KR20230127636A - Artificial ankle apparatus absorbing external force - Google Patents

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KR20230127636A
KR20230127636A KR1020220025169A KR20220025169A KR20230127636A KR 20230127636 A KR20230127636 A KR 20230127636A KR 1020220025169 A KR1020220025169 A KR 1020220025169A KR 20220025169 A KR20220025169 A KR 20220025169A KR 20230127636 A KR20230127636 A KR 20230127636A
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KR1020220025169A
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우현수
조장호
김기영
신민기
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한국기계연구원
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Abstract

외력의 흡수가 가능한 발목 의족장치는 베이스 유닛, 몸체부, 관절유닛, 구동유닛 및 가변 댐핑유닛을 포함한다. 상기 베이스 유닛은 지면과 접촉한다. 상기 몸체부는 상기 베이스유닛에 상부 방향으로 고정되며, 내부에 수납공간을 형성한다. 상기 관절유닛은 상기 몸체부의 상부에 연결되며, 상측 끝단은 보행자에게 고정된다. 상기 구동유닛은 상기 수납공간에 위치하며, 상기 관절유닛에 회전 구동력을 제공하여 상기 관절유닛을 상기 몸체부에 대하여 회전 구동시킨다. 상기 가변 댐핑유닛은 상기 몸체부의 일 측에 상기 베이스유닛을 따라 연장되도록 고정되며, 댐핑 계수를 가변시켜 상기 보행자로부터 상기 관절유닛으로 인가되는 외력을 흡수한다. An ankle prosthetic device capable of absorbing an external force includes a base unit, a body part, a joint unit, a driving unit, and a variable damping unit. The base unit is in contact with the ground. The body portion is fixed to the base unit in an upward direction and forms a storage space therein. The joint unit is connected to the upper part of the body part, and the upper end is fixed to the pedestrian. The driving unit is located in the storage space and provides rotational driving force to the joint unit to rotationally drive the joint unit with respect to the body. The variable damping unit is fixed to one side of the body so as to extend along the base unit, and absorbs an external force applied to the joint unit from the pedestrian by varying a damping coefficient.

Description

외력의 흡수가 가능한 발목 의족장치{ARTIFICIAL ANKLE APPARATUS ABSORBING EXTERNAL FORCE}Ankle prosthetic device capable of absorbing external force {ARTIFICIAL ANKLE APPARATUS ABSORBING EXTERNAL FORCE}

본 발명은 외력 흡수가 가능한 발목 의족장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보행자의 보행을 능동 구동으로 보조하는 것 외에, 보행자가 기립하거나 앉은 상태 또는 발목 의족장치에 체중을 싣는 경우와 같이 상대적으로 큰 외력이 인가되거나, 또는 인가되는 외력이 가변되는 경우 효과적인 외력 흡수가 가능한 발목 의족장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ankle prosthetic device capable of absorbing external force, and more particularly, in addition to assisting a pedestrian's gait through active driving, relatively large It relates to an ankle prosthetic device capable of effectively absorbing an external force when an external force is applied or the applied external force is varied.

사람의 절단된 부위를 대신하여 필요한 동작을 효과적으로 대체하기 위한 다양한 형태의 의수나 의족 등과 같은 신체 보조장치가 다양하게 개발되고 있다. BACKGROUND ART A variety of body assisting devices such as various types of prosthetic arms or limbs have been developed to effectively substitute for necessary motions in place of human amputated parts.

또한, 이러한 신체 보조장치는 절단된 부위에 따라 다양하게 설계되고 있으며, 발목 의족의 경우, 보행자의 발목에 고정되어 보행자의 보행을 보조하는 역할을 수행한다. In addition, these body assist devices are designed in various ways according to the amputated part, and in the case of an ankle prosthesis, it is fixed to the ankle of a pedestrian and serves to assist the walking of the pedestrian.

예를 들어, 발목 의족 장치의 경우, 미국 등록특허 제9561118호에서와 같이 액츄에이터가 소켓과 베이스 사이에 수직 방향으로 연장되어, 보행자의 보행에 따른 추진력을 제공하는 것이 대표적이다. For example, in the case of an ankle prosthetic device, as in US Patent Registration No. 9561118, it is representative that the actuator extends in a vertical direction between the socket and the base to provide a driving force according to the walking of a pedestrian.

나아가, 이러한 액츄에이터를 이용하여 추진력을 제공하는 구조는 미국 등록특허 제9693883호나 미국 공개특허 제2018-0078389호에서와 같이 다양하게 개발되고 있다. Furthermore, a structure for providing a driving force using such an actuator has been developed in various ways, such as in US Patent Registration No. 9693883 or US Patent Publication No. 2018-0078389.

즉, 현재까지는 주로 보행자의 보행시 발목으로의 추진력을 효과적으로 제공하기 위한 구동 메커니즘과 관련된 기술들이 다수 개발되고 있다. That is, until now, a number of technologies related to a driving mechanism for effectively providing a driving force to an ankle of a pedestrian while walking have been developed.

그러나, 이러한 보행자의 경우 보행 상태 외에도, 단순히 기립한 상태로 위치하거나, 앉은 상태로 위치하거나, 또는 기립이나 보행 상태 중에 일 측 발목 측으로 체중을 싣는 등의 자세를 취하는 경우도 다수 있는바, 이러한 보행 자세뿐만 아니라 다양한 자세에서 보다 효과적으로 보행자에 의해 발목 의족으로 인가되는 외력을 효과적으로 흡수하기 위한 시스템에 대한 기술적 요구가 증가하고 있는 상황이다. However, in the case of these pedestrians, in addition to the walking state, there are many cases where they are simply positioned in a standing state, positioned in a sitting state, or put their weight on one ankle side during a standing or walking state. There is an increasing technical demand for a system for effectively absorbing an external force applied to an ankle prosthesis by a pedestrian more effectively in various postures as well as posture.

미국 등록특허 제9561118호US Patent No. 9561118 미국 등록특허 제9693883호US Patent No. 9693883 미국 공개특허 제2018-0078389호US Patent Publication No. 2018-0078389

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 보행자의 보행을 능동 구동으로 보조하는 것 외에, 보행자가 기립하거나 앉은 상태 또는 발목 의족장치에 체중을 싣는 경우와 같이 상대적으로 큰 외력이 인가되거나, 또는 인가되는 외력이 가변되는 경우 효과적인 외력 흡수가 가능하여 보행자의 편의성 및 안전성을 향상시킨 외력 흡수가 가능한 발목 의족장치를 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention has been conceived in this respect, and an object of the present invention is to assist a pedestrian's walking with active driving, as well as when a pedestrian stands or sits or puts his weight on an ankle prosthetic device. It is to provide an ankle prosthetic device capable of absorbing external force with improved convenience and safety for pedestrians by effectively absorbing external force when a large external force is applied or the applied external force is variable.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 발목 의족장치는 베이스 유닛, 몸체부, 관절유닛, 구동유닛 및 가변 댐핑유닛을 포함한다. 상기 베이스 유닛은 지면과 접촉한다. 상기 몸체부는 상기 베이스유닛에 상부 방향으로 고정되며, 내부에 수납공간을 형성한다. 상기 관절유닛은 상기 몸체부의 상부에 연결되며, 상측 끝단은 보행자에게 고정된다. 상기 구동유닛은 상기 수납공간에 위치하며, 상기 관절유닛에 회전 구동력을 제공하여 상기 관절유닛을 상기 몸체부에 대하여 회전 구동시킨다. 상기 가변 댐핑유닛은 상기 몸체부의 일 측에 상기 베이스유닛을 따라 연장되도록 고정되며, 댐핑 계수를 가변시켜 상기 보행자로부터 상기 관절유닛으로 인가되는 외력을 흡수한다. An ankle prosthetic device according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above includes a base unit, a body part, a joint unit, a driving unit, and a variable damping unit. The base unit is in contact with the ground. The body portion is fixed to the base unit in an upward direction and forms a storage space therein. The joint unit is connected to the upper part of the body part, and the upper end is fixed to the pedestrian. The driving unit is located in the storage space and provides rotational driving force to the joint unit to rotationally drive the joint unit with respect to the body. The variable damping unit is fixed to one side of the body so as to extend along the base unit, and absorbs an external force applied to the joint unit from the pedestrian by varying a damping coefficient.

일 실시예에서, 상기 가변 댐핑유닛은, 보행자가 기립하거나 착석한 상태 또는 상기 관절유닛으로 체중을 싣는 상태에서는 댐핑계수를 증가시켜 외력에 대한 지지력을 증가시키고, 보행자가 보행하는 상태에서는 댐핑계수를 감소시켜, 상기 구동유닛의 구동에 의한 보행 보조를 유도할 수 있다. In one embodiment, the variable damping unit increases the bearing capacity against an external force by increasing the damping coefficient in a state in which the pedestrian is standing or sitting, or in a state in which the weight is placed on the joint unit, and in a state in which the pedestrian is walking, the damping coefficient reduced, it is possible to induce walking assistance by driving the driving unit.

일 실시예에서, 상기 구동유닛과 상기 가변 댐핑유닛 사이에 연결되어, 상기 구동유닛의 회전 구동력을 상기 가변 댐핑유닛의 직선 운동으로 변환시키는 캠부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the cam unit may further include a cam unit connected between the driving unit and the variable damping unit to convert a rotational driving force of the driving unit into a linear motion of the variable damping unit.

일 실시예에서, 상기 캠부는, 상기 구동유닛의 회전 방향과 무관하게, 상기 구동유닛의 회전 구동력을 상기 가변 댐핑유닛의 압축력으로 제공할 수 있다. In one embodiment, the cam unit may provide a rotational driving force of the driving unit as a compressive force of the variable damping unit, regardless of a rotational direction of the driving unit.

일 실시예에서, 상기 캠부는, 상기 몸체부가 연장되는 상하방향에 대하여 상기 가변 댐핑유닛을 향하는 방향으로 소정의 경사각을 형성하며 연장될 수 있다. In one embodiment, the cam portion may extend at a predetermined inclination angle in a direction toward the variable damping unit with respect to a vertical direction in which the body portion extends.

