WO2020105890A1 - 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스 - Google Patents

유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스

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WO2020105890A1
WO2020105890A1 PCT/KR2019/014441 KR2019014441W WO2020105890A1 WO 2020105890 A1 WO2020105890 A1 WO 2020105890A1 KR 2019014441 W KR2019014441 W KR 2019014441W WO 2020105890 A1 WO2020105890 A1 WO 2020105890A1
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user
knee
band
wearable device
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조규진
윤성식
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    • A63B2071/0072—Limiting the applied force, torque, movement or speed

Definitions

  • the present invention relates to a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism, and more specifically, to use a flexible non-motorized variable impedance mechanism to induce a correct posture during a squat exercise or lift work process and to assist muscle strength. It relates to a wearable device.
  • squat exercise is an exercise for strengthening the muscles of the lower extremities.It is used not only for training programs for training the muscles of the lower extremities and strengthening the trunk and lower extremity muscles in daily life movements or sports activities. It is a movement widely used in general people's health management.
  • This squat exercise is a closed chain exercise of the lower extremity, which corresponds to the exercise using the multi-joint of the human body. Pay.
  • the object of the present invention for solving the problems of the prior art as described above is to guide the body to move along a predetermined trajectory to induce a correct posture during a squat exercise or lift work process and to assist the muscular strength It is to provide a wearable device using a non-powered variable impedance mechanism.
  • the present invention is located on the user's back, but is connected between the neck and hips;
  • One side is worn on one side of the upper body of the user located above the connection portion and the other side is a first upper string extending in the direction of the connection portion, and one side is worn on the other side of the upper body of the user located above the connection portion and the other side is the connection portion
  • An upper cable having a second upper string extending in a direction and an upper connecting string integrally connected to the first upper string and the other side integrally connected to the second upper string while being hung on one side of the connection unit;
  • One side is provided on the first leg of the pair of users and the other side is provided on the second leg of the pair of legs of the user, and the other side is provided on the second leg of the pair of users and the other side is toward the connection portion
  • a lower cable having an extended second lower string and a lower connecting string integrally connected to the first lower string and the other side integrally connected to the second lower string while being hung on the other side of the connection unit;
  • a first connection portion and a second connection portion are respectively mounted on both sides of the elastic portion, the first lower string, one side is connected to one side of the lower connection string, and the other side is connected to one side of the first connection portion.
  • -1 lower string one side is connected to the other side of the first connection portion and the other side includes a 1-2 lower string provided on the user's first leg, the second lower string, one side of the lower connection string.
  • the 2-1 lower string connected to the other side and the other side is connected to the other side of the second connecting portion, and the other side is connected to the other side of the second connecting portion and the other side is provided to the user's second leg 2-2 lower string
  • the first 1-2 lower string and the second second lower string are bent in a direction away from the first-1 lower string and the second-1 lower string.
  • the separation distance between the first and second lower strings and the second and second lower strings increases, and the distance between the second and second lower strings and the second and second lower strings increases.
  • the lower connection string induces the upper cable downward and the upper cable provides a wearable device using a flexible, non-dynamic variable impedance mechanism, which induces the user's upper body to open.
  • the 1-2 lower string and the 2-2 lower string are in line with the 1-1 lower string and the 2-1 lower string.
  • the tension of the upper cable and the lower cable is increased, and the upper cable and the lower cable have a flexible non-motorized variable impedance mechanism characterized by applying pressure in a direction in which the upper body of the user is extended.
  • a wearable device Provided is a wearable device.
  • first upper string is worn on the first shoulder of a pair of shoulders located on the upper body of the user
  • second upper string is the second shoulder of a pair of shoulders located on the upper body of the user
  • first lower string is worn on the first foot connected to the user's first leg
  • second lower string is worn on the second foot connected to the user's second leg.
  • the first band is worn to surround the first knee provided on the user's first leg, and further includes a second band worn to surround the second knee provided on the user's second leg, the first The lower string extends in the direction of the user's first foot while connected to the first band, and the second lower string extends in the direction of the user's second foot while connected to the second band.
  • a wearable device using a variable impedance mechanism is provided.
