KR20220096720A - Wearable Assistance Device - Google Patents

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KR20220096720A
KR20220096720A KR1020200189410A KR20200189410A KR20220096720A KR 20220096720 A KR20220096720 A KR 20220096720A KR 1020200189410 A KR1020200189410 A KR 1020200189410A KR 20200189410 A KR20200189410 A KR 20200189410A KR 20220096720 A KR20220096720 A KR 20220096720A
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정민구
김태연
공경철
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한국과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a wearable assistance device which provides various joint freedom degrees corresponding to movement of a wrist and a foot of a body to a lower leg or foot support unit to perform various motions required for the foot and the wrist in various body motions of a wearer such as running.

Description

착용형 보조장치{Wearable Assistance Device}Wearable Assistance Device

본 발명은 착용형 보조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 또는 족 지지유닛에 신체의 발목과 발의 움직임에 대응하는 다양한 관절 자유도를 제공하여, 착용자의 달리기 등의 다양한 신체 동작에서 발과 발목에 요구되는 다양한 움직임을 수행할 수 있는 착용형 보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable assistive device. More specifically, the present invention provides various degrees of joint freedom corresponding to the movement of the ankle and foot of the body to the lower leg or foot support unit constituting the wearable assistive device, thereby requiring the feet and ankles in various body movements such as running of the wearer. It relates to a wearable assistive device capable of performing various movements.

최근 일상 생활이 불가능한 신체능력을 가진 장애인, 환자 또는 노약자를 위한 착용형 보조장치 또는 체력이나 신체능력을 강화하기 위한 산업용 또는 군사용 착용형 보조장치의 개발이 진행되고 있다. Recently, the development of wearable assistive devices for the disabled, patients, or the elderly with physical abilities that are impossible for daily living, or industrial or military wearable assistive devices to enhance physical strength or physical ability is in progress.

이러한 착용형 보조장치의 경우, 배터리와 컨트롤러 등이 구비되며 착용자의 등에 장착되는 본체, 각각의 관절을 구동하기 위한 관절 구동기, 각각의 관절 구동기에 연결되고 착용자의 대퇴 또는 하퇴를 지지하기 위한 지지유닛을 포함하는 형태가 주를 이루고 있다.In the case of such a wearable auxiliary device, a main body equipped with a battery and a controller and mounted on the wearer's back, a joint actuator for driving each joint, a support unit connected to each joint actuator and supporting the thigh or lower leg of the wearer The predominant form contains

이러한 착용형 보조장치의 경우, 착용자의 관절 근방에 관절 구동기를 배치하고 착용자의 보행동작에 따라 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 보조토크 형태의 보조력을 제공하여 착용자의 보행을 보조할 수 있다.In the case of such a wearable assistive device, it is possible to assist the wearer's walking by disposing a joint actuator in the vicinity of the wearer's joints and providing an assistive torque in the form of an auxiliary torque to the wearer's thigh or lower leg according to the wearer's gait motion.

3차원 좌표 공간에서 착용자가 x축 방향으로 보행한다고 가정하는 경우, 각각의 관절 구동기는 고관절 및 슬관절의 보행 방향인 x축 방향 및 수직 방향인 z축 방향과 평행한 y축을 중심으로 회전하며 보조력을 제공하도록 설계될 수 있다.If it is assumed that the wearer walks in the x-axis direction in the three-dimensional coordinate space, each joint actuator rotates about the y-axis parallel to the x-axis direction, which is the walking direction of the hip and knee joints, and the y-axis, which is perpendicular to the z-axis direction. can be designed to provide

신체의 발목과 발은 다양한 관절 자유도와 굽힘 동작 등이 가능하나, 종래 소개된 외골격 형태의 착용형 보조장치의 경우 발과 발목에 관절 자유도를 제공하지 않거나, 발목의 굴곡 또는 신전 정도의 회전만 허용하는 허용하는 경우가 많다.The ankle and foot of the body can have various degrees of joint freedom and bending motion, but the conventionally introduced exoskeleton type wearable assistive device does not provide joint freedom to the foot and ankle, or allows only rotation of the degree of flexion or extension of the ankle. It is often allowed to

이러한 수준의 착용형 보조장치의 발목 또는 발의 관절 자유도는 착용자가 천천히 걷는 등의 기초적인 동작의 경우 문제가 없으나, 달리기, 경사면 오르기 또는 내리기 등의 다양한 관절 자유도를 전제로 하는 경우 착용자의 움직임을 보조하기 어렵다.This level of joint freedom of the ankle or foot of the wearable assistive device is not a problem in the case of basic motions such as walking slowly. hard to do

그러나, 착용형 보조장치가 장애인 또는 환자 이외에도 신체 능력 보강을 위한 군사 분야 또는 산업 분야에 광범위하게 적용되기 위하여 연구되고 있으므로 신체의 발목 또는 발의 다양한 움직임에 대응하는 관절 자유도를 갖는 착용형 보조장치의 요구가 크다.However, since wearable assistive devices are being studied to be widely applied to the military or industrial fields for reinforcing physical capabilities other than the disabled or patients, there is a need for wearable assistive devices with joint freedom corresponding to various movements of the ankle or foot of the body. is big

본 발명은 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 또는 족 지지유닛에 신체의 발목과 발의 움직임에 대응하는 다양한 관절 자유도를 제공하여, 착용자의 달리기 등의 다양한 신체 동작에서 발과 발목에 요구되는 다양한 움직임을 수행할 수 있는 착용형 보조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention provides various joint degrees of freedom corresponding to the movement of the ankle and foot of the body to the lower leg or foot support unit constituting the wearable assistive device, thereby providing various movements required for the foot and ankle in various body movements such as running of the wearer. It is a task to be solved to provide a wearable assistive device that can be performed.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛; 상기 대퇴 지지유닛과 족관절 유닛을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛; 및, 상기 고관절 구동기의 회전축과 평행하지 않은 족 지지유닛 회전축을 중심으로 상기 하퇴 지지유닛에 대하여 회전 가능하게 연결되는 족 지지유닛;을 포함하고, 상기 족 지지유닛은 착용자의 하퇴에 대한 발의 굴곡 또는 신전 동작을 허용하기 위한 발목 관절축 및 착용자의 하퇴를 회전 중심으로 하는 발의 비틀림을 허용하기 위한 발목 비틀림축을 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치를 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention is mounted to surround the waist area of the wearer, the body unit extending to the hip joint side area of the wearer; a pair of hip joint actuators mounted on both ends of the body unit; a femoral support unit driven by the hip actuator and providing rotational assistance to the wearer's thighs; a lower leg support unit rotatably connected to the femoral support unit and the ankle joint unit as a medium and providing rotational assisting force to the lower leg of the wearer; and a foot support unit rotatably connected to the lower leg support unit around a foot support unit rotation axis that is not parallel to the rotation axis of the hip joint actuator, wherein the foot support unit includes a flexion or It is possible to provide a wearable assistive device comprising: an ankle joint axis for allowing an extension motion;

또한, 상기 족 지지유닛은 발목 관절 전방 상부를 가로질러 감싸는 가로 프레임, 상기 가로 프레임 양단에서 상기 발목 관절축을 매개로 회전 가능하게 연결되는 연결 프레임 및 착용자의 족저면 또는 신발의 하면을 지지하기 위한 발판유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the foot support unit includes a horizontal frame wrapped across the front upper part of the ankle joint, a connecting frame rotatably connected to the ankle joint axis at both ends of the horizontal frame, and a footrest for supporting the wearer's plantar surface or the lower surface of the shoe unit; may be configured to include.

