KR20230028990A - 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트 - Google Patents

근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트는 착용자가 중력에 순응하는 제1동작에서 중력에 저항하는 제2동작을 취하는 경우, 상기 착용자의 근력을 보조하는 근력보조모듈로서, 신체에 고정되는 하우징과 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 형성되고, 상기 착용자 움직임에 대응하여 함께 회전되도록 구비되는 탄성복귀부와 상기 탄성복귀부를 상부에서 가압하도록 형성되어 상기 탄성복귀부가 최초 위치로 복귀되도록 힘을 제공하는 신축부와 상기 탄성복귀부 둘레에 결합되어 상기 탄성복귀부가 회전되는 힘을 상기 착용자에게 전달하는 힘전달부를 포함할 수 있다.

Description

근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트{STRENGTH SUPPORT MODULE AND WEARABLE SUIT INCLUDING SAME}
본 발명은 웨어러블 슈트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착용 가능하게 구비되어 착용자의 움직임에 대응하고 PASSIVE한 보조력을 제공하기 위한 자세 보조 웨어러블 슈트에 관한 것이다.
근래에 들어 로봇 관련 기술은 폭넓은 분야에 적용되고 있다. 이 중 장애나 노화 등으로 근력이 저하되어 보행이 어려운 사람들을 위한 웨어러블 로봇이 사용되고 있다.
웨어러블 로봇은 착용자의 근력을 보조하는 일종의 근력보조 장치이다.
좀 더 상세히, 웨어러블 로봇은 착용자가 웨어러블 로봇을 착용한 상태에서 보행하거나 무거운 짐을 들어올릴 때 착용자의 근력을 보조하는 역할을 한다.
이를 위해 근력 보조 장치는 모터 등의 구동장치로부터 발생되는 보조력을 착용자에게 제공함으로써 착용자의 동작을 보조할 수 있다.
이러한 웨어러블 로봇은 착용자의 허리 및 다리에 착용될 수 있다. 근력 보조 장치는 착용자의 각 신체 부위에 착용되도록 다수의 구성 요소를 갖는다. 상기 다수의 구성 요소 중 모터와 같은 구동부는 착용자의 신체의 관절 부위에 보조력을 전달하는 중요한 역할을 갖는다.
이와 관련된 선행 문헌으로는 한국 등록 특허(KR 10-1219795)와 미국 공개 특허(US 2015-0134080) 등이 있다.
위 선행특허는 관절마다 모터가 형성되어 있어서 무게가 무거울 뿐만 아니라 착용자의 편의성을 고려하지 못하고 있다. 착용자에세 보조력을 제공하기 이전에 딱딱하고 무거운 물체를 지고 있는 것이라는 인식이 해결되야하는 노력이 필요하다.
단순히 보조력을 제공하기 위함에 있어서 착용할 수 없는 무게라면 사용하지 않을 수 밖에 없다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 착용자의 골격에 대응하는 형태임에도 착용 후 편안함을 제공하기 위한 근력보조유닛 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트을 제공하려는데 있다.
또한 모터 동력이 아닌 스프링의 탄성과 섬유의 신축성을 이용하여 PASSIVE한 보조력을 제공하기 위한 근력보조유닛 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 제공하기 위함이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 착용자가 중력에 순응하는 제1동작에서 중력에 저항하는 제2동작을 취하는 경우, 상기 착용자의 근력을 보조하는 근력보조모듈로서, 신체에 고정되는 하우징과 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 형성되고, 상기 착용자 움직임에 대응하여 함께 회전되도록 구비되는 탄성복귀부와 상기 탄성복귀부를 상부에서 가압하도록 형성되어 상기 탄성복귀부가 최초 위치로 복귀되도록 힘을 제공하는 신축부와 상기 탄성복귀부 둘레에 결합되어 상기 탄성복귀부가 회전되는 힘을 상기 착용자에게 전달하는 힘전달부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 탄성복귀부는 상기 신축부의 힘이 전달되도록 중심에서 양측으로 균등한 간격으로 이격되어 형성된 한 쌍의 지지돌기가 형성되고, 상기 지지돌기는 상기 신축부에 적어도 하나 이상이 접촉될 수 있다.
