KR20230055675A - Robotic prosthetic leg - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, a robotic prosthetic foot is mounted on a body part of a user to assist walking of the user, and comprises: a contact module which is in contact with the ground when the user is walking; a support module which serves as a basis for rotation of the contact module; an interlocking module which is rotatably mounted on the support module and causes the contact module to rotate relative to the support module by rotation; and a repulsive force increasing module which is located between the interlocking module and the contact module, is elastically deformed by an action immediately before a front lower end of the contact module is in contact with and then separated from the ground or by an action immediately after a rear lower end of the contact module is separated and then in contact with the ground due to the rotation of the contact module, and causes a subsequent action to be performed after the ground repulsive force increases due to the restoring force caused by elastic deformation. According to the present invention, a feeling of fatigue felt by a user can be reduced due to effects such as an improved cushioning function and an increased ground repulsive force when the user walks.

Description

로봇 의족{Robotic prosthetic leg}Robotic prosthetic leg}

본 발명은 로봇 의족에 대한 것으로, 보다 상세하게는 초기 위치 설정이 가능하여 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있는 로봇 의족에 관한 것이다. The present invention relates to a robotic prosthetic leg, and more particularly, to a robotic prosthetic leg capable of initial position setting to increase user convenience.

전 세계적으로 수십만 명의 사람들이 매년 절단 수술로 다리를 잃거나, 보행을 제약하는 다양한 다리 이상을 종종 유발하는 사고에서 살아 남아 쇠약 손실로 고통 받고 있다.Hundreds of thousands of people worldwide suffer debilitating losses each year, either through amputation or surviving accidents that often result in various leg abnormalities that limit walking.

초기의 상용 의족들은 주로 미관적인 측면에서 절단된 신체 부위를 대신할 목적으로 개발되었으나, 점차 자연스러운 보행이 가능하고 사용자에게 과도한 신진대사 소모가 발생하지 않도록 하는 기능적인 측면에서도 중요한 역할을 하는 로봇 의족이 개발되고 있다.Early commercial prosthetic legs were mainly developed for the purpose of replacing amputated body parts in terms of aesthetics. are being developed

종래의 로봇 의족은 유압식 또는 모터 등를 이용하여 사용자의 발을 대체하는 부분의 회전을 유발하여 사용자의 보행을 보조하였으나, 지면을 디딜 때의 충격으로 인해 피로감과 통증을 유발한다는 문제가 있다.Conventional robotic prosthetic legs aid the user's walking by inducing rotation of a part that replaces the user's foot using hydraulic pressure or a motor, but there is a problem in that fatigue and pain are caused due to impact when stepping on the ground.

또한, 종래의 로봇 의족은 사용자가 기립하여 있는 상태를 기준으로 초기 설정이 세팅 되어 지면이 약간이라도 경사지거나 또는 신발의 굽이 변하는 경우에 유연하게 대처할 수 없다는 문제가 존재하였다.In addition, the conventional robotic prosthetic leg has a problem in that it cannot flexibly cope with the case where the ground is inclined even slightly or the heel of a shoe changes because the initial setting is set based on the state in which the user is standing.

그러므로, 피로감과 통증을 최소화하고 환경에 따라 유연하게 대처 가능하여 사용자의 편의성 등을 향상시킬 수 있는 로봇 의족에 대한 연구가 시급한 실정이다.Therefore, there is an urgent need for research on a prosthetic robot that can minimize fatigue and pain and can flexibly cope with the environment to improve user convenience.

본 발명의 목적은 환경에 따라 유연하게 대처 가능하도록 초기 위치 설정이 가능한 동시에 완충 기능 및 지면 반발력을 증대시켜 사용자의 피로감 등을 최소화할 수 있도록 하는 로봇 의족을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a prosthetic robot that can be set in an initial position so as to be able to flexibly cope with the environment and at the same time increase a buffering function and ground repulsive force to minimize user's fatigue and the like.

본 발명에 따른 로봇 의족은, 사용자의 지체 부위에 장착되어 상기 사용자의 보행을 보조하기 위한 것으로, 상기 사용자의 보행 시 지면과 접촉되는 접촉 모듈; 상기 접촉 모듈의 회전에 대한 기준이 되는 지지 모듈; 상기 지지 모듈에 회전 가능하게 장착되며, 회전에 의해 상기 접촉 모듈이 상기 지지 모듈을 기준으로 회전되도록 하는 연동 모듈; 및 상기 연동 모듈과 상기 접촉 모듈 사이에 위치하여, 상기 접촉 모듈의 회전에 의해 상기 접촉 모듈의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작 또는 상기 접촉 모듈의 후방측 하단이 상기 지면에 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작에 의해 탄성 변형되고, 탄성 변형에 의한 복원력에 의해 지면 반발력이 증대된, 이후 동작이 제공되도록 하는 반발력 증대 모듈;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.A robot prosthetic leg according to the present invention is mounted on a user's limb part to assist the user's walking, and includes a contact module contacting the ground during the user's walking; a support module serving as a reference for rotation of the contact module; an interlocking module rotatably mounted on the support module and allowing the contact module to rotate relative to the support module by rotation; And it is located between the interlocking module and the contact module, and the front side lower end of the contact module is in contact with the ground by rotation of the contact module and operates immediately before being separated or the rear lower end of the contact module is in contact with the ground It may be characterized by including; a repelling force increasing module that is elastically deformed by an operation immediately after being in contact in a spaced apart state, increases a ground repulsive force by a restoring force caused by the elastic deformation, and then provides an operation.

