KR20240007781A - 착용형 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 착용형 로봇에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 착용형 로봇은 제1 구동기, 상기 제1 구동기에 의해 좌우 병진 운동을 하는 제1 축, 상기 제1 축의 좌우 병진 운동에 의해 힘을 전달 받아 좌우 병진 운동을 하는 연결 링크 및 상단부는 상기 연결 링크의 일단부에 링크 결합되어 좌우 회전하고 허벅지에 장착되어 허벅지의 내전(Adduction) 및 외전(Abduction) 운동을 보조하는 허벅지 프레임을 포함하는 것을 특징으로 것을 특징으로 한다.

Description

착용형 로봇{WEARABLE ROBOT}

본 발명은 착용형 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신체에 착용되어 신체 움직임을 보조하는 착용형 로봇에 관한 것이다.

착용형 로봇은 1960년대부터 개발되기 시작하여 고부하, 고위험 작업자를 대상으로 근력증강, 신체보호를 위한 근력증강용 착용형 로봇, 노인 및 환자를 대상으로 거동을 보조하고 재활, 자세 교정을 하기 위한 착용형 보조 장치, 장애인 대상으로 신체 기능 대체하는 의족, 의수 등으로 개발되어 오고 있다.

착용형 로봇은 60년대 이후 군사/장애인 복지 등 비상업적 영역에서 시작하여 2010년 이후에는 상업적 영역인 재활/산업/건강부분으로 사업영역이 확장되어 개발되고 있다.

착용형 로봇은 사람이 착용한 상태에서 움직여야 하기 때문에 무게가 무겁고 부피가 크게 되면 사람의 움직임을 방해할 뿐만 아니라 제어가 잘못되었을 때 사람을 오히려 다치게 할 수 있다. 이러한 연유로, 무게가 무겁고 이동이 불편할 수 있지만 사람이 하지 못하는 고부하, 고위험 작업자를 도와주거나 걷지 못하는 사람을 걸을 수 있게 도와주는 등의 사용자의 니즈가 큰 분야에서 먼저 활용되었다.

산업/군사용 및 의료용이 아닌 상업적 영역에서 착용형 로봇을 적용하기 위해서는 착용자의 움직임을 제한하지 않으면서 착용자의 의도를 파악하는 것이 중요하다. 따라서, 착용형 로봇이 가벼울 뿐만 아니라 착용자의 의도를 빠르게 인식하여 착용자의 관절 움직임에 순응하여 움직여야 한다. 또한, 사람이 착용하고 움직여야 하므로 배터리 사용시간이 길어야 하는 등 전원관리시스템이 중요하다.

여러 가지 종류의 착용형 로봇 중에서도 착용자의 보행을 도와주는 착용형 로봇은 보행을 단순하게 도와주는 것 외에도 보행 효율 개선, 낙상 예방, 보행 교정, 관절부하 감소 등의 효과를 임상적으로 확인되고 있다. 사람의 활동 중에서 가장 많이 하는 것이 보행이기 때문에 보행을 돕는 착용형 로봇의 활용 가치는 높게 평가된다.

하지만 인간이 진화하면서 최적화되어 고효율 동작인 보행을 돕기 위해서는 장치의 무게가 더 가벼우면서도 보조력이 커야 한다. 나아가, 인체 관절의 가동범위를 제한하지 않음으로써 착용시 불편함이 최소화 되어야 하므로, 보행 특성(걷기, 계단 오르기, 달리기)뿐만 아니라 다양한 움직임에 맞추어 보조를 할 수 있어야 한다.