또한 상기 탄성복귀부는 상기 착용자가 움직이는 경우 상기 한 쌍의 지지돌기 중 어느 하나만 상기 신축부와 접촉되면서 상기 착용자가 상기 제2동작으로 복귀하는 힘을 제공할 수 있다.
그리고 상기 신축부는 상기 하우징 내측 상부에서 하부를 향해 길게 형성되며 탄성을 가지고 신축되게 구비되는 샤프트와 상기 샤프트 단부에 형성되어 상기 지지돌기와 접촉되는 블록을 포함할 수 있다.
또한 상기 샤프트는 적어도 하나 이상 형성되어 상기 블록에 척력을 제공하도록 구비될 수 있다.
그리고 상기 하우징은 내부에 적어도 하나 이상의 회전축이 형성되어 상기 탄성복귀부의 중심이 결합되고, 상기 탄성복귀부의 직경에 대응하여 상기 탄성복귀부의 이탈을 방지하는 가이드를 더 포함할 수 있다.
또한 근력보조모듈과 상기 착용자의 허리에서 골반으로 연장되어 자세를 지지하도록 구비되는 자세지지부 및 상기 자세지지부와 연결되고 상기 착용자 관절 움직임에 대응하여 다방향 변형이 가능한 변형관절부를 포함하는 관절유닛을 포함하고, 상기 근력보조모듈은 상기 착용자의 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리에 각각 연결되도록 한쌍으로 구비되고, 상기 착용자가 허리를 숙이는 제1 동작에서 기립하는 제2 동작을 취하는 경우, 상기 힘전달부에서 발생된 보조력을 상기 변형관절부에 제공할 수 있다.
그리고 상기 근력보조모듈은 상기 탄성복귀부의 회전에 대응하여 상기 착용자가 상기 제2 동작을 취하도록 상기 변형관절부를 통해 상기 착용자의 관절을 중심으로 회전될 수 있다.
또한 상기 변형관절부는 상기 착용자의 고관절에 대응된 위치에 배치되고, 내부에는 상기 힘전달부를 통해 상기 탄성복귀부의 회전에 대응하여 함께 회전되는 보조력 생성부를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 보조력 생성부는 상기 착용자의 오른쪽 다리와 왼쪽 다리에 대응하여 한 쌍으로 구비되고, 상기 탄성복귀부에서 연장된 두 개의 힘전달부가 각각 연결되는 형태로 형성되어, 상기 탄성복귀부의 회전방향과 동일하게 회전될 수 있다.
본 발명의 근력보조모듈 및 이를 포함하는 근력보조유닛 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트은 근력보조모듈이 탄성을 통한 보조력을 생성하여 착용자의 관절을 중심으로 보조력을 제공함으로 배터리와 같은 동력이 필요하지 않으며, 모터와 배터리의 제거로 가볍게 착용이 가능하다는 장점이 있다.
또한 근력보조모듈과 힘전달부를 연결하는 위치에 따라 다양한 관절에도 적용이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 통해 착용자가 허리를 기립하는 모습을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 근력보조모듈 및 골격모듈을 나타낸 도면이며,
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 착용한 착용자가 무거운 대상물을 옮기려고 하는 모습을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 도 3의 상황에서 근력보조모듈을 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 입은 착용자가 대상물을 들고 기립한 모습을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 도 5의 상황에서 근력보조모듈을 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 탄성복귀부와 보조력 생성부가 연결되는 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 위에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에 대한 도면이고, 도면에 대해서 좀 더 자세히 설명하자면, 도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 통해 착용자가 허리를 기립하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 근력보조모듈 및 골격모듈을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 2에서 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트의 구성 요소들은 설명의 편의를 위해 도식화되어 일부 구성 요소가 실제의 형태와 달리 생략되거나 과장되어 도시될 수 있다.