본 발명에 따른 로봇 의족의 상기 접촉 모듈은, 상기 연동 모듈의 회전 시, 상기 반발력 증대 모듈을 매개로 하여 회전되는 것을 특징으로 할 수 있다.The contact module of the robot prosthesis according to the present invention may be characterized in that it is rotated via the repulsive force increasing module when the interlocking module rotates.

본 발명에 따른 로봇 의족의 상기 반발력 증대 모듈은, 상기 연동 모듈 및 상기 접촉 모듈의 회전축을 기준으로, 상기 회전축의 후방에 위치하여 상기 접촉 모듈의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작에 의해 탄성 변형되는 제1 반발력 증대 모듈, 및 상기 회전축의 전방에 위치하여 상기 접촉 모듈의 후방측 하단이 상기 지면으로부터 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작에 의해 탄성 변형되는 제2 반발력 증대 모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The repulsive force increasing module of the robot prosthetic leg according to the present invention is located behind the rotational axis of the interlocking module and the contact module, so that the front lower end of the contact module is spaced apart while in contact with the ground A first repulsive force increasing module that is elastically deformed by a previous operation, and a second repulsive force increasing module that is elastically deformed by an operation immediately after contact with the lower end of the rear side of the contact module in a state in which it is located in front of the rotating shaft and is spaced from the ground It may be characterized by including.

본 발명에 따른 로봇 의족의 상기 반발력 증대 모듈은, 상기 접촉 모듈에 고정되되, 상기 연동 모듈과는 비고정되며, 상기 제1 반발력 증대 모듈은, 상기 제2 반발력 증대 모듈이 상기 연동 모듈과 이격된 경우, 탄성 변형되고, 상기 제2 반발력 증대 모듈은, 상기 제1 반발력 증대 모듈이 상기 연동 모듈과 이격된 경우, 탄성 변형되는 것을 특징으로 할 수 있다.The repulsive force increasing module of the robot prosthetic leg according to the present invention is fixed to the contact module, but not fixed to the interlocking module, and the first repulsive force increasing module, the second repulsive force increasing module is spaced apart from the interlocking module may be elastically deformed, and the second repulsive force increasing module may be elastically deformed when the first repulsive force increasing module is spaced apart from the interlocking module.

본 발명에 따른 로봇 의족의 상기 연동 모듈은, 상기 회전축에 삽입되는 본체부, 상기 본체부로부터 후방을 향하여 하향 경사지게 연장되어 상기 제1 반발력 증대 모듈을 가압하기 위한 제1 가압부, 및 상기 본체부로부터 전방을 향하여 하향 경사지게 연장되어 상기 제2 반발력 증대 모듈을 가압하기 위한 제2 가압부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The interlocking module of the robot prosthetic leg according to the present invention includes a main body portion inserted into the rotating shaft, a first pressing portion extending downwardly from the main body portion obliquely toward the rear to press the first repulsive force increasing module, and the main body portion It may be characterized in that it includes a second pressing part extending downwardly inclined toward the front from the forcing the second repulsive force increasing module.

본 발명에 따른 로봇 의족의 상기 접촉 모듈은, 상기 연동 모듈과 연동되어 상기 지지 모듈을 기준으로 회전 가능하여, 상기 반발력 증대 모듈과의 간섭 없이 상기 지지 모듈을 기준으로 한 초기 위치 설정이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.The contact module of the robot prosthetic leg according to the present invention is interlocked with the interlocking module to be rotatable based on the support module, so that the initial position can be set based on the support module without interference with the repulsive force increasing module. can be done with

본 발명에 따른 로봇 의족은, 상기 연동 모듈의 회전에 대한 구동력을 제공하는 구동 모듈;을 더 포함하며, 상기 구동 모듈은, 회전축이 서로 직교하는 웜과 웜휠 관계로 상기 연동 모듈과 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.The robot prosthetic leg according to the present invention further includes a drive module providing a driving force for rotation of the interlock module, wherein the drive module is connected to the interlock module in a relationship between a worm and a worm wheel whose rotation axes are orthogonal to each other can be done with

본 발명에 따른 로봇 의족의 상기 연동 모듈은, 외면에 기어 티쓰가 형성되어 상기 구동 모듈의 구동력을 전달 받는 것을 특징으로 할 수 있다.The linkage module of the robot prosthesis according to the present invention may be characterized in that gear teeth are formed on the outer surface to receive the driving force of the driving module.

본 발명에 따른 로봇 의족은, 상기 연동 모듈의 회전에 대한 구동력을 제공하는 구동 모듈;을 더 포함하며, 상기 구동 모듈은, 회전되는 정도에 기초하여 상기 연동 모듈에 연결된 피삽입부에 삽입되는 정도가 달라지는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The robot prosthetic leg according to the present invention further includes a driving module providing a driving force for rotation of the interlocking module, wherein the driving module is inserted into the insertion unit connected to the interlocking module based on the degree of rotation It may be characterized in that it includes an insertion portion that varies.

본 발명에 따른 로봇 의족에 의하면, 지면이 경사진 상태이거나 사용자가 착용하는 신발의 종류가 달라지는 경우라도 유연하게 대처 가능하도록 초기 위치 설정이 간단한 방법에 의해 구현될 수 있다.According to the robot prosthetic leg according to the present invention, even when the ground is inclined or the type of shoes worn by the user is changed, the initial position setting can be implemented by a simple method to flexibly cope.

