KR20230094035A - 인체 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트 - Google Patents

인체 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트는 인체의 허리 또는 관절에 착용되어 인체의 근력을 보조하도록 구비되는 인체착용부를 포함하되, 상기 인체착용부는 인체의 굽힘 동작에 대응하여 일방향으로만 절곡 가능하게 구비되는 절곡부 및 상기 절곡부와 일체로 형성되어 상기 절곡부를 지지하도록 구성되는 지지부를 포함한다. 또한, 상기 절곡부는 상기 인체착용부의 일면에만 복수의 슬릿이 형성된다. 또한, 상기 슬릿의 상기 인체착용부 내측으로 형성되는 단부는 라운드지게 형성된다.

Description

인체 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트{ Wearable suit with human body muscle support function}
본 발명은 웨어러블 슈트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일방향으로만 절곡 가능하게 구성되어 인체 근력을 보조하도록 구성되는 웨어러블 슈트에 관한 것이다.
웨어러블 슈트란 "인간의 힘을 증폭 또는 지원하기 위하여 신체의 외부에 부착하여 작업을 수행할 수 있는 외골격 형태의 슈트" 를 말한다.
예컨대, 웨어러블 슈트는 사용자의 팔이나 다리에 장착되어 장착된 부분의 근력을 증폭시켜 사용자의 물리적인 작업 능력을 증대시키는 기능을 수행하도록 이루어진다.
최근 여러 분야에서 웨어러블 슈트에 관한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.
특히, 군사 분야에서는 군인의 생존력 향상과 전투력 증대를 위한 웨어러블 슈트가 개발되고 있다.
또한, 의료 분야에서는 환자의 보행을 보조하기 위한 웨어러블 슈트가 개발되고 있고, 이외에도, 다양한 분야에서 사용자의 신체 능력을 향상시키기 위한 웨어러블 슈트가 개발되고 있다.
그러나 이러한 웨어러블 슈트는 무게가 무겁고, 인체 관절부에 착용될 경우 관절의 움직임이 자유롭지 못하며, 관절의 움직임을 위해 웨어러블 슈트가 복수의 구성을 연결하여 구성되는 경우 그 구성이 복잡하여 무게와 비용이 증가하는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 웨어러블 슈트의 개발이 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-1758223호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 인체에 착용시 관절의 움직임을 제한하지 않으면서도 인체의 근력을 보조하도록 구성되고, 또한, 구조가 간단하여 무게가 가벼운 웨어러블 슈트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트는 인체의 허리 또는 관절에 착용되어 인체의 근력을 보조하도록 구비되는 인체착용부를 포함하되, 상기 인체착용부는 인체의 굽힘 동작에 대응하여 일방향으로만 절곡 가능하게 구비되는 절곡부 및 상기 절곡부와 일체로 형성되어 상기 절곡부를 지지하도록 구성되는 지지부를 포함한다.
또한, 상기 절곡부는 상기 인체착용부의 일면에만 복수의 슬릿이 형성된다.
또한, 상기 슬릿의 상기 인체착용부 내측으로 형성되는 단부는 라운드지게 형성된다 .
한편, 상기 웨어러블 슈트 제조방법에 관한 것으로, 상기 웨어러블 슈트 제조방법은 돌출형성부를 구비한 금형을 준비하는 단계, 상기 돌출형성부가 형성된 금형의 형상을 따라 프리프레그를 적층하는 단계, 상기 금형의 돌출형성부를 제외한 부분에 프리프레그를 적층하여 평탄면을 형성하는 단계, 상기 평탄면에 추가적인 프리프레그를 적층하는 단계를 포함한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트는 일방향으로만 밴딩 가능한 일체형 구조로 이루어져, 전체적인 슈트의 무게를 증가시키지 않으면서도 인체의 근력을 효율적으로 보조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 인체의 착용되는 웨어러블 슈트를 나타내는 도면;
도 2는 본 발명에 따른 웨어러블 슈트를 나타내는 도면;
도 3은 본 발명에 따른 웨어러블 슈트의 절곡부를 나타내는 도면;
도 4는 본 발명에 따른 웨어러블 슈트의 밴딩 방향에 따른 변형 형태를 나타내는 도면; 및
도 5는 본 발명에 따른 웨어러블 슈트의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 웨어러블 슈트의 일예를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 웨어러블 슈트는 인체와 접하는 인체착용부(100) 및 장치부(200)를 포함할 수 있다.
상기 인체착용부(100)는 인체에 가장 가깝게 인접하여 인체의 움직임을 보조하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 장치부(200)는 웨어러블 슈트의 용도에 따라 요구되는 각종 장비가 상기 인체착용부(100)에 구비될 수 있다.
본 발명은 상기 인체착용부(100)에 관한 것으로, 인체 착용시 인체의 근력을 보조하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 장치부(200)를 안정적으로 지지하면서도 경량으로 이루어져 인체에 부담을 주지 않아야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 인체착용부(100)를 구비한 웨어러블 슈트(10)를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 인체착용부(100)는 제1지지부(110), 절곡부(120) 및 제2지지부(130)를 포함한다.
상기 제1지지부(110) 및 제2지지부(130)는 척추뼈 방향을 따라 구비되며 높은 굽힘 강성을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 절곡부(120)는 인체의 굽힘 동작에 따라 상기 일방향으로는 쉽게 절곡이 이루어지되, 다른 방향으로는 인체의 굽힘을 방지하는 형태로 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 상기 웨어러블 슈트(10)를 착용한 상태에서 허리를 앞으로 굽혀 무거운 물건을 들거나 작업을 하는 경우 상기 절곡부(120)가 굽힘을 방지하도록 동작하여 인체의 근력을 보조하게 된다.
허리를 펴거나 뒤로 젖히는 경우에는 상기 절곡부(120)가 쉽게 절곡되어 인체의 움직임에 따라 변형되어 인체의 동작을 방해하지 않도록 구성될 수 있다.