  • first knee string is formed in a ring shape but one side is coupled to the first foot of the user and the other side is coupled to the upper side of the first lower string past the front of the first band; And a second knee string formed in a ring shape, wherein one side is coupled to the user's second foot and the other side passes through the front of the second band and is coupled to the upper side of the second lower string, and the first knee string.
  • the second knee string are formed of an elastic material, and when the user bends the first knee and the second knee, the first knee string and the first knee string are positioned in front of the first band and the second band.
  • the first knee string and the second knee string are flexible and non-power variable, characterized in that pressure is applied in a direction in which the user's first knee and second knee are extended.
  • a wearable device using an impedance mechanism As the tension due to the elasticity of the knee string is increased, the first knee string and the second knee string are flexible and non-power variable, characterized in that pressure is applied in a direction in which the user's first knee and second knee are extended.
  • a first front tunnel is formed at the front of the first band to guide the first knee string
  • a first rear tunnel is formed at the rear of the first band to guide the first lower string.
  • Flexible non-power variable characterized in that a second front tunnel is formed in front of the second band to guide the second knee string, and a second rear tunnel is formed in the second band to guide the second lower string.
  • the elastic portion provides a wearable device using a flexible, non-motorized variable impedance mechanism, characterized in that it is located between the user's hips and knees.
  • the angle between the 1-1 lower string and the 1-2 lower string and the angle between the 2-1 lower string and the 2-2 lower string are changed according to the angle of the knee taken by the user. It has the effect of changing the impedance mechanism experienced by.
  • the elastic portion assists the user's muscle strength like a spring, In the process of lifting an object, or in the process of taking an action that takes place, the user can work with less fatigue than before, thereby increasing work efficiency.
  • first and second knee strings apply pressure in a direction in which the user's knees are extended, so that when the user takes the action of stretching the knees, the first and second knee strings assist the user's muscle strength.
  • the knee moves to the outside and at the same time accurately guides the exercise posture so that the knee is bent. There is.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a state in which a user wears a wearable device using a flexible non-power variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically illustrating a coupling structure between a lower string and an elastic portion of a wearable device using a flexible non-power variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view schematically illustrating a state in which a band of a wearable device using a flexible non-powered variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention is worn on a user's knee.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which a user wearing a wearable device using a flexible non-powered variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention takes a wrong operation of bending the upper body.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a mechanism in which an upper cable and a lower cable are applied to an upper body in a process in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention takes a wrong operation of bending the upper body. It is a drawing shown.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a state in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention takes a normal operation of bending a knee.
  • FIG. 7 is a view schematically illustrating a mechanism in which an elastic part exerts on an upper body in a process in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention takes a normal operation of bending a knee. to be.
  • FIG. 8 is a view illustrating a direction of a force induced by a knee string to a leg in a process of a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention bending a knee; It is one drawing.
  • FIG. 9 is a view schematically illustrating a general mechanism of a process in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention takes action.
  • FIG. 10 is a view schematically showing a state in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention moves the body in the direction of an object to perform a lifting operation.
  • FIG. 11 is a view schematically showing a state in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention puts down an object.
  • connection 200 upper cable
  • first upper string 220 second upper string
  • first lower string 312 1-1 lower string
  • first connection 420 second connection
  • first knee string 610 second knee string
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a state in which a user wears a wearable device using a flexible non-power variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flexible non-power variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention
  • the wearable device 1000 using a flexible non-motorized variable impedance mechanism is formed to be worn on a user's body, the connection unit 100, the upper cable ( 200), the lower cable 300 and the elastic part 400, and may optionally further include first and second bands 500 and 510 and first and second knee strings 600 and 610.
  • the connecting portion 100 is located on the back of the user's upper body, and is located in detail between the neck and hips.
  • the connecting portion 100 is to interconnect the upper cable 200 and the lower cable 300, for example, may be formed in a ring shape.
  • the upper cable 200 and the lower cable 300 may be formed of fabric, string, or the like, and may be formed of a material that is not stretchable.
  • the upper cable 200 includes a first upper string 210, a second upper string 220 and an upper connection string 230.