또한, 사용자의 보행 시 완충 기능 향상 및 지면 반발력 증대 등의 효과로 인해 사용자의 피로감 등을 최소화할 수 있다.In addition, it is possible to minimize a user's fatigue due to effects such as an improvement in a buffering function and an increase in ground reaction force during a user's walking.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족을 설명하기 위한 개략사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족을 설명하기 위한 분해사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족에 제공되는 접촉 모듈의 전방측 하단이 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족에 제공되는 접촉 모듈의 후방측 하단이 지면으로부터 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족의 초기 각도가 조정되는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 의족을 설명하기 위한 개략사시도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 의족의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.1 is a schematic perspective view for explaining a robot prosthesis according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view for explaining a robot prosthesis according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views for explaining the principle of operation of the robot prosthesis according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams for explaining an operation immediately before being separated from a state in which a lower end of a front side of a contact module provided to a robot prosthetic leg is in contact with the ground according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are views for explaining an operation immediately after contact with a lower end of the rear side of a contact module provided to a robot prosthetic leg according to an embodiment of the present invention while being spaced apart from the ground.
9 is a view for explaining a process of adjusting an initial angle of a robot prosthesis according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a schematic perspective view for explaining a robot prosthesis according to another embodiment of the present invention.
11 and 12 are views for explaining the principle of operation of a robot prosthetic leg according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add, change, delete, etc. other elements within the scope of the same spirit, through other degenerative inventions or the present invention. Other embodiments included within the scope of the inventive idea can be easily proposed, but it will also be said to be included within the scope of the inventive concept.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.In addition, components having the same function within the scope of the same idea appearing in the drawings of each embodiment are described using the same reference numerals.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족을 설명하기 위한 개략사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족을 설명하기 위한 분해사시도이다.Figure 1 is a schematic perspective view for explaining a robot prosthetic leg according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view for explaining a robot prosthetic leg according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족(10)은 사용자의 지체 부위에 장착되어 상기 사용자의 보행을 보조하기 위한 것으로, 접촉 모듈(100), 지지 모듈(200), 연동 모듈(300) 및 반발력 증대 모듈(400)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , a robotic prosthetic leg 10 according to an embodiment of the present invention is mounted on a user's limb to assist the user's walking, and includes a contact module 100 and a support module 200 ), an interlocking module 300 and a repulsive force increasing module 400 may be included.

상기 접촉 모듈(100)은 상기 사용자의 보행 시 지면과 접촉되어 사용자의 발의 기능을 구현하기 위한 구성으로, 카본을 포함하는 소재를 이용하여 굴곡진 판의 형상으로 제조될 수 있으며, 탄성으로 인하여 상기 사용자의 보행 시 발생되는 지면을 디딜 때 발생되는 충격을 흡수하는 동시에 지면 반발력을 증대시켜 피로감 등을 저하시킬 수 있다.The contact module 100 is a configuration for realizing the function of the user's foot by being in contact with the ground during the user's walking, and may be manufactured in the shape of a curved plate using a material containing carbon, and due to elasticity, the contact module 100 It is possible to absorb a shock generated when a user steps on the ground while walking, and at the same time increase a ground repulsive force to reduce fatigue and the like.

상기 지지 모듈(200)은 상기 접촉 모듈(100)의 회전에 대한 기준이 되는 구성으로, 사용자의 정강이 또는 종아리의 적어도 일부와 대응되는 구성일 수 있다.The support module 200 is a reference component for the rotation of the contact module 100, and may correspond to at least a part of the user's shin or calf.

상기 연동 모듈(300)은 상기 지지 모듈(200)에 회전 가능하게 장착될 수 있으며, 회전에 의해 상기 접촉 모듈(100)이 상기 지지 모듈(200)을 기준으로 회전되도록 할 수 있다.The interlocking module 300 may be rotatably mounted on the support module 200, and rotation may cause the contact module 100 to rotate based on the support module 200.

상기 반발력 증대 모듈(400)은 상기 연동 모듈(300)과 상기 접촉 모듈(100) 사이에 위치하여, 상기 접촉 모듈(100)의 회전에 따른 상기 지면에 대한 상기 접촉 모듈(100)의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작 및 후방측 하단이 지면으로부터 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작에 의해 탄성 변형되는 구성요소일 수 있다.The repulsive force increasing module 400 is located between the interlocking module 300 and the contact module 100, and the lower end of the front side of the contact module 100 relative to the ground according to the rotation of the contact module 100 It may be a component that is elastically deformed by an operation immediately before being separated from the ground in contact with the ground and an operation immediately after the lower end of the rear side is in contact with the ground while being separated from the ground.

상기 반발력 증대 모듈(400)은 상기 접촉 모듈(100)에 고정되되, 상기 연동 모듈(300)과는 비고정될 수 있으며, 이로 인하여 특정 상황에서 상기 연동 모듈(300) 사이에 이격이 발생될 수 있다.The repulsive force increasing module 400 may be fixed to the contact module 100 but not fixed to the interlocking module 300, and as a result, a separation may occur between the interlocking modules 300 in a specific situation. there is.

물론, 그 반대의 방법으로 고정될 수도 있다.Of course, it can also be fixed in the opposite way.

상기 반발력 증대 모듈(400)은 우레탄 스프링의 일종으로, 사용자의 보행 시 필수적으로 발생되는 상기 접촉 모듈(100)의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작 및 후방측 하단이 지면으로부터 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작 시 탄성 변형될 수 있으며, 이로 인해 지면을 디딜 때 발생되는 충격을 완화할 수 있다.The repulsive force increasing module 400 is a kind of urethane spring, and the front lower end of the contact module 100, which is essentially generated when the user walks, moves just before being separated from the ground while the lower end of the rear side is in contact with the ground It can be elastically deformed during operation immediately after being contacted in a state spaced apart from, and as a result, shock generated when stepping on the ground can be alleviated.