도 1을 살펴보면 본 발명의 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 착용한 상태에서 무거운 물건을 드는 것을 확인할 수 있다. 본 발명은 상체가 하체와 가까워지도록 굽혀지는 동작(제1 동작)에서, 상체는 펴는 동작(제2 동작)에 따라 착용자 골반에 보조력을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
여기서 제1 동작은 상체를 바닥을 향해 굽히면서 대상물(T)을 들어올리기 위한 동작이며, 제2 동작은 대상물(T)을 잡은 상태에서 중력을 거슬러 상체를 펴는 동작을 말한다.
이를 위한 본 발명의 구성은 도 2를 통해 설명하도록 하겠다.
도 2를 참조하면, 착용자의 등부분에서 착용자의 골격을 지지하는 골격모듈(300)을 포함할 수 있으며, 골격모듈(300)의 상부에 근력보조모듈(400)이 형성된 형태를 가지는 것을 확인할 수 있다.
먼저 골격모듈(300)은 착용자 등부분에서 골반까지 이어지며 착용자의 척추와 허리 등을 지지하는 형태를 가질 수 있다. 또한 일부가 벤딩(BENDING)가능하게 형성되어 착용자가 골격모듈(300)을 착용한 상태에서도 움직임이 자유로울 수 있다.
그리고 골격모듈(300)에 형성된 근력보조모듈(400)은 보조력을 발생하게 되면서, 골격모듈(300)은 착용자를 지지하고, 근력보조모듈(400)은 착용자의 움직임에 보조력을 제공할 수 있게 된다. 근력보조모듈(400)은 크게 하우징(410), 탄성복귀부(420), 신축부(430) 및 힘전달부(440)를 포함할 수 있다.
하우징(410)은 내부에 공간이 형성되며, 탄성복귀부(420)는 하우징(410) 내부에 축결합되어 회전되도록 형성된다.
그리고 하우징(410)은 내부에서 축결합된 탄성복귀부(420)가 외부 힘에 의해 이탈되는 것을 방지하기 위해 가이드가 형성될 수 있으며, 상기 가이드를 통해 하우징(410)은 제1 공간(412)와 제2 공간(414)이 형성되고, 제1 공간(412)와 제2 공간(414)에 탄성복귀부(420) 및 신축부(430)가 각각 배치되어 착용자의 오른쪽 다리와 왼쪽다리에 연결되는 형태일 수 있다.
그리고 탄성복귀부(420)는 착용자가 움직이는 동작에 대응하여 함께 회전될 수 있다.
계속해서 신축부(430)는 탄성복귀부(420) 상부에 접촉 가능하게 구비되어 기 설정된 힘으로 탄성복귀부(420)가 최초 위치로 이동되도록 하부로 가압하도록 구비되고, 힘전달부(440)는 탄성복귀부(420)가 회전됨에 따라 발생되는 토크를 착용자에게 전달할 수 있으며 구체적으로는 신축부(430)가 탄성복귀부(420)를 가압함에 따라 최초 위치로 복귀되는 토크를 착용자에게 전달할 수 있다.
여기서 말하는 최조 위치란 착용자가 기립한 상태에서 탄성복귀부(420)의 형상을 말하며, 착용자가 다리를 움직이면서 탄성복귀부(420)가 회전되기 때문에 회전된 탄성복귀부(420)가 최초 위치로 복귀될 때 발생되는 토크를 착용자에게 보조력으로 제공하게 되는 것이다.
여기서 힘전달부(440)는 길게 형성되어 탄성복귀부(420)의 둘레상에 서로 이격되어 결합된 와이어가 될 수 있으며, 힘전달부(440)는 착용자가 신체에서 발꿈치를 중심으로 상완에 하나, 전완에 또 다른 하나가 연결되어 착용자의 팔꿈치가 접히게 되면 탄성복귀부(420)가 회전되는 형태일 수 있다.