  • the first upper string 210 is worn on one side of the upper body of the user, one side of which is located above the connecting portion 100 and the other side extends in the direction of the connecting portion 100.
  • One side of the first upper string 210 is worn on the first shoulder S1 of a pair of shoulders located on the upper body of the user, and for this purpose, is formed to surround the first shoulder S1 in the form of a shoulder strap of a backpack It may be.
  • the second upper string 220 is one side is worn on the other side of the upper body of the user located above the connecting portion 100, the other side is extended in the direction of the connecting portion (100).
  • One side of the second upper string 220 is worn on the second shoulder S2 of a pair of shoulders located on the upper body of the user, and for this purpose, is formed to surround the second shoulder S2 in the form of a shoulder strap of a backpack It may be.
  • the upper connection string 230 is positioned to be caught on the upper side of the connection portion 100 while being inserted into one side of the connection portion 100.
  • one side of the upper connection string 230 is integrally connected with the first upper string 210, and the other side of the upper connection string 230 is integrally connected with the second upper string 220.
  • the lower cable 300 includes a first lower string 310, a second lower string 320, and a lower connection string 330.
  • One side of the first lower string 310 is provided on the first leg L1 of the pair of legs of the user, and the other side extends in the direction of the connecting portion 100.
  • the second lower string 320 is provided on one side of the pair of legs of the user on the second leg L2 and the other side extends in the direction of the connecting portion 100.
  • the lower connection string 330 is positioned to be caught in the lower portion of the connection portion 100 while being inserted into the other side of the connection portion 100.
  • one side of the lower connection string 330 is integrally connected to the first lower string 310, and the other side of the lower connection string 330 is integrally connected to the second lower string 320.
  • the elastic part 400 is formed of an elastic material, and may be formed of, for example, an elastic cable, a rubber band, or an elastic spring.
  • the elastic part 400 is positioned between the user's hip and the knee, and connects between the first lower string 310 and the second lower string 320.
  • the first connection portion 410 and the second connection portion 420 are mounted on both sides of the elastic portion 400 to be connected to the first and second lower strings 310 and 320, respectively.
  • the first connection portion 410 and the second connection portion 420 are formed, for example, in a ring shape.
  • the first lower string 310 is composed of a first-1 lower string 312 and a 1-2 lower string 314 to be connected to the first connection unit 410.
  • One side of the 1-1 lower string 312 is connected to one side of the lower connection string 330 and the other side is connected to one side of the first connection unit 410.
  • the first and second lower strings 314 are connected to the other side of the first connection portion 410 and the other side is provided on the first leg L1 of the user.
  • the second lower string 320 is composed of a 2-1 lower string 322 and a 2-2 lower string 324 to be connected to the second connection unit 420.
  • the 2-1 lower string 322 has one side connected to the other side of the lower connection string 330 and the other side connected to one side of the second connection portion 420.
  • the 2-2 lower string 324 has one side connected to the other side of the second connection portion 420 and the other side provided on the second leg L2 of the user. And the lower end of the 1-2 lower string 314 extends in the direction of the first foot F1 connected to the user's first leg L1 and is worn on the first foot F1, and the 2-2 lower string The lower end of the 324 extends in the direction of the second foot F2 connected to the second leg L2 of the user and is worn on the second foot F2.
  • FIG. 3 is a view schematically illustrating a state in which a band of a wearable device using a flexible non-powered variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention is worn on a user's knee.
  • the first band 500 is worn to surround the first knee K1 provided on the user's first leg L1.
  • the second band 510 is worn to surround the second knee K2 provided on the second leg L2 of the user.
  • the first and second bands 500 and 510 are each formed of a stretchable material and may be formed of a normal knee band or the like surrounding the knee.
  • a tunnel-shaped first rear tunnel 504 is formed at the rear of the first band 500 so that the first and second lower strings 314 are guided, and a second second lower at the rear of the second band 510.
  • a tunnel-shaped second rear tunnel 514 is formed so that the string 324 is guided.
  • the 1-2 lower string 314 extends in the direction of the user's first foot F1 while being connected to the first rear tunnel 504 of the first band 500, and the 2-2 lower string 324 ) Is connected to the second rear tunnel 514 of the second band 510 and extends in the direction of the user's second foot F2.