또한, 상기 반발력 증대 모듈(400)의 탄성 변형 이후 발생되는 복원력은 상기 접촉 모듈의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작 또는 상기 접촉 모듈의 후방측 하단이 상기 지면에 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작의 이후의 동작에 대하여 지면 반발력이 증대되도록 할 수 있으며, 결국, 지면을 차는 추가적인 힘을 제공하여 사용자에게 편안함을 제공할 수 있다.In addition, the restoring force generated after elastic deformation of the repulsive force increasing module 400 is an operation immediately before the front lower end of the contact module is separated from the ground in a state in which it is in contact with the ground, or the rear lower end of the contact module is separated from the ground. In this state, the ground reaction force may be increased for a subsequent operation immediately after contact, and as a result, additional force for kicking the ground may be provided to provide comfort to the user.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족(10)은 상기 연동 모듈(300)의 회전에 대한 구동력을 제공하기 위한 구동 모듈(500)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the robotic prosthetic leg 10 according to an embodiment of the present invention may further include a driving module 500 for providing a driving force for rotation of the interlocking module 300 .

상기 구동 모듈(500)은 일 예로 상기 지지 모듈(200)의 내부에 제공될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The driving module 500 may be provided inside the support module 200 as an example, but is not necessarily limited thereto.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족(10)은 상기 구동 모듈(500)을 구동시키기 위한 전력을 제공하는 배터리(미도시)를 포함할 수 있으며, 장착 위치는 제한이 없다.On the other hand, the robot prosthetic leg 10 according to an embodiment of the present invention may include a battery (not shown) that provides power for driving the driving module 500, and the mounting position is not limited.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 and 4 are diagrams for explaining the principle of operation of the robot prosthesis according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족(10)은 사용자의 보행 시 정상인의 발의 움직임과 최대한 유사한 동작을 구현하도록, 접촉 모듈(100)이 지지 모듈(200)을 기준으로 회전될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , in the robot prosthetic leg 10 according to an embodiment of the present invention, the contact module 100 supports the support module 200 so as to implement an operation similar to that of a normal person's foot as much as possible during a user's walking. It can be rotated based on .

상기 지지 모듈(200)의 회전은 연동 모듈(300)의 회전과 연동되어 구현될 수 있으며, 상기 연동 모듈(300)의 회전 시 반발력 증대 모듈(400)을 매개로 하여 회전될 수 있다.The rotation of the support module 200 can be implemented in conjunction with the rotation of the interlocking module 300, and when the interlocking module 300 rotates, it can be rotated through the repulsive force increasing module 400.

여기서, 상기 연동 모듈(300)의 회전은 구동 모듈(500)에 의해 제공되는 구동력에 의해 구현될 수 있으며, 상기 구동 모듈(500)은 회전축이 서로 직교하는 웜과 웜휠 관계로 상기 연동 모듈(300)과 연결될 수 있다.Here, the rotation of the interlocking module 300 may be implemented by a driving force provided by the driving module 500, and the driving module 500 rotates the interlocking module 300 in a relationship between a worm and a worm wheel whose rotation axes are orthogonal to each other. ) can be associated with

구체적으로, 상기 구동 모듈(500)은 구동 모터(510), 웜(520), 상기 웜(520)과 동일축 상에서 회전 가능하여 상기 웜(520)과 연동되어 회전 가능한 롤러(530), 및 상기 구동모터(510)의 회전축(512)과 상기 롤러(530)를 연결하는 벨트(540)를 포함할 수 있다.Specifically, the drive module 500 includes a drive motor 510, a worm 520, a roller 530 rotatable on the same axis as the worm 520 and interlocked with the worm 520, and the A belt 540 connecting the rotation shaft 512 of the driving motor 510 and the roller 530 may be included.

상기 구동 모터(510)에 전력이 인가되어 회전축(512)이 회전되면 벨트(540)에 의해 상기 롤러(530)가 회전되며, 상기 롤러(530)의 회전과 동시에 상기 웜(520)이 회전하게 된다.When electric power is applied to the drive motor 510 and the rotating shaft 512 rotates, the roller 530 is rotated by the belt 540, and the worm 520 rotates simultaneously with the rotation of the roller 530 do.

이때, 연동 모듈(300)의 외면, 즉, 상기 웜(520)과 접촉되는 외면에는 기어 티쓰가 형성되어 웜휠(302)로 기능할 수 있으며, 결과적으로 웜기어와 동일한 작용으로 상기 구동 모듈(500)의 구동력이 상기 연동 모듈(300)로 전달되게 된다.At this time, gear teeth are formed on the outer surface of the interlocking module 300, that is, the outer surface in contact with the worm 520, so that it can function as a worm wheel 302, and as a result, the driving module 500 has the same action as the worm gear The driving force of is transmitted to the linkage module 300.

상기 구동 모터(510)의 회전 방향에 따라 연동 모듈(300)의 회전 방향은 달라질 수 있으며, 이로 인하여 도 3에 도시된 사용자의 보행 시 필수적으로 발생되는 상기 접촉 모듈(100)의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작, 및 도 4에 도시된 바와 같이 사용자의 보행 시 필수적으로 발생되는 상기 접촉 모듈(100)의 후방측 하단이 상기 지면에 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작이 구현되게 된다.The rotation direction of the interlocking module 300 may vary according to the rotation direction of the drive motor 510, and as a result, the front lower end of the contact module 100, which is essentially generated during the user's walking, shown in FIG. An operation immediately before separation while in contact with the ground, and an operation right after contact with the lower end of the rear side of the contact module 100 while being separated from the ground, which is essentially generated when the user walks as shown in FIG. 4 this will be implemented.