일 실시예에서, 상기 캠부는, 하부 끝단에서 오목하게 함입되며 곡면으로 연장되는 캠면을 포함하며, 상기 캠면은 상기 가변 댐핑유닛의 롤러부의 외주면에 접할 수 있다. In one embodiment, the cam unit includes a cam surface that is concavely recessed at a lower end and extends in a curved surface, and the cam surface may come into contact with an outer circumferential surface of the roller unit of the variable damping unit.

일 실시예에서, 상기 가변 댐핑유닛은, 캠부로부터 전달되는 외력을 흡수하는 실린더부, 및 상기 실린더부의 댐핑 계수를 가변시키는 댐핑 제어부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the variable damping unit may include a cylinder part that absorbs an external force transmitted from the cam part, and a damping controller that changes a damping coefficient of the cylinder part.

일 실시예에서, 상기 실린더부는, 유압 실린더 또는 공압 실린더일 수 있다. In one embodiment, the cylinder unit may be a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder.

일 실시예에서, 상기 가변 댐핑유닛은, 상기 캠부로부터 전달되는 외력을 전달하는 경사 연장바, 상기 경사 연장부와 연결되어 상기 외력을 상기 실린더부로 전달하는 수평 연장바, 및 상기 실린더부와 상기 댐핑 제어부 사이에 연결되어, 상기 댐핑 제어부의 구동력을 상기 실린더부로 제공하는 기어유닛을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the variable damping unit may include an inclined extension bar for transmitting an external force transmitted from the cam part, a horizontal extension bar connected to the inclined extension part and transmitting the external force to the cylinder part, and the cylinder part and the damping unit. A gear unit connected between the control units and providing driving force of the damping control unit to the cylinder unit may be further included.

일 실시예에서, 상기 수평 연장바는 상기 실린더부의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상기 경사 연장바는 상기 수평 연장바에 대하여 소정 각도 경사지며 상부를 향하도록 연장될 수 있다. In one embodiment, the horizontal extension bar extends in the same direction as the extension direction of the cylinder portion, and the inclined extension bar may extend upward with a predetermined angle inclination with respect to the horizontal extension bar.

일 실시예에서, 상기 가변 댐핑유닛은, 상기 수평 연장바와 상기 경사 연장바의 상대적인 회전이 가능하도록 상기 수평 연장바와 상기 경사 연장바를 연결하는 수평 회전부, 및 상기 캠부에 대한 상기 경사 연장바의 상대적인 회전이 가능하도록 상기 경사 연장바의 끝단에 연결되는 경사 회전부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the variable damping unit includes a horizontal rotation part connecting the horizontal extension bar and the inclined extension bar to enable relative rotation of the horizontal extension bar and the inclined extension bar, and relative rotation of the inclined extension bar with respect to the cam part To enable this, an inclined rotation part connected to an end of the inclined extension bar may be further included.

일 실시예에서, 상기 가변 댐핑유닛과 상기 몸체부 사이에 연장되는 연장유닛을 더 포함하며, 상기 연장유닛은, 상기 수평 회전부의 이동을 가이드하는 수평 개구부, 및 상기 경사 회전부의 이동을 가이드하는 경사 개구부를 포함할 수 있다. In one embodiment, it further comprises an extension unit extending between the variable damping unit and the body, wherein the extension unit, A horizontal opening for guiding movement of the horizontal rotation unit and an inclined opening for guiding movement of the inclined rotation unit may be included.

일 실시예에서, 상기 구동유닛은, 상기 몸체부에 고정되며, 회전 구동력을 발생시키는 구동부, 및 상기 수납공간에 위치하여, 상기 회전 구동력을 캠부로 제공하는 회전부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the driving unit may include a driving unit fixed to the body and generating rotational driving force, and a rotational unit located in the storage space and providing the rotational driving force to the cam unit.

일 실시예에서, 상기 관절유닛은, 상기 보행자에게 고정되는 상측 연결부, 및 상기 상측 연결부의 하부에 형성되며, 상기 회전부의 외주면을 따라 고정되어 상기 회전 구동력을 제공받는 하측 연결부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the joint unit may include an upper connection portion fixed to the pedestrian, and a lower connection portion formed at a lower portion of the upper connection portion and fixed along an outer circumferential surface of the rotating portion to receive the rotational driving force.

일 실시예에서, 상기 베이스유닛은, 지면에 평행한 방향으로 연장되는 제1 베이스 프레임, 및 상기 제1 베이스 프레임에 대하여 소정 각도 기울어지도록 연장되는 제2 베이스 프레임을 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 제2 베이스 프레임의 후단부의 연장방향에 수직인 방향으로 연장되며, 상기 제2 베이스 프레임에 고정될 수 있다. In one embodiment, the base unit includes a first base frame extending in a direction parallel to the ground, and a second base frame extending to be inclined at a predetermined angle with respect to the first base frame, and the body portion includes the It extends in a direction perpendicular to the extending direction of the rear end of the second base frame, and may be fixed to the second base frame.

본 발명의 실시예들에 의하면, 발목 의족장치를 통해서도, 보행자의 보행 구동을 유도하는 능동적 구동 외에, 보행자가 착석하거나 기립한 상태 또는 체중을 싣는 상태와 같이 외력이 인가하는 상황에서 외력을 효과적으로 흡수하여 보행자가 다양한 자세를 보다 편하고 안정적으로 유지할 수 있다. According to embodiments of the present invention, even through an ankle prosthetic device, in addition to active driving that induces walking driving of a pedestrian, external force is effectively absorbed in a situation where an external force is applied, such as a state in which a pedestrian is seated or standing or carrying weight As a result, the pedestrian can maintain various postures more comfortably and stably.

즉, 종래의 보행 구동은 구동유닛을 통해 유도하며, 외력이 인가되는 상황에서는 가변 댐핑유닛을 통해 외력을 흡수함으로써, 발목 의족장치를 착용한 보행자의 다양한 자세에 대하여 효과적인 지지력 또는 자세 유지력을 제공할 수 있다. That is, the conventional walking drive is induced through a driving unit, and in a situation where an external force is applied, the external force is absorbed through a variable damping unit, thereby providing effective support or posture maintenance for various postures of a pedestrian wearing an ankle prosthetic device. can

이 경우, 상기 가변 댐핑유닛은 댐핑 계수의 가변이 가능하며, 이에 따라 보행자의 착석이나 기립상태나 체중 인가 상태의 경우, 외력에 대한 지지력을 증가시킬 수 있으며, 보행상태에서는 별도의 지지력을 제거하여 상기 구동유닛에 의한 능동구동을 방해하지 않도록 제어될 수 있다. In this case, the variable damping unit can vary the damping coefficient, and accordingly, in the case of a pedestrian's sitting or standing state or weight application state, it is possible to increase the supporting force against the external force, and in the walking state, separate supporting force is removed to It may be controlled not to interfere with active driving by the driving unit.

특히, 상기 가변 댐핑유닛은 캠부를 통해 회전 구동되는 구동유닛과 연결되며, 상기 캠부는 구동유닛의 회전 방향과 무관하게 상기 가변 댐핑유닛으로 압축력을 제공하도록 하여, 보행자의 보행 상태와 무관하게 안정적인 외력 흡수를 수행할 수 있다. In particular, the variable damping unit is connected to a drive unit that is rotationally driven through a cam portion, and the cam portion provides a compressive force to the variable damping unit regardless of the rotation direction of the drive unit, thereby providing a stable external force regardless of the walking state of a pedestrian. absorption can be performed.

즉, 상기 캠부의 연장 방향을 경사지도록 형성하고, 상기 캠부의 캠면이 오목한 곡면을 형성하며, 나아가 상기 캠부와 상기 가변 댐핑유닛의 연결에 있어 경사 연장바, 경사 개구부, 수평 연장바 및 수평 개구부를 적용함으로써, 상기와 같은 안정적인 외력 흡수가 가능할 수 있다. That is, the extension direction of the cam portion is formed to be inclined, the cam surface of the cam portion is formed as a concave curved surface, and furthermore, in connection between the cam portion and the variable damping unit, an inclined extension bar, an inclined opening, a horizontal extension bar, and a horizontal opening are provided. By applying, stable external force absorption as described above may be possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 발목 의족장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 발목 의족장치를 도시한 전면 사시도이고, 도 3은 도 1의 발목 의족장치를 도시한 후면 사시도이며, 도 4는 도 1의 발목 의족장치의 평면도이다.
도 5는 도 1의 구동유닛, 캠부 및 가변 댐핑 유닛을 상세하게 도시한 확대도이다.
도 6은 도 5의 캠부와 가변 댐핑 유닛의 연결 및 동작 상태를 도시한 개략도이다.
1 is a front view showing an ankle prosthetic device according to an embodiment of the present invention.
2 is a front perspective view showing the ankle prosthetic device of FIG. 1, FIG. 3 is a rear perspective view showing the ankle prosthetic device of FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view of the ankle prosthetic device of FIG.
FIG. 5 is an enlarged view showing in detail the driving unit, the cam part, and the variable damping unit of FIG. 1 .
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a connection and operation state of the cam portion and the variable damping unit of FIG. 5 .

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. Since the present invention can be applied with various changes and can have various forms, embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprise" or "consisting of" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 발목 의족장치를 도시한 정면도이다. 도 2는 도 1의 발목 의족장치를 도시한 전면 사시도이고, 도 3은 도 1의 발목 의족장치를 도시한 후면 사시도이며, 도 4는 도 1의 발목 의족장치의 평면도이다. 1 is a front view showing an ankle prosthetic device according to an embodiment of the present invention. 2 is a front perspective view showing the ankle prosthetic device of FIG. 1, FIG. 3 is a rear perspective view showing the ankle prosthetic device of FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view of the ankle prosthetic device of FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 발목 의족장치(10)는 베이스 유닛(100), 몸체부(200), 연장유닛(300), 구동유닛(400), 캠부(500), 관절유닛(600) 및 가변 댐핑유닛(700)을 포함한다. 1 to 4, the ankle prosthetic device 10 according to this embodiment includes a base unit 100, a body part 200, an extension unit 300, a drive unit 400, and a cam part 500. , a joint unit 600 and a variable damping unit 700 are included.

상기 베이스 유닛(100)은 지면과 접촉하는 부분으로, 제1 베이스 프레임(110) 및 제2 베이스 프레임(120)을 포함한다. The base unit 100 is a part in contact with the ground and includes a first base frame 110 and a second base frame 120 .

