A1 (ja) * 2010-04-16 2011-10-20 トヨタ自動車株式会社 回転制限装置、ロボット関節および歩行補助装具
JP2013070784A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Equos Research Co Ltd 歩行支援装置

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