KR20220091963A - 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임; 상기 프레임에 장착된 한 쌍의 휠 구동부; 상기 한 쌍의 휠 구동부에 각각 결합된 휠; 상기 프레임의 상측에 결합된 좌석; 상기 프레임의 후방측에 일측이 회전 가능하게 결합되고, 길이의 신축 작동이 가능한 한 쌍의 레그; 및 각각의 일측이 프레임에 결합되고 타측이 레그에 결합되어, 상기 한 쌍의 레그를 회전 작동시킬 수 있는 한 쌍의 레그 회전 구동부; 를 포함하여 이루어져, 간단한 레그 구조를 이용해 전복의 위험 없이 안정적으로 계단을 등반할 수 있으며, 미사용 시 등반 장치를 휠체어 내부에 수납하여 일반 지형의 주행 시에도 불편함이 없는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어에 관한 것이다.

Description

계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어 {Two-wheel wheel chair for climbing stairs}

본 발명은 계단을 등반할 수 있는 휠체어에 관한 것이다.

최근 로봇기술의 발전과 더불어 의료 분야에서도 로봇을 활용한 재활 및 장애인 복지에 대한 다양한 시도가 진행되고 있다.

일반적으로 휠체어를 이용하는 환자(및 장애인)의 경우 계단 등반이 어려워 먼 거리를 돌아서 이동하거나 엘리베이터 등을 이용하고 있다.

이를 개선하고자 계단을 올라갈 수 있는 다양한 장치 및 이를 탑재한 휠체어가 개발되고 있다.

그러나 이전에 구현된 대부분의 계단 등반이 가능한 휠체어의 경우 캐터필러 등의 구로조 인하여 부피가 크고 무게가 무거워 실제 일상생활에서의 사용에 어려움이 있다.

KR 10-2019-0143087 A (2019.12.30.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 레그 구조의 등반 장치를 이용해 계단을 등반할 수 있으며, 미사용 시 등반 장치를 휠체어 내부에 수납함으로써 부피를 최소화하여 일반 지형의 주행 시에도 불편함이 없는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어는, 프레임; 상기 프레임에 장착된 한 쌍의 휠 구동부; 상기 한 쌍의 휠 구동부에 각각 결합된 휠; 상기 프레임의 상측에 결합된 좌석; 상기 프레임의 후방측에 일측이 회전 가능하게 결합되고, 길이의 신축 작동이 가능한 한 쌍의 레그; 및 각각의 일측이 프레임에 결합되고 타측이 레그에 결합되어, 상기 한 쌍의 레그를 회전 작동시킬 수 있는 한 쌍의 레그 회전 구동부; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 레그는 다단으로 신축 가능한 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 레그는 상단 후방측이 프레임에 회전 가능하게 결합되고,

상기 한 쌍의 회전 구동부의 타측은 대응되는 레그의 상단 전방측에서 하측으로 이격된 위치에 회전 가능하게 결합되며, 상기 한 쌍의 회전 구동부는 리니어 액추에이터일 수 있다.

또한, 상기 프레임의 전방측에 일측이 회전 가능하게 결합된 발 받침대; 및 일측이 상기 발 받침대에 결합되고 타측이 프레임에 결합되어, 상기 발 받침대를 회전 작동시킬 수 있는 발받침 구동부; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 발받침 구동부는 일측이 발 받침대에 회전 가능하게 결합되고 타측이 프레임에 회전가능하게 결합되며, 상기 발받침 구동부는 리니어 액추에이터일 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 레그는 하단에 미끄럼 방지용 패드가 각각 부착되고, 상기 패드는 하단 전방측의 모서리가 모따기 되어있을 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 휠의 외주면에는 원주방향으로 이격된 복수의 홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 발 받침대가 회전되어 전방쪽 상측으로 들어올려진 상태에서 상기 한 쌍의 레그가 신축 및 회전 작동될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 레그는 번갈아 신축 및 회전 작동될 수 있다.

또한, 상기 좌석은 180도 회전 가능하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 휠 구동부에 연결된 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부에는 한 쌍의 휠로 주행 및 방향 전환이 가능한 밸런싱 제어 기능이 탑재될 수 있다.

본 발명은 간단한 레그 구조의 등반 장치를 이용해 계단을 등반할 수 있으며, 계단의 등반 시 휠체어의 전복이 방지되어 안정적인 계단의 등반이 가능한 장점이 있다.