도 3에는 상기 절곡부(120)의 구성이 구체적으로 도시되어 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 절곡부(120)의 일면에는 슬릿(121)이 형성되어 있다.
상기 슬릿(121)은 상기 인체착용부(100)의 두께 방향으로 형성되되, 상기 인체착용부(100)의 두께 보다 짧은 길이로 형성되는 것이 바람직하고, 착용 위치에 따른 근력 보조 방향을 고려하여 슬릿(121)의 위치를 달리할 수 있다.
상기 슬릿(121)의 개수, 간격 및 길이는 요구되는 굽힘 강성을 고려하여 통상의 기술자가 변경하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 슬릿(121)의 내측 단부는 반복된 절곡 운동에도 파손되지 않도록 원형으로 형성되어 것이 바람직하다.
한편, 상기 인체착용부(100)는 섬유강화복합재료가 이용될 수 있는데, 바람직하게는 탄소섬유복합재료가 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 인체착용부(100)는 프리프레그(pre-preg)를 이용하여 제조될 수 있고, 이때 상기 슬릿(121)과 수직한 방향으로 섬유(a)가 연속적으로 배열되는 것이 바람직하다.
섬유가 상기 슬릿(121)과 수직한 방향으로 연속적으로 배열되는 경우, 상기 슬릿(121)의 이격을 통해 상기 절곡부(120)가 반복적으로 변형되는 경우에도, 슬릿(121) 단부의 파손이 방지될 수 있다.
뿐만 아니라, 제1지지부(110) 및 제2지지부(130)의 굽힙 강성은 상기 섬유에 의해 크게 증가될 수 있다.
도 4에는 절곡부(120)에 형성된 슬릿(121)에 의해 일방향으로는 쉽게 절곡되되, 다른 방향으로는 쉽게 절곡되지 않는 모습이 도시되어 있다.
도 4(b)에 도시된 바와 같이, 슬릿(121)이 형성된 반대 방향으로 절곡되는 경우에는 슬릿(121) 사이의 간격이 벌어지면서 절곡부(120)가 쉽게 변형될 수 있다.
그러나 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 슬릿(121)이 형성된 방향으로 절곡되는 경우 슬릿(121)의 간격이 좁아지면서 인접한 돌출부(122)가 서로 접하며 상기 절곡부(120)는 상기 제1 및 제2지지부(110, 130)와 유사한 굽힘 강성을 가지게 된다.
도 5는 웨어러블 슈트(10)의 인체착용부(100)를 제조하는 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 슬릿(121)을 형성하기 위해 돌출형성부(510)가 형성된 금형(500)에 일방향 프리프레그를 상기 금형을 따라 적층한다.
이때, 상기 슬릿(121)과 수직한 방향으로 일방향 프리프레그(a)를 가장 먼저 적층한다.
이후, 인체착용부(100)의 두께 및 용도 등을 고려하여 프리프레그를 추가로 적층한다.
다음으로 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 슬릿(121)이 형성되지 않은 부위에 일방향 프리프레그(b)를 추가로 적층하되, 상기 슬릿(121)과 동일한 방향으로 적층하여 전체 프리프레그의 높이를 동일하게 맞춘다.
이때, 슬릿(121)을 형성하기 위한 돌출형성부(510)의 간격 등에 따라서 상기 돌출형성부(510) 사이에 프리프레그(b)를 추가로 적층할 수도 있다.
한편, 상기 인체착용부(100)의 전체적인 두께 및 요구 강성 등을 고려하여 도 5(b)를 수행하는 과정에서 상기 슬릿(121)과 수직한 방향으로 일방향 프리프레그를 추가 적층하는 것도 가능하다.
다음으로 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(121)과 수직한 방향으로 프리프레그를 적층하여 마무리 한다.
적층이 완료된 이후에는 경화공정을 거쳐 제품을 완성한다.
이때, 상기 금형(500)의 상부에는 상기 돌출형성부(510)와 대응되는 형상의 상부 금형이 상부에 구비되어 슬릿(121)의 형성을 보조할 수 있다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 인체착용부(100)는 절곡부(120)에 상기 절곡부(120)의 슬릿(121) 방향과 수직하게 배열되는 섬유만이 존재하고, 제1 및 제2지지부(120, 130)에는 상기 슬릿(121)과 수직하거나 평행한 섬유가 동시에 존재하도록 구성될 수 있다.
물론, 인체착용부(100)의 두께 및 용도 등을 고려하여 상기 절곡부(120)에 상기 슬릿(121)의 형성방향과 평행하게 배열되는 섬유가 추가로 배열되도록 구성할 수도 있으나, 상기 절곡부(120)에는 슬릿(121)과 수직하게 배열된 섬유가 수평한 섬유보다 더 많이 존재하여야 한다.
상기와 같은 구성에 의해 슬릿(121)이 형성된 절곡부(120)는 반복적인 굽힘 동작에도 섬유에 의해 쉽게 끊어지거나 파손되지 않는 장점이 있다.
도 6에는 웨어러블 슈트(10)의 인체착용부(100)를 제조하는 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6(a)에 도시된 바와 같이, 금형(500)의 상부에 베이스부(100-1)를 배치한다.
이후 도 6(b) 상기 베이스부(100-1)의 상부에 제1 및 제2지지부(110, 130)를 형성하기 위한 지지부형성부(100-2)를 배치한다.
이후, 절곡부(120)가 형성되는 위치에 절곡부형성부(100-3)를 배치한다.
상기 절곡부형성부(100-3)는 복수개로 구성되되, 그 간격이나 폭은 절곡부(130)이 굽힘 강성을 고려하여 변경할 수 있다.
또한, 절곡부 형성부(100-3)의 재질을 상기 베이스부(100-1) 및 지지부형성부(100-2)와 다르게 구성하여 굽힘강성을 조절할 수도 있다.
상기 베이스부(100-1), 지지부형성부(100-2) 및 절곡부형성부(100-3)는 경화전의 프리프레그를 적층하고, 이를 경화하여 제조할 수도 있고, 이미 경화가 완료된 복합재료를 상호 접착하여 구성할 수도 있다.
이때, 상기 금형(500)의 상부에는 상부 금형이 배치될 수 있다.
한편, 복합재료를 이용하는 경우 섬유의 배향을 이용하여 베이스부(100-1), 지지부형성부(100-2) 및 절곡부형성부(100-3)의 강성을 조절하여 구성할 수 있음은 물론이다.
상기에서는 허리에 착용하는 경우의 웨어러블 슈트만 설명하였으나, 손목, 무릎 등의 관절에 적용하여 일방향으로 밴딩되어 근력을 보조하도록 구성하는 것도 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 웨어러블 슈트
100: 인체착용부
110: 제1지지부
120: 절곡부
121: 슬릿
122: 돌출부
130: 제2지지부
200: 장치부
500: 금형
510: 돌출형성부