여기서, 상기 접촉 모듈(100)의 상기 지지 모듈(200)을 기준으로 한 회전 각도, 즉, 상기 연동 모듈(300)의 상기 지지 모듈(200)을 기준으로 한 회전 각도는 정상인의 보행과 최대한 유사한 정도로 미리 설정되어 상기 구동 모터(510)가 동작될 수 있을 것이다.Here, the rotation angle of the contact module 100 with respect to the support module 200, that is, the rotation angle of the interlocking module 300 with respect to the support module 200 is as close as possible to the gait of a normal person. The driving motor 510 may be operated by presetting the degree.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족에 제공되는 접촉 모듈의 전방측 하단이 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전의 동작을 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are diagrams for explaining an operation immediately before being separated from a state in which a front lower end of a contact module provided to a robot prosthetic leg is in contact with the ground according to an embodiment of the present invention.

사용자의 보행 시 필수적으로 발생되는 동작은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 접촉 모듈(100)이 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작일 수 있다.As shown in FIGS. 5 and 6 , an operation that is necessarily generated while the user is walking may be an operation immediately before the contact module 100 is separated from the front side while the lower end is in contact with the ground.

이 경우, 연동 모듈(300)은 도 5 및 도 6에 도시된 상태를 기준으로 구동 모듈(500)의 구동력에 의해 시계 방향으로 회전된 상태일 수 있으며, 상기 연동 모듈(300)의 회전에 의해 접촉 모듈(100)도 반발력 증대 모듈(400)을 매개로 하여 시계 방향으로 회전된 상태일 수 있다.In this case, the interlocking module 300 may be rotated in a clockwise direction by the driving force of the driving module 500 based on the state shown in FIGS. 5 and 6 , and by the rotation of the interlocking module 300 The contact module 100 may also be rotated clockwise via the repulsive force increasing module 400 .

여기서, 상기 접촉 모듈(100)은 상기 반발력 증대 모듈(400)과 동시에 회전 가능하여 상기 반발력 증대 모듈(400)과의 간섭 문제를 발생되지 않게 되며, 이로 인해 회전 토크를 향상시킬 수 있다.Here, the contact module 100 can rotate simultaneously with the repulsive force increasing module 400 so that interference with the repulsive force increasing module 400 does not occur, and thus rotational torque can be improved.

상기 반발력 증대 모듈(400)은 제1 반발력 증대 모듈(410) 및 제2 반발력 증대 모듈(420)을 포함할 수 있다.The repulsive force increasing module 400 may include a first repulsive force increasing module 410 and a second repulsive force increasing module 420 .

여기서, 상기 제1 반발력 증대 모듈(410)은 상기 연동 모듈(300) 및 상기 접촉 모듈(100)의 회전축(600)을 기준으로, 상기 회전축(600)의 후방에 위치하여 상기 접촉 모듈(100)의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작에 의해 탄성 변형될 수 있다.Here, the first repulsive force increasing module 410 is located at the rear of the rotational shaft 600 based on the rotational shaft 600 of the interlocking module 300 and the contact module 100, so that the contact module 100 The lower end of the front side may be elastically deformed by an operation just before being separated from the state in contact with the ground.

이때, 상기 제2 반발력 증대 모듈(420)은 상기 연동 모듈(300)과 이격될 수 있으며, 결국, 상기 제1 반발력 증대 모듈(410)은 상기 제2 반발력 증대 모듈(420)이 상기 연동 모듈(300)과 이격된 경우, 탄성 변형될 수 있는 것이다.At this time, the second repulsive force increasing module 420 may be spaced apart from the interlocking module 300, and eventually, the first repulsive force increasing module 410 is such that the second repulsive force increasing module 420 is the interlocking module ( 300), it can be elastically deformed.

이는 상기 연동 모듈(300)의 구조적인 특징에 기인한 것으로, 상기 연동 모듈(300)은 상기 회전축(600)에 삽입되는 본체부(310), 상기 본체부(310)로부터 후방을 향하여 하향 경사지게 연장되어 상기 제1 반발력 증대 모듈(410)을 가압하기 위한 제1 가압부(320), 및 상기 본체부(310)로부터 전방을 향하여 하향 경사지게 연장되어 상기 제2 반발력 증대 모듈(420)을 가압하기 위한 제2 가압부(330)를 포함할 수 있다.This is due to the structural characteristics of the interlocking module 300. The interlocking module 300 extends downwardly from the main body part 310 inserted into the rotating shaft 600 and downward from the main body part 310. a first pressing part 320 for pressurizing the first repulsive force increasing module 410, and extending obliquely downward from the main body part 310 toward the front to pressurize the second repulsive force increasing module 420 A second pressing unit 330 may be included.

상기 제1 반발력 증대 모듈(410)이 탄성 변형 되는 경우, 상기 제2 가압부(330)에 의한 가압력은 상기 제2 반발력 증대 모듈(420)과의 이격에 의해 사라지게 되며, 이로 인해 상기 접촉 모듈(100)은 상기 연동 모듈(300)을 기준으로 시계 방향으로 소정의 각도로 회전되게 되는 것이다.When the first repulsive force increasing module 410 is elastically deformed, the pressing force by the second pressing part 330 disappears due to separation from the second repulsive force increasing module 420, and as a result, the contact module ( 100) rotates at a predetermined angle clockwise with respect to the interlocking module 300.