이 경우, 상기 제1 베이스 프레임(110)은, 상기 발목 의족장치(10)가 정 위치(도 1에서와 같이 발목 의족장치가 별도의 외력이 제공되지 않은 상태에서 지면 상에 위치한 상태)에 위치한 상태에서, 제1 방향(X)을 따라 연장될 수 있으나, 전체적으로 발바닥의 형상과 같이 유연한 곡면 형상을 가지며 연장될 수 있다. In this case, in the first base frame 110, the ankle prosthetic device 10 is in the correct position (as in FIG. 1, the ankle prosthetic device is located on the ground in a state where no external force is provided) In this state, it may be extended along the first direction (X), but it may be extended with a flexible curved shape like the shape of the sole of the foot as a whole.

이 때, 상기 제1 베이스 프레임(110)이 가지는 곡면 형상은 다양하게 설계될 수 있음은 자명하며, 전체적으로 전단에 위치하는 전단부(111)와 후단에 위치하는 후단부(112)가 각각 지면에 접촉하도록 형성될 수 있다. At this time, it is apparent that the curved shape of the first base frame 110 can be designed in various ways, and the front end 111 located at the front end and the rear end 112 located at the rear end are respectively on the ground It can be formed to contact.

한편, 상기 제2 베이스 프레임(120)은 상기 제1 베이스 프레임(110)의 전단부(111)에 연결될 수 있으며, 전체적으로 상기 제1 베이스 프레임(120)의 연장 방향인 제1 방향(X)에 대하여 소정의 제1 경사각(θ)을 가지는 제1´ 방향(X´)으로 연장될 수 있다. Meanwhile, the second base frame 120 may be connected to the front end 111 of the first base frame 110, and generally in the first direction X, which is the extension direction of the first base frame 120. may extend in a first' direction (X') having a predetermined first inclination angle (θ) with respect to

이 경우, 상기 제2 베이스 프레임(120) 역시 전체적으로 유연한 곡면 형상을 가질 수 있고, 이러한 유연한 곡면은 다양하게 설계될 수 있으며, 상기 제1 경사각(θ) 역시 다양하게 가변될 수 있다. In this case, the second base frame 120 may also have a flexible curved shape as a whole, and this flexible curved surface may be designed in various ways, and the first inclination angle θ may also be varied in various ways.

다만, 상기 제2 베이스 프레임(120)의 전단부(121)는 정 위치에서 지면에 접촉할 수 있으며, 상기 제2 베이스 프레임(120)의 후단부(122)는 상기 제2 베이스 프레임(120)의 연장방향(X´)을 고려하여, 지면으로부터 소정높이만큼 상부 방향으로 위치할 수 있다. However, the front end 121 of the second base frame 120 can contact the ground at a fixed position, and the rear end 122 of the second base frame 120 is the second base frame 120 Considering the extension direction (X') of, it may be located in the upper direction by a predetermined height from the ground.

한편, 이상과 같이 본 실시예에서 상기 발목 의족장치(10)의 베이스 유닛(100)이 제1 및 제2 베이스 프레임들(110, 120)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않으며, 상기 베이스 유닛(100)은 하나의 일체화된 베이스 프레임으로 형성될 수도 있다. Meanwhile, although the base unit 100 of the ankle prosthetic device 10 has been described as including the first and second base frames 110 and 120 in this embodiment as described above, it is not limited thereto, and the base The unit 100 may be formed as a single integrated base frame.

상기 몸체부(200)는 한 쌍의 서로 마주하는 제1 및 제2 수직 프레임들(210, 220) 및 수평 프레임(230)을 포함한다. The body portion 200 includes a pair of first and second vertical frames 210 and 220 and a horizontal frame 230 facing each other.

상기 몸체부(200)는 상기 발목 의족장치(10)의 몸체를 형성하는 프레임 구조인 것으로, 전체적으로는 상기 제2 베이스 프레임(120)의 후단부(122) 상에서, 상기 제2 베이스 프레임(120)의 연장방향(X´)에 수직인 제3´ 방향(Z´)으로 상부방향으로 연장되도록 위치한다. 이 경우, 상기 제2 베이스 프레임(120)이 상기 제1 방향(X)에 대하여 제1 경사각(θ)을 가지도록 연장되므로, 상기 몸체부(200) 역시 제3 방향(Z)에 대하여 동일한 제1 경사각(θ)을 가지도록 연장될 수 있다. The body portion 200 is a frame structure forming the body of the ankle prosthetic device 10, and is generally on the rear end 122 of the second base frame 120, the second base frame 120 It is positioned so as to extend upward in a third' direction (Z') perpendicular to the extension direction (X') of the. In this case, since the second base frame 120 extends to have a first inclination angle θ with respect to the first direction X, the body portion 200 also has the same angle with respect to the third direction Z. 1 may be extended to have an inclination angle (θ).

즉, 상기 제1 및 제2 수직 프레임들(210, 220)은 소정 간격 이격되도록 서로 마주하며, 정 위치에서 상기 제3´ 방향(Z´)으로 소정 높이 연장된다. That is, the first and second vertical frames 210 and 220 face each other at a predetermined interval and extend at a predetermined height in the third' direction (Z') at a fixed position.

상기 수평 프레임(230)은 상기 제2 베이스 프레임(120)의 후단부(122) 상에 고정되며, 상기 제1 및 제2 수직 프레임들(210, 220)의 하부 끝단을 서로 연결시켜 고정한다. 이에, 상기 제1 및 제2 수직 프레임들(210, 220) 및 상기 수평 프레임(230)은 상기 몸체부(200) 내측에 소정의 수납공간(201)을 형성한다. The horizontal frame 230 is fixed on the rear end 122 of the second base frame 120, and the lower ends of the first and second vertical frames 210 and 220 are connected and fixed to each other. Accordingly, the first and second vertical frames 210 and 220 and the horizontal frame 230 form a predetermined storage space 201 inside the body portion 200 .

이 경우, 상기 제1 수직 프레임(210)에는 도시된 바와 같이, 전단을 향하는 방향, 즉 후술되는 상기 연장유닛(300)을 향하는 방향으로 한 쌍의 제1 상측 돌출부(211) 및 제1 하측 돌출부(212)가 형성된다. 즉, 상기 제1 상측 및 하측 돌출부들(211, 212)이 상기 연장유닛(300) 방향으로 돌출되면서, 상대적으로 함입부가 형성되며, 이러한 함입부 상에는 후술되는 경사 회전부(771)가 위치하게 된다. In this case, as shown in the first vertical frame 210, a pair of first upper protrusions 211 and first lower protrusions in a direction toward the front end, that is, in a direction toward the extension unit 300 to be described later. (212) is formed. That is, while the first upper and lower protrusions 211 and 212 protrude in the direction of the extension unit 300, a relatively recessed portion is formed, and an inclined rotating portion 771 to be described later is positioned on the recessed portion.

이 때, 도시되지는 않았으나, 상기 제2 수직 프레임(220) 상에도 동일한 제2 상측 돌출부 및 제2 하측 돌출부가 형성되며, 이에 따라 상대적으로 함입부가 형성되고, 상기 함입부 상에 상기 경사 회전부(771)가 위치하게 된다. At this time, although not shown, the same second upper protrusion and second lower protrusion are formed on the second vertical frame 220, and accordingly, a relatively recessed part is formed, and the inclined rotation part ( 771) is located.

상기 연장유닛(300)은 상기 몸체부(200)의 전단 측에 연결되며, 후술되는 상기 가변 댐핑유닛(700)을 고정하며 상기 가변 댐핑유닛(700)의 이동을 가이드한다. The extension unit 300 is connected to the front end of the body 200, fixes the variable damping unit 700 to be described later, and guides the movement of the variable damping unit 700.

상기 연장유닛(300)은, 전체적으로는 상기 제2 베이스 프레임(120)의 연장방향을 따라 연장된다. 즉, 상기 연장유닛(300)은 정위치에서는 도시된 바와 같이 상기 제1´ 방향(X´)을 따라 연장될 수 있다. The extension unit 300 extends along the extension direction of the second base frame 120 as a whole. That is, the extension unit 300 may extend along the first' direction (X') as shown in the original position.

구체적으로, 상기 연장유닛(300)은 상기 제1 수직 프레임(210)과 연결되는 제1 연장 프레임(310), 및 상기 제2 수직 프레임(220)과 연결되는 제2 연장 프레임(320)을 포함한다. Specifically, the extension unit 300 includes a first extension frame 310 connected to the first vertical frame 210 and a second extension frame 320 connected to the second vertical frame 220. do.

이 경우, 상기 제1 연장 프레임(310)은 상기 제1 수직 프레임(210)에 연결되는 제1 연결부(314), 상기 제1 연결부(314)의 반대측에서 후술되는 상기 가변 댐핑유닛(700)에 연결되는 제1 결합부(313), 및 상기 제1 연결부(314)와 상기 제1 결합부(313) 사이에서 연장되는 제1 연장부(311)를 포함한다. In this case, the first extension frame 310 is connected to the first connection part 314 connected to the first vertical frame 210 and the variable damping unit 700 to be described later on the opposite side of the first connection part 314. It includes a first coupling part 313 connected, and a first extension part 311 extending between the first connection part 314 and the first coupling part 313 .

한편, 상기 제2 연장 프레임(320) 역시 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 제1 연장 프레임(310)과 소정 거리 이격되며 대칭 구조를 가지며, 이에 따라, 상기 제1 및 제2 연장 프레임들(310, 320)의 사이에는 소정의 공간이 형성되고, 상기 공간상에는 후술되는 상기 가변 댐핑유닛(700)이 일부 위치하게 된다. Meanwhile, although the second extension frame 320 is also not specifically shown, it is spaced apart from the first extension frame 310 by a predetermined distance and has a symmetrical structure. Accordingly, the first and second extension frames 310, 320), a predetermined space is formed, and the variable damping unit 700 to be described later is partially positioned on the space.