대한민국 공개특허 제2022-0053349호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동기의 개수를 최소화하며 허벅지의 내전(Adduction) 및 외전(Abduction) 운동을 보조할 수 있는 착용형 로봇을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1 구동기; 상기 제1 구동기에 의해 좌우 병진 운동을 하는 제1 축; 상기 제1 축의 좌우 병진 운동에 의해 힘을 전달 받아 좌우 병진 운동을 하는 연결 링크; 및 상단부는 상기 연결 링크의 일단부에 링크 결합되어 좌우 회전하고 허벅지에 장착되어 허벅지의 내전(Adduction) 및 외전(Abduction) 운동을 보조하는 허벅지 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 구동기에 의해 회전하는 스크류; 및 상기 스크류에 결합되어 상기 스크류의 회전에 의해 좌우 병진운동을 하는 스크류 너트를 더 포함하고, 상기 제1 축은 상기 제1 구동기 및 상기 스크류 너트에 각각 형성되어, 단일의 제1 구동기에 의해 양측의 제1 축은 대칭으로 좌우 병진운동을 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 축은 상기 제1 모터 및 상기 스크류 너트의 외측면에 각각 형성될 수 있다.

여기서, 두 개의 제2 구동기; 상기 제2 구동기로부터 각각 동력을 전달받아 회전하는 좌우 양측의 제2 축; 및 상기 제2 축에 결합되어 전후 방향으로 회전하고 타단부에 상기 허벅지 프레임이 좌우 회전 가능하도록 결합되는 회전 조인트부를 더 포함하고, 상기 제2 구동기의 동작에 의해 상기 허벅지 프레임이 허벅지의 굽힘(Flexion) 및 신전(Extension) 운동을 보조할 수 있다.

여기서, 상기 제2 축은 상기 제1 축에 삽입되어 관통하고, 상기 제2 축에 삽입되고 상기 제1 축읠 일측에 회전 가능하게 결합되며 상기 연결 링크의 타단부가 링크 결합되는 동력전달 회전축을 더 포함할 수 있다.

여기서, 단일의 제2 구동기; 상기 제2 구동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 일측의 제2 축; 상기 제2 구동기를 둘러싸 내부에 수용하고 축 방향으로 회전하며 타측의 제2 축이 형성된 구동기 프레임; 및 상기 제2 축에 결합되어 전후 방향으로 회전하고 하단부에 상기 허벅지 프레임이 좌우 회전 가능하도록 결합되는 회전 조인트부를 더 포함하고, 상기 제2 구동기의 동작에 의해 상기 허벅지 프레임이 허벅지의 굽힘(Flexion) 및 신전(Extension) 운동을 보조할 수 있다.

여기서, 상기 제1 구동기를 내부에 수용하는 하우징; 및 상기 하우징을 허리에 착용시키는 착용부를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 착용형 로봇에 따르면 다리의 굽힘(Flexion) 및 신전(Extension) 운동뿐만 아니라 내전(Adduction) 및 외전(Abduction) 운동도 보조할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 구동기의 개수를 최소화하여 장치를 무게 및 부피를 최소화할 수 있다는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 다른 착용형 로봇의 착용 상태를 도시한다.
도 3은 굽힘(Flexion) 및 신전(Extension) 운동과 내전(Adduction) 및 외전(Abduction) 운동을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇의 장치 본체부를 도시하는 도면이다.
도 5는 동력전달 회전축의 결합 관계를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 및 신전 운동을 위한 제2 구동부를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6의 제2 구동부에 따른 동작을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 외전 및 내전 동작을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 굽힘 동작과 상관없이 외전 동작이 가능함을 도시하는 도면이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 착용형 로봇을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 다른 착용형 로봇의 착용 상태를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇은 크게 장치 본체부(100), 허리 착용부(200), 허벅지 프레임(300) 및 허벅지 착용부(400)로 구성될 수 있다.

허리 착용부(200)는 장치 본체부(100)를 고정시키고 통상적인 벨트 및 버클 등으로 구성되어 착용자의 허리에 고정될 수 있다. 이때, 착용자의 신체 사이즈에 맞게 허리 착용부(200)의 둘레 길이를 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.

장치 본체부(100)는 허리 착용부(200)에 고정되고 착용자의 허벅지 움직임을 보조하는 보조력을 발생시키는 구동부가 형성된다. 도 2에서 장치 본체부(100)는 허리 전방에 배치되는 형태를 도시하나 허리 후방에 배치될 수도 있다.