또한, 등반 장치의 미사용 시 등반 장치를 휠체어 내부에 수납함으로써 부피를 최소화하여 일반 지형의 주행 시에도 불편함이 없는 장점이 있다.

또한, 일반 주행 시에는 밸런싱 제어를 통한 투휠 주행기능을 이용해 좁은 공간에서도 주행 및 방향 전환이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어의 내부 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어에서 레그의 길이가 최대로 줄어들어 있는 상태에서 계단 등반 시 레그의 길이가 최대로 늘어나 펼쳐진 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어에서 계단 등반을 위해 발 받침대가 회전되어 들어올려지는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어를 이용해 계단을 올라가는 과정을 순서대로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어를 이용해 계단의 등반 시 좌측 레그와 우측 레그의 길이 및 회전 위치를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어의 좌석이 180도 회전되어 계단을 내려갈 때 사용자가 후방을 바라보는 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어를 나타낸 사시도이며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어의 내부 구조를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어는 크게 프레임(100), 한 쌍의 휠 구동부(200), 한 쌍의 휠(300), 좌석(400), 한 쌍의 레그(500) 및 한 쌍의 레그 회전 구동부(600)를 포함할 수 있고, 발 받침대(700) 및 발받침 구동부(800)를 더 포함할 수 있으며, 제어부를 더 포함할 수 있다.

프레임(100)은 뼈대가 되는 구조물이며, 프레임(100)은 일례로 육면체 형태의 틀 형태로 형성된 기둥에 고정 브라켓이 결합된 구조로 형성될 수 있다.

휠 구동부(200)는 한 쌍으로 구성되며, 휠 구동부(200)는 프레임(100)의 내부 좌우 양측에 각각 구비되며 프레임(100)에 결합되어 고정될 수 있다. 그리고 휠 구동부(200)는 휠(300)을 회전 구동시키는 구동축이 프레임(100)의 바깥쪽으로 돌출되거나 노출되어 있을 수 있다. 또한, 한 쌍의 휠 구동부(200)는 도시되지 않은 제어부에 연결되어, 각각의 휠 구동부(200)의 작동이 제어될 수 있다.

휠(300)은 원형의 바퀴일 수 있으며 휠(300)은 한 쌍으로 구성될 수 있다. 그리고 휠(300)은 휠 구동부(200)들에 각각 결합되어 좌우에 각각 하나씩 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어는 두 개의 휠(300)로 주행할 수 있고, 제어부의 밸런싱 제어에 의해 원활한 주행이 가능하며 좁은 공간에서도 주행 및 방향전환이 가능할 수 있다. 또한, 휠(300)의 외주면에는 복수의 홈(310)이 원주방향을 따라 이격되어 형성될 수 있으며, 휠(300)에 형성된 홈(310)들은 평지 주행 시 및 계단 의 등반 시 바퀴가 미끄러져 헛도는 것을 방지할 수 있다.

좌석(400)은 사용자가 앉을 수 있도록 좌판, 등받이 및 팔걸이 등이 있는 의자 형태일 수 있으며, 좌석(400)은 프레임(100)의 상측에 결합될 수 있다.

레그(500)는 좌우로 배치된 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 레그(500)는 프레임(100)의 후방측에 구비되어 길이방향이 상하방향과 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 레그(500)는 상단이 프레임(100)에 결합될 수 있으며, 레그(500)는 상단 후방이 프레임(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 레그(500)는 길이의 신축 작동이 가능한 구조로 형성되며, 일례로 길이의 신축 작동을 위한 구동부가 내부에 구비될 수 있다. 또한, 레그(500)는 다단으로 신축 가능한 구조로 형성될 수 있으며, 일례로 도시된 바와 같이 다단 실린더 형태로 형성될 수 있다.

레그 회전 구동부(600)는 한 쌍으로 구성되며, 레그 회전 구동부(600)는 각각의 레그(500)에 하나씩 구비될 수 있다. 그리고 레그 회전 구동부(600)들은 일례로 전동 실린더 등의 리니어 액추에이터일 수 있다. 또한, 레그 회전 구동부(600)는 일측이 프레임(100)에 회전 가능하게 결합되고 타측은 대응되는 레그(500)의 상단 전방측에서 하측으로 이격된 위치에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 그리하여 레그 회전 구동부(600)들의 작동에 따라 각각의 레그(500)가 특정한 각도 범위 내에서 회전될 수 있다.