또한, 상기 제1 결합부(313)는 실질적으로는 상기 제2 연장 프레임(320)의 제2 결합부와 일체로 형성될 수 있으며, 이에 따라 일체의 구조물로서 상기 제1 및 제2 결합부들은 상기 가변 댐핑유닛(700)에 결합 및 고정될 수 있다. In addition, the first coupling part 313 may be substantially integrally formed with the second coupling part of the second extension frame 320, and thus, as an integral structure, the first and second coupling parts are It may be coupled to and fixed to the variable damping unit 700 .

상기 제1 연결부(314)는, 상기 제1 상측 돌출부(211)와 연결되는 제1 상측 연결부(315), 및 상기 제1 하측 돌출부(212)와 연결되는 제1 하측 연결부(316)를 포함한다. The first connection part 314 includes a first upper connection part 315 connected to the first upper protrusion 211 and a first lower connection part 316 connected to the first lower protrusion 212. .

즉, 상기 제1 상측 연결부(315)가 돌출되는 상기 제1 상측 돌출부(211)와 연결되고, 상기 제1 하측 연결부(316)가 돌출되는 상기 제1 하측 돌출부(212)와 연결됨에 따라, 상기 제1 상측 연결부(315) 및 상기 제1 하측 연결부(316) 사이, 및 상기 제1 상측 돌출부(211)와 상기 제1 하측 돌출부(212) 사이에는 제1 경사 개구부(317)가 형성된다. That is, as the first upper connecting portion 315 is connected to the protruding first upper protruding portion 211 and the first lower connecting portion 316 is connected to the protruding first lower protruding portion 212, the A first inclined opening 317 is formed between the first upper connecting portion 315 and the first lower connecting portion 316 and between the first upper protruding portion 211 and the first lower protruding portion 212 .

이 경우, 상기 제1 경사 개구부(317)는 상기 연장유닛(300)이 연장되는 상기 제1´ 방향(X´)으로부터 상부 방향으로 경사지도록 연장된다. 이러한 상기 제1 경사 개구부(317)는 후술되는 바와 같이, 경사 회전부(771)가 내측에 위치하여 상기 경사 회전부(771)의 이동을 가이드하게 된다. In this case, the first inclined opening 317 extends to be inclined upward from the 1' direction (X') in which the extension unit 300 extends. As will be described later in the first inclined opening 317, the inclined rotation part 771 is located inside to guide the movement of the inclined rotation part 771.

또한, 상기 제1 경사 개구부(317)와 함께 제2 경사 개구부는 도시하지는 않았으나, 상기 제2 연장 프레임(320)과 상기 제2 수직 프레임(220)의 사이에도 대칭으로 동일하게 형성되며, 이에 따라 상기 경사 회전부(771)의 양측이 동시에 가이드될 수 있다. In addition, although not shown, the second inclined opening along with the first inclined opening 317 is symmetrically and equally formed between the second extension frame 320 and the second vertical frame 220, and thus Both sides of the inclined rotation part 771 may be guided at the same time.

상기 제1 연장부(311) 상에는, 상기 연장유닛(300)이 연장되는 상기 제1´ 방향(X´)을 따라 제1 수평 개구부(312)가 형성되며, 이러한 상기 제1 수평 개구부(312)와 함께 제2 수평 개구부 역시 상기 제2 연장 프레임(320) 상에 동일하게 대칭으로 형성된다. On the first extension part 311, a first horizontal opening 312 is formed along the 1′ direction (X′) in which the extension unit 300 extends, and the first horizontal opening 312 Along with, the second horizontal opening is also equally symmetrically formed on the second extension frame 320.

또한, 상기 제1 수평 개구부(312) 및 상기 제2 수평 개구부는 후술되는 수평 회전부(761)의 상기 제1´ 방향(X´)을 따른 이동을 가이드하게 된다. In addition, the first horizontal opening 312 and the second horizontal opening guide the movement of the horizontal rotation unit 761 to be described later along the first' direction (X').

상기 구동유닛(400)은 상기 제1 및 제2 수직 프레임들(210, 220)의 상부에 고정되며, 회전 구동력을 제공하여 상부에 연결되는 상기 관절유닛(600)의 회전을 유도한다. The drive unit 400 is fixed to the upper portions of the first and second vertical frames 210 and 220 and induces rotation of the joint unit 600 connected thereto by providing rotational driving force.

상기 캠부(500)는 상기 구동유닛(400)과 상기 가변 댐핑유닛(700)의 사이에 연결되며, 상기 구동유닛(400)의 회전에 따른 회전 구동을 상기 가변 댐핑유닛(700)의 직선 왕복운동으로 변환시킨다. The cam part 500 is connected between the driving unit 400 and the variable damping unit 700, and the rotation drive according to the rotation of the driving unit 400 is performed by linear reciprocating motion of the variable damping unit 700. convert to

이 경우, 상기 구동유닛(400)과 상기 캠부(500)는, 상기 몸체부(200)가 형성하는 수납공간(201) 상에 위치하게 된다. In this case, the driving unit 400 and the cam part 500 are positioned on the storage space 201 formed by the body part 200 .

상기 관절유닛(600)은 상기 캠부(500) 상기 구동유닛(400)의 상부에 위치하며, 상기 구동유닛(400)과 연결된다. 그리하여, 상기 구동유닛(400)의 회전 구동에 따른 회전 구동력이 상기 관절유닛(600)으로 전달된다. The joint unit 600 is located above the cam part 500 and the driving unit 400, and is connected to the driving unit 400. Thus, the rotational driving force according to the rotational driving of the driving unit 400 is transmitted to the joint unit 600 .

상기 관절유닛(600)은 상기 구동유닛(400)과 연결되는 하측 연결부(610), 상부의 보행자의 신체의 일부와 연결되는 상측 연결부(630), 및 상기 상측 연결부(630)와 상기 하측 연결부(610) 사이에서 소켓 구조를 가지는 상부 커버부(620)를 포함한다. The joint unit 600 includes a lower connection part 610 connected to the driving unit 400, an upper connection part 630 connected to a part of the pedestrian's body, and the upper connection part 630 and the lower connection part ( 610) and an upper cover portion 620 having a socket structure.

즉, 상기 관절유닛(600)은 소켓 구조를 가지며 상부에 위치하는 보행자의 신체의 일부(말단)와 연결되는 것으로, 상기 구동유닛(400)의 회전 구동력을 상기 보행자의 신체의 말단으로 제공하는 것이며, 이를 통해 보행자의 구동이 보조된다. That is, the joint unit 600 has a socket structure and is connected to a part (end) of the pedestrian's body located at the top, and provides rotational driving force of the driving unit 400 to the end of the pedestrian's body. , through which the driving of the pedestrian is assisted.

한편, 상기 구동유닛(400), 상기 캠부(500) 및 상기 관절유닛(600)의 세부적인 연결관계는 도 5를 참조하여 후술한다. Meanwhile, a detailed connection relationship between the driving unit 400, the cam part 500, and the joint unit 600 will be described later with reference to FIG. 5.

상기 가변 댐핑유닛(700)은 본 실시예에 의한 상기 발목 의족장치(10)에 소정의 댐핑력을 제공하는 것으로, 구체적으로는, 고정부(710), 커버부(720), 댐핑 제어부(730), 기어유닛(740), 실린더부(750, 도 5 참조), 수평 연장바(760), 수평 회전부(761), 경사 연장바(770), 경사 회전부(771) 및 롤러부(780, 도 5 참조)를 포함한다. The variable damping unit 700 provides a predetermined damping force to the ankle prosthetic device 10 according to the present embodiment, and specifically, the fixing part 710, the cover part 720, and the damping controller 730 ), gear unit 740, cylinder part 750 (see FIG. 5), horizontal extension bar 760, horizontal rotation part 761, inclined extension bar 770, inclined rotation part 771 and roller part 780, FIG. 5).

상기 고정부(710)는 상기 연장유닛(300)과 결합되는 것으로, 상기 제1 결합부(313) 및 제2 결합부(미도시)에 고정되어, 상기 가변 댐핑유닛(700)을 상기 연장유닛(300) 상에 고정시킨다. The fixing part 710 is coupled to the extension unit 300 and is fixed to the first coupling part 313 and the second coupling part (not shown), so that the variable damping unit 700 is connected to the extension unit (300).

이에, 상기 가변 댐핑유닛(700)은 전체적으로 상기 제2 베이스 프레임(120)의 연장방향을 따라 연장되며, 정위치에서 상기 제1´ 방향(X´)을 따라 연장될 수 있다. Accordingly, the variable damping unit 700 extends along the extension direction of the second base frame 120 as a whole, and may extend along the 1′ direction (X′) at a fixed position.

한편, 상기 가변 댐핑유닛(700)은 상기 제2 베이스 프레임(120)의 연장방향을 따라 연장되고, 상기 몸체부(200)의 연장방향에 수직인 방향으로 연장되는 것으로, 이는 상기 발목 의족장치(10)가 구동되어 상기 제2 베이스 프레임(120)의 연장방향이 가변되더라도 일정하게 유지된다. On the other hand, the variable damping unit 700 extends along the extension direction of the second base frame 120 and extends in a direction perpendicular to the extension direction of the body portion 200, which is the ankle prosthetic device ( 10) is driven and the extension direction of the second base frame 120 is kept constant even if it is changed.

정 위치에서 상기 발목 의족장치(10)가 구동되는 경우, 상기 제1 베이스 프레임(110)은 물론 상기 제2 베이스 프레임(120)의 연장방향도 변화하게 된다. 즉, 정 위치에서, 지면에 평행인 제1 방향(X)으로 연장되는 상기 제1 베이스 프레임(110)은 지면에 대하여 소정 각도를 형성하도록 가변될 수 있으며, 마찬가지로, 정 위치에서 상기 제1 베이스 프레임(110)에 대하여 제1 경사각(θ)의 경사각을 가지면서 상기 제1´ 방향(X´)으로 연장되는 상기 제2 베이스 프레임(110) 역시 다양한 각도를 형성하며 가변될 수 있다. When the ankle prosthetic device 10 is driven in the correct position, the extension direction of the second base frame 120 as well as the first base frame 110 is changed. That is, the first base frame 110 extending in the first direction (X) parallel to the ground at a regular position may be varied to form a predetermined angle with respect to the ground, and similarly, the first base frame 110 at a regular position The second base frame 110 having an inclination angle of the first inclination angle θ with respect to the frame 110 and extending in the 1′ direction (X′) may also form various angles and be variable.

