KR20230070902A - 근력 보조 장치 - Google Patents

Abstract

사용자의 상체에 고정 가능하게 구비되는 상부 프레임; 상기 상부 프레임의 하부에 구비되고 상기 사용자의 하체에 고정 가능하게 구비되며 상기 상부 프레임에 대해 회전 가능하게 구비되는 하부 프레임; 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임에 걸쳐 구비되는 와이어; 및 상기 상부 프레임의 일 측에 결합되고 상기 상부 프레임에 대해 상기 하부 프레임이 제1 방향(D1)으로 회전하는 경우 상기 제1 방향(D1)의 반대 방향인 제2 방향(D2)으로 힘을 생성하는 힘 발생부; 를 포함하고, 상기 힘 발생부는, 상하 방향(H)으로 이동 가능하게 구비되는 제1 이동 부재; 상기 제1 이동 부재의 하부에 구비되고 상기 상하 방향(H)으로 이동 가능하게 구비되는 제2 이동 부재; 및 일 측이 상기 제1 이동 부재에 고정되고 타 측이 상기 제2 이동 부재에 고정되는 메인 스프링부; 를 포함하는 근력 보조 장치가 개시된다.

Description

근력 보조 장치{MUSCLE ASSIST DEVICE}

본 발명은 근력 보조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 허리 근력을 보조할 수 있는 근력 보조 장치에 관한 것이다.

사람의 작업 시에 사람에게 허리 근력을 보조할 수 있는 허리 근력 보조 장치는 고관절 등 신체에서 회전 가능한 관절 부근에서 탄성에 의한 토크를 발생시켜 작업 과정에서 사람의 허리 등에 가해지는 부하를 경감시킨다.

이러한 허리 근력 보조 장치는 일반적으로 토크를 발생시키는 구조물이 좌우 양쪽에 형성되는 경우가 많다. 이 경우, 근력 보조 장치는 크게 i) 상기 두 구조물이 서로 연결되어 두 구조물의 움직임이 서로 연동되는 경우와, ii) 상기 두 구조물이 서로 독립적으로 구비되어 두 구조물의 움직임이 서로 독립적으로 이루어지는 경우로 나눌 수 있다. 이 중, 허리 근력 보조 장치가 상기 i)의 특징을 갖는 경우에는 두 구조물이 동일한 방향으로 회전하는 경우(예를 들어, 사람이 허리를 굽히는 경우)에는 근력 보조용 토크를 발생시키고 두 구조물이 서로 다른 방향으로 회전하는 경우(예를 들어, 사람이 걷는 경우)에는 근력 보조용 토크가 발생하지 않도록 설계되는 경우가 있다.

한편, 종래 기술에 따르면, 허리 근력 보조 장치는 사람의 등 부분에 토크를 발생시키기 위한 주요 구성들이 위치하였다. 그러나, 이 경우 상기 주요 구성들이 후방으로 돌출된 구조를 갖는 경우가 많아 허리 근력 보조 장치를 착용한 상태에서는 사람이 등받이가 있는 의자에 앉기가 어려운 구조를 갖는 경우가 많았다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 허리 근력 보조 장치를 착용한 상태에서도 사람이 등받이가 있는 의자에 앉을 수 있는 신규한 구조의 허리 근력 보조 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자의 상체에 고정 가능하게 구비되는 상부 프레임; 상기 상부 프레임의 하부에 구비되고 상기 사용자의 하체에 고정 가능하게 구비되며 상기 상부 프레임에 대해 회전 가능하게 구비되는 하부 프레임; 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임에 걸쳐 구비되는 와이어; 및 상기 상부 프레임의 일 측에 결합되고 상기 상부 프레임에 대해 상기 하부 프레임이 제1 방향(D1)으로 회전하는 경우 상기 제1 방향(D1)의 반대 방향인 제2 방향(D2)으로 작용하는 힘을 상기 하부 프레임에 인가하는 힘 발생부; 를 포함하고, 상기 힘 발생부는, 상하 방향(H)으로 이동 가능하게 구비되는 제1 이동 부재; 상기 제1 이동 부재의 하부에 구비되고 상기 상하 방향(H)으로 이동 가능하게 구비되는 제2 이동 부재; 및 일 측이 상기 제1 이동 부재에 고정되고 타 측이 상기 제2 이동 부재에 고정되는 메인 스프링부; 를 포함하는 근력 보조 장치가 제공된다.

상기 힘 발생부는, 상기 제2 이동 부재의 일 측에 고정되는 제1 풀리 부재; 를 더 포함하고, 상기 와이어는, 상기 하부 프레임으로부터 상방으로 연장되어 상기 제1 풀리 부재의 상부를 감싼 후 상기 하부 프레임을 향해 하방으로 연장되도록 구비될 수 있다.

상기 하부 프레임은, 상기 상부 프레임에 대해 회전 가능하게 결합되고 상기 와이어의 일 끝부가 고정되는 제2 풀리 부재; 를 포함할 수 있다.

상기 하부 프레임은, 상기 사용자의 오른쪽 다리에 고정 가능하게 구비되는 우측 하부 프레임; 및 상기 사용자의 왼쪽 다리에 고정 가능하게 구비되는 좌측 하부 프레임; 을 더 포함하고, 상기 제2 풀리 부재는 상기 우측 하부 프레임 및 상기 좌측 하부 프레임에 각각 구비되고, 상기 와이어의 일 끝부는 상기 우측 하부 프레임에 구비되는 상기 제2 풀리 부재에 고정되고, 상기 와이어의 상기 일 끝부의 반대편 타 끝부는 상기 좌측 하부 프레임에 구비되는 상기 제2 풀리 부재에 고정될 수 있다.