또는 착용자 어깨를 중심으로 전방을 향해 어깨가 회전되면서 탄성복귀부(420)가 회전되는 형태도 가능 할 수 있다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 탄성복귀부(420)는 착용자 고관절을 중심으로 다리 움직임에 대응하여 회전되는 것을 설명하도록 하겠다.
계속해서 탄성복귀부(420)는 신축부(430)의 힘이 전달되도록 중심에서 양측으로 균등한 간격으로 이격되어 형성된 한 쌍의 지지돌기(422)를 포함할 수 있다. 그리고 신축부(430)가 지지돌기(422)가 수평이 되도록 모두와 접촉되도록 가압하면서 보조력을 착용자에게 제공할 수 있다.
구체적인 내용은 도 3 내지 도 6을 통해서 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 착용한 착용자가 무거운 대상물을 옮기려고 하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 도 3의 상황에서 근력보조모듈을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트를 입은 착용자가 대상물을 들고 기립한 모습을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 도 5의 상황에서 근력보조모듈을 나타낸 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 착용자가 기립한 상태에서는 한 쌍의 지지돌기(422)는 탄성복귀부(420)상에서 좌우에 배치되도록 절대 수평을 유지할 수 있다.
착용자가 다리를 전방을 펼치거나 허리를 숙이게 되면 탄성복귀부(420)가 함께 회전되면서 지지돌기(422)의 위치가 변경되게 된다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 도 3에서와 같이 착용자는 대상물(T)을 들어올리기 위해 허리를 숙이고 있다.
이 때 탄성복귀부(420)는 회전되어 지지돌기(422)가 좌우로 서로 바라보는 위치에서 상하 방향으로 서로 바라보는 위치로 이동되게 되고, 신축부는 한 쌍의 지지돌기(422) 중 어느 하나와만 접촉되게 된다.
여기서 신축부(430)가 지지돌기(422)중 어느 하나를 하부로 가압하여 탄성복귀부(420)를 회전시킴으로 한 쌍의 지지돌기(422)가 모두 신축부(430)와 접촉되도록 지지돌기(422)를 밀어주는 힘을 제공할 수 있다.
구체적으로 신축부(430)는 하우징(410) 내측 상부에서 하부를 향해 길게 형성되며, 탄성력을 가지고 신축 가능하게 구비되는 샤프트(432)와 샤프트(432)의 단부에 형성되어 지지돌기(422)와 접촉되는 블록(434)을 포함할 수 있다.
이를 통해 착용자가 굽히는 행위에서 샤프트(432)가 상부로 수축되는데, 이때 착용자가 굽히는 행위에서는 샤프트(432)의 탄성보다 큰힘이 작용되어 샤프트(432)가 수축될 수 있다.
한편 착용자가 기립하는 행위에서는 샤프트(432)가 복귀되면서 지지돌기(422)에 척력을 제공할 수 있다.
도 5에서 착용자가 대상물(T)을 들고 상체를 세울 때는, 신축부(430)가 탄성복귀부(420)를 가압하여 보조력을 제공하는 모습을 나타내었다.
도 5와 같은 상태에서는 도 6에서 나타난 바와 같이 샤프트(432)가 상하방향으로 복귀되면서 블록(434)이 지지돌기(422) 중 하나를 하부로 이동되게 밀어주게 되고, 계속해서 한 쌍의 지지돌기(422)가 모두 블록(434)에 접촉되는 최초 위치가 되는 동안 착용자에게 보조력을 제공하게 된다.
도시된 바와 같이 왼쪽에 형성된 제1 공간(412)에는 탄성복귀부(420a)가 회전되게 형성되고, 탄성복귀부(420a)에는 지지돌기(422a)가 형성되어 있다.