상기와 같은 상기 제1 반발력 증대 모듈(410)의 탄성 변형은 복원력을 유발하여 이후 동작에 대한 지면 반발력을 증대시키게 되며, 이로 인해 지면을 차는 추가적인 힘을 제공하여 사용자에게 편안함을 제공할 수 있다.Elastic deformation of the first repulsive force increasing module 410 as described above induces a restoring force to increase ground repulsive force for subsequent motions, thereby providing additional force to kick the ground and providing comfort to the user.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족에 제공되는 접촉 모듈의 후방측 하단이 지면으로부터 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작을 설명하기 위한 도면이다.7 and 8 are diagrams for explaining an operation immediately after the lower end of the rear side of the contact module provided to the robot prosthetic leg according to an embodiment of the present invention is contacted in a state of being spaced apart from the ground.

사용자의 보행 시 필수적으로 발생되는 동작은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 접촉 모듈(100)이 후방측 하단이 지면에 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작일 수 있다.As shown in FIGS. 7 and 8 , an operation that necessarily occurs while the user is walking may be an operation immediately after contact with the contact module 100 while the lower end of the rear side is spaced apart from the ground.

이 경우, 연동 모듈(300)은 도 7 및 도 8에 도시된 상태를 기준으로 구동 모듈(500)의 구동력에 의해 반시계 방향으로 회전된 상태일 수 있으며, 상기 연동 모듈(300)의 회전에 의해 접촉 모듈(100)도 반발력 증대 모듈(400)을 매개로 하여 반시계 방향으로 회전된 상태일 수 있다. In this case, the interlocking module 300 may be in a state of being rotated counterclockwise by the driving force of the driving module 500 based on the state shown in FIGS. 7 and 8 , and the rotation of the interlocking module 300 The contact module 100 may also be rotated in a counterclockwise direction via the repulsive force increasing module 400.

여기서, 상기 접촉 모듈(100)은 상기 반발력 증대 모듈(400)과 동시에 회전 가능하여 상기 반발력 증대 모듈(400)과의 간섭 문제를 발생되지 않게 되며, 이로 인해 회전 토크를 향상시킬 수 있다.Here, the contact module 100 can rotate simultaneously with the repulsive force increasing module 400 so that interference with the repulsive force increasing module 400 does not occur, and thus rotational torque can be improved.

상기 제2 반발력 증대 모듈(420)은 상기 연동 모듈(300) 및 상기 접촉 모듈(100)의 회전축(600)을 기준으로, 상기 회전축(600)의 전방에 위치하여 상기 접촉 모듈(100)의 후방측 하단이 상기 지면에 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작에 의해 탄성 변형될 수 있다.The second repulsive force increasing module 420 is located in front of the rotation shaft 600 of the interlocking module 300 and the rotation shaft 600 of the contact module 100, and is located behind the contact module 100. The lower end of the side may be elastically deformed by an operation immediately after being in contact with the ground in a spaced apart state.

이때, 상기 제1 반발력 증대 모듈(410)은 상기 연동 모듈(300)과 이격될 수 있으며, 결국, 상기 제2 반발력 증대 모듈(420)은 상기 제1 반발력 증대 모듈(410)이 상기 연동 모듈(300)과 이격된 경우, 탄성 변형될 수 있는 것이다.At this time, the first repulsive force increasing module 410 may be spaced apart from the interlocking module 300, and eventually, the second repulsive force increasing module 420 is such that the first repulsive force increasing module 410 is the interlocking module ( 300), it can be elastically deformed.

상기 제2 반발력 증대 모듈(420)이 탄성 변형 되는 경우, 상기 제1 가압부(320)에 의한 가압력은 상기 제1 반발력 증대 모듈(410)과의 이격에 의해 사라지게 되며, 이로 인해 상기 접촉 모듈(100)은 상기 연동 모듈(300)을 기준으로 반시계 방향으로 소정의 각도로 회전되게 되는 것이다.When the second repulsive force increasing module 420 is elastically deformed, the pressing force by the first pressing part 320 disappears due to separation from the first repulsive force increasing module 410, and as a result, the contact module ( 100) rotates at a predetermined angle in a counterclockwise direction based on the interlocking module 300.

상기와 같은 상기 제2 반발력 증대 모듈(420)의 탄성 변형은 복원력을 유발하여 이후 동작에 대한 지면 반발력을 증대시키게 되며, 이로 인해 지면을 차는 추가적인 힘을 제공하여 사용자에게 편안함을 제공할 수 있다.The elastic deformation of the second repulsive force increasing module 420 as described above induces a restoring force to increase the ground repulsive force for subsequent motions, thereby providing additional force to kick the ground and providing comfort to the user.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족의 초기 각도가 조정되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a process of adjusting an initial angle of a robot prosthesis according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족(10)은 현재 사용자가 위치한 지면의 상태에 기초하여 초기 위치 설정이 가능할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the initial position of the prosthetic leg 10 according to an embodiment of the present invention may be set based on the state of the ground where the user is currently located.

또한, 상기 사용자가 착용하는 신발의 굽의 높이에 기초하여 초기 위치 설정이 가능할 수 있다.Also, the initial position may be set based on the height of the heel of the shoe worn by the user.