그리고, 상기 연결 프레임은 한 쌍의 수직부 및 상기 수직부에 절곡된 상태로 연결된 수평부를 포함하여 'ㄷ'자 단면 형태로 구성되고, 상기 연결 프레임의 수평부는 상기 발판유닛과 상기 발목 비틀림축을 매개로 회전 가능하게 연결될 수 있다.And, the connection frame is configured in a 'C'-shaped cross-sectional shape including a pair of vertical parts and a horizontal part connected to the vertical part in a bent state, and the horizontal part of the connection frame interposes the footrest unit and the ankle torsion axis can be rotatably connected to

여기서, 상기 발판유닛은 착용자의 발 또는 신발의 앞꿈치의 굴곡 신전을 위하여 밴딩 가능하게 구성될 수 있다.Here, the scaffold unit may be configured to be bendable for flexion extension of the heel of the wearer's foot or shoe.

이 경우, 상기 족 지지유닛 회전축은 상기 족 지지유닛의 가로 프레임과 전방 상부에서 후방 하부로 경사질 수 있다.In this case, the axis of rotation of the foot support unit may be inclined from a front upper part to a rear lower part of the horizontal frame of the foot support unit.

그리고, 상기 족 지지유닛 회전축은 신체 발목의 거골하관절(subtalar joint)의 회전 자유도를 제공하기 위하여 구비될 수 있다.In addition, the foot support unit rotation shaft may be provided to provide a degree of freedom of rotation of the subtalar joint of the body ankle.

또한, 상기 족 지지유닛의 가로 프레임과 상기 하퇴 지지유닛은 연결부재로 연결되며, 상기 연결부재의 하단은 상기 족 지지유닛 회전축을 매개로 상기 가로 프레임과 회전 가능하게 체결될 수 있다.In addition, the horizontal frame of the foot support unit and the lower leg support unit may be connected to each other by a connecting member, and the lower end of the connecting member may be rotatably fastened to the horizontal frame via the foot support unit rotation shaft.

그리고, 상기 연결부재는 적어도 하나의 절곡부를 구비될 수 있다.In addition, the connecting member may be provided with at least one bent portion.

여기서, 상기 발판유닛은 상기 연결 프레임의 수평부가 상기 발목 비틀림축을 중심으로 회전 가능하게 개재되어 상하로 적층되어 장착되는 상판부재 및 하판부재를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the scaffold unit may be configured to include an upper plate member and a lower plate member in which the horizontal portion of the connecting frame is rotatably interposed about the ankle torsion axis and stacked up and down.

이 경우, 상기 상판부재 및 상기 하판부재 사이에 후단이 개재되어 장착되고, 착용자의 발의 앞꿈치의 굴곡 동작을 허용하기 위하여 유연한 재질로 구성되는 굴곡부재를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the rear end is interposed between the upper plate member and the lower plate member and mounted, and may include a bending member made of a flexible material to allow the wearer's forefoot bending motion.

그리고, 상기 상판부재 및 상기 하판부재 전방으로 노출된 상기 굴곡부재의 상부에 앞판부재가 장착될 수 있다.In addition, the front plate member may be mounted on the upper portion of the bending member exposed to the front of the upper plate member and the lower plate member.

그리고, 상기 상판부재의 하면 또는 상기 하판부재의 상면에 상기 발목 비틀림축 역할을 수행하는 축부가 구비될 수 있다.In addition, a shaft portion serving as the ankle torsion shaft may be provided on a lower surface of the upper plate member or an upper surface of the lower plate member.

여기서, 상기 앞판부재 및 상기 상판부재에 발을 감싸는 착용부재의 연결을 위한 복수 개의 연결구가 구비될 수 있다.Here, a plurality of connectors for connecting the front plate member and the wearing member surrounding the foot to the upper plate member may be provided.

이 경우, 상기 축부는 원형 링, 원판 또는 원판형 홈 형태로 구성될 수 있다.In this case, the shaft portion may be configured in the form of a circular ring, a disk, or a disk-shaped groove.

그리고, 상기 상판부재 또는 상기 하판부재와 상기 연결 프레임의 수평부 사이에 마찰 저감을 위한 적어도 하나의 슬립부재가 구비될 수 있다.In addition, at least one slip member for reducing friction between the upper plate member or the lower plate member and the horizontal portion of the connection frame may be provided.

본 발명에 따른 착용형 보조장치에 의하면, 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 지지유닛 또는 족 지지유닛에 다양한 관절 자유도를 제공하여, 걷기 등의 기초적인 동작 이외의 다양한 신체 움직임을 보조할 수 있다.According to the wearable auxiliary device according to the present invention, various degrees of joint freedom can be provided to the lower leg support unit or the foot support unit constituting the wearable auxiliary device to assist various body movements other than basic motions such as walking.

또한, 본 발명에 따른 착용형 보조장치에 의하면, 하퇴 지지유닛 또는 족 지지유닛에서 제공되는 관절 자유도가 신체의 발목과 발의 관절의 움직임을 모사한 것이므로, 착용자의 착용형 보조장치의 착용 이질감을 최소화할 수 있다.In addition, according to the wearable auxiliary device according to the present invention, since the joint freedom provided by the lower leg support unit or the foot support unit simulates the movement of the ankle and foot joints of the body, the wearer's feeling of discomfort in the wearable auxiliary device is minimized. can do.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 보조장치의 후면 사시도를 도시한다.
도 3은 신체의 발목의 다양한 움직임을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 하퇴 지지유닛과 족 지지유닛이 족관절 유닛을 매개로 연결된 상태의 사시도를 도시한다.
도 5는 도 4에서 족관절 유닛을 기준으로 분해된 상태를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 족 지지유닛의 분해 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 족 지지유닛의 작동 상태를 도시한다.
1 shows a front perspective view of the wearable auxiliary device according to the present invention, Figure 2 shows a rear perspective view of the wearable auxiliary device shown in FIG.
Figure 3 shows the various movements of the ankle of the body.
4 is a perspective view showing a state in which the lower leg support unit and the foot support unit are connected via the ankle joint unit according to the present invention.
5 shows an exploded state based on the ankle joint unit in FIG. 4 .
6 is an exploded perspective view of the foot support unit according to the present invention.
7 shows an operating state of the foot support unit according to the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and the spirit of the invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 보조장치(1000)의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 보조장치(1000)의 후면 사시도를 도시한다. 1 is a front perspective view of a wearable auxiliary device 1000 according to the present invention, and FIG. 2 is a rear perspective view of the wearable auxiliary device 1000 shown in FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 명세서에서 상기 착용형 보조장치(1000)은 장애인, 노약자, 환자, 군인 또는 작업자(이하, '착용자'라 함)의 하체에 착용하여, 보행 동작을 보조하는 로봇일 수 있다. 여기서 보행 동작을 보조한다는 의미는 하체의 운동 기능이 일부 존재하는 착용자의 독립적인 보행을 가능하도록 고관절과 슬관절에 부족한 근력 등을 보전하기 위한 구동력을 제공하거나, 작업자 또는 군인 등이 본인의 신체 능력보다 더 큰 근력과 속도로 움직일 수 있도록 한다는 의미이다.1 and 2, in the present specification, the wearable auxiliary device 1000 is worn on the lower body of a disabled person, the elderly, a patient, a soldier, or a worker (hereinafter referred to as a 'wearer') to assist the walking motion. It could be a robot. Here, assisting gait motion means providing driving force to preserve muscle strength lacking in the hip and knee joints to enable independent walking of a wearer who has some movement function of the lower body, or providing a driving force for workers or soldiers to perform better than their physical abilities. This means that you can move with greater strength and speed.