그리고 오른쪽에 형성된 제2 공간(414)는 탄성복귀부(420b)가 회전되게 형성되고, 탄성복귀부(420b)에는 지지돌기(422a)가 형성되어 있다.
따라서 착용자가 보행을 하는 경우 다리가 교차하게 되고, 이때 본 발명의 근력보조모듈(400)은 왼쪽과 오른쪽에 개별적으로 보조력을 제공받을 수 있다.
본 실시예에서 신축부(430)는 블록(434)의 상부에 두개가 형성되는 것으로 도시하였으나 신축부(430)의 개수는 다양하게 변경이 가능하고 신축부(430)의 탄성도 다양한 재질의 스프링을 채택할 수 있으며 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음은 물론이다.
다음 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 고관절에 적용되는 구조에 대해서 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트에서 탄성복귀부(420)와 보조력 생성부(470)가 연결되는 구조를 나타낸 도면이다.
근력보조모듈(400)은 골격모듈(300)에 결합된 형태이거나 일체로 형성될 수 있으며, 골격모듈(300)은 착용자 등에서 허리와 골반과 허벅지까지 연결된 파이프 형태로 형성될 수 있다.
따라서 골격모듈(300) 내부에는 힘전달부(440)과 이동될 수 있는 공간이 형성되며, 근력보조모듈(400)에서 연장된 힘전달부(440)가 착용자 고관절까지 연장되는 형태일 수 있다.
먼저 근력보조모듈(400) 내부에는 탄성복귀부(420)와 신축부(430)가 두개가 형성되어 좌측 다리 및 우측 다리에 각각 보조력을 개별적으로 전달할 수 있다.
그리고 근력보조모듈(400)로부터 힘전달부(440)가 연결되어 골격모듈(300)의 형상에 따라 내부 공간으로 길게 연장되며 착용자 고관절에 형성되어 있는 보조력 생성부(470)와 연결된다.
보조력 생성부(470)는 골격모듈(300)에서 고관절에 대응되는 위치에 형성되어 있으며, 골격모듈(300)는 고관절부분에서 힌지 결합되어 착용자 다리가 전방 및 후방으로 이동될 때 골격을 보조하는 구조로 형성될 수 있다.
그리고 상기 힌지 결합된 부분의 골격모듈(300) 내부에는 보조력 생성부(470)가 회전 가능하게 축결합될 수 있다.
보조력 생성부(470)는 원판의 형상을 가지며, 둘레를 따라 힘전달부(440)가 서로 이격되어 결합된 형태일 수 있다.
따라서 탄성복귀부(420)가 회전됨에 따라 힘전달부(440)를 통해 보조력 생성부(470)도 함께 회전될 수 있다.
예를 들어 설명하면, 착용자가 도 3와 같이 허리를 숙이는 동작을 취하게 되면 탄성복귀부(420)는 최초 위치에서 회전되며 절대 수평을 이루는 지지돌기(422)중 어느 하나가 상부로 이동되도록 회전되고, 탄성복귀부(420)의 회전에 대응하여 보조력 생성부(470)도 회전될 수 있다.
다시 도 5와 같이 착용자가 허리를 펴는 동작을 취하게 되면 신축부(430)가 지지돌기(422)를 하향 가압되어 탄성복귀부(420)가 회전되고, 이 때 신축부(430)가 가압하면서 탄성복귀부(420)에 발생되는 토크는 보조력 생성부(470)에 전달되면서 착용자의 고관절에 보조력을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 근력보조유닛 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트는 착용자가 입을 수 있는 슈트형태의 로봇을 제공하기 위함이다. 이를 위해 골격모듈(300)과 근력보조모듈(400)은 탄성을 가지는 하네스(HARNESS)구조의 착용 모듈(200)에 결합 가능하게 구비될 수 있다.