상기 상부 프레임은, 상기 상하 방향(H)으로 연장되고 상기 힘 발생부가 결합되는 상하 연장 영역; 상기 상하 연장 영역의 하부로부터 우측 방향으로 연장되고 상기 제2 풀리 부재를 통해 상기 우측 하부 프레임에 연결되는 우측 연장 영역; 및 상기 상하 연장 영역의 하부로부터 좌측 방향으로 연장되고 상기 제2 풀리 부재를 통해 상기 좌측 하부 프레임에 연결되는 좌측 연장 영역; 을 포함할 수 있다.

상기 메인 스프링부는, 일 끝부가 상기 제1 이동 부재의 상부 끝부 영역에 결합되고 타 끝부가 상기 제2 이동 부재의 상부 끝부 영역에 결합되는 제1 메인 스프링부; 를 포함할 수 있다.

상기 메인 스프링부는, 일 끝부가 상기 제1 이동 부재의 하부 끝부 영역에 결합되고 타 끝부가 상기 제2 이동 부재의 하부 끝부 영역에 결합되는 제2 메인 스프링부; 를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 이동 부재의 상기 하부 끝부 영역은, 상기 제2 이동 부재의 상기 상부 끝부 영역과 상기 제2 이동 부재의 상기 하부 끝부 영역 사이에 구비될 수 있다.

상기 제1 메인 스프링부 또는 상기 제2 메인 스프링부는, 복수의 스프링 부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 메인 스프링부의 탄성 계수와 상기 제2 메인 스프링부의 탄성 계수는 서로 대응될 수 있다.

상기 상하 연장 영역은, 상부 영역을 중심으로 하부 영역이 회전 가능하게 구비되는 래치 부재; 를 더 포함하고, 상기 래치 부재의 회전에 따라 상기 래치 부재의 상기 하부 영역은 상기 제1 이동 부재에 결합 또는 이격 가능하도록 구비될 수 있다.

상기 제1 이동 부재는, 전후 방향으로 만입된 만입부; 를 포함하고, 상기 래치 부재는, 상기 래치 부재의 회전에 따라 상기 만입부에 삽입되거나 상기 만입부로부터 이격되도록 구비되는 돌기; 를 포함할 수 있다.

상기 힘 발생부는, 일 끝부가 상기 상하 연장 영역에 결합되고 타 끝부가 상기 제1 이동 부재에 결합되는 보조 스프링부; 를 더 포함할 수 있다.

상기 보조 스프링부의 탄성 계수는 상기 제1 메인 스프링부의 탄성 계수보다 작을 수 있다.

상기 보조 스프링부의 상기 일 끝부는 상기 래치 부재의 상부 끝부에 결합되고, 상기 보조 스프링부의 상기 타 끝부는 상기 제1 이동 부재의 상부 끝부에 결합될 수 있다.

상기 와이어는, 상기 우측 하부 프레임에 구비되는 상기 제2 풀리 부재의 하부 영역 및 상기 좌측 하부 프레임에 구비되는 상기 제2 풀리 부재의 하부 영역을 감싸도록 구비될 수 있다.

상기 상부 프레임의 일 측에 결합되는 하네스; 를 더 포함하고, 상기 하네스는, 상기 사용자의 가슴을 감쌀 수 있도록 구비되는 제1 감쌈 부재; 상기 사용자의 어깨를 감쌀 수 있도록 구비되는 제2 감쌈 부재; 및 일 측이 상기 사용자의 상기 어깨를 거쳐 전방으로 연장될 수 있도록 구비되고 타 측이 상기 래치 부재의 상기 상부 영역에 연결되는 손잡이 부재; 를 더 포함하고, 상기 손잡이 부재의 상기 일 측을 전방으로 당기면 상기 래치 부재의 상기 상부 영역이 회전하여 상기 래치 부재의 하부 영역이 후방으로 회전 이동 가능하게 구비될 수 있다.

상기 상부 프레임은, 상기 우측 연장 영역과 상기 좌측 연장 영역에 각각 고정 구비되는 제3 풀리 부재; 를 더 포함하고, 상기 와이어는 상기 제3 풀리 부재의 하부 영역을 감싼 후 상기 제1 풀리 부재를 향해 상방으로 연장될 수 있다.

상기 제1 이동 부재 및 상기 제2 이동 부재는 가운데 영역이 뚫려있는 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 허리 근력 보조 장치를 착용한 상태에서도 사람이 등받이가 있는 의자에 앉을 수 있는 신규한 구조의 허리 근력 보조 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 사용자가 본 발명에 따른 근력 보조 장치를 장착한 모습을 도시한 후면도이다.
도 2는 사용자가 본 발명에 따른 근력 보조 장치를 장착한 모습을 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 근력 보조 장치에 구비되는 상부 프레임과 힘 발생부 간의 결합 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 근력 보조 장치에 구비되는 하네스를 확대 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 근력 보조 장치에서 래치 부재를 통해 상부 프레임이 힘 발생부와 연결된 모습을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 근력 보조 장치에서 래치 부재에 의한 상부 프레임과 힘 발생부 간의 연결이 해제된 모습을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 착용되기 전 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 사용자에 의해 착용된 직후 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 사용자에 의해 착용된 상태에서 사용자가 허리를 굽히는 경우, 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 사용자에 의해 착용되되 래치 부재와 힘 발생부 간의 연결이 해제된 상태에서, 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 사용자에 의해 착용되되 래치 부재와 힘 발생부 간의 연결이 해제된 상태에서 사용자가 허리를 굽히는 경우, 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 근력 보조 장치를 설명한다.