상기 착용형 보조장치는 제어신호를 제공하는 컨트롤러 및 전원 제공을 위한 배터리를 포함하는 본체부(500); 상기 본체부가 후방에 장착되며, 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛(400); 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장된 상기 몸체유닛(400) 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b); 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛(210a, 210b)을 포함하여 구성될 수 있다.The wearable auxiliary device includes: a main body 500 including a controller for providing a control signal and a battery for providing power; a body unit 400 that is mounted on the rear of the main body, wraps around the waist area of the wearer, and extends to the hip joint side area of the wearer; a pair of hip joint actuators (100a, 100b) mounted on both ends of the body unit (400) extending to the side area of the wearer's hip joint; It is driven by the hip joint actuator, and may include a femoral support unit (210a, 210b) that provides rotational assistance to the wearer's thigh.

또한, 착용자의 고관절의 보조 이외에도 슬관절까지 보조하기 위해서, 상기 대퇴 지지유닛에 장착되는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d); 상기 슬관절 구동기 및 링크부재에 의하여 구동되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛(230a, 230b); 및, 상기 하퇴 지지유닛의 단부에 장착되어, 착용자의 발을 지지하는 한 쌍의 족 지지유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in addition to assisting the wearer's hip joint, in order to assist the knee joint, a pair of knee joint actuators (100c, 100d) mounted on the femoral support unit; Lower leg support units (230a, 230b) that are driven by the knee joint actuator and link member and provide rotational assistance to the lower leg of the wearer; And, it is mounted on the end of the lower leg support unit, a pair of foot support unit (300a, 300b) for supporting the wearer's feet; may be configured to further include.

상기 본체부(500)는 몸체유닛(400)에 장착되며, 한 쌍의 다리 유닛 역시 몸체유닛(400) 상부에 장착될 수 있다.The body part 500 is mounted on the body unit 400 , and a pair of leg units may also be mounted on the body unit 400 .

상기 몸체유닛(400)는 착용자의 척추 방향으로 연장된 프레임 형태의 본체 프레임(510)이 연결될 수 있고, 상기 본체 프레임(510)에 본체가 장착될 수 있다.The body unit 400 may be connected to a body frame 510 in the form of a frame extending in the direction of the wearer's spine, and the body may be mounted to the body frame 510 .

여기서, 상기 다리 유닛은 고관절과 슬관절에 각각 회동 보조력을 제공하는 관절 구동기가 구비될 수 있다.Here, the leg unit may be provided with a joint actuator that provides rotation assistance to the hip joint and the knee joint, respectively.

고관절 구동기는 착용자의 고관절 영역에 장착되고, 슬관절 구동기는 슬관절 영역이 아닌 대퇴 지지유닛에 장착되어 링크부재를 매개로 회동 보조력을 착용자의 슬관절에 제공할 수 있다.The hip joint actuator is mounted on the wearer's hip joint region, and the knee joint actuator is mounted on the femoral support unit instead of the knee joint region to provide rotational assistance to the wearer's knee joint through the link member.

슬관절 구동기를 슬관절 영역이 아닌 대퇴 지지유닛에 장착하는 방법으로 고관절 구동기의 토크 부하를 낮출 수 있으며, 이와 같은 구조는 종래 소개된 고관절 영역에 관절 구동기를 적층시켜 구성하는 구조에 비해 고관절 구조물의 부피를 줄일 수 있는 장점도 있다.The torque load of the hip actuator can be reduced by mounting the knee actuator to the femoral support unit rather than the knee joint region. There are also advantages to reducing it.

정리하면, 각각의 다리유닛은 몸체유닛(400)의 양단부인 고관절 영역에 구비되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b), 각각 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b)에 연결되어 착용자의 대퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 대퇴 지지유닛(210a, 210b), 착용자의 하퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 하퇴 지지유닛(230a, 230b), 한 쌍의 상기 대퇴 지지유닛(210a, 210b)과 한 쌍의 상기 하퇴 지지유닛(230a, 230b)을 각각 연결하는 한 쌍의 슬관절 구조(700a, 700b), 상기 한 쌍의 대퇴 지지유닛(210a, 210b)에 장착되되 링크부재를 이용하여 상기 한 쌍의 슬관절 구조(700a, 700b)를 구동시키는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d)를 포함하여 구성될 수 있으며, 하퇴 지지유닛(230a, 230b) 단부에 각각 장착되는 한 쌍의 족 지지유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In summary, each leg unit is connected to a pair of hip joint actuators 100a and 100b provided in the hip joint region, which is both ends of the body unit 400, and a pair of hip joint actuators 100a, 100b, respectively, to support the wearer's thighs. A pair of thigh support units (210a, 210b) to support or assist, a pair of lower leg support units (230a, 230b) to support or assist the wearer's lower leg, a pair of the thigh support units (210a, 210b) and one A pair of knee joint structures (700a, 700b) connecting the pair of the lower leg support units (230a, 230b), respectively, are mounted on the pair of femoral support units (210a, 210b) using a link member. A pair of knee joint actuators (100c, 100d) for driving the knee joint structures (700a, 700b) may be included, and a pair of foot support units (300a, 300a, respectively) mounted on the ends of the lower leg support units (230a, 230b) 300b); may be configured to further include.

도 1 및 도 2에 도시된 착용형 보조장치(1000)는 착용자의 고관절과 슬관절 구동을 위한 관절 구동기(100)가 구비되는 예가 도시되었으나, 필요에 따라 발목관절에도 별도의 구동장치를 구비할 수 있다.Although the wearable auxiliary device 1000 shown in FIGS. 1 and 2 is an example in which the joint actuator 100 for driving the wearer's hip and knee joints is provided, a separate driving device may be provided in the ankle joint as needed. have.