발 받침대(700)는 프레임(100)의 전방측에 배치되며, 사용자가 좌석(400)에 앉아서 발을 올려놓을 수 있다. 그리고 발 받침대(700)는 상단이 프레임(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

발받침 구동부(800)는 일측이 발 받침대(700)의 상단에서 하측으로 약간 이격된 위치에 회전 가능하게 결합되고 타측은 프레임(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 발받침 구동부(800)는 리니어 액추에이터 일 수 있다. 그리하여 발받침 구동부(800)의 작동에 따라 회전되어 발 받침대가 전방 위쪽으로 들어올려지거나 원위치로 복귀될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어에서 레그의 길이가 최대로 줄어들어 있는 상태에서 계단 등반 시 레그의 길이가 최대로 늘어나 펼쳐진 상태를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 좌측의 그림과 같이 계단을 등반하지 않을 때 레그는 길이가 최대로 줄어들어 있는 상태이고 접혀서 프레임에 인접하게 배치될 수 있다. 이때, 레그(500)는 길이방향이 상하방향을 향하도록 배치되며, 레그의 하단은 휠(300)의 하단으로부터 상측으로 이격된 높이에 위치할 수 있다. 그리고 우측의 그림과 같이 계단을 등반할 때에는 레그(500)의 길이가 최대로 늘어나고 회전되면서 계단을 올라갈 수 있다. 또한, 한 쌍의 레그(500)는 하단에 미끄럼 방지용 패드(510)가 각각 부착되어 레그(500)가 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 패드(510)는 하단 전방측의 모서리가 모따기 되어있어, 레그(500)가 회전되었을 때에도 패드(510)와 바닥면과의 접촉 면적을 충분히 확보되어 레그(500)의 미끄러짐을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어에서 계단 등반을 위해 발 받침대가 회전되어 들어올려지는 상태를 나타낸 도면이다.

도 5의 좌측을 참조하면, 계단을 등반하지 않을 때에는 발 받침대(700)가 들어올려지지 않은 상태인데, 이 상태에서 계단을 등반하기 위해 계단에 접근하면 계단의 단차진 높이나 발 받침대(700)의 위치에 따라 발 받침대(700) 또는 사용자의 발이 계단에 걸리거나 충돌할 수 있다. 그러므로 도 5의 우측과 같이 계단 등반할 때에는 미리 발 받침대(700)를 회전시켜 위로 들어올린 후 계단에 접근하여 원활하고 안전하게 계단을 올라갈 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어를 이용해 계단을 올라가는 과정을 순서대로 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어에 사용자가 탑승하여 평지를 주행하다가 계단에 근접한 위치에 오면, 우선 발 받침대(700)를 들어올린 후 계단쪽으로 접근하여 휠(300)이 계단에 접촉되도록 한다. 이후 레그(500)를 작동시키면 먼저 왼쪽 레그(500)가 늘어나 지면을 밀면서 반시계방향으로 회전되어 첫 번째 계단을 올라갈 수 있다. 그리고 첫 번째 계단을 다 올라가서 두 번째 계단에 휠(300)이 접촉되면 오른쪽 레그(500)가 늘어나 지면을 밀면서 반시계방향으로 회전되어 두 번째 계단을 올라가게 되며, 이때 왼쪽 레그(500)는 길이가 줄어들고 시계방향으로 회전되어 원위치로 복귀된다. 다음으로 복귀된 왼쪽 레그(500)가 늘어나 첫 번째 계단 상면을 밀면서 반시계방향으로 회전되어 세 번째 계단을 올라가게 되며, 이때 오른쪽 레그(500)는 길이가 줄어들고 시계방향으로 회전되어 원위치로 복귀된다. 여기에서 계단을 올라갈 때 휠 구동부(200)들은 부하 및 휠체어의 자세 등에 따라 원활한 계단의 등반이 가능하도록 구동이 제어될 수 있다. 그리하여 상기한 바와 같은 과정을 반복하면서 계단을 연속으로 등반할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어를 이용해 계단의 등반 시 좌측 레그와 우측 레그의 길이 및 회전 위치를 비교하여 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 위쪽의 그림과 같이 두 번째 계단을 올라갔을 때의 레그(500)들의 위치 및 자세에 비해, 아래쪽 그림과 같이 세 번째 계단을 올라갔을 때에는 레그(500)들의 위치 및 자세가 반대가 된다. 즉, 한 쌍의 레그(500)는 마치 사람이 계단을 하나씩 걸어 올라가는 것과 유사하게 양쪽의 레그(500)가 번갈아 신축 및 회전을 반복하여 계단을 안전하고 용이하게 등반할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어의 좌석이 180도 회전되어 계단을 내려갈 때 사용자가 후방을 바라보는 상태를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 좌석(400)은 프레임(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 좌석(400)은 프레임(100)을 기준으로 180도 회전 가능하게 형성될 수 있다. 즉, 좌석(400)은 일반 지형의 주행 시 및 계단을 올라가는 경우에는 전방을 향하고 있는 상태일 수 있으며, 계단을 내려가는 경우에는 후방을 향하도록 180도 회전된 상태로 전환한 후 계단을 내려갈 수 있다. 이때, 계단을 내려갈 때에는 도 6의 계단을 올라가는 과정과는 반대로 레그(500)들이 작동되어 계단을 용이하고 안전하게 내려갈 수 있다.