따라서 근력보조모듈(400)로부터 발생되는 보조력이외에도 상기 하네스의 탄성력을 통해서도 약간의 보조력을 제공받을 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
200: 착용모듈
300: 골격모듈
400: 근력보조모듈
410: 하우징
420: 탄성복귀부
422: 지지돌기
430: 신축부
432: 샤프트
434: 블록
440: 힘전달부
470: 보조력 생성부

Claims (10)

  1. 착용자가 중력에 순응하는 제1 동작에서 중력에 저항하는 제2 동작을 취하는 경우, 상기 착용자의 근력을 보조하는 근력보조모듈로서,
    신체에 고정되는 하우징;
    상기 하우징 내부에 회전 가능하게 형성되고, 상기 착용자 움직임에 대응하여 함께 회전되도록 구비되는 탄성복귀부;
    상기 탄성복귀부를 상부에서 가압하도록 형성되어 상기 탄성복귀부가 최초 위치로 복귀되도록 힘을 제공하는 신축부;
    상기 탄성복귀부 둘레에 결합되어 상기 탄성복귀부가 회전되는 힘을 상기 착용자에게 전달하는 힘전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    근력보조모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성복귀부는,
    상기 신축부의 힘이 전달되도록 중심에서 양측으로 균등한 간격으로 이격되어 형성된 한 쌍의 지지돌기가 형성되고, 상기 지지돌기는 상기 신축부에 적어도 하나 이상이 접촉되는 것을 특징으로 하는,
    근력보조모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성복귀부는,
    상기 착용자가 움직이는 경우 상기 한 쌍의 지지돌기 중 어느 하나만 상기 신축부와 접촉되면서 상기 착용자가 상기 제2 동작으로 복귀하는 힘을 제공하는 것을 특징으로 하는,
    근력보조모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신축부는,
    상기 하우징 내측 상부에서 하부를 향해 길게 형성되며 탄성을 가지고 신축되게 구비되는 샤프트;
    상기 샤프트 단부에 형성되어 상기 지지돌기와 접촉되는 블록을 포함하는,
    근력보조모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 샤프트는,
    적어도 하나 이상 형성되어 상기 블록에 척력을 제공하도록 구비되는 것을 특징으로 하는,
    근력보조모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    내부에 적어도 하나 이상의 회전축이 형성되어 상기 탄성복귀부의 중심이 결합되고, 상기 탄성복귀부의 직경에 대응하여 상기 탄성복귀부의 이탈을 방지하는 가이드를 더 포함하는,
    근력보조모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 근력보조모듈;
    상기 착용자의 허리에서 골반으로 연장되어 자세를 지지하도록 구비되는 자세지지부 및 상기 자세지지부와 연결되고 상기 착용자 관절 움직임에 대응하여 다방향 변형이 가능한 변형관절부를 포함하는 관절유닛을 포함하고,
    상기 근력보조모듈은 상기 착용자의 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리에 각각 연결되도록 한쌍으로 구비되고, 상기 착용자가 허리를 숙이는 제1 동작에서 기립하는 제2 동작을 취하는 경우, 상기 힘전달부에서 발생된 보조력을 상기 변형관절부에 제공하는 것을 특징으로 하는,
    근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 근력보조모듈은,
    상기 탄성복귀부의 회전에 대응하여 상기 착용자가 상기 제2 동작을 취하도록 상기 변형관절부를 통해 상기 착용자의 관절을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는,
    근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 변형관절부는,
    상기 착용자의 고관절에 대응된 위치에 배치되고, 내부에는 상기 힘전달부를 통해 상기 탄성복귀부의 회전에 대응하여 함께 회전되는 보조력 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보조력 생성부는,
    상기 착용자의 오른쪽 다리와 왼쪽 다리에 대응하여 한 쌍으로 구비되고, 상기 탄성복귀부에서 연장된 두 개의 힘전달부가 각각 연결되는 형태로 형성되어, 상기 탄성복귀부의 회전방향과 동일하게 회전되는 것을 특징으로 하는,
    근력보조모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 슈트.
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