그러나, 이와 같이, 상기 제1 및 제2 베이스 프레임들(110, 120)이 지면에 대하여 형성하는 경사각이 가변되는 경우에도, 상기 가변 댐핑유닛(700)은 상기 제2 베이스 프레임(120)의 전체적인 연장방향과 평행한 방향을 따라 연장될 수 있다. However, even when the inclination angle formed by the first and second base frames 110 and 120 with respect to the ground is varied, the variable damping unit 700 maintains the entirety of the second base frame 120. It may extend along a direction parallel to the extension direction.

이 경우, 상기 제2 베이스 프레임(120)은 전체적으로 유연한 곡면 형상을 가질 수 있으므로, 실제로 상기 가변 댐핑유닛(700)은 상대적으로 강성이 높아 일정하게 연장되는 상기 제2 베이스 프레임(120)의 후단부(122)의 연장방향에 평행한 방향으로 연장되는 것이 보다 정확한 표현일 수 있다. In this case, since the second base frame 120 may have a flexible curved shape as a whole, in fact, the variable damping unit 700 has a relatively high rigidity and thus the rear end of the second base frame 120 that extends uniformly. It may be a more accurate expression to extend in a direction parallel to the extension direction of (122).

이상과 같이, 상기 가변 댐핑유닛(700)이 상기 제2 베이스 프레임(120)의 상측에 위치하며, 상기에서 설명한 바와 같은 연장 상태를 가지므로, 전체적으로 상기 발목 의족장치(10)에서 여유 공간으로 형성되는 부분에 위치할 수 있으며, 이에 따라 전체적인 상기 발목 의족장치(10)의 구조적 안정성을 도모할 수도 있다. As described above, since the variable damping unit 700 is located on the upper side of the second base frame 120 and has an extended state as described above, it is formed as a spare space in the ankle prosthetic device 10 as a whole It can be located at the part where it becomes, and accordingly, the overall structural stability of the ankle prosthetic device 10 may be promoted.

상기 커버부(720)는 상기 고정부(710)로부터 상기 제2 베이스 프레임(120)의 전단부(121)를 향하여 연장되는 구조로서, 내부에는 상기 실린더부(750)가 위치한다. The cover part 720 has a structure extending from the fixing part 710 toward the front end 121 of the second base frame 120, and the cylinder part 750 is located inside.

이 경우, 상기 실린더부(750)는 예를 들어, 유압 실린더 또는 공압 실린더일 수 있으며, 댐핑계수(damping coefficient)가 가변됨에 따라 외력을 흡수하는 흡수력이 가변될 수 있다. In this case, the cylinder unit 750 may be, for example, a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder, and as a damping coefficient is changed, an absorption force for absorbing an external force may be changed.

즉, 댐핑계수가 증가하도록 제어되면, 강성이 증가함에 따라 외력에 대한 지지력이 증가하여 상대적으로 큰 외력이 인가되어도 이에 대한 큰 저항력을 유지하며, 외력에 대한 효과적인 감쇠를 수행할 수 있다. That is, when the damping coefficient is controlled to increase, the supporting force against the external force increases as the stiffness increases, so that even when a relatively large external force is applied, a large resistance to it is maintained, and the external force can be effectively damped.

이와 달리, 댐핑계수가 감소하도록 제어되면, 강성이 감소함에 따라 외력에 대한 지지력은 감소하며 외력에 대응되는 변위만큼 실린더가 그대로 동작하여, 외력에 대한 감쇠 능력이 저하된다. On the other hand, if the damping coefficient is controlled to decrease, the supporting force against the external force decreases as the stiffness decreases, and the cylinder operates as much as the displacement corresponding to the external force, reducing the damping ability against the external force.

이상과 같이, 상기 실린더부(750)의 댐핑계수를 가변시킴으로써, 다양한 보행자의 보행상태나 자세 등을 고려하여 최적의 댐핑계수를 인가하여, 상기 발목 의족장치(10)를 이용한 보행자의 보행이나 자세에서의 편의성과 안전성을 향상시킬 수 있다. As described above, by varying the damping coefficient of the cylinder part 750, the optimal damping coefficient is applied in consideration of various walking conditions and postures of the pedestrian, and the walking or posture of the pedestrian using the ankle prosthetic device 10 Convenience and safety can be improved.

상기 댐핑 제어부(730)는 이러한 상기 실린더부(750)의 댐핑계수를 제어하는 모터일 수 있으며, 상기 기어유닛(740)을 통해 상기 실린더부(750)와 연결되어 상기 댐핑계수에 대한 제어 구동력을 제공한다. The damping controller 730 may be a motor that controls the damping coefficient of the cylinder part 750, and is connected to the cylinder part 750 through the gear unit 740 to provide a control driving force for the damping coefficient. to provide.

즉, 상기 댐핑 제어부(730)는, 도시하지는 않았으나, 별도의 센서나 자세 제어 감지 시스템, 또는 외력을 측정하는 센서 등을 통해, 보행자의 보행상태에 대한 정보, 보행자의 자세에 대한 정보 등을 획득하고, 이를 바탕으로 상기 실린더부(750)가 최적의 댐핑계수를 가지도록 상기 실린더부(750)의 댐핑 계수를 제어한다. That is, the damping control unit 730, although not shown, obtains information on the walking state of the pedestrian, information on the posture of the pedestrian, etc. Based on this, the damping coefficient of the cylinder part 750 is controlled so that the cylinder part 750 has an optimal damping coefficient.

이 때, 상기 기어유닛(740)은 상기 댐핑 제어부(730)에 연결되는 제1 기어(741), 상기 실린더부(750)에 연결되는 제3 기어(743), 및 상기 제1 및 제2 기어들(741, 743) 사이에서 구동력을 전달하는 제2 기어(742)를 포함한다. 그리하여, 상기 댐핑 제어부(730)의 구동력이 상기 실린더부(750)로 전달되어, 상기 실린더부(750)의 댐핑계수가 가변된다. At this time, the gear unit 740 includes a first gear 741 connected to the damping control unit 730, a third gear 743 connected to the cylinder part 750, and the first and second gears It includes a second gear 742 that transmits a driving force between the s (741, 743). Thus, the driving force of the damping controller 730 is transmitted to the cylinder part 750, and the damping coefficient of the cylinder part 750 is varied.

상기 수평 연장바(760)는 상기 실린더부(750)에 연결되어, 상기 연장유닛(300)이 형성하는 내부공간으로 연장되며, 끝단에는 상기 수평 회전부(761)가 연결된다. 이 경우, 상기 수평 연장바(760)는 상기 가변 댐핑유닛(700)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장된다. The horizontal extension bar 760 is connected to the cylinder part 750 and extends into the inner space formed by the extension unit 300, and the horizontal rotation part 761 is connected to an end thereof. In this case, the horizontal extension bar 760 extends in the same direction as the extension direction of the variable damping unit 700 .

상기 경사 연장바(770)는 상기 수평 회전부(761)를 통해 상기 수평 연장바(760)와 연결되며, 상기 경사 연장바(770)의 연장 방향에 대하여 소정의 경사를 형성하며 상부 방향으로 연장된다. The inclined extension bar 770 is connected to the horizontal extension bar 760 through the horizontal rotation part 761, and extends upward while forming a predetermined inclination with respect to the extending direction of the inclined extension bar 770. .

또한, 상기 경사 연장바(770)의 끝단에는 상기 경사 회전부(771)가 형성되며, 상기 경사 회전부(771) 상에는 상기 롤러부(780)가 연결된다. 이 경우, 상기 롤러부(780)는 상기 캠부(500)와 접촉하며 회전하는데, 이에 대하여는 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다. In addition, the inclined rotation part 771 is formed at the end of the inclined extension bar 770, and the roller part 780 is connected to the inclined rotation part 771. In this case, the roller unit 780 contacts and rotates with the cam unit 500, which will be described later with reference to FIGS. 5 and 6.

즉, 상기 수평 연장바(760) 및 상기 경사 연장바(770)는 상기 캠부(500)와 상기 실린더부(750) 사이에서 연장되는 것으로, 상기 캠부(500)의 회전 구동을 상기 실린더부(750)의 왕복운동으로 전환하게 된다. That is, the horizontal extension bar 760 and the inclined extension bar 770 extend between the cam part 500 and the cylinder part 750, and rotational driving of the cam part 500 is performed by the cylinder part 750. ) is converted to reciprocating motion.

한편, 상기 수평 연장바(760)와 상기 경사 연장바(770)를 서로 연결하는 상기 수평 회전부(761)는 앞서 설명한 상기 제1 수평 개구부(312) 및 제2 수평 개구부를 따라 가이드되며 이동된다. 또한, 상기 수평 회전부(761)를 통해, 상기 경사 연장바(770)와 상기 수평 연장바(760)는 상대적으로 회전이 가능하게 된다. Meanwhile, the horizontal rotation part 761 connecting the horizontal extension bar 760 and the inclined extension bar 770 to each other is guided and moved along the first horizontal opening 312 and the second horizontal opening described above. Also, through the horizontal rotation unit 761, the inclined extension bar 770 and the horizontal extension bar 760 are relatively rotatable.

상기 경사 회전부(771)는 앞서 설명한 상기 제1 경사 개구부(317) 및 제2 경사 개구부를 따라 가이드되며, 상기 경사 회전부(771)를 통해, 상기 경사 연장바(770)는 상기 캠부(500)에 대하여 상대적으로 회전이 가능하게 된다. The inclined rotation part 771 is guided along the first inclined opening 317 and the second inclined opening described above, and through the inclined rotation part 771, the inclined extension bar 770 is attached to the cam part 500. relative rotation is possible.

이하에서는, 상기 구동유닛(400), 상기 캠부(500) 및 상기 가변 댐핑 유닛(700)의 상대적인 동작에 대하여 상술한다. Hereinafter, relative operations of the driving unit 400, the cam part 500, and the variable damping unit 700 will be described in detail.

도 5는 도 1의 구동유닛, 캠부 및 가변 댐핑 유닛을 상세하게 도시한 확대도이다. 도 6은 도 5의 캠부와 가변 댐핑 유닛의 연결 및 동작 상태를 도시한 개략도이다. FIG. 5 is an enlarged view showing in detail the driving unit, the cam part, and the variable damping unit of FIG. 1 . FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a connection and operation state of the cam portion and the variable damping unit of FIG. 5 .