허벅지 프레임(300)은 장치 본체부(100)의 양측에 회동 가능하게 결합되어 각각은 양측 허벅지를 향하여 아래로 연장된다. 이때, 허벅지 프레임(300)은 장치 본체부(100)의 장착 위치에 따라서 허벅지 전방 또는 후방에 배치될 수 있다. 또는, 허벅지 프레임(300)은 허벅지 양측면에 배치될 수도 있다.

착용자의 허벅지 움직임을 감지하는 움직임 감지 센서(미도시)가 형성될 수 있는데, 움직임 감지 센서에 의해 착용자의 움직임을 예측하여 이에 따라 장치 본체부(100)의 제어 동작에 따라서 허벅지 프레임(300)이 구동되어 허벅지 움직임을 보조할 수 있다. 본 발명에서는 보행 시 주로 발생하는 굽힘(Flexion) 및 신전(Extension)에 따른 허벅지 움직임뿐만 아니라 허벅지를 몸 안쪽으로 움직이는 내전(Adduction) 및 허벅지를 몸 바깥쪽으로 움직이는 외전(Abduction)에 따른 허벅지 움직임도 보조할 수 있다.

도 3은 굽힘(Flexion) 및 신전(Extension) 운동과 내전(Adduction) 및 외전(Abduction) 운동을 설명하는 도면이다.

도 3의 (a)는 보행 과정에서 주로 발생하는 허벅지의 굽힘 동작 및 신전 동작을 도시한다. 또한, 3의 (b)에서는 허벅지를 몸 바깥으로 벌리는 외전 및 허벅지를 몸 안쪽으로 모으는 내전 동작을 도시한다. 허벅지의 움직임을 보조하는 통상적인 착용형 로봇은 허벅지의 굽힘 및 신전 운동을 보조한다. 하지만, 본 발명에 따른 착용형 로봇은 허벅지의 외전 및 내전 운동을 보조할 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 착용형 로봇은 후술하는 바와 같이 허벅지의 굽힘 및 신전 운동도 함께 보조할 수 있다.

허벅지 착용부(400)는 허벅지 프레임(300)의 하단부에 고정되어 착용자의 허벅지에 허벅지 프레임(300)을 고정시킨다. 일 예로 허벅지 착용부(400)는 허벅지를 감싸 고정시키는 스트랩으로 형성될 수 있다. 도면에서는 허벅지 프레임(300)의 끝단부에 허벅지 착용부(400)가 형성되어 있으나 다른 위치에 형성되거나 다른 위치에 추가로 형성될 수 있다.

이하, 장치 본체부(100)를 포함하여 본 발명에 따른 착용형 로봇의 상세 구성을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 로봇의 장치 본체부를 도시하는 도면이고, 도 5는 동력전달 회전축의 결합 관계를 설명하는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 및 신전 운동을 위한 제2 구동부를 설명하는 도면이고, 도 7은 도 6의 제2 구동부에 따른 동작을 설명하는 도면이다.

장치 본체부(100)는 허벅지의 내전 및 외전 운동을 보조하기 위한 제1 구동부가 형성될 수 있다. 또한, 허벅지의 굽힘 및 신장 운동을 보조하기 위한 제2 구동부가 형성될 수 있다. 제1 구동부는 제1 구동기(110), 제1 축(120), 연결 링크(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 제2 구동부는 제2 구동기(140), 제2 축(150)을 포함할 수 있다. 상기 제1 구동부와 제2 구동부를 내부에 수용하는 하우징(190)을 더 포함할 수 있다.