상기 로봇 의족(10)의 초기 위치는 지지 모듈(200)을 기준으로 한 접촉 모듈(100)의 미세한 각도 조절을 통해 구현될 수 있으며, 이 경우 반발력 증대 모듈(400)과의 간섭 없이 상기 지지 모듈(200)을 기준으로 한 회전 각도가 조절될 수 있다.The initial position of the robot prosthetic leg 10 can be implemented by finely adjusting the angle of the contact module 100 based on the support module 200, in which case the support module without interference with the repulsive force increasing module 400 A rotation angle based on (200) can be adjusted.

이는 미세한 각도 조절을 위해 지지 모듈(200)을 기준으로 연동 모듈(300)을 회전시키는 경우, 상기 연동 모듈(300)과 함께 상기 반발력 증대 모듈(400) 및 접촉 모듈(100)도 연동되어 회전되기 때문으로, 상기 로봇 의족은 초기 위치 설정이 가능하여 환경 변화에 유연하게 대처할 수 있다.This is because when the interlocking module 300 is rotated based on the support module 200 for fine angle adjustment, the repulsive force increasing module 400 and the contact module 100 are interlocked and rotated together with the interlocking module 300. Because of this, the robot prosthesis can be set in an initial position to flexibly cope with environmental changes.

도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 의족을 설명하기 위한 개략사시도이며, 도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 의족의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.10 is a schematic perspective view for explaining a robot prosthetic leg according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 11 and 12 are views for explaining the operating principle of the robot prosthetic leg according to another embodiment of the present invention.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 의족(10')은 지지 모듈(200')을 기준으로 한 연동 모듈(300') 및 접촉 모듈(100')의 회전 원리를 제외하고는 도 1 내지 도 9를 참조로 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 의족(10)과 구성 및 효과가 동일하므로, 상기 회전 원리 이외의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.10 to 12, the robot prosthesis 10' according to another embodiment of the present invention rotates the interlock module 300' and the contact module 100' with respect to the support module 200'. Except for the principle, since the configuration and effect are the same as the robot prosthetic leg 10 according to an embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 9, detailed description of configurations other than the rotation principle will be omitted. .

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 의족(10')에 제공되는 구동 모듈(500')은 연동 모듈(300')에 대해 구동력을 제공할 수 있다.The driving module 500' provided to the robot prosthetic leg 10' according to another embodiment of the present invention may provide a driving force to the linkage module 300'.

상기 구동 모듈(500')은 구동 모터(510'), 상기 구동 모터(510')의 회전력에 의해 연동되어 회전되는 롤러(530'), 상기 회전력을 전달하기 위한 벨트(540'), 및 회전되는 정도에 기초하여 연동 모듈(300')에 연결된 피삽입부(350')에 삽입되는 정도가 달라지는 삽입부(550')를 포함할 수있다.The driving module 500' includes a driving motor 510', a roller 530' interlocked and rotated by the rotational force of the driving motor 510', a belt 540' for transmitting the rotational force, and rotation. An insertion unit 550' whose degree of being inserted into the insertion unit 350' connected to the interlocking module 300' is changed based on the degree of insertion may be included.

상기 구동 모터(510')로부터 회전력이 발생되면, 벨트(540')에 의해 롤러(530')가 회전되게 되며, 상기 롤러(530')의 회전에 의해 삽입부(550')가 회전되어 상기 피삽입부(350')에 삽입되는 정도가 변하게 된다.When rotational force is generated from the driving motor 510', the roller 530' is rotated by the belt 540', and the insertion part 550' is rotated by the rotation of the roller 530', The degree of insertion into the insertion part 350' changes.

여기서, 상기 구동 모터(510')의 회전 방향에 따라 상기 삽입부(550')가 상기 피삽입부(350')에 삽입될 수도 있고 인출될 수도 있다.Here, the inserting part 550' may be inserted into or pulled out from the inserted part 350' according to the rotation direction of the driving motor 510'.

만약, 삽입이 되는 경우라면 도 11과 같은 상태가 되며 인출이 되는 경우라면 도 12와 같은 상태가 될 것이다.If it is inserted, it will be in the same state as in FIG. 11, and in the case of withdrawal, it will be in the same state as in FIG. 12.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.In the above, the configuration and characteristics of the present invention have been described based on the embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited thereto, and various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art, and therefore such changes or modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

10: 로봇 의족
100: 접촉 모듈
200: 지지 모듈
300: 연동 모듈
400: 반발력 증대 모듈
500: 구동 모듈10: robotic prosthetic leg
100: contact module
200: support module
300: Interlocking module
400: repulsive force increasing module
500: drive module

Claims (9)