근력 보조 장치

도 1은 사용자가 본 발명에 따른 근력 보조 장치를 장착한 모습을 도시한 후면도이고, 도 2는 사용자가 본 발명에 따른 근력 보조 장치를 장착한 모습을 도시한 측면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 근력 보조 장치에 구비되는 상부 프레임과 힘 발생부 간의 결합 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 근력 보조 장치에 구비되는 하네스를 확대 도시한 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 근력 보조 장치에서 래치 부재를 통해 상부 프레임이 힘 발생부와 연결된 모습을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 근력 보조 장치에서 래치 부재에 의한 상부 프레임과 힘 발생부 간의 연결이 해제된 모습을 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 근력 보조 장치(10)는 사용자의 허리 근력을 보조하는 힘을 생성할 수 있는 구성일 수 있다. 예를 들어, 근력 보조 장치(10)는 사용자가 허리를 구부렸을 때 허리가 펴지는 방향으로 힘을 생성함으로써 허리에 가해지는 부하를 경감하기 위한 구성일 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이 본 발명에 따르면 사용자가 근력 보조 장치를 착용한 상태에서 허리를 구부리더라도 힘이 생성되지 않도록 선택적인 조작이 가능하므로, 사용자가 근력 보조 장치를 벗지 않더라도 의자에 앉거나 바닥에 앉는 등의 자세를 취할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(10)는 사용자의 상체에 고정 가능하게 구비되는 상부 프레임(100), 상부 프레임(100)의 하부에 구비되고 사용자의 하체에 고정 가능하게 구비되며 상부 프레임(100)에 대해 회전 가능하게 구비되는 하부 프레임(200) 및 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)에 걸쳐 구비되는 와이어(300)를 포함할 수 있다. 하부 프레임(200)은 상부 프레임(100)에 대해 회전 가능하게 구비되므로, 사용자가 근력 보조 장치(10)를 착용한 상태에서 걷거나 허리를 굴곡하는 등의 동작을 수행할 수 있다. 한편, 후술할 바와 같이 본 발명에 따르면, 와이어(300)에 장력이 형성됨으로써 근력 보조 장치(10)는 사용자에 허리 근력을 보조할 수 있는 힘을 제공할 수 있다. 한편, 본 명세서 및 도면에서는 설명의 편의를 위해 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200) 간의 상대적인 회전 운동을 설명할 때 상부 프레임(100)에 대한 하부 프레임(200)의 회전 방향을 기준으로 설명한다.

계속해서 도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(10)는 상부 프레임(100)의 일 측에 결합되고 사용자에 허리 근력을 보조할 수 있는 힘을 생성하는 힘 발생부(400)를 더 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 힘 발생부(400)는 상부 프레임(100)에 대해 하부 프레임(200)이 제1 방향(D1, 도 7 내지 도 11 참고)으로 회전하는 경우 하부 프레임(200)에 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향(D2, 도 7 내지 도 11 참고)으로 작용하는 힘을 인가하는 구성일 수 있다. 이는, 사용자가 본 발명에 따른 근력 보조 장치(10)를 착용한 상태에서 허리를 구부리는 동작을 취했을 때, 힘 발생부(400)는 허리가 펴지는 방향으로 힘을 인가하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 사용자가 근력 보조 장치(10)를 착용한 상태에서 허리를 구부렸을 때 허리가 펴지는 방향으로 힘을 보조받을 수 있다.

본 발명에 따른 힘 발생부(400)는 힘 발생부(400)의 구성들 중 적어도 일부가 상하 방향(H)으로 이동함으로써 와이어(300)의 장력을 변경하여 허리 근력을 보조할 수 있는 힘을 변경할 수 있는 구조를 가질 수 있다.

보다 상세하게, 도 3을 참고하면 힘 발생부(400)는 상하 방향(H)으로 이동 가능하게 구비되는 제1 이동 부재(410), 제1 이동 부재(410)의 하부에 구비되고 상하 방향(H)으로 이동 가능하게 구비되는 제2 이동 부재(420) 및 일 측이 제1 이동 부재(410)에 고정되고 타 측이 제2 이동 부재(420)에 고정되는 메인 스프링부(430)를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 제1 이동 부재(410)와 제2 이동 부재(420)의 상하 방향(H) 이동에 따라 메인 스프링부(430)의 변형량이 변하고 그에 따라 와이어(300)의 장력 역시 변할 수 있다.

일 예로, 제1 이동 부재(410) 및 제2 이동 부재(420)는 가운데 영역이 뚫려있는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 이동 부재(410) 및 제2 이동 부재(420)가 차지하는 중량을 최소화할 수 있다. 도 3에는 제1 이동 부재(410) 및 제2 이동 부재(420)가 대략적으로 사각형 형상을 갖되 가운데 영역이 뚫려있는 형상을 갖는 모습이 도시되어 있다.

힘 발생부(400)는 제2 이동 부재(420)의 일 측에 고정되는 제1 풀리 부재(440)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 풀리 부재(440)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2 이동 부재(420)의 하부 끝부에 고정될 수 있다. 이때, 와이어(300)는 하부 프레임(200)으로부터 상방으로 연장되어 제1 풀리 부재(440)의 상부를 감싼 후 하부 프레임(200)을 향해 하방으로 연장되도록 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 제2 이동 부재(420)가 하방으로 이동하는 경우 제1 풀리 부재(440)도 하방으로 이동하게 되고 그에 따라 와이어(300) 역시 하방으로 이동할 수 있다. 반대로, 제2 이동 부재(420)가 상방으로 이동하는 경우에는 제1 풀리 부재(440) 및 와이어(300) 역시 상방으로 이동할 수 있다. 제2 이동 부재(420)가 상방 또는 하방으로 이동하는 것은 와이어(300)가 제2 이동 부재(420)를 하방으로 잡아당기는 힘, 즉, 와이어(300)의 장력에 의해 개시될 수 있다.