제1 구동기(110)는 동력을 발생시켜 제1 축(120)을 좌우 병진 운동시킨다. 예를 들어, 제1 구동기(110)는 회전 방향을 바꿀 수 있는 모터로 구성될 수 있다. 이때, 제1 구동기(110)의 구동축에는 스크류(112)가 형성되고, 스크류(112)에는 스크류 너트(114)가 결합될 수 있다. 따라서, 제1 구동기(110)에 의해 스크류(112)가 일 방향으로 회전할 때 스크류 너트(114)는 좌 또는 우 방향으로 직선 운동을 할 수 있고, 제1 구동기(110)에 의해 스크류(112)가 타 방향으로 회전할 때 스크류 너트(114)는 반대 방향으로 직선 운동을 할 수 있다. 상기 스크류는 예를 들어 리드 스크류나 볼 스크류 일 수 있다.

제1 축(120)은 제1 구동기(110)에 의해 좌우 병진 운동을 한다. 본 실시예에서는 도시되어 있는 것과 같이 제1 구동기(110)의 외측면과 스크류 너트(114)의 외측면에 각각 제1 축(120a, 120b)이 형성될 수 있다. 양측의 제1 축(120a, 120b)은 후술하는 제2 축(150a, 150b)이 관통하도록 홀이 형성되어 제2 축(150)을 따라 좌우 병진 운동을 할 수 있다.

도시되어 있는 것과 같이 제1 구동기(110)는 하우징(190) 내에서 좌우 방향으로 구속되지 않아, 제1 구동기(110)의 동작으로 스크류(112)가 회전하여 스크류 너트(114)가 좌우 병진 운동을 할 때 제1 구동기(110)도 함께 좌우 병진 운동을 할 수 있다. 즉, 스크류 너트(114)가 좌로 직선 이동을 하면 제1 구동기(110)는 우로 직선 이동을 하고 스크류 너트(114)가 우로 직선 이동을 하면 제1 구동기(110)는 좌로 직선 이동을 하여, 양측의 제1 축(120a, 120b)은 대칭으로 좌우 병진 운동을 할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 단일의 제1 구동기(110)를 이용하여 양측의 제1 축(120a, 120b)을 대칭으로 좌우 이동시킬 수 있다.

연결 링크(130)는 제1 축(120)의 좌우 병진 운동에 의해 힘을 전달 받아 좌우 병진 운동을 하며 연결 링크(130)의 일단부는 하우징(190) 외측으로 돌출되어 허벅지 프레임(300)의 상단부에 링크 결합되어 허벅지 프레임(300)을 좌우 방향으로 회동시킬 수 있다.

연결 링크(130)의 타단부는 제1 축(120)에 링크 결합될 수 있으나, 본 실시예에서는 제2 구동기(140)에 의해 허벅지의 굽힘 및 신전 운동을 보조할 수 있도록 제1 축(120) 일측에 회전 가능하게 결합되는 동력전달 회전축(160)에 링크 결합될 수 있다. 동력전달 회전축(160)이 제1 축(120)에 결합되므로 제1 축(120)이 좌우 병진 운동을 할 때 동력전달 회전축(160)도 함께 좌우 병진 운동을 할 수 있고, 따라서 동력전달 회전축(160)에 링크 결합되는 연결 링크(130)로 좌우로 이동을 할 수 있다.

연결 링크(130)가 좌우로 이동을 하면 허벅지 프레임(300)의 상단부가 좌우로 회전할 수 있다. 보다 자세히는, 연결 링크(130)가 허벅지 프레임(300)에 링크 결합되는 제1 지점 아래의 제2 지점에서 허벅지 프레임(300)은 회전 조인트부(170)에 좌우 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 따라서, 연결 링크(130)의 좌우 움직임에 의해 허벅지 프레임(300)의 상단부 제1 지점이 좌우로 이동 함에 따라서 제2 지점을 중심으로 허벅지 프레임(300)을 좌우 회전시킬 수 있다. 허벅지에 밀착된 허벅지 프레임(300)의 좌우 회동에 의해 허벅지의 내전 및 외전 운동을 보조할 수 있다.

본 발명은 전술한 구성으로 허벅지의 내전 및 외전 운동을 보조할 수 있을 뿐만 아니라 후술하는 구성에 의해 허벅지의 굽힘 및 신장 운동도 보조할 수가 있다.