사용자의 지체 부위에 장착되어 상기 사용자의 보행을 보조하기 위한 로봇 의족에 있어서,
상기 사용자의 보행 시 지면과 접촉되는 접촉 모듈;
상기 접촉 모듈의 회전에 대한 기준이 되는 지지 모듈;
상기 지지 모듈에 회전 가능하게 장착되며, 회전에 의해 상기 접촉 모듈이 상기 지지 모듈을 기준으로 회전되도록 하는 연동 모듈; 및
상기 연동 모듈과 상기 접촉 모듈 사이에 위치하여, 상기 접촉 모듈의 회전에 의해 상기 접촉 모듈의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작 또는 상기 접촉 모듈의 후방측 하단이 상기 지면에 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작에 의해 탄성 변형되고, 탄성 변형에 의한 복원력에 의해 지면 반발력이 증대된, 이후 동작이 제공되도록 하는 반발력 증대 모듈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족.
In the robot prosthesis for assisting the user's walking by being mounted on the user's limb,
a contact module contacting the ground when the user walks;
a support module serving as a reference for rotation of the contact module;
an interlocking module rotatably mounted on the support module and allowing the contact module to rotate relative to the support module by rotation; and
Located between the interlocking module and the contact module, the rotation of the contact module causes the front lower end of the contact module to be separated from the ground in a state of being in contact with the ground, or the rear lower end of the contact module to the ground A robot prosthetic limb comprising a repulsive force increasing module that is elastically deformed by an operation immediately after being in contact with the ground in a spaced apart state, increases a ground repulsive force by a restoring force caused by the elastic deformation, and then provides an operation.
 제1항에 있어서,
상기 접촉 모듈은,
상기 연동 모듈의 회전 시, 상기 반발력 증대 모듈을 매개로 하여 회전되는 것을 특징으로 하는 로봇 의족.
According to claim 1,
The contact module,
When the interlocking module rotates, the robot prosthetic leg, characterized in that rotated via the repulsive force increasing module.
 제1항에 있어서,
상기 반발력 증대 모듈은,
상기 연동 모듈 및 상기 접촉 모듈의 회전축을 기준으로, 상기 회전축의 후방에 위치하여 상기 접촉 모듈의 전방측 하단이 상기 지면에 접촉된 상태에서 이격되기 직전 동작에 의해 탄성 변형되는 제1 반발력 증대 모듈, 및 상기 회전축의 전방에 위치하여 상기 접촉 모듈의 후방측 하단이 상기 지면으로부터 이격된 상태에서 접촉된 직후 동작에 의해 탄성 변형되는 제2 반발력 증대 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족.
According to claim 1,
The repulsive force increasing module,
A first repulsive force increasing module that is located at the rear of the rotation axis based on the rotation axis of the interlock module and the contact module and is elastically deformed by an operation just before the lower end of the front side of the contact module is in contact with the ground and separated, and a second repulsive force increasing module located in front of the rotating shaft and elastically deformed by an operation immediately after contact with a lower end of the rear side of the contact module in a state of being spaced apart from the ground.
 제3항에 있어서,
상기 반발력 증대 모듈은,
상기 접촉 모듈에 고정되되, 상기 연동 모듈과는 비고정되며,
상기 제1 반발력 증대 모듈은,
상기 제2 반발력 증대 모듈이 상기 연동 모듈과 이격된 경우, 탄성 변형되고,
상기 제2 반발력 증대 모듈은,
상기 제1 반발력 증대 모듈이 상기 연동 모듈과 이격된 경우, 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 로봇 의족.
According to claim 3,
The repulsive force increasing module,
It is fixed to the contact module, but not fixed to the interlocking module,
The first repulsive force increasing module,
When the second repulsive force increasing module is spaced apart from the interlocking module, it is elastically deformed,
The second repulsive force increasing module,
When the first repulsive force increasing module is spaced apart from the interlocking module, the robotic prosthetic leg is elastically deformed.
 제3항에 있어서,
상기 연동 모듈은,
상기 회전축에 삽입되는 본체부, 상기 본체부로부터 후방을 향하여 하향 경사지게 연장되어 상기 제1 반발력 증대 모듈을 가압하기 위한 제1 가압부, 및 상기 본체부로부터 전방을 향하여 하향 경사지게 연장되어 상기 제2 반발력 증대 모듈을 가압하기 위한 제2 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족.
According to claim 3,
The interlocking module,
A body portion inserted into the rotation shaft, a first pressing portion extending downwardly from the body portion and inclined downward to press the first repulsive force increasing module, and a first pressing portion extending downwardly from the body portion downwardly and inclined downwardly from the body portion to press the first repulsive force increasing module. A robotic prosthetic limb comprising a second pressing portion for pressing the augmentation module.
 제1항에 있어서,
상기 접촉 모듈은,
상기 연동 모듈과 연동되어 상기 지지 모듈을 기준으로 회전 가능하여, 상기 반발력 증대 모듈과의 간섭 없이 상기 지지 모듈을 기준으로 한 초기 위치 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 로봇 의족.
According to claim 1,
The contact module,
The robot prosthesis, characterized in that it is rotatable with respect to the support module in conjunction with the interlocking module, so that the initial position can be set based on the support module without interference with the repulsive force increasing module.
 제1항에 있어서,
상기 연동 모듈의 회전에 대한 구동력을 제공하는 구동 모듈;을 더 포함하며,
상기 구동 모듈은,
회전축이 서로 직교하는 웜과 웜휠 관계로 상기 연동 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇 의족.
According to claim 1,
A driving module providing a driving force for rotation of the interlocking module; further comprising,
The drive module,
A robot prosthetic leg, characterized in that the axis of rotation is connected to the interlocking module in a relationship between a worm and a worm wheel orthogonal to each other.
 제7항에 있어서,
상기 연동 모듈은,
외면에 기어 티쓰가 형성되어 상기 구동 모듈의 구동력을 전달 받는 것을 특징으로 하는 로봇 의족
According to claim 7,
The interlocking module,
Robotic prosthetic leg, characterized in that gear teeth are formed on the outer surface to receive the driving force of the driving module
 제1항에 있어서,
상기 연동 모듈의 회전에 대한 구동력을 제공하는 구동 모듈;을 더 포함하며,
상기 구동 모듈은,
회전되는 정도에 기초하여 상기 연동 모듈에 연결된 피삽입부에 삽입되는 정도가 달라지는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 의족.According to claim 1,
A driving module providing a driving force for rotation of the interlocking module; further comprising,
The drive module,
A robotic prosthetic limb comprising an insertion unit in which a degree of insertion into the insertion unit connected to the interlocking module is changed based on the degree of rotation.
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