한편, 도 3을 참고하면, 하부 프레임(200)은 상부 프레임(100)에 대해 회전 가능하게 결합되고 와이어(300)의 일 끝부가 고정되는 제2 풀리 부재(230)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상부 프레임(100)에 대해 하부 프레임(200)이 회전하는 경우 제2 풀리 부재(230)는 와이어(300)를 감거나 풀 수 있고, 그에 따라 와이어(300)와 제1 풀리 부재(440) 간의 간섭에 의해 제1 풀리 부재(440)는 상방 또는 하방으로 이동하게 된다. 제1 풀리 부재(440)가 상방 또는 하방으로 이동하면 제1 풀리 부재(440)와 연결된 제2 이동 부재(420), 및 메인 스프링부(430)를 통해 제2 이동 부재(420)와 연결된 제1 이동 부재(410) 역시 상하 방향(H)으로 이동하게 된다. 이때, 제1 이동 부재(410)와 제2 이동 부재(420) 간의 상하 방향(H) 거리가 변하게 되면 그에 따라 메인 스프링부(430)의 변형량도 변하게 되고 메인 스프링부(430)의 탄성력 변화에 따라 와이어(300)에 인가되는 장력이 변하게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 와이어(300)에 인가되는 장력의 변화에 의해 와이어(300)가 제2 풀리 부재(230)를 회전시키는 토크가 변하게 되고 이는 사용자의 허리 근력을 보조하는 힘의 변화를 야기하게 된다.

계속해서 도 3을 참고하면, 하부 프레임(200)은 사용자의 오른쪽 다리에 고정 가능하게 구비되는 우측 하부 프레임(210) 및 사용자의 왼쪽 다리에 고정 가능하게 구비되는 좌측 하부 프레임(220)을 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 풀리 부재(230)는 우측 하부 프레임(210) 및 좌측 하부 프레임(220)에 각각 구비될 수 있다. 또한, 와이어(300)는 우측 하부 프레임(210)에 구비되는 제2 풀리 부재(230)의 하부 영역 및 좌측 하부 프레임(220)에 구비되는 제2 풀리 부재(230)의 하부 영역을 감싸도록 구비될 수 있다. 이는 우측 하부 프레임(210) 및 좌측 하부 프레임(220)이 상부 프레임(100)을 향하는 방향으로 회전할 때, 즉, 제2 풀리 부재(230)가 제1 방향(D1)으로 회전할 때, 제2 풀리 부재(230)가 와이어(300)를 감도록 하기 위함일 수 있다. 이 경우, 제2 풀리 부재(230)에 와이어(300)가 감김으로써 와이어(300)는 제2 이동 부재(420)를 하방으로 잡아당기게 되고 그에 따라 메인 스프링부(430)의 변형량이 증가하게 되어 와이어(300)에 작용하는 장력이 증가하게 된다. 따라서, 와이어(300)는 제2 풀리 부재(230)를 제2 방향(D2)으로 잡아당기게 된다.

또한, 와이어(300)의 일 끝부는 우측 하부 프레임(210)에 구비되는 제2 풀리 부재(230)에 고정될 수 있고, 와이어(300)의 상기 일 끝부의 반대편 타 끝부는 좌측 하부 프레임(220)에 구비되는 제2 풀리 부재(230)에 고정될 수 있다. 따라서, 우측 하부 프레임(210) 및 좌측 하부 프레임(220)이 모두 상부 프레임(100)을 향하는 방향으로 회전하는 경우, 즉, 제2 풀리 부재(230)가 제1 방향(D1)으로 회전하는 경우, 제2 풀리 부재(230)가 회전하면서 와이어(300)를 감게 되어 와이어(300)의 장력이 증가하게 되고 장력이 증가한 와이어(300)는 제1 풀리 부재(440)를 통해 힘 발생부(400)를 하방으로 잡아당기게 되고, 메인 스프링부(430)의 변형량도 증가한다. 그에 따라 사용자의 허리 근력을 보조하는 힘, 즉, 사용자의 허리가 펴지는 방향으로 회전하는 힘이 증가하게 된다. 이는 후술할 바와 같이 사용자가 허리를 굴곡시키는 경우, 사용자의 허리 근력을 보조하는 힘으로서 허리가 굴곡되는 방향의 반대 방향으로 작용하는 힘이 증가하는 것으로 볼 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상부 프레임(100)은 상하 방향(H)으로 연장되고 힘 발생부(400)가 결합되는 상하 연장 영역(110), 상하 연장 영역(110)의 하부로부터 우측 방향으로 연장되고 제2 풀리 부재(230)를 통해 우측 하부 프레임(210)에 연결되는 우측 연장 영역(120) 및 상하 연장 영역(110)의 하부로부터 좌측 방향으로 연장되고 제2 풀리 부재(230)를 통해 좌측 하부 프레임(220)에 연결되는 좌측 연장 영역(130)을 포함할 수 있다. 이 경우 상부 프레임(100)은 대략 상하 반전된 T자 형상을 갖는 것으로 이해될 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 메인 스프링부(430)는 복수의 메인 스프링부를 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 도 3에 도시된 바와 같이 메인 스프링부(430)는 일 끝부가 제1 이동 부재(410)의 상부 끝부 영역에 결합되고 타 끝부가 제2 이동 부재(420)의 상부 끝부 영역에 결합되는 제1 메인 스프링부(431)를 포함할 수 있고, 일 끝부가 제1 이동 부재(410)의 하부 끝부 영역에 결합되고 타 끝부가 제2 이동 부재(420)의 하부 끝부 영역에 결합되는 제2 메인 스프링부(432)를 더 포함할 수 있다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제1 이동 부재(410)의 하부 끝부 영역은 제2 이동 부재(420)의 상부 끝부 영역과 제2 이동 부재(420)의 하부 끝부 영역 사이에 구비될 수 있다. 이는, 제1 이동 부재(410)는 제2 이동 부재(420)보다 상부에 구비되되, 제1 이동 부재(410)와 제2 이동 부재(420)가 부분적으로 상하 방향(H)으로 오버랩되도록 구비되는 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 제1 이동 부재(410) 및 제2 이동 부재(420)가 상하 방향(H)으로 차지하는 길이를 최소화할 수 있어 근력 보조 장치(10)의 크기를 최소화할 수 있다는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 제1 메인 스프링부(431) 또는 제2 메인 스프링부(432)는 각각 복수의 스프링 부재(430a)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 제1 메인 스프링부(431) 및 제2 메인 스프링부(432)는 각각 서로 병렬 연결된 복수의 스프링 부재(430a)를 포함할 수 있다.