제2 구동기(140)는 동력을 발생시켜 제2 축(150)을 축 방향으로 회전시킨다. 예를 들어, 제2 구동기(140)는 회전 방향을 바꿀 수 있는 모터로 구성될 수 있다.

제2 축(150)은 제2 구동기(140)로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있다. 이때, 제1 축(120)과 마찬가지로 좌우 양측에 제2 축(150a, 150b)이 배치될 수 있다. 이때, 제2 구동기(140)는 우측의 제2 축(150a)을 회전시키는 구동기와 좌측의 제2 축(150b)을 회전시키는 구동기로 각각 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 후술하는 바와 같이 단일의 제2 구동기(140)에 의해 양측 허벅지의 굽힘 및 신전 운동을 보조할 수 있다.

도 6에 도시되어 있는 것과 같이 어느 하나의 제2 축(150a)(도면에서 우측의 제2 축)은 제2 구동기(140)로부터 동력을 전달받아 회전한다. 또한, 제2 구동기(140)를 둘러싸 내부에 수용하고 제2 구동기(140)에 대하여 축 방향으로 회전하며 상기 제2 축(150)과 반대 방향의 또 다른 제2 축(150b)이 형성된 구동기 프레임(145)이 형성될 수 있다. 구동기 프레임(145)은 제2 구동기(140)를 내부에 수용하며 제2 구동기(140)에 대해 상대 회전을 할 수 있다. 도시되어 있지 않지만 제2 구동기(140)에 연결된 제2 축(150a)이 구동기 프레임(145)을 관통하는 지점에는 제2 축(150a) 상에 베어링이 형성될 수 있다.

회전 조인트부(170)는 좌우 양측의 제2 축(150a, 150b)에 각각 결합되어 제2 축(150)의 회전에 의해 전후 방향으로 회전한다. 회전 조인트부(170)의 하단부에는 허벅지 프레임(300)이 좌우 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 회전 조인트부(170)는 상단부는 제2 축(150)에 결합되고 하단부는 양측이 판상으로 연장된 형태(측면에서 보았을 때 'U'자 형태)로 형성되어 양측 판 사이에 허벅지 프레임(300)이 전술한 제2 지점에 좌우 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제2 지점 위 허벅지 프레임(300)의 상단부는 양측의 판 사이에서 회동 가능하고 상단부에 전술한 연결 링크(130)가 링크 결합될 수 있다.

따라서, 허벅지 프레임(300)은 연결 링크(130)의 좌우 움직임으로 제2 지점을 중심으로 좌우 방향으로 회전할 수 있고, 회전 조인트부(170)의 전후 방향 회전에 의해 전후 방향으로도 회전할 수가 있다.

제2 구동기(140)의 동작에 의해 제2 구동기(140)에 연결된 제2 축(150a)이 회전하면 상기 제2 축(150a)에 연결된 허벅지 프레임(300a)이 전후 방향으로 회전할 수 있다. 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 제2 구동기(140)에 의해 한쪽 다리의 허벅지에 연결되는 허벅지 프레임(300a)을 전방 또는 후방으로 구동시켜 허벅지에 보조력을 전달시키면 제2 구동기(140)에 대하여 상대적으로 축 방향 회전 가능한 구동기 프레임(145)에 연결되는 반대쪽 다리의 허벅지에 연결되는 허벅지 프레임(300b)에 반작용력이 작용하여 보조력을 전달할 수 있다. 따라서, 양쪽 다리를 서로 반대 방향(굽힘 및 신장 방향)의 회전력으로 동시에 보조할 수가 있다.

도 5에 도시되어 있는 것과 같이 연결 링크(130)는 동력전달 회전축(160)에 링크 결합될 수 있다. 동력전달 회전축(160)은 제2 축(150)이 삽입 관통하고 제1 축(120)의 일측에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 일 예로, 도시되어 있는 것과 같이 동력전달 회전축(160)의 일측은 제1 축(120) 내부에 삽입되고 제1 축(120)의 타측에는 회전축 캡(162)이 고정되는 형태로 동력전달 회전축(160)을 제1 축(120)에 회전 가능하게 결합시킬 수 있다.