그리고, 각각의 대퇴 지지유닛(210a, 210b) 및 하퇴 지지유닛(230a, 230b)에는 착용자의 대퇴와 하퇴를 대퇴 지지유닛(210a, 210b) 및 하퇴 지지유닛(230a, 230b)에 고정하기 위한 적어도 하나의 밴드 또는 벨트 기타 착용부재 형태의 착용유닛(미도시)를 구비할 수 있으며, 각각의 관절 구동기(100)에서 제공되는 구동력은 결국 착용유닛을 통해 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 전달되어 독립 보행을 보조할 수 있다.And, each of the thigh support unit (210a, 210b) and the lower leg support unit (230a, 230b) has the wearer's thigh and lower leg at least for fixing to the femoral support unit (210a, 210b) and the lower leg support unit (230a, 230b). It may be provided with a wearing unit (not shown) in the form of one band or belt or other wearing member, and the driving force provided by each joint actuator 100 is eventually transmitted to the thigh or lower leg of the wearer through the wearing unit for independent walking. can assist

이와 같은 한 쌍의 다리유닛은 착용자의 측면을 따라 배치되되 슬관절 구조는 슬관절 전체를 감싸는 구조를 가질 수 있다.Such a pair of leg units are arranged along the side of the wearer, but the knee joint structure may have a structure that surrounds the entire knee joint.

전술한 상기 본체부(500)는 착용자의 상체 등판 후방에 배치되므로, 상기 몸체유닛(400)을 통해 상기 본체부가 후방에 장착되며, 상기 몸체유닛(400)은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 상기 몸체유닛(400)의 양단은 착용자의 허리 측면 영역으로 연장 구성될 수 있다.Since the above-described body part 500 is disposed behind the wearer's upper back plate, the body part is mounted to the rear through the body unit 400, and the body unit 400 is mounted to surround the wearer's waist region, Both ends of the body unit 400 may be configured to extend to the wearer's waist side area.

도 3은 신체의 발의 다양한 움직임을 도시한다.3 shows various movements of the feet of the body.

신체의 발목은 도 3a에 도시된 바와 같이 발(f)의 앞꿈치를 굴곡 신전하는 동작, 도 3b에 도시된 바와 같이 발목(a)을 y축 중심으로 굴곡 신전하는 동작, 도 3c에 도시된 바와 같이 발목(a)을 y축 이외의 회전축을 중심으로 회전시키는 동작, 도 3d에 도시된 바와 같이 발(f)을 z축 중심으로 비틀어 회전시키는 동작 등이 가능할 수 있다.The ankle of the body flexes and extends the forefoot of the foot (f) as shown in Fig. 3a, as shown in Fig. 3b, flexes and extends the ankle (a) around the y-axis, as shown in Fig. 3c Likewise, an operation of rotating the ankle (a) about a rotation axis other than the y-axis, an operation of rotating the foot (f) by twisting it about the z-axis as shown in FIG. 3D, etc. may be possible.

종래의 착용형 보조장치는 신체의 발(f) 또는 발목(a)에 대한 움직임을 허용하기 위하여 일반적으로 도 3(b)에 도시된 바와 같이 발목관절을 y축 중심으로 회전 가능한 관절구조만을 제공하는 것이 일반적이었다.Conventional wearable assistive devices provide only a rotatable joint structure around the y-axis of the ankle joint as shown in FIG. it was common to do

그러나, 발 또는 발목은 도 3에 도시된 바와 같이 다양한 움직임이 가능하며, 그에 따라 착용형 보조로봇에서도 다양한 관절 자유도의 제공이 요구된다. 본 발명에 따른 착용형 보조장치는 도 3에 도시된 바와 같이 다양한 발 또는 발목의 움직임에 대한 관절 자유도를 제공하는 것을 목적으로 한다. 도 4 이하를 참조하여 자세하게 설명한다.However, the feet or ankles are capable of various movements as shown in FIG. 3 , and accordingly, it is required to provide various degrees of joint freedom even in the wearable auxiliary robot. A wearable auxiliary device according to the present invention aims to provide joint freedom for various movements of the foot or ankle, as shown in FIG. 3 . It will be described in detail below with reference to FIG. 4 .

도 4는 본 발명에 따른 하퇴 지지유닛(230)과 족 지지유닛(300)이 족관절 유닛(800)을 매개로 연결된 상태의 사시도를 도시하며, 도 5는 도 4에서 족관절 유닛(800)을 기준으로 분해된 상태를 도시한다.4 is a perspective view showing a state in which the lower leg support unit 230 and the foot support unit 300 according to the present invention are connected via the ankle joint unit 800, and FIG. 5 is the ankle joint unit 800 in FIG. shows the decomposed state.

본 발명에 따른 착용형 보조장치는 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛; 상기 대퇴 지지유닛과 슬관절 유닛을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛(230); 및, 상기 고관절 구동기의 회전축과 평행하지 않은 족 지지유닛 회전축(810)을 중심으로 상기 하퇴 지지유닛(230)에 대하여 회전 가능하게 연결되는 족 지지유닛(300);을 포함하고, 상기 족 지지유닛(300)은 착용자의 하퇴에 대한 발의 굴곡 또는 신전 동작을 허용하기 위한 발목 관절축(371) 및 착용자의 하퇴를 회전 중심으로 하는 발의 비틀림을 허용하기 위한 발목 비틀림축(341)을 포함하여 구성될 수 있다.A wearable auxiliary device according to the present invention includes a body unit mounted to surround a wearer's waist area and extending to a hip joint side area of the wearer; a pair of hip joint actuators mounted on both ends of the body unit; a femoral support unit driven by the hip actuator and providing rotational assistance to the wearer's thighs; a lower leg support unit 230 that is rotatably connected to the femoral support unit and the knee joint unit as a medium and provides rotational assistance to the lower leg of the wearer; and a foot support unit 300 rotatably connected to the lower leg support unit 230 about a foot support unit rotation axis 810 that is not parallel to the rotation axis of the hip joint actuator. 300 is configured to include an ankle joint axis 371 for allowing flexion or extension motion of the foot with respect to the lower leg of the wearer, and an ankle torsion axis 341 for allowing twist of the foot about the lower leg of the wearer as a center of rotation. can

도 4에 도시된 착용형 보조장치의 하퇴 지지유닛(230) 및 족 지지유닛(300)은 족관절 유닛(800)을 매개로 연결될 수 있고, 상기 족관절 유닛(800)은 상기 하퇴 지지유닛(230)과 상기 족 지지유닛(300)을 상기 고관절 구동기의 회전축과 평행하지 않은 족 지지유닛 회전축(810)을 중심으로 회전 가능하도록 연결할 수 있다.The lower leg support unit 230 and the foot support unit 300 of the wearable auxiliary device shown in FIG. 4 may be connected via the ankle joint unit 800, and the ankle joint unit 800 is the lower leg support unit 230. and the foot support unit 300 may be rotatably connected to the foot support unit rotation axis 810 which is not parallel to the rotation axis of the hip joint actuator.

그리고, 상기 족관절 유닛(800)은 하퇴 지지유닛(230)의 하단에 체결되고, 상기 족 지지유닛 회전축(810)이 족 지지유닛(300)과 회전 가능하게 체결되기 위한 연결부재(830)를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the ankle joint unit 800 is fastened to the lower end of the lower leg support unit 230 and includes a connection member 830 for the foot support unit rotation shaft 810 to be rotatably fastened to the foot support unit 300 . can be configured.