이때, 제1 메인 스프링부(431)의 탄성 계수와 제2 메인 스프링부(432)의 탄성 계수는 서로 대응될 수 있다. 이때, 두 탄성 계수가 서로 대응된다는 것은 두 탄성 계수가 동일한 경우뿐만 아니라, 두 탄성 계수가 동일한 경우와 비교하여 근력 보조 장치(10)의 성능의 측면에서 실질적으로 큰 차이가 없을 정도로 두 탄성 계수가 다른 경우도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

계속해서 도 3을 참고하면, 상부 프레임(100)은 우측 연장 영역(120)과 좌측 연장 영역(130)에 각각 고정 구비되는 제3 풀리 부재(140)를 더 포함할 수 있다. 이때, 와이어(300)는 제3 풀리 부재(140)의 하부 영역을 감싼 후 제1 풀리 부재(440)를 향해 상방으로 연장될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 와이어(300)는 i) 우측 하부 프레임(210)에 구비되는 제2 풀리 부재(230)로부터 우측 연장 영역(120)에 구비되는 제3 풀리 부재(140)까지 연장되고, ii) 우측 연장 영역(120)에 구비되는 제3 풀리 부재(140)의 하부 영역을 감싼 후 상방으로 연장되고, iii) 제1 풀리 부재(440)의 상부 영역을 감싼 후 하방으로 연장되고, iv) 좌측 연장 영역(130)에 구비되는 제3 풀리 부재(140)의 하부 영역을 감싼 후 좌측 하부 프레임(220)에 구비되는 제2 풀리 부재(230)까지 연장되는 형상을 가질 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 상부 프레임(100)과 힘 발생부(400)는 사용자의 조작에 따라 선택적으로 연결 또는 해제될 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따르면, 회전 가능하게 구비되는 래치 구조가 채용될 수 있다.

보다 상세하게, 도 3을 참고하면, 상부 프레임(100)에 구비되는 상하 연장 영역(110)은 상부 영역을 중심으로 하부 영역이 회전 가능하게 구비되는 래치 부재(112)를 더 포함할 수 있다. 래치 부재(112)는 제1 이동 부재(410)와 마주보도록 구비될 수 있다. 보다 상세하게, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(10)는 래치 부재(112)의 회전에 따라 래치 부재(112)의 상기 하부 영역은 제1 이동 부재(410)에 결합 또는 이격 가능하도록 구비될 수 있다.

보다 바람직하게, 제1 이동 부재(410)는 전후 방향으로 만입된 만입부(412)를 포함할 수 있다. 이때, 만입부(412)는 관통된 형상을 갖는 홀일 수도 있고, 만입된 형상을 갖는 홈(groove)일 수도 있다. 도 3에는 일 예로 만입부(412)가 관통된 홀 형상을 갖는 모습이 도시되어 있다.

또한, 래치 부재(112)는 래치 부재(112)의 회전에 따라 만입부(412)에 삽입되거나 만입부(412)로부터 이격되도록 구비되며 전방으로 돌출되는 돌기(112a)를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 돌기(112a)가 만입부(412)에 삽입되는 경우에는 돌기(112a)와 만입부(412) 간의 간섭에 의해 상하 연장 영역(110)과 제1 이동 부재(410)가 서로 결합되고, 돌기(112a)가 만입부(412)로부터 이격되는 경우에는 상하 연장 영역(110)과 제1 이동 부재(410) 간의 연결이 해제될 수 있다. 한편, 도 5 및 도 6에는 일 예로서, 돌기(112a)가 래치 부재(112)로부터 전방으로 돌출되고, 래치 부재(112)는 회전 운동에 의해 제1 이동 부재(410)로부터 후방으로 이격될 수 있도록 구비된 모습이 도시되어 있다. 이때, 전방은 사용자가 근력 보조 장치(10)를 착용하였을 때 사용자가 바라보는 방향을 의미하고, 후방은 그 반대 방향을 의미한다.