따라서, 동력전달 회전축(160)은 제1 축(120)이 좌우 병진 운동을 할 때 제1 축(120)과 함께 좌우 이동을 할 수 있으며, 제2 축(150) 상에서 회전을 할 수 있다. 이때, 동력전달 회전축(160)과 제2 축(150) 사이 또는 동력전달 회전축(160)과 제1 축(120) 사이에는 베어링 또는 부쉬가 형성될 수도 있다.

동력전달 회전축(160)이 제1 축(120)과 함께 좌우 병진 운동을 하고 제2 축(150) 상에서 회전가능하기 때문에 허벅지 프레임(300)의 좌우 방향의 회전 및 전후 방향의 회전을 함께 구형할 수 있다. 동력전달 회전축(160) 없이 연결 링크(130)가 제1 축(120)에 링크 결합되는 경우에는 제2 축(150)의 회전에 의해 허벅지 프레임(300)을 전후 방향으로 회전시킬 수 없게 된다.

이하, 본 발명에 따른 착용형 로봇의 동작을 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 외전 및 내전 동작을 도시하는 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 굽힘 동작과 상관없이 외전 동작이 가능함을 도시하는 도면이다.

도 8의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이 제1 구동기(110)의 동작에 의해 스크류(112)가 일 방향으로 회전하면 스크류(112)에 결합된 스크류 너트(114)가 우측으로 이동하고, 이때 하우징(190) 내에서 좌우 방향으로 위치가 구속되지 않는 제1 구동기(110)는 좌측으로 이동을 한다. 따라서, 스크류 너트(114) 및 제1 구동기(110) 외측면에 형성된 양측의 제1 축(120a, 120b)이 장치 본체부(100) 내측으로 대칭으로 좌우 이동하게 되고, 제1 축(120)에 결합된 동력전달 회전축(160)도 함께 이동을 하게 된다. 동력전달 회전축(160)과 허벅지 프레임(300) 사이에 링크 결합된 연결 링크(130)가 내측으로 이동하여 허벅지 프레임(300)의 상단부를 내측으로 잡아 당김에 따라서 허벅지 프레임(300)은 제2 지점을 중심으로 외측으로 회전하며 허벅지의 외전 움직임을 보조할 수 있다.

반대로, 도 8의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이 제1 구동기(110)의 동작에 의해 스크류(112)가 타 방향으로 회전하면 스크류(112)에 결합된 스크류 너트(114)가 좌측으로 이동하고, 이때 하우징(190) 내에서 좌우 방향으로 위치가 구속되지 않는 제1 구동기(110)는 우측으로 이동을 한다. 따라서, 스크류 너트(114) 및 제1 구동기(110) 외측면에 형성된 양측의 제1 축(120)이 장치 본체부(100) 외측으로 대칭으로 좌우 이동하게 되고, 제1 축(120)에 결합된 동력전달 회전축(160)도 함께 이동을 하게 된다. 동력전달 회전축(160)과 허벅지 프레임(300) 사이에 링크 결합된 연결 링크(130)가 외측으로 이동하여 허벅지 프레임(300)의 상단부를 외측으로 밀어서 허벅지 프레임(300)은 제2 지점을 중심으로 내측으로 회전하며 허벅지의 내전 움직임을 보조할 수 있다.

또한, 도 9에 도시되어 있는 것과 같이 제2 구동기(140)의 동작으로 제2 구동기(140)에 연결된 제2 축(150a)을 일 방향으로 회전시키면 상기 제2 축(150a)에 결합된 회전 조인트부(170)를 전후 방향으로 회전시킬 수 있고, 따라서 회전 조인트부(170)에 결합된 허벅지 프레임(300a)을 전후 방향으로 회전시킬 수 있다. 이때, 반대쪽 다리의 허벅지 프레임(300b)에는 별도의 구동기가 연결되지 않으나 제2 구동기(140)에 연결되는 허벅지 프레임(300a)의 동작에 대한 반작용으로 반대 방향으로 회전하는 보조력을 발생시킬 수 있다.