이와 같이 본 발명은 간단한 레그 구조의 등반 장치를 이용해 계단을 등반할 수 있으며, 계단의 등반 시 휠체어의 전복이 방지되어 안정적인 계단의 등반이 가능하다. 그리고 레그 구조의 등반 장치를 사용하지 않을 때에는 등반 장치를 휠체어 내부에 수납함으로써 부피를 최소화하여 일반 지형의 주행 시에도 불편함이 없도록 할 수 있다. 또한, 일반 주행 시에는 밸런싱 제어를 통한 투휠 주행기능을 이용해 좁은 공간에서도 주행 및 방향 전환이 가능할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 프레임
200 : 휠 구동부
300 : 휠 310 : 홈
400 : 좌석
500 : 레그 510 : 패드
600 : 레그 회전 구동부
700 : 발 받침대
800 : 발받침 구동부

Claims (11)

1. 프레임;
   상기 프레임에 장착된 한 쌍의 휠 구동부;
   상기 한 쌍의 휠 구동부에 각각 결합된 휠;
   상기 프레임의 상측에 결합된 좌석;
   상기 프레임의 후방측에 일측이 회전 가능하게 결합되고, 길이의 신축 작동이 가능한 한 쌍의 레그; 및
   각각의 일측이 프레임에 결합되고 타측이 레그에 결합되어, 상기 한 쌍의 레그를 회전 작동시킬 수 있는 한 쌍의 레그 회전 구동부;
   를 포함하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 레그는 다단으로 신축 가능한 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 레그는 상단 후방측이 프레임에 회전 가능하게 결합되고,
   상기 한 쌍의 회전 구동부의 타측은 대응되는 레그의 상단 전방측에서 하측으로 이격된 위치에 회전 가능하게 결합되며, 상기 한 쌍의 회전 구동부는 리니어 액추에이터인 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 프레임의 전방측에 일측이 회전 가능하게 결합된 발 받침대; 및
   일측이 상기 발 받침대에 결합되고 타측이 프레임에 결합되어, 상기 발 받침대를 회전 작동시킬 수 있는 발받침 구동부;
   를 더 포함하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 발받침 구동부는 일측이 발 받침대에 회전 가능하게 결합되고 타측이 프레임에 회전가능하게 결합되며, 상기 발받침 구동부는 리니어 액추에이터인 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 레그는 하단에 미끄럼 방지용 패드가 각각 부착되고, 상기 패드는 하단 전방측의 모서리가 모따기 되어있는 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 휠의 외주면에는 원주방향으로 이격된 복수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 발 받침대가 회전되어 전방쪽 상측으로 들어올려진 상태에서 상기 한 쌍의 레그가 신축 및 회전 작동되는 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 한 쌍의 레그는 번갈아 신축 및 회전 작동되는 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 좌석은 180도 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 휠 구동부에 연결된 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부에는 한 쌍의 휠로 주행 및 방향 전환이 가능한 밸런싱 제어 기능이 탑재된 것을 특징으로 하는 계단 등반을 위한 다자유도 레그 구조를 갖는 투휠 휠체어.

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