따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하퇴 지지유닛(230)의 하단에 적어도 하나의 절곡부가 구비된 연결부재(830)가 장착되고, 상기 연결부재(830)는 상기 족 지지유닛(300)을 구성하는 가로 프레임(390)과 상기 족 지지유닛 회전축(810)을 매개로 회전 가능하게 체결될 수 있다.Accordingly, as shown in FIGS. 4 and 5 , a connection member 830 having at least one bent part is mounted at the lower end of the lower leg support unit 230 , and the connection member 830 is the foot support unit. The horizontal frame 390 constituting the 300 and the foot support unit rotation shaft 810 may be rotatably fastened as a medium.

구체적으로, 상기 족 지지유닛 회전축(810)은 상기 족 지지유닛(300)의 가로 프레임(390)과 전방 상부에서 후방 하부로 경사진 축일 수 있고, 상기 족 지지유닛 회전축(810)은 신체 발목의 거골하관절(subtalar joint)의 회전 자유도를 제공하기 위하여 제공될 수 있다.Specifically, the foot support unit rotation shaft 810 may be a horizontal frame 390 of the foot support unit 300 and an axis inclined from the upper front to the lower back, and the foot support unit rotation shaft 810 is the body of the ankle. It may be provided to provide rotational freedom of the subtalar joint.

예를 들면, 상기 족 지지유닛 회전축(810)은 상기 족 지지유닛(300)의 가로 프레임과 전방 상부에서 후방 하부로 경사진 방향, 더 상세하게는 전방 상부에서 몸의 내측 방향을 향하도록 설치될 수 있다.For example, the foot support unit rotation shaft 810 may be installed to face the horizontal frame of the foot support unit 300 and the direction inclined from the front upper part to the rear lower part, more specifically, toward the inner direction of the body from the front upper part. can

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 족관절 유닛(800)은 상기 연결부재(830), 상기 족 지지유닛 회전축(810) 및 상기 족 지지유닛 회전축(810)을 상기 연결부재(830)에 회전 가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 베어링(b)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5 , the ankle joint unit 800 is configured to rotate the connecting member 830 , the foot support unit rotation shaft 810 and the foot support unit rotation shaft 810 to the connection member 830 . It may be configured to include at least one bearing (b) for mounting.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 족 지지유닛(300)은 상기 족 지지유닛 회전축(810)을 통해 상기 하퇴 지지유닛(230)과 회전 가능하게 연결되며, 더 나아가 착용자의 하퇴에 대한 발의 굴곡 또는 신전 동작을 허용하기 위한 발목 관절축(371) 및 착용자의 하퇴를 회전 중심으로 하는 발의 비틀림을 허용하기 위한 발목 비틀림축(341)을 포함하여 구성될 수 있다.And, as shown in FIG. 4, the foot support unit 300 is rotatably connected to the lower leg support unit 230 through the foot support unit rotation shaft 810, and furthermore, the foot support unit 300 is rotatably connected to the lower leg of the wearer. It may be configured to include an ankle joint axis 371 for allowing flexion or extension motion and an ankle torsion axis 341 for allowing torsion of the foot with the wearer's lower leg as the center of rotation.

상기 발목 관절축(371)은 통상적인 신체의 발목의 y축 중심 굴곡 운동 또는 신전 운동을 위하여 구비될 수 있으며, 상기 발목 비틀림축(341)은 착용자 발의 z축 중심 비틀림을 허용하기 위하여 구비될 수 있다.The ankle joint axis 371 may be provided for y-axis flexion or extension of the ankle of the body, and the ankle torsion axis 341 may be provided to allow z-axis torsion of the wearer's foot. have.

그리고, 상기 족 지지유닛(300)은 발목 관절 전방 상부를 가로질러 감싸며 상기 연결부재(830)에 회전 가능하게 연결되는 가로 프레임(390), 상기 가로 프레임(390) 양단에서 상기 발목 관절축(371)을 매개로 회전 가능하게 연결되는 연결 프레임(350) 및 착용자의 족저면 또는 신발의 하면을 지지하기 위한 발판유닛(380);을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the foot support unit 300 crosses the front upper part of the ankle joint and wraps around the horizontal frame 390 rotatably connected to the connection member 830, and at both ends of the horizontal frame 390, the ankle joint shaft 371 ) may be configured to include; a connection frame 350 that is rotatably connected through the medium, and a footrest unit 380 for supporting the wearer's plantar surface or the lower surface of the shoe.

상기 발목 관절축(371)은 발목에 대하여 발 전체의 굴곡 또는 신전을 위한 관절축일 수 있다.The ankle joint axis 371 may be a joint axis for flexion or extension of the entire foot with respect to the ankle.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가로 프레임(390)과 상기 발목 관절축(371)을 매개로 연결 프레임(350)이 회전 가능하게 체결되며, 상기 연결 프레임(350)은 발판유닛(380)과 발목 비틀림축(341)을 중심으로 회전될 수 있다.4 and 5, the connecting frame 350 is rotatably fastened via the horizontal frame 390 and the ankle joint shaft 371, and the connecting frame 350 is a footrest unit ( 380) and the ankle torsion axis 341 may be rotated about.

이 경우, 상기 비틀림축(341)의 회전범위는 상판부재(320)와 하판부재(340)를 체결하기 위한 볼트 등의 체결부재와 연결 프레임(350)의 수평부(353)의 회전 차단 범위로 결정될 수 있다.In this case, the rotation range of the torsion shaft 341 is the rotation blocking range of the horizontal part 353 of the connection frame 350 and the fastening member such as a bolt for fastening the upper plate member 320 and the lower plate member 340 . can be decided.

상기 발목 비틀림축(341)은 발판유닛(380)에 구비되어, 상기 연결 프레임(350)과 발판유닛(380)을 회전 가능하게 연결할 수 있다.The ankle torsion shaft 341 may be provided in the footrest unit 380 to rotatably connect the connection frame 350 and the footrest unit 380 .

그리고 후술하는 바와 같이, 상기 발판유닛(380)은 상기 족 지지유닛(300)을 구성하는 연결 프레임(350)과 z축 중심으로 회전 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 발판유닛(380) 중 착용자의 발의 앞꿈치 대응 영역의 앞판부재(310)는 굴곡 또는 신전이 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 발판유닛(380)의 구체적인 설명은 뒤로 미룬다.And as will be described later, the scaffold unit 380 may be rotatably connected to the connection frame 350 constituting the foot support unit 300 and the z-axis center, and among the scaffold unit 380 , the foot of the wearer The front plate member 310 of the forefoot corresponding region may be configured to be flexed or extended. A detailed description of the scaffolding unit 380 is postponed.