  • the first knee string 600 is formed in a ring shape, but one side is coupled to the user's first foot F1 and the other side passes through the front of the first band 500 and is above the first 1-2 lower string 314.
  • the second knee string 610 is formed in a ring shape, but one side is coupled to the user's second foot (F2) and the other side passes through the front of the second band 510 to the upper side of the 2-2 lower string 324.
  • the first front tunnel 502 having a tunnel shape is formed on both front sides of the first band 500 so that the first knee string 600 is guided, and the second knee is provided at both front sides of the second band 510.
  • Tunnel-shaped second front tunnels 512 are formed to guide the strings 610, respectively.
  • the first knee string 600 and the second knee string 610 are each formed of an elastic material, and may be formed of, for example, a rubber band.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a state in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention takes an erroneous motion of bending an upper body
  • FIG. 5 is a preferred embodiment of the present invention A diagram schematically illustrating a mechanism in which an upper cable and a lower cable exert on the upper body in the process of a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to an example taking a wrong operation of bending the upper body.
  • the ratchet gear (R) is located along the elastic portion 400, the first and second lower strings (314) and The 2-2 lower string 324 is connected to the pinion gear P that is moved along the ratchet gear R. And if the upper cable 200 and the 1-2 lower string 314 and the 2-2 lower string 324 are pulled upward, the 1-2 lower string 314 and the 2-2 lower string 324 ) Is moved in the central direction of the body along the pinion gear (P). At this time, the 1-2 lower string 314 and the 2-2 lower string 324 are moved so as to be closer to the 1-1 lower string 312 and the 2-1 lower string 322, the upper portion. The cable 200 is moved upward along the user's body.
  • FIG. 6 is a view schematically showing a state in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention takes a normal operation of bending a knee
  • FIG. 7 is a preferred embodiment of the present invention
  • the user moves the first and second knees K1 and K2 outward while the user is on the back, and the bending motion is a normal motion that moves along a predetermined trajectory. to be.
  • This normal operation leads to the connecting portion 100 downward as the separation distance between the first lower string 310 and the second lower string 320 increases, and the upper cable 200 connected to the connecting portion 100 is the upper body of the user. Induces the unfolding.
  • the first 1-2 The lower string 314 and the 2-2 lower string 324 are moved in a direction away from the center of the body along the pinion gear P.
  • the first and second lower strings 314 and 2-2 lower strings 324 are bent in a direction away from the 1-1 lower string 312 and the 2-1 lower string 322
  • the first The separation distance between the -2 lower string 314 and the 2-2 lower string 324 increases.
  • the lower connection string 330 induces the first and second connection parts 410 and 420 downward.
  • the upper and lower cables 200 connected to the first and second connection parts 410 and 420 are pulled downward so that the upper body of the user is unfolded, so that the user himself sits with his back on his back. That is, according to the angle of the first and second knees K1 and K2 taken by the user, the angle between the 1-1 lower string 312 and the 1-2 lower string 314 and the 2-1 lower string 322 ) And the angle between the 2-2 lower string 324 is changed, and thus, the impedance mechanism experienced by the user is changed.
  • the elastic part 400 increases and more energy is stored in the elastic part 400 to store the first lower string 310.
  • the pressure is applied in a direction in which the separation distance between the and the second lower string 320 is closer. This pressure assists the user's muscle strength when the user takes an action that takes place, such as a spring, so that the user can work with less fatigue than in the process of lifting an object or taking an action that takes place. It has the effect of increasing.
  • first and second upper strings 210 and 220 and the first and second lower strings 310 and 320 are configured to adjust their lengths, so that the strength of posture correction can be adjusted according to the entire length.
  • the lengths of the first and second upper strings 210 and 220 and the first and second lower strings 310 and 320 are the basic lengths, the back is straightened and the posture of bending only the legs is induced.
  • the lengths of the first and second upper strings 210 and 220 and the first and second lower strings 310 and 320 are slightly longer than the basic length, it may be possible to bend to some extent.
  • FIG. 8 is a