도 5 및 도 6을 참조하면, 우선, 상기 구동유닛(400)은 한 쌍의 제1 및 제2 구동부들(410, 420), 및 한 쌍의 제1 및 제2 회전부들(430, 440)을 포함한다. 5 and 6, first, the driving unit 400 includes a pair of first and second driving parts 410 and 420, and a pair of first and second rotating parts 430 and 440. includes

이 경우, 상기 제1 및 제2 구동부들(410, 420)은 상기 제1 및 제3 방향들(X, Z)에 모두 수직인 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 회전 구동력을 발생시키는 구동모터일 수 있으며, 도면을 통해서는 한 쌍이 형성되는 것을 예시하였으나 이에 제한되지는 않는다. 즉, 상기 제1 및 제2 구동부들(410, 420) 중 어느 하나만 구비될 수 있으며, 나아가, 상기 제1 및 제2 구동부들(410, 420)은 구동력을 발생하는 구동모터가 아니며, 도시하지는 않았으나 외부로부터 구동력을 제공받는 회전부로서의 역할을 수행할 수 있다. In this case, the first and second driving units 410 and 420 generate rotational driving force in a second direction Y perpendicular to both the first and third directions X and Z as a rotational central axis. It may be a driving motor, but it is illustrated that a pair is formed through the drawings, but is not limited thereto. That is, only one of the first and second driving units 410 and 420 may be provided, and further, the first and second driving units 410 and 420 are not driving motors that generate driving force, and are not shown. However, it can serve as a rotating part receiving driving force from the outside.

이와 같이, 외부에 별도의 회전 구동력을 발생시키는 구동부가 추가로 구비된다면, 상기 추가로 구비되는 구동부는, 상기 제1 및 제2 구동부들(410, 420)로 별도의 구동축을 통해 구동력을 제공할 수 있다. In this way, if a driving unit generating a separate external rotational driving force is additionally provided, the additionally provided driving unit will provide driving force to the first and second driving units 410 and 420 through a separate driving shaft. can

상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440)은 각각 상기 제1 및 제2 구동부들(410, 420)로부터 회전 구동력을 제공받아 회전하는 것으로, 상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440)의 사이에 전술한 상기 캠부(500)가 개재된다. The first and second rotating parts 430 and 440 rotate by receiving rotational driving force from the first and second driving parts 410 and 420, respectively, and the first and second rotating parts 430 and 440 ) The above-described cam portion 500 is interposed between.

한편, 상기 관절유닛(600)의 하부 연결부(610)는 상기 한 쌍의 제1 및 제2 회전부들(430, 440) 중 적어도 하나의 외주면을 따라 고정된다. 즉, 제1 및 제2 회전부들(430, 440)이 도시된 바와 같이 소정 두께를 가지는 원형 플레이트 형상을 가지므로, 상기 하부 연결부(610)는 원형의 내주면을 가지며 상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440) 중 적어도 하나의 외주면 상에 고정될 수 있다. Meanwhile, the lower connection part 610 of the joint unit 600 is fixed along the outer circumferential surface of at least one of the pair of first and second rotational parts 430 and 440 . That is, since the first and second rotary parts 430 and 440 have a circular plate shape having a predetermined thickness as shown, the lower connection part 610 has a circular inner circumferential surface and the first and second rotary parts It may be fixed on at least one outer circumferential surface of (430, 440).

그리하여, 상기 구동부(410, 420)에 의해 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 하여 회전하는 회전 구동력이 발생되면, 상기 회전부(430, 440)는 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 회전하게 되며, 이에 따라 상기 관절유닛(600) 역시 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 하여 회전하게 된다. Thus, when a rotational driving force that rotates in the second direction Y as a rotational center axis is generated by the driving units 410 and 420, the rotational units 430 and 440 rotate the second direction Y as the rotational center. It rotates around an axis, and accordingly, the joint unit 600 also rotates around the second direction Y as a rotation center axis.

이 때, 상기 관절유닛(600)은 보행자의 신체의 말단에 연결되는 것으로, 보행자의 보행 상태에 부합하도록 적절한 회전 구동력을 제공하여 상기 관절유닛(600)이 회전하게 되며, 이를 통해 보행자는 보행을 수행하게 된다. At this time, the joint unit 600 is connected to the end of the pedestrian's body, and provides an appropriate rotational driving force to match the walking state of the pedestrian so that the joint unit 600 rotates, through which the pedestrian walks. will perform

한편, 상기 캠부(500)는 상기 한 쌍의 제1 및 제2 회전부들(430, 440)의 사이에 고정되며, 상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440)의 회전 구동력을 그대로 전달받아 회전하게 된다. Meanwhile, the cam part 500 is fixed between the pair of first and second rotating parts 430 and 440 and receives the rotational driving force of the first and second rotating parts 430 and 440 as it is. will rotate

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 캠부(500)의 상부몸체(510)는 상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440) 사이에 위치하며, 제1 회전축(511)은 상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440)의 회전축과 일치한다. That is, as shown in FIG. 6, the upper body 510 of the cam part 500 is located between the first and second rotating parts 430 and 440, and the first rotating shaft 511 is the first rotating shaft 511. And the rotational axis of the second rotating parts (430, 440) coincides.

그리하여, 상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440)이 화살표로 도시된 바와 같이, 제1 회전방향(실선, ①) 또는 제2 회전방향(점선, ②)으로 회전하는 경우, 이와 동일하게 상기 캠부(500)의 상부 몸체(510)도 제1 회전방향(실선, ①) 또는 제2 회전방향(점선, ②)으로 회전하게 된다. Thus, when the first and second rotating parts 430 and 440 rotate in the first rotational direction (solid line, ①) or the second rotational direction (dotted line, ②), as shown by arrows, the same The upper body 510 of the cam part 500 also rotates in the first rotation direction (solid line, ①) or the second rotation direction (dotted line, ②).

또한, 상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440)이 원형 플레이트 형상으로 형성된 것과 달리, 상기 캠부(500)는 상기 상부몸체(510)의 하부에는 하부몸체(520)가 형성되며, 상기 하부몸체(520)는 전체적으로 상기 제1 및 제2 회전부들(430, 440)의 하부 방향으로 돌출되도록 형성된다. In addition, unlike the first and second rotating parts 430 and 440 formed in a circular plate shape, the cam part 500 has a lower body 520 formed below the upper body 510, and the lower body 520 The body 520 is formed to protrude downward from the first and second rotating parts 430 and 440 as a whole.

이에, 상기 캠부(500)는 전체적으로 소정 두께를 가지면서, '8'자 또는 '눈사람'과 같은 형상을 가질 수 있다. Thus, the cam part 500 may have a shape such as '8' or 'snowman' while having a predetermined thickness as a whole.

나아가, 상기 하부몸체(520)의 하면에 형성되는 캠면(521)은 곡면 형상으로 가지면서 내측으로 함입되는 형상을 가진다. 또한, 이러한 상기 캠면(521) 상에는 전술한 상기 가변 댐핑유닛(700)의 롤러부(780)가 접촉되며 위치한다. Furthermore, the cam surface 521 formed on the lower surface of the lower body 520 has a curved shape and has a shape that is recessed into the inside. In addition, the roller unit 780 of the above-described variable damping unit 700 is placed in contact with the cam surface 521 .

상기 롤러부(780)는 상기 경사 회전부(771)와 동일한 축으로 회전하는 것으로, 상기 경사 회전부(771)가 상기 제1 경사 개구부(717) 및 제2 경사 개구부를 따라 이동하기 위해 한 쌍으로 양 끝단에 형성된다면, 상기 롤러부(780)는 상기 한 쌍의 경사 회전부(771)의 중앙에 위치하여 상기 캠면(521) 상에 위치하게 된다. The roller part 780 rotates on the same axis as the inclined rotation part 771, and the inclined rotation part 771 moves along the first inclined opening 717 and the second inclined opening in a pair of positive and negative sides. If formed at the end, the roller part 780 is located at the center of the pair of inclined rotation parts 771 and is located on the cam surface 521 .

이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 경사 연장바(770)는 일 끝단에는 한 쌍의 경사 회전부(771)가 연결되고, 타 끝단에는 한 쌍의 수평 회전부(761)가 연결되는 것으로, 이러한 구조를 형성하기 위해, 전체적으로 'H 빔(beam)'과 같은 형태로 형성될 수 있다. In this case, as shown in FIG. 5, the inclined extension bar 770 has a pair of inclined rotation parts 771 connected to one end and a pair of horizontal rotation parts 761 connected to the other end, In order to form such a structure, it may be formed in the form of an 'H beam' as a whole.

상기 캠부(500)에 인가되는 회전력에 의한 회전구동이 상기 실린더부(750)의 왕복 슬라이딩 이송으로 전환되는 구동 메커니즘을 도 6을 참조하여 설명하면 하기와 같다. A driving mechanism in which the rotational drive by the rotational force applied to the cam part 500 is converted into reciprocating sliding movement of the cylinder part 750 will be described with reference to FIG. 6 .

즉, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 구동유닛(400)의 회전 구동에 의하여 상기 상부몸체(510)는 상기 제1 회전축(511)을 회전 중심축으로 제1 회전방향(실선, ①) 또는 제2 회전방향(점선, ②)으로 회전한다. That is, as described above, by the rotational driving of the driving unit 400, the upper body 510 rotates in the first rotational direction (solid line, ①) or the second rotation with the first rotational shaft 511 as the central axis of rotation. It rotates in the direction (dotted line, ②).

이 경우, 초기 상태에서 상기 하부몸체(520)의 중심을 따라 접촉하는 상기 롤러부(780)의 중심과 상기 제1 회전축(511)의 중심을 연장한 연장선은, 상기 경사 연장바(770)의 연장방향(X″)에 대하여 제3 경사각(γ)을 가질 수 있다. 이 때, 상기 경사 연장바(770)는 정위치에서 상기 제1 방향(X)에 대하여 제2 경사각(φ)을 형성하며 연장될 수 있다. In this case, an extension line extending from the center of the roller unit 780 and the center of the first rotating shaft 511 contacting along the center of the lower body 520 in the initial state is the inclined extension bar 770. It may have a third inclination angle (γ) with respect to the extension direction (X″). At this time, the inclined extension bar 770 may extend while forming a second inclined angle φ with respect to the first direction X at a fixed position.