한편, 본 발명에 따르면, 힘 발생부(400)는 일 끝부가 상하 연장 영역(110)에 결합되고 타 끝부가 제1 이동 부재(410)에 결합되는 보조 스프링부(450)를 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이 메인 스프링부(430)는 사용자의 허리 근력을 보조하기 위한 힘을 제공하기 위한 구성일 수 있다. 반면, 보조 스프링부(450)는 사용자가 근력 보조 장치(10)를 착용하였을 때 하부 프레임(200)이 사용자의 하체에 밀착될 수 있도록 소정의 밀착력을 제공하기 위한 구성일 수 있다. 보다 상세하게, 보조 스프링부(450)는 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410) 간의 결합이 해제되는 경우에도 하부 프레임(200)이 상부 프레임(100)으로부터 멀어지는 방향으로 회전하는 소정의 힘을 제공함으로써 하부 프레임(200)이 사용자의 하체에 밀착될 수 있도록 하기 위한 구성일 수 있다. 일 예로, 도 3에 도시된 와 같이 보조 스프링부(450)의 일 끝부는 래치 부재(112)의 상부 끝부에 고정 결합될 수 있고, 보조 스프링부(450)의 타 끝부는 제1 이동 부재(410)의 상부 끝부에 고정 결합될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 보조 스프링부(450)는 하부 프레임(200)이 사용자의 하체에 밀착될 수 있을 정도의 힘만 제공하면 충분하므로, 보조 스프링부(450)의 탄성 계수는 제1 메인 스프링부(431)의 탄성 계수보다 현저하게 작을 수 있다.

한편, 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(10)는 상부 프레임(100)의 일 측에 결합되는 하네스(500)를 더 포함할 수 있다. 하네스(500)는 사용자의 가슴 및 어깨를 감쌈으로써 근력 보조 장치(10)가 사용자에 보다 안정적으로 장착되도록 하기 위한 구성일 수 있다.

일 예로, 하네스(500)는 사용자의 가슴을 감쌀 수 있도록 구비되는 제1 감쌈 부재(510), 사용자의 어깨를 감쌀 수 있도록 구비되는 제2 감쌈 부재(520) 및 일 측이 사용자의 어깨를 거쳐 전방으로 연장될 수 있도록 구비되고 타 측이 래치 부재(112)의 상부 영역에 연결되는 손잡이 부재(530)를 포함할 수 있다.

손잡이 부재(530)는 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410) 간의 결합 또는 해제를 구현하기 위한 구성일 수 있다. 보다 상세하게, 도 5 및 도 6을 참고하면, 사용자가 손잡이 부재(530)의 상기 일 측을 전방으로 잡아당기면 래치 부재(112)의 상부 영역이 회전하게 되고 그에 따라 래치 부재(112)의 하부 영역은 상기 상부 영역을 회전축으로 하여 후방으로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 래치 부재(112)의 하부 영역이 후방으로 이동하게 되면, 제1 이동 부재(410)는 와이어(300)의 장력에 의해 하방으로 이동하게 되고, 그에 따라 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410)가 상하 방향으로 서로 이격될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 착용되기 전 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 사용자에 의해 착용된 직후 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 사용자에 의해 착용된 상태에서 사용자가 허리를 굽히는 경우, 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 사용자에 의해 착용되되 래치 부재와 힘 발생부 간의 연결이 해제된 상태에서, 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이다. 또한, 도 11은 본 발명에 따른 근력 보조 장치가 사용자에 의해 착용되되 래치 부재와 힘 발생부 간의 연결이 해제된 상태에서 사용자가 허리를 굽히는 경우, 근력 보조 장치 및 힘 발생부의 구성들의 상대적인 위치 관계를 나타낸 도면이다.

이하, 도 7 내지 도 13을 참고하여, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(10)의 작동 방식을 설명한다.

도 7을 참고하면, 사용자가 근력 보조 장치(10)를 착용하기 전에 하부 프레임(200)은 제2 방향(D2)으로 소정의 각만큼 후방으로 회전한 상태를 유지한다. 그러다가, 도 8에 도시된 바와 같이 사용자가 근력 보조 장치(10)를 착용하게 되면, 하부 프레임(200)은 제1 방향(D1)으로 전방으로 회전하게 된다. 이때, 하부 프레임(200)의 회전에 의해 제2 풀리 부재(230) 역시 제1 방향(D1)으로 회전하게 되고 그에 따라 제2 풀리 부재(230)는 와이어(300)를 감게 된다. 그에 따라 와이어(300)는 힘 발생부(400)의 제2 이동 부재(420)를 하방으로 이동시키게 되고, 이로 인해 메인 스프링부(430)가 인장된다. 메인 스프링부(430)가 인장되면 메인 스프링부(430)의 탄성력에 의해 와이어(300)의 장력이 증가하고 그에 따라 제2 풀리 부재(230)는 제2 방향(D2)으로 회전하는 힘을 받게 되고, 하부 프레임(200) 역시 제2 방향(D2)으로 회전하는 힘을 받게 된다. 이러한 힘은 하부 프레임(200)이 사용자의 하체에 밀착되는 힘으로 작용된다.

그러다가, 도 9에 도시된 바와 같이 사용자가 근력 보조 장치(10)를 착용한 상태에서 허리를 굽히게 되면 하부 프레임(200)은 상부 프레임(100)에 대해 제1 방향(D1)으로 더 크게 회전하게 된다. 따라서, 제2 풀리 부재(230)는 와이어(300)를 더 많이 감게 되고, 메인 스프링부(430)가 인장되는 정도 역시 증가하게 된다. 결과적으로 와이어에 의해 제2 풀리 부재(230) 및 하부 프레임(200)이 제2 방향(D2)으로 회전하는 힘 역시 증가하게 된다. 이러한 힘은 사용자가 허리를 굽혔을 때 허리가 펼쳐지는 방향으로 작용하게 되므로 사용자의 허리 근력을 보조하는 힘으로 작용하게 된다.