Claims (4)

  1. 인체에 착용하는 웨어러블 슈트에 관한 것으로서,
    상기 웨어러블 슈트는,
    인체의 허리 또는 관절에 착용되어 인체의 근력을 보조하도록 구비되는 인체착용부를 포함하되,
    상기 인체착용부는 인체의 굽힘 동작에 대응하여 일방향으로만 절곡 가능하게 구비되는 절곡부; 및
    상기 절곡부와 일체로 형성되어 상기 절곡부를 지지하도록 구성되는 지지부;를 포함하는 인체 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절곡부는,
    상기 인체착용부의 일면에만 복수의 슬릿이 형성되는 인체 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬릿의 상기 인체착용부 내측으로 형성되는 단부는 라운드지게 형성되는 인체 근력 보조 기능을 구비한 웨어러블 슈트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 웨어러블 슈트 제조방법에 관한 것으로,
    돌출형성부를 구비한 금형을 준비하는 단계;
    상기 돌출형성부가 형성된 금형의 형상을 따라 프리프레그를 적층하는 단계;
    상기 금형의 돌출형성부를 제외한 부분에 프리프레그를 적층하여 평탄면을 형성하는 단계;
    상기 평탄면에 추가적인 프리프레그를 적층하는 단계를 포함하는 웨어러블 슈트 제조방법.
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