도시되어 있는 것과 같이, 본 발명에서는 제2 구동기(140)의 동작에 의해 허벅지 프레임(300a, 300b)은 전후 방향으로 회전시키며 허벅지의 굽힘 및 신전 움직임을 보조할 때, 제1 구동기(110)의 동작에 의해 허벅지 프레임(300a, 300b)을 좌우 방향으로 회전시키며 허벅지의 내전 및 외전 움직임을 동시에 보조할 수도 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100: 장치 본체부
110: 제1 구동기
112: 스크류
114: 스크류 너트
120: 제1 축
130: 연결 링크
140: 제2 구동기
145: 구동기 프레임
150: 제2 축
160: 동력전달 회전축
162: 회전축 캡
170: 회전 조인트부
190: 하우징
200: 허리 착용부
300: 허벅지 프레임
400: 허벅지 착용부

Claims (7)

1. 제1 구동기;
   상기 제1 구동기에 의해 좌우 병진 운동을 하는 제1 축;
   상기 제1 축의 좌우 병진 운동에 의해 힘을 전달 받아 좌우 병진 운동을 하는 연결 링크; 및
   상단부는 상기 연결 링크의 일단부에 링크 결합되어 좌우 회전하고 허벅지에 장착되어 허벅지의 내전(Adduction) 및 외전(Abduction) 운동을 보조하는 허벅지 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 구동기에 의해 회전하는 스크류; 및
   상기 스크류에 결합되어 상기 스크류의 회전에 의해 좌우 병진운동을 하는 스크류 너트를 더 포함하고,
   상기 제1 축은 상기 제1 구동기 및 상기 스크류 너트에 각각 형성되어, 단일의 제1 구동기에 의해 양측의 제1 축은 대칭으로 좌우 병진운동을 착용형 로봇.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 축은 상기 제1 모터 및 상기 스크류 너트의 외측면에 각각 형성되는 착용형 로봇.
4. 제1 항에 있어서,
   두 개의 제2 구동기;
   상기 제2 구동기로부터 각각 동력을 전달받아 회전하는 좌우 양측의 제2 축; 및
   상기 제2 축에 결합되어 전후 방향으로 회전하고 타단부에 상기 허벅지 프레임이 좌우 회전 가능하도록 결합되는 회전 조인트부를 더 포함하고,
   상기 제2 구동기의 동작에 의해 상기 허벅지 프레임이 허벅지의 굽힘(Flexion) 및 신전(Extension) 운동을 보조하는 착용형 로봇.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 제2 축은 상기 제1 축에 삽입되어 관통하고,
   상기 제2 축에 삽입되고 상기 제1 축읠 일측에 회전 가능하게 결합되며 상기 연결 링크의 타단부가 링크 결합되는 동력전달 회전축을 더 포함하는 착용형 로봇.
6. 제1 항에 있어서,
   단일의 제2 구동기;
   상기 제2 구동기로부터 동력을 전달받아 회전하는 일측의 제2 축;
   상기 제2 구동기를 둘러싸 내부에 수용하고 축 방향으로 회전하며 타측의 제2 축이 형성된 구동기 프레임; 및
   상기 제2 축에 결합되어 전후 방향으로 회전하고 하단부에 상기 허벅지 프레임이 좌우 회전 가능하도록 결합되는 회전 조인트부를 더 포함하고,
   상기 제2 구동기의 동작에 의해 상기 허벅지 프레임이 허벅지의 굽힘(Flexion) 및 신전(Extension) 운동을 보조하는 착용형 로봇.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 구동기를 내부에 수용하는 하우징; 및
   상기 하우징을 허리에 착용시키는 착용부를 더 포함하는 착용형 로봇.

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