따라서, 상기 상부 몸체(510)가 제1 회전방향(실선, ①)으로 회전하는 경우, 상기 하부몸체(520) 및 상기 캠면(521)은 도시된 화살표(실선, ①)와 같은 방향으로 압축력을 전달받게 된다. 또한, 상기 상부 몸체(510)가 제2 회전방향(점선, ②)으로 회전하는 경우, 상기 하부몸체(520) 및 상기 캠면(521)은 도시된 화살표(점선, ②)와 같은 방향으로 압축력을 전달받게 된다. Therefore, when the upper body 510 rotates in the first rotational direction (solid line, ①), the lower body 520 and the cam surface 521 apply a compressive force in the direction shown by the arrow (solid line, ①). will be delivered In addition, when the upper body 510 rotates in the second rotational direction (dotted line, ②), the lower body 520 and the cam surface 521 apply a compressive force in the direction shown by the arrow (dotted line, ②). will be delivered

즉, 상기 제1 회전방향(실선, ①)에 의한 압축력의 전달 방향과 상기 제2 회전방향(점선, ②)에 의한 압축력의 전달 방향을 다소 다를 수는 있으나, 상기 롤러부(780)가 상기 캠면(521) 상에서 자유롭게 이동될 수 있다는 점을 고려할 때, 결국 상기 롤러부(780)로는 압축력이 전달된다. That is, the transmission direction of the compression force by the first rotational direction (solid line, ①) and the transmission direction of the compression force by the second rotational direction (dotted line, ②) may be slightly different, but the roller unit 780 Considering that it can move freely on the cam surface 521, a compressive force is eventually transmitted to the roller portion 780.

나아가, 상기 롤러부(780)는 상기 연장방향(X″)을 따라 연장되는 상기 경사 연장바(770)에만 연결되고, 상기 경사 연장바(770) 역시 상기 롤러부(780)에 대하여 회전 가능하도록 연결되므로, 상기와 같이 롤러부(780)로 전달되는 압축력은 상기 경사 연장바(770)의 연장 방향을 따른 압축력으로 전달된다. Furthermore, the roller unit 780 is connected only to the inclined extension bar 770 extending along the extension direction (X″), and the inclined extension bar 770 is also rotatable with respect to the roller unit 780. Since they are connected, the compressive force transmitted to the roller unit 780 as described above is transmitted as the compressive force along the extension direction of the inclined extension bar 770.

즉, 상기 상부 몸체(510)가 제1 회전방향(실선, ①)으로 회전하는 경우, 상기 경사 연장바(770)에 상기 연장방향(X″)으로의 압축력(실선, ①)이 제공되며, 마찬가지로, 상기 상부 몸체(510)가 제2 회전방향(점선, ②)으로 회전하는 경우에도, 상기 경사 연장바(770)에는 상기 연장방향(X″)으로의 압축력(점선, ②)이 제공된다. That is, when the upper body 510 rotates in the first rotational direction (solid line, ①), a compressive force (solid line, ①) is provided to the inclined extension bar 770 in the extension direction (X″), Similarly, even when the upper body 510 rotates in the second rotational direction (dotted line, ②), the inclined extension bar 770 is provided with a compressive force (dotted line, ②) in the extension direction (X″). .

나아가, 상기 경사 연장바(770)로 제공되는 상기 압축력은, 상기 수평 연장바(760)를 통해 방향이 전환되며 정 위치에서 상기 제1´ 방향(X´)으로 연장되는 상기 실린더부(750)로 전달된다. Furthermore, the compressive force provided to the inclined extension bar 770 is changed in direction through the horizontal extension bar 760, and the cylinder portion 750 extends in the 1' direction (X') from a fixed position. is forwarded to

이상과 같이, 상기 구동유닛(400)이 회전 구동되는 회전 방향과 무관하게 상기 회전 구동력은 상기 캠부(500)를 통해 상기 실린더부(750)의 압축력으로 전달되며, 상기 실린더부(750)의 댐핑계수를 통해 최적의 감쇠가 수행될 수 있다. As described above, regardless of the rotation direction in which the driving unit 400 is driven to rotate, the rotational driving force is transmitted to the compression force of the cylinder portion 750 through the cam portion 500, and the damping of the cylinder portion 750 Optimum attenuation can be performed through the coefficients.

즉, 상기 구동유닛(400)에 의한 회전 구동력이 제공되는 능동 구동상태, 즉 보행자의 보행 상태의 경우, 상기 실린더부(750)를 통해 별도의 댐핑력이 제공되지 않도록 제어되므로, 상기 캠부(500)는 상기 구동유닛(400)의 회전에 따라 자유롭게 회전하고 상기 실린더부(750) 역시 전달되는 압축력에 따라 자유롭게 압축된다. That is, in the case of an active driving state in which rotational driving force is provided by the driving unit 400, that is, in the walking state of a pedestrian, it is controlled so that no additional damping force is provided through the cylinder portion 750, so that the cam portion 500 ) rotates freely according to the rotation of the driving unit 400, and the cylinder part 750 is also freely compressed according to the transmitted compression force.

이에 따라, 상기 구동유닛(400)의 회전 구동력이 제공되는 능동 구동상태에서는, 상기 구동유닛(400)의 회전 구동력을 제한하거나 방해하는 힘은 별도로 발생하지 않으며, 통상적인 보행자의 보행상태의 구현이 가능하게 된다. Accordingly, in an active driving state in which rotational driving force of the driving unit 400 is provided, a force that restricts or hinders the rotational driving force of the driving unit 400 does not occur separately, and implementation of a normal walking state of a pedestrian is achieved. It becomes possible.

이와 달리, 상기 구동유닛(400)에 의한 회전 구동력이 제공되지 않는 상태, 즉 보행자가 기립하거나 착석한 상태 또는 보행과 무관하게 외부로부터 큰 외력이 인가되는 상태의 경우, 상기 실린더부(750)를 통해 소정의 댐핑력이 제공되며 필요한 경우 높은 강성을 가지도록 상기 실린더부(750)의 댐핑 계수가 제어된다. 이에 따라, 상기 외력 등이 상기 캠부(500)를 통해 상기 실린더부(750)로 제공되더라도, 상기 실린더부(750)는 압축되지 않고 강성을 유지하게 되며, 상기 외력에 대한 저항력을 유지할 수 있다. In contrast, in a state in which rotational driving force by the driving unit 400 is not provided, that is, in a state in which a pedestrian is standing or sitting, or in a state in which a large external force is applied from the outside regardless of walking, the cylinder unit 750 Through this, a predetermined damping force is provided and, if necessary, the damping coefficient of the cylinder part 750 is controlled to have high rigidity. Accordingly, even if the external force or the like is provided to the cylinder part 750 through the cam part 500, the cylinder part 750 maintains rigidity without being compressed, and can maintain resistance to the external force.

그리하여, 보행자가 유지하려는 자세가 상기 발목 의족장치(10)에 의해 지지력을 제공받아 유지될 수 있으며, 외력에 대한 충분한 저항을 통해 보행자의 안정적인 상태 유지를 도모할 수 있다. Thus, the posture to be maintained by the pedestrian can be maintained by receiving the supporting force by the ankle prosthetic device 10, and the stable state maintenance of the pedestrian can be promoted through sufficient resistance to external force.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 발목 의족장치를 통해서도, 보행자의 보행 구동을 유도하는 능동적 구동 외에, 보행자가 착석하거나 기립한 상태 또는 체중을 싣는 상태와 같이 외력이 인가하는 상황에서 외력을 효과적으로 흡수하여 보행자가 다양한 자세를 보다 편하고 안정적으로 유지할 수 있다. According to the embodiments of the present invention as described above, even through the ankle prosthetic device, in addition to active driving that induces walking driving of a pedestrian, external force is applied in a situation where an external force is applied, such as a state in which a pedestrian is seated or standing or carrying weight is effectively absorbed so that pedestrians can maintain various postures more comfortably and stably.

즉, 종래의 보행 구동은 구동유닛을 통해 유도하며, 외력이 인가되는 상황에서는 가변 댐핑유닛을 통해 외력을 흡수함으로써, 발목 의족장치를 착용한 보행자의 다양한 자세에 대하여 효과적인 지지력 또는 자세 유지력을 제공할 수 있다. That is, the conventional walking drive is induced through a driving unit, and in a situation where an external force is applied, the external force is absorbed through a variable damping unit, thereby providing effective support or posture maintenance for various postures of a pedestrian wearing an ankle prosthetic device. can

이 경우, 상기 가변 댐핑유닛은 댐핑 계수의 가변이 가능하며, 이에 따라 보행자의 착석이나 기립상태나 체중 인가 상태의 경우, 외력에 대한 지지력을 증가시킬 수 있으며, 보행상태에서는 별도의 지지력을 제거하여 상기 구동유닛에 의한 능동구동을 방해하지 않도록 제어될 수 있다. In this case, the variable damping unit can vary the damping coefficient, and accordingly, in the case of a pedestrian's sitting or standing state or weight application state, it is possible to increase the supporting force against the external force, and in the walking state, separate supporting force is removed to It may be controlled not to interfere with active driving by the driving unit.

특히, 상기 가변 댐핑유닛은 캠부를 통해 회전구동되는 구동유닛과 연결되며, 상기 캠부는 구동유닛의 회전 방향과 무관하게 상기 가변 댐핑유닛으로 압축력을 제공하도록 하여, 보행자의 보행 상태와 무관하게 안정적인 외력 흡수를 수행할 수 있다. In particular, the variable damping unit is connected to a drive unit that is rotationally driven through a cam portion, and the cam portion provides a compressive force to the variable damping unit regardless of the rotation direction of the drive unit, thereby providing a stable external force regardless of the walking state of a pedestrian. absorption can be performed.