한편, 근력 보조 장치(10)를 착용한 상태에서 사용자가 걷는 경우에는 우측 하부 프레임(210)과 좌측 하부 프레임(220)이 상부 프레임(100)에 대해 회전하는 방향이 서로 반대 방향이 된다. 따라서, 우측 하부 프레임(210)에 구비되는 제2 풀리 부재(230)와 좌측 하부 프레임(220)에 구비되는 제2 풀리 부재(230)가 회전하는 방향 역시 서로 반대 방향이 되므로 와이어(300)가 제1 풀리 부재(440)를 통해 제2 이동 부재(420)를 하방으로 잡아당기는 힘은 변하지 않고 그에 따라 메인 스프링부(430) 역시 인장되지 않는다. 따라서, 사용자가 걷는 경우에는 사용자의 허리 근력을 보조하는 힘이 추가적으로 발생하지 않는다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410) 간의 연결이 해제되는 경우에도 하부 프레임(200)이 사용자의 하체에 밀착될 수 있다.

즉, 도 10을 참고하면, 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410) 간의 연결이 해제되더라도 보조 스프링부(450)가 래치 부재(112)의 상부 영역 및 제1 이동 부재(410)에 각각 고정 결합되므로 제2 이동 부재(420) 및 제1 풀리 부재(440)가 와이어(300)를 여전히 상방으로 잡아당기는 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 하부 프레임(200)이 제2 방향(D2)으로 회전하는 힘을 여전히 받게 되어 하부 프레임(200)이 사용자의 하체에 밀착된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410) 간의 연결이 해제된 상태로 사용자가 허리를 굽히게 되면 메인 스프링부(430)는 인장되지 않은 상태에서 와이어(300)의 장력에 의해 보조 스프링부(450)가 인장된다. 이때, 보조 스프링부(450)의 탄성 계수는 메인 스프링부(430)의 탄성 계수와 비교하여 현저히 작으므로, 보조 스프링부(450)가 많이 인장되더라도 제2 풀리 부재(230) 또는 하부 프레임(200)에 제2 방향(D2)으로 작용하는 힘 역시 현저하게 작다. 따라서, 본 발명에 따르면, 사용자는 허리 근력을 보조하기 위한 힘을 받지 않는 상태로 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410) 간의 연결을 해제한 상태에서 의자 또는 바닥에 앉을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 근력 보조 장치(10)에서 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410)를 다시 연결하기 위해서 사용자는 i) 하부 프레임(200)을 제2 방향(D2)으로 후방 회전시켜 와이어(300)가 제2 풀리 부재(230)로부터 풀리도록 함으로써 와이어(300)가 제2 이동 부재(420)를 하방으로 잡아 당기는 힘을 감소시키면, ii) 보조 스프링부(450)는 수축하게 되고, iii) 그에 따라 제1 이동 부재(410) 역시 래치 부재(112)를 향해 상방으로 이동하게 되고 그에 따라 래치 부재(112)와 제1 이동 부재(410) 간의 결합이 다시 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.

10 : 근력 보조 장치
100 : 상부 프레임
110 : 상하 연장 영역
112 : 래치 부재
112a : 돌기
120 : 우측 연장 영역
130 : 좌측 연장 영역
140 : 제3 풀리 부재
200 : 하부 프레임
210 : 우측 하부 프레임
220 : 좌측 하부 프레임
230 : 제2 풀리 부재
300 : 와이어
400 : 힘 발생부
410 : 제1 이동 부재
412 : 만입부
420 : 제2 이동 부재
430 : 메인 스프링부
430a : 스프링 부재
431 : 제1 메인 스프링부
432 : 제2 메인 스프링부
440 : 제1 풀리 부재
450 : 보조 스프링부
500 : 하네스
510 : 제1 감쌈 부재
520 : 제2 감쌈 부재
530 : 손잡이 부재
D1 : 제1 방향
D2 : 제2 방향
H : 상하 방향

Claims (19)