이와 같이, 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 족 지지유닛(300)은 하퇴 지지유닛(230)에 대하여 신체 발목의 거골하관절(subtalar joint)의 회전 자유도를 제공하기 위하여 족 지지유닛 회전축(810)을 매개로 연결되고, 상기 족 지지유닛(300)은 발목 관절축(371) 및 발목 비틀림축(341)을 구비하여, 발목의 y축 중심 회전 및 z축 중심 비틀림을 허용할 수 있으며, 발판유닛(380)은 앞꿈치 영역의 굴곡 신전을 위하여 앞판부재(310)가 굴곡 또는 신전되는 구조를 가질 수 있다.In this way, the foot support unit 300 of the wearable auxiliary device according to the present invention provides a degree of freedom of rotation of the subtalar joint of the body ankle with respect to the lower leg support unit 230, the foot support unit rotation shaft 810 ), and the foot support unit 300 is provided with an ankle joint shaft 371 and an ankle torsion shaft 341 to allow y-axis rotation and z-axis rotation of the ankle, and a footrest The unit 380 may have a structure in which the front plate member 310 is bent or extended for flexion and extension of the forefoot region.

도 6은 본 발명에 따른 족 지지유닛(300)의 분해 사시도를 도시하며, 도 7은 본 발명에 따른 족 지지유닛(300)의 작동상태를 도시한다.6 shows an exploded perspective view of the foot support unit 300 according to the present invention, and FIG. 7 shows an operating state of the foot support unit 300 according to the present invention.

본 발명에 따른 착용형 보조장치를 구성하는 족 지지유닛(300)은 전술한 바와 같이 발목 관절 전방 상부를 가로질러 감싸는 가로 프레임(390), 상기 가로 프레임(390) 양단에서 상기 발목 관절축(371)을 매개로 회전 가능하게 연결되는 연결 프레임(350) 및 착용자의 족저면 또는 신발의 하면을 지지하기 위한 발판유닛(380)을 포함하여 구성되어, 상기 가로 프레임(390)은 상기 연결부재(830)를 매개로 하퇴 지지유닛(230)에 거골하관절(subtalar joint)을 중심으로 회전 가능하게 연결될 수 있다.The foot support unit 300 constituting the wearable auxiliary device according to the present invention includes a horizontal frame 390 that crosses the front upper part of the ankle joint as described above, and the ankle joint shaft 371 at both ends of the horizontal frame 390 . ) is configured to include a connecting frame 350 that is rotatably connected through the medium and a footrest unit 380 for supporting the wearer's plantar surface or the lower surface of the shoe, and the horizontal frame 390 is the connecting member 830 ) may be rotatably connected to the lower leg support unit 230 around the subtalar joint.

또한, 족 지지유닛(300)이 발목 관절축(371), 발목 비틀림축(341)을 중심으로 하는 회전 자유도 및 발의 앞꿈치 굴곡 또는 신전 자유도를 제공할 수 있다.In addition, the foot support unit 300 may provide the degree of freedom of rotation about the ankle joint axis 371 and the ankle torsion axis 341 and the degree of freedom of forefoot flexion or extension of the foot.

이를 위하여, 상기 연결 프레임(350)은 수평부(353)와 수직부(351)로 구성되고, 상기 발판유닛(380)은 상기 연결 프레임(350)의 수평부(353)가 상기 발목 비틀림축(341)을 중심으로 회전 가능하게 개재되어 장착되는 상판부재(320) 및 하판부재(340)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the connection frame 350 is composed of a horizontal portion 353 and a vertical portion 351, and the scaffold unit 380 is the horizontal portion 353 of the connection frame 350 is the ankle torsion axis ( 341 may be configured to include an upper plate member 320 and a lower plate member 340 that are rotatably interposed and mounted around the center.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상판부재(320) 및 상기 하판부재(340)는 발의 앞꿈치를 제외한 영역에서 적층되어 구성되고, 내부에 상기 연결 프레임(350)의 수평부(353)가 z축 중심으로 회전 가능하게 장착될 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 7, the upper plate member 320 and the lower plate member 340 are stacked in an area except for the forefoot of the foot, and the horizontal portion 353 of the connecting frame 350 therein. may be rotatably mounted about the z-axis.

상기 연결 프레임(350)은 'ㄷ' 형상의 단면으로 구성될 수 있고, 수평부(353)에 축공(355)이 형성될 수 있으며, 상기 상판부재(320) 및 상기 하판부재(340)는 상기 연결 프레임(350)의 수평부(353)가 개재된 상태로 회전 가능하도록 상기 상판부재(320)의 하면 또는 상기 하판부재(340)의 상면에 상기 발목 비틀림축(341) 역할을 수행하는 축부가 구비될 수 있다.The connection frame 350 may have a 'C'-shaped cross-section, a shaft hole 355 may be formed in the horizontal portion 353, and the upper plate member 320 and the lower plate member 340 may be A shaft portion serving as the ankle torsion shaft 341 on the lower surface of the upper plate member 320 or the upper surface of the lower plate member 340 so as to be rotatable with the horizontal portion 353 of the connecting frame 350 interposed therebetween can be provided.

도 6에 도시된 실시예에서, 상기 하판부재(340)에 원형 링 형태의 축부가 구비되고 상기 연결 프레임(350)의 축공(355)에 장착되는 예를 도시하나, 상기 축부는 원형 링, 원판 또는 원판형 홈 형태로 구성될 수 있으며, 상기 축부는 상기 하판부재(340)의 상면과 함께 상기 상판부재(320)의 하면에도 구비될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 6 , an example in which a circular ring-shaped shaft portion is provided on the lower plate member 340 and mounted on the shaft hole 355 of the connection frame 350 is illustrated, but the shaft portion is a circular ring, a circular plate Alternatively, it may be configured in the form of a disk-shaped groove, and the shaft portion may be provided on the lower surface of the upper plate member 320 together with the upper surface of the lower plate member 340 .

또한, 상기 상판부재(320) 또는 상기 하판부재(340)와 상기 연결 프레임(350)의 수평부(353) 사이에 마찰 저감 등을 위한 슬립부재(360)가 구비될 수 있다.In addition, a slip member 360 for reducing friction between the upper plate member 320 or the lower plate member 340 and the horizontal portion 353 of the connection frame 350 may be provided.

상기 슬립부재(360)는 마찰저감을 위하여, 비금속 재질로 구성될 수 있으며, 재질의 예로서 불화 폴리에틸렌(테프론 등)의 재질 등으로 구성될 수 있다.The slip member 360 may be made of a non-metal material to reduce friction, and as an example of the material, may be made of a material such as polyethylene fluoride (Teflon, etc.).

이와 같은 연결 프레임(350)의 z축 회전 허용 구조는 도 7에 도시된 바와 같이, 발의 z축 중심 비틀림 동작을 허용할 수 있다.As shown in FIG. 7 , the z-axis rotation permitting structure of the connection frame 350 may allow a z-axis torsion motion of the foot.

이러한 족 지지유닛(300)의 z축 비틀림 자유도에 의하여 하퇴에 대하여 발을 비트는 동작을 가능하게 할 수 있으므로, 착용형 보조장치는 다양한 발동작을 허용하며 보조력을 제공할 수 있다.Since it is possible to twist the foot with respect to the lower leg by the z-axis torsional degree of freedom of the foot support unit 300, the wearable assistive device may allow various foot movements and provide assistive force.

상기 연결 프레임(350)의 한 쌍의 수직부(351) 양단에 상기 가로 프레임(390)이 발목 관절축(371)을 매개로 연결될 수도 있으나, 발목 관절축(371) 및 베어링(b) 등을 장착하고 연결 프레임(350)의 비틀림 강성 보강을 위하여 위한 링형태의 축장착부(373)가 상단에 구비된 별도의 한 쌍의 축지지부재(370)가 더 구비될 수 있다.The horizontal frame 390 at both ends of the pair of vertical parts 351 of the connection frame 350 may be connected via the ankle joint shaft 371, but the ankle joint shaft 371 and the bearing (b), etc. A separate pair of shaft support members 370 having a ring-shaped shaft mounting part 373 at the top for mounting and reinforcing torsional rigidity of the connection frame 350 may be further provided.

한 쌍의 상기 축지지부재(370)의 축장착부 내측에 베어링(b)과 발목 관절축(371)이 장착되어 상기 연결 프레임(350) 또는 연결 프레임(350)과 체결된 축지지부재를 상기 가로 프레임(390)에 대하여 회전 가능하게 하여 발목 관절을 이용한 발 전체의 굴곡 또는 신전 동작에 대한 관절 회전 자유도를 제공할 수 있다.A bearing (b) and an ankle joint shaft 371 are mounted inside the shaft mounting portion of the pair of shaft support members 370 to move the shaft support member fastened with the connection frame 350 or the connection frame 350 to the horizontal By making it rotatable with respect to the frame 390, it is possible to provide a degree of freedom of joint rotation for flexion or extension of the entire foot using the ankle joint.

또한, 신체의 발은 발목에 대하여 발 전체를 굴곡 또는 신전하는 도 3(b)에 도시된 동작 이외에도 도 3(a)에 도시된 바와 같이 발의 앞꿈치만 굴곡되는 동작이 자주 발생되며, 이와 관련된 족 지지유닛(300)의 굴곡 자유도가 요구된다. 예를 들면, 걷기 또는 달리기에서 특정 발의 입각기 말기 등에 앞꿈치만 지면에 지지된 상태로 보조력을 제공하는 등의 동작이 자주 발생될 수 있기 때문에 자연스러운 걷기 동작을 수행하거나, 빠르게 달리기 동작을 가능하게 하기 위해서는 발의 앞꿈치의 굽힘 또는 굴곡 자유도를 제공할 필요가 있다.In addition, in addition to the motion shown in FIG. 3(b) in which the foot of the body bends or extends the entire foot with respect to the ankle, as shown in FIG. 3(a), only the forefoot of the foot is flexed frequently. A degree of freedom in bending of the support unit 300 is required. For example, in walking or running, at the end of the stance phase of a specific foot, etc., such as providing assisting force with only the forefoot supported on the ground can occur frequently, so it is possible to perform a natural walking motion or perform a fast running motion. To do so, it is necessary to provide degrees of freedom in flexion or flexion of the forefoot.

발의 앞꿈치 굴곡 또는 굽힘 자유도 제공을 위하여 본 발명의 족 지지유닛(300)은 상기 상판부재(320) 및 상기 하판부재(340) 사이에 후단이 장착되고, 착용자의 발의 앞꿈치의 굴곡 동작을 허용하기 위하여 유연한 재질로 구성되는 굴곡부재(330)를 포함하여 구성될 수 있다.The foot support unit 300 of the present invention is equipped with a rear end between the upper plate member 320 and the lower plate member 340 to provide forefoot bending or bending freedom of the foot, allowing the wearer's foot to bend the forefoot. For this purpose, it may be configured to include a bending member 330 made of a flexible material.

상기 굴곡부재(330)는 유연한 수지 재질로 구성되어 별도의 힌지 구조를 채용하지 않고도, 발의 앞꿈치 부분을 굴곡 가능하게 지지할 수 있으므로, 족 지지유닛의 경량화에 기여할 수 있다.The flexural member 330 is made of a flexible resin material and can flexibly support the forefoot of the foot without employing a separate hinge structure, thereby contributing to weight reduction of the foot support unit.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 굴곡부재(330)는 그 뒷부분이 상기 상판부재(320)와 상기 하판부재(340) 사이에 개재되어 장착될 수 있으며, 앞부분은 발의 앞꿈치 하부 영역으로 노출되도록 구성될 수 있다. As shown in FIG. 6 , the rear part of the bending member 330 may be mounted with a rear part interposed between the upper plate member 320 and the lower plate member 340, and the front part is configured to be exposed to the lower part of the heel of the foot. can be

또한, 상기 굴곡부재(330)를 보호하고, 별도의 착용부재 연결을 위한 앞판부재(310)가 상기 굴곡부재(330) 상부에 장착될 수 있다.In addition, a front plate member 310 for protecting the flexural member 330 and for connecting a separate wearing member may be mounted on the flexural member 330 .

상기 앞판부재(310)는 상기 상판부재(320) 및 상기 하판부재(340) 전방으로 노출된 상기 굴곡부재(330)의 상부에 장착될 수 있으며, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 앞판부재(310) 및 상기 상판부재(320)에 발을 감싸는 착용부재의 연결을 위한 복수 개의 연결구(311, 321)가 구비될 수 있다.The front plate member 310 may be mounted on the upper part of the bending member 330 exposed in front of the upper plate member 320 and the lower plate member 340 , and as shown in FIGS. 6 and 7 , the A plurality of connectors 311 and 321 may be provided to connect the front plate member 310 and the upper plate member 320 to the wearing member surrounding the foot.

이와 같이 구성되는 착용형 보조장치에 의해, 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 지지유닛 또는 족 지지유닛에 대한 약 4 개의 관절 자유도를 제공하여, 걷기 등의 기초적인 동작 이외의 다양한 신체 움직임을 보조할 수 있으며, 하퇴 지지유닛 또는 족 지지유닛에서 제공되는 관절 자유도가 신체의 발목과 발의 관절의 움직임을 모사한 것이므로, 착용자의 착용형 보조장치의 착용 이질감을 최소화할 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.By the wearable auxiliary device configured as described above, it is possible to provide about four joint degrees of freedom for the lower leg support unit or the foot support unit constituting the wearable auxiliary device to assist various body movements other than basic motions such as walking. It can be easily understood that since the joint freedom provided by the lower leg support unit or the foot support unit simulates the movement of the ankle and foot joints of the body, it is possible to minimize the discomfort of the wearer's wearable auxiliary device.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although the present specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. will be able to carry out Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, all of them should be considered to be included in the technical scope of the present invention.

1000 : 착용형 보조장치
100 : 관절 구동기
210, 230 : 대퇴 지지유닛, 하퇴 지지유닛
300 : 족 지지유닛
400 : 몸체유닛
500 : 본체부
1000: wearable auxiliary device
100: joint actuator
210, 230: thigh support unit, lower leg support unit
300: foot support unit
400: body unit
500: body part

Claims (15)

착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛;
상기 몸체유닛 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기;
상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;
상기 대퇴 지지유닛과 족관절 유닛을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛; 및,
상기 고관절 구동기의 회전축과 평행하지 않은 족 지지유닛 회전축을 중심으로 상기 하퇴 지지유닛에 대하여 회전 가능하게 연결되는 족 지지유닛;을 포함하고,
상기 족 지지유닛은 착용자의 하퇴에 대한 발의 굴곡 또는 신전 동작을 허용하기 위한 발목 관절축 및 착용자의 하퇴를 회전 중심으로 하는 발의 비틀림을 허용하기 위한 발목 비틀림축을 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
a body unit mounted to surround the wearer's waist region and extending to the wearer's hip joint side region;
a pair of hip joint actuators mounted on both ends of the body unit;
a femoral support unit driven by the hip actuator and providing rotational assistance to the wearer's thighs;
a lower leg support unit rotatably connected to the femoral support unit and the ankle joint unit as a medium and providing rotational assisting force to the lower leg of the wearer; and,
A foot support unit rotatably connected to the lower leg support unit about a foot support unit rotation axis that is not parallel to the rotation axis of the hip joint actuator.
The foot support unit is a wearable auxiliary device, characterized in that it includes an ankle joint axis for allowing flexion or extension of the foot with respect to the lower leg of the wearer, and an ankle torsion axis for allowing the torsion of the foot with the wearer's lower leg as the center of rotation. .
제1항에 있어서,
상기 족 지지유닛은 발목 관절 전방 상부를 가로질러 감싸는 가로 프레임, 상기 가로 프레임 양단에서 상기 발목 관절축을 매개로 회전 가능하게 연결되는 연결 프레임 및 착용자의 족저면 또는 신발의 하면을 지지하기 위한 발판유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 1,
The foot support unit may include a horizontal frame wrapped across the front upper part of the ankle joint, a connecting frame rotatably connected to the ankle joint axis at both ends of the horizontal frame, and a footrest unit for supporting the wearer's plantar surface or the lower surface of the shoe; A wearable auxiliary device comprising a.
제2항에 있어서,
상기 연결 프레임은 한 쌍의 수직부 및 상기 수직부에 절곡된 상태로 연결된 수평부를 포함하여 'ㄷ'자 단면 형태로 구성되고, 상기 연결 프레임의 수평부는 상기 발판유닛과 상기 발목 비틀림축을 매개로 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
3. The method of claim 2,
The connection frame includes a pair of vertical portions and a horizontal portion connected to the vertical portion in a bent state, and is configured in a 'C'-shaped cross-section, and the horizontal portion of the connection frame rotates through the footrest unit and the ankle torsion axis Wearable assistive device, characterized in that it is possible to connect.
제2항에 있어서,
상기 발판유닛은 착용자의 발 또는 신발의 앞꿈치의 굴곡 신전을 위하여 밴딩 가능하게 구성되는 것으 특징으로 하는 착용형 보조장치.
3. The method of claim 2,
The footrest unit is a wearable auxiliary device, characterized in that it is configured to be bendable for flexion extension of the heel of the wearer's feet or shoes.
제2항에 있어서,
상기 족 지지유닛 회전축은 상기 족 지지유닛의 가로 프레임과 전방 상부에서 후방 하부로 경사진 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
3. The method of claim 2,
The foot support unit rotation shaft is a wearable auxiliary device, characterized in that inclined from the upper front to the lower rear frame and the horizontal frame of the foot support unit.
제5항에 있어서,
상기 족 지지유닛 회전축은 신체 발목의 거골하관절(subtalar joint)의 회전 자유도를 제공하기 위하여 구비되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
6. The method of claim 5,
The foot support unit rotation shaft is a wearable auxiliary device, characterized in that provided to provide a degree of freedom of rotation of the subtalar joint (subtalar joint) of the body ankle.
제2항에 있어서,
상기 족 지지유닛의 가로 프레임과 상기 하퇴 지지유닛은 연결부재로 연결되며, 상기 연결부재의 하단은 상기 족 지지유닛 회전축을 매개로 상기 가로 프레임과 회전 가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
3. The method of claim 2,
The horizontal frame of the foot support unit and the lower leg support unit are connected by a connecting member, and the lower end of the connecting member is a wearable auxiliary device, characterized in that it is rotatably fastened to the horizontal frame via the foot support unit rotation shaft. .
제7항에 있어서,
상기 연결부재는 적어도 하나의 절곡부를 구비하는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
8. The method of claim 7,
The connecting member is a wearable auxiliary device, characterized in that provided with at least one bent portion.
제2항에 있어서,
상기 발판유닛은 상기 연결 프레임의 수평부가 상기 발목 비틀림축을 중심으로 회전 가능하게 개재되어 상하로 적층되어 장착되는 상판부재 및 하판부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
3. The method of claim 2,
The scaffold unit is a wearable auxiliary device, characterized in that it comprises an upper plate member and a lower plate member that is mounted vertically stacked with the horizontal portion of the connecting frame rotatably interposed about the ankle torsion axis.
제9항에 있어서,
상기 상판부재 및 상기 하판부재 사이에 후단이 개재되어 장착되고, 착용자의 발의 앞꿈치의 굴곡 동작을 허용하기 위하여 유연한 재질로 구성되는 굴곡부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
10. The method of claim 9,
The wearable auxiliary device is mounted with a rear end interposed between the upper plate member and the lower plate member, and includes a bending member made of a flexible material to allow the wearer's toe to bend.
제10항에 있어서,
상기 상판부재 및 상기 하판부재 전방으로 노출된 상기 굴곡부재의 상부에 앞판부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
11. The method of claim 10,
A wearable auxiliary device, characterized in that the front plate member is mounted on the upper portion of the bending member exposed in front of the upper plate member and the lower plate member.
제11항에 있어서,
상기 앞판부재 및 상기 상판부재에 발을 감싸는 착용부재의 연결을 위한 복수 개의 연결구가 구비되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
12. The method of claim 11,
Wearable auxiliary device, characterized in that provided with a plurality of connectors for connecting the wearing member wrapping the feet to the front plate member and the upper plate member.
제9항에 있어서,
상기 상판부재의 하면 또는 상기 하판부재의 상면에 상기 발목 비틀림축 역할을 수행하는 축부가 구비되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
10. The method of claim 9,
A wearable auxiliary device, characterized in that a shaft portion serving as the ankle torsion axis is provided on a lower surface of the upper plate member or an upper surface of the lower plate member.
제13항에 있어서,
상기 축부는 원형 링, 원판 또는 원판형 홈 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
14. The method of claim 13,
The shaft portion is a wearable auxiliary device, characterized in that configured in the form of a circular ring, a disk or a disk-shaped groove.
제9항에 있어서,
상기 상판부재 또는 상기 하판부재와 상기 연결 프레임의 수평부 사이에 마찰 저감을 위한 적어도 하나의 슬립부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
10. The method of claim 9,
Wearable auxiliary device, characterized in that at least one slip member for reducing friction between the upper plate member or the lower plate member and the horizontal portion of the connection frame is provided.
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