즉, 상기 캠부의 연장 방향을 경사지도록 형성하고, 상기 캠부의 캠면이 오목한 곡면을 형성하며, 나아가 상기 캠부와 상기 가변 댐핑유닛의 연결에 있어 경사 연장바, 경사 개구부, 수평 연장바 및 수평 개구부를 적용함으로써, 상기와 같은 안정적인 외력 흡수가 가능할 수 있다. That is, the extension direction of the cam portion is formed to be inclined, the cam surface of the cam portion is formed as a concave curved surface, and furthermore, an inclined extension bar, an inclined opening, a horizontal extension bar, and a horizontal opening are provided in connection between the cam portion and the variable damping unit. By applying, stable external force absorption as described above may be possible.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above 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 without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can.

10 : 발목 의족장치 100 : 베이스 유닛
110, 120 : 베이스 프레임 200 : 몸체부
210, 220 : 수직 프레임 230 : 수평 프레임
300 : 연장유닛 310, 320 : 연장 프레임
312 : 제1 수평 개구부 317 : 제1 경사 개구부
400 : 구동유닛 410, 420 : 구동부
430, 440 : 회전부 500 : 캠부
510 : 상부 몸체 520 : 하부 몸체
521 : 캠면 600 : 관절유닛
700 : 가변 댐핑유닛 710 : 실린더부
720 : 커버부 730 : 댐핑 제어부
760 : 수평 연장바 770 : 경사 연장바
780 : 롤러부
10: ankle prosthetic device 100: base unit
110, 120: base frame 200: body
210, 220: vertical frame 230: horizontal frame
300: extension unit 310, 320: extension frame
312: first horizontal opening 317: first inclined opening
400: driving unit 410, 420: driving unit
430, 440: rotating part 500: cam part
510: upper body 520: lower body
521: cam surface 600: joint unit
700: variable damping unit 710: cylinder part
720: cover unit 730: damping control unit
760: horizontal extension bar 770: inclined extension bar
780: roller part

Claims (15)

지면과 접촉하는 베이스유닛;
상기 베이스유닛에 상부 방향으로 고정되며, 내부에 수납공간을 형성하는 몸체부;
상기 몸체부의 상부에 연결되며, 상측 끝단은 보행자에게 고정되는 관절유닛;
상기 수납공간에 위치하며, 상기 관절유닛에 회전 구동력을 제공하여 상기 관절유닛을 상기 몸체부에 대하여 회전 구동시키는 구동유닛; 및
상기 몸체부의 일 측에 상기 베이스유닛을 따라 연장되도록 고정되며, 댐핑 계수를 가변시켜 상기 보행자로부터 상기 관절유닛으로 인가되는 외력을 흡수하는 가변 댐핑유닛을 포함하는 발목 의족장치.
a base unit in contact with the ground;
a body portion fixed to the base unit in an upward direction and forming a storage space therein;
a joint unit connected to an upper portion of the body and having an upper end fixed to a pedestrian;
a driving unit positioned in the storage space and providing a rotational driving force to the joint unit to rotationally drive the joint unit with respect to the body; and
An ankle prosthetic device including a variable damping unit fixed to one side of the body to extend along the base unit and absorbing an external force applied to the joint unit from the pedestrian by varying a damping coefficient.
제1항에 있어서, 상기 가변 댐핑유닛은,
보행자가 기립하거나 착석한 상태 또는 상기 관절유닛으로 체중을 싣는 상태에서는 댐핑계수를 증가시켜 외력에 대한 지지력을 증가시키고,
보행자가 보행하는 상태에서는 댐핑계수를 감소시켜, 상기 구동유닛의 구동에 의한 보행 보조를 유도하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 1, wherein the variable damping unit,
In a state in which a pedestrian is standing or sitting or bearing weight with the joint unit, the damping coefficient is increased to increase the support for external force,
An ankle prosthetic device, characterized in that in the state that the pedestrian is walking, by reducing the damping coefficient, inducing walking assistance by driving the driving unit.
제1항에 있어서,
상기 구동유닛과 상기 가변 댐핑유닛 사이에 연결되어, 상기 구동유닛의 회전 구동력을 상기 가변 댐핑유닛의 직선 운동으로 변환시키는 캠부를 더 포함하는 발목 의족장치.
According to claim 1,
An ankle prosthetic device further comprising a cam connected between the driving unit and the variable damping unit to convert a rotational driving force of the driving unit into a linear motion of the variable damping unit.
제3항에 있어서, 상기 캠부는,
상기 구동유닛의 회전 방향과 무관하게, 상기 구동유닛의 회전 구동력을 상기 가변 댐핑유닛의 압축력으로 제공하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 3, wherein the cam portion,
An ankle prosthetic device, characterized in that for providing the rotational driving force of the driving unit as the compressive force of the variable damping unit, regardless of the rotational direction of the driving unit.
제3항에 있어서, 상기 캠부는,
상기 몸체부가 연장되는 상하방향에 대하여 상기 가변 댐핑유닛을 향하는 방향으로 소정의 경사각을 형성하며 연장되는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 3, wherein the cam portion,
An ankle prosthetic device, characterized in that it extends while forming a predetermined inclination angle in a direction toward the variable damping unit with respect to the vertical direction in which the body portion extends.
제3항에 있어서, 상기 캠부는,
하부 끝단에서 오목하게 함입되며 곡면으로 연장되는 캠면을 포함하며,
상기 캠면은 상기 가변 댐핑유닛의 롤러부의 외주면에 접하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 3, wherein the cam portion,
It includes a cam surface that is recessed at the lower end and extends into a curved surface,
The cam surface is an ankle prosthetic device, characterized in that in contact with the outer circumferential surface of the roller portion of the variable damping unit.
제1항에 있어서, 상기 가변 댐핑유닛은,
캠부로부터 전달되는 외력을 흡수하는 실린더부; 및
상기 실린더부의 댐핑 계수를 가변시키는 댐핑 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 1, wherein the variable damping unit,
a cylinder portion that absorbs an external force transmitted from the cam portion; and
Ankle prosthetic device comprising a damping control unit for varying the damping coefficient of the cylinder portion.
제7항에 있어서, 상기 실린더부는,
유압 실린더 또는 공압 실린더인 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 7, wherein the cylinder portion,
Ankle prosthesis, characterized in that the hydraulic cylinder or pneumatic cylinder.
제7항에 있어서, 상기 가변 댐핑유닛은,
상기 캠부로부터 전달되는 외력을 전달하는 경사 연장바;
상기 경사 연장부와 연결되어 상기 외력을 상기 실린더부로 전달하는 수평 연장바; 및
상기 실린더부와 상기 댐핑 제어부 사이에 연결되어, 상기 댐핑 제어부의 구동력을 상기 실린더부로 제공하는 기어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 7, wherein the variable damping unit,
an inclined extension bar for transmitting an external force transmitted from the cam unit;
a horizontal extension bar connected to the inclined extension portion to transmit the external force to the cylinder portion; and
The ankle prosthetic device further comprises a gear unit connected between the cylinder part and the damping control part and providing a driving force of the damping control part to the cylinder part.
제9항에 있어서,
상기 수평 연장바는 상기 실린더부의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장되며,
상기 경사 연장바는 상기 수평 연장바에 대하여 소정 각도 경사지며 상부를 향하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
According to claim 9,
The horizontal extension bar extends in the same direction as the extension direction of the cylinder part,
Ankle prosthetic device, characterized in that the inclined extension bar is inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal extension bar and extends upward.
제9항에 있어서, 상기 가변 댐핑유닛은,
상기 수평 연장바와 상기 경사 연장바의 상대적인 회전이 가능하도록 상기 수평 연장바와 상기 경사 연장바를 연결하는 수평 회전부; 및
상기 캠부에 대한 상기 경사 연장바의 상대적인 회전이 가능하도록 상기 경사 연장바의 끝단에 연결되는 경사 회전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 9, wherein the variable damping unit,
a horizontal rotation unit connecting the horizontal extension bar and the inclined extension bar to enable relative rotation of the horizontal extension bar and the inclined extension bar; and
The ankle prosthetic device further comprises an inclined rotation part connected to an end of the inclined extension bar to enable relative rotation of the inclined extension bar with respect to the cam part.
제11항에 있어서,
상기 가변 댐핑유닛과 상기 몸체부 사이에 연장되는 연장유닛을 더 포함하며,
상기 연장유닛은,
상기 수평 회전부의 이동을 가이드하는 수평 개구부; 및
상기 경사 회전부의 이동을 가이드하는 경사 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
According to claim 11,
Further comprising an extension unit extending between the variable damping unit and the body,
The extension unit is
a horizontal opening for guiding movement of the horizontal rotation unit; and
Ankle prosthetic device comprising an inclined opening for guiding the movement of the inclined rotation unit.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동유닛은,
상기 몸체부에 고정되며, 회전 구동력을 발생시키는 구동부; 및
상기 수납공간에 위치하여, 상기 회전 구동력을 캠부로 제공하는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of any one of claims 1 to 12, wherein the driving unit,
a driving unit fixed to the body and generating a rotational driving force; and
An ankle prosthetic device comprising a rotation unit located in the storage space and providing the rotational driving force to the cam unit.
제13항에 있어서, 상기 관절유닛은,
상기 보행자에게 고정되는 상측 연결부; 및
상기 상측 연결부의 하부에 형성되며, 상기 회전부의 외주면을 따라 고정되어 상기 회전 구동력을 제공받는 하측 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
The method of claim 13, wherein the joint unit,
an upper connection portion fixed to the pedestrian; and
Ankle prosthetic device comprising a lower connection part formed on the lower part of the upper connection part and fixed along an outer circumferential surface of the rotation part to receive the rotational driving force.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스유닛은,
지면에 평행한 방향으로 연장되는 제1 베이스 프레임; 및
상기 제1 베이스 프레임에 대하여 소정 각도 기울어지도록 연장되는 제2 베이스 프레임을 포함하고,
상기 몸체부는, 상기 제2 베이스 프레임의 후단부의 연장방향에 수직인 방향으로 연장되며, 상기 제2 베이스 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 발목 의족장치.
According to any one of claims 1 to 12,
The base unit is
A first base frame extending in a direction parallel to the ground; and
And a second base frame extending to be inclined at a predetermined angle with respect to the first base frame,
The body portion extends in a direction perpendicular to the extension direction of the rear end of the second base frame, and is fixed to the second base frame.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20180078389A1 (en) 2011-07-01 2018-03-22 Otto Bock Healthcare Gmbh Prosthetic hydraulic joint with accumulator and methods for controlling joint

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