1. 사용자의 상체에 고정 가능하게 구비되는 상부 프레임;
   상기 상부 프레임의 하부에 구비되고 상기 사용자의 하체에 고정 가능하게 구비되며 상기 상부 프레임에 대해 회전 가능하게 구비되는 하부 프레임;
   상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임에 걸쳐 구비되는 와이어; 및
   상기 상부 프레임의 일 측에 결합되고 상기 상부 프레임에 대해 상기 하부 프레임이 제1 방향(D1)으로 회전하는 경우 상기 제1 방향(D1)의 반대 방향인 제2 방향(D2)으로 작용하는 힘을 상기 하부 프레임에 인가하는 힘 발생부; 를 포함하고,
   상기 힘 발생부는,
   상하 방향(H)으로 이동 가능하게 구비되는 제1 이동 부재;
   상기 제1 이동 부재의 하부에 구비되고 상기 상하 방향(H)으로 이동 가능하게 구비되는 제2 이동 부재; 및
   일 측이 상기 제1 이동 부재에 고정되고 타 측이 상기 제2 이동 부재에 고정되는 메인 스프링부; 를 포함하는 근력 보조 장치.
2. 청구항 1에서,
   상기 힘 발생부는,
   상기 제2 이동 부재의 일 측에 고정되는 제1 풀리 부재; 를 더 포함하고,
   상기 와이어는,
   상기 하부 프레임으로부터 상방으로 연장되어 상기 제1 풀리 부재의 상부를 감싼 후 상기 하부 프레임을 향해 하방으로 연장되도록 구비되는 근력 보조 장치.
3. 청구항 1에서,
   상기 하부 프레임은,
   상기 상부 프레임에 대해 회전 가능하게 결합되고 상기 와이어의 일 끝부가 고정되는 제2 풀리 부재; 를 포함하는 근력 보조 장치.
4. 청구항 3에서,
   상기 하부 프레임은,
   상기 사용자의 오른쪽 다리에 고정 가능하게 구비되는 우측 하부 프레임; 및
   상기 사용자의 왼쪽 다리에 고정 가능하게 구비되는 좌측 하부 프레임; 을 더 포함하고,
   상기 제2 풀리 부재는 상기 우측 하부 프레임 및 상기 좌측 하부 프레임에 각각 구비되고,
   상기 와이어의 일 끝부는 상기 우측 하부 프레임에 구비되는 상기 제2 풀리 부재에 고정되고,
   상기 와이어의 상기 일 끝부의 반대편 타 끝부는 상기 좌측 하부 프레임에 구비되는 상기 제2 풀리 부재에 고정되는 근력 보조 장치.
5. 청구항 4에서,
   상기 상부 프레임은,
   상기 상하 방향(H)으로 연장되고 상기 힘 발생부가 결합되는 상하 연장 영역;
   상기 상하 연장 영역의 하부로부터 우측 방향으로 연장되고 상기 제2 풀리 부재를 통해 상기 우측 하부 프레임에 연결되는 우측 연장 영역; 및
   상기 상하 연장 영역의 하부로부터 좌측 방향으로 연장되고 상기 제2 풀리 부재를 통해 상기 좌측 하부 프레임에 연결되는 좌측 연장 영역; 을 포함하는 근력 보조 장치.
6. 청구항 1에서,
   상기 메인 스프링부는,
   일 끝부가 상기 제1 이동 부재의 상부 끝부 영역에 결합되고 타 끝부가 상기 제2 이동 부재의 상부 끝부 영역에 결합되는 제1 메인 스프링부; 를 포함하는 근력 보조 장치.
7. 청구항 6에서,
   상기 메인 스프링부는,
   일 끝부가 상기 제1 이동 부재의 하부 끝부 영역에 결합되고 타 끝부가 상기 제2 이동 부재의 하부 끝부 영역에 결합되는 제2 메인 스프링부; 를 더 포함하는 근력 보조 장치.
8. 청구항 7에서,
   상기 제1 이동 부재의 상기 하부 끝부 영역은,
   상기 제2 이동 부재의 상기 상부 끝부 영역과 상기 제2 이동 부재의 상기 하부 끝부 영역 사이에 구비되는 근력 보조 장치.
9. 청구항 7에서,
   상기 제1 메인 스프링부 또는 상기 제2 메인 스프링부는,
   복수의 스프링 부재를 포함하는 근력 보조 장치.
10. 청구항 7에서,
    상기 제1 메인 스프링부의 탄성 계수와 상기 제2 메인 스프링부의 탄성 계수는 서로 대응되는 근력 보조 장치.
11. 청구항 6에서,
    상기 상하 연장 영역은,
    상부 영역을 중심으로 하부 영역이 회전 가능하게 구비되는 래치 부재; 를 더 포함하고,
    상기 래치 부재의 회전에 따라 상기 래치 부재의 상기 하부 영역은 상기 제1 이동 부재에 결합 또는 이격 가능하도록 구비되는 근력 보조 장치.
12. 청구항 11에서,
    상기 제1 이동 부재는,
    전후 방향으로 만입된 만입부; 를 포함하고,
    상기 래치 부재는,
    상기 래치 부재의 회전에 따라 상기 만입부에 삽입되거나 상기 만입부로부터 이격되도록 구비되는 돌기; 를 포함하는 근력 보조 장치.
13. 청구항 11에서,
    상기 힘 발생부는,
    일 끝부가 상기 상하 연장 영역에 결합되고 타 끝부가 상기 제1 이동 부재에 결합되는 보조 스프링부; 를 더 포함하는 근력 보조 장치.
14. 청구항 13에서,
    상기 보조 스프링부의 탄성 계수는 상기 제1 메인 스프링부의 탄성 계수보다 작은 근력 보조 장치.
15. 청구항 13에서,
    상기 보조 스프링부의 상기 일 끝부는 상기 래치 부재의 상부 끝부에 결합되고, 상기 보조 스프링부의 상기 타 끝부는 상기 제1 이동 부재의 상부 끝부에 결합되는 근력 보조 장치.
16. 청구항 4에서,
    상기 와이어는,
    상기 우측 하부 프레임에 구비되는 상기 제2 풀리 부재의 하부 영역 및 상기 좌측 하부 프레임에 구비되는 상기 제2 풀리 부재의 하부 영역을 감싸도록 구비되는 근력 보조 장치.
17. 청구항 11에서,
    상기 상부 프레임의 일 측에 결합되는 하네스; 를 더 포함하고,
    상기 하네스는,
    상기 사용자의 가슴을 감쌀 수 있도록 구비되는 제1 감쌈 부재;
    상기 사용자의 어깨를 감쌀 수 있도록 구비되는 제2 감쌈 부재; 및
    일 측이 상기 사용자의 상기 어깨를 거쳐 전방으로 연장될 수 있도록 구비되고 타 측이 상기 래치 부재의 상기 상부 영역에 연결되는 손잡이 부재; 를 더 포함하고,
    상기 손잡이 부재의 상기 일 측을 전방으로 당기면 상기 래치 부재의 상기 상부 영역이 회전하여 상기 래치 부재의 하부 영역이 후방으로 회전 이동 가능하게 구비되는 근력 보조 장치.
18. 청구항 5에서,
    상기 상부 프레임은,
    상기 우측 연장 영역과 상기 좌측 연장 영역에 각각 고정 구비되는 제3 풀리 부재; 를 더 포함하고,
    상기 와이어는 상기 제3 풀리 부재의 하부 영역을 감싼 후 상기 제1 풀리 부재를 향해 상방으로 연장되는 근력 보조 장치.
19. 청구항 1에서,
    상기 제1 이동 부재 및 상기 제2 이동 부재는 가운데 영역이 뚫려있는 형상을 갖는 근력 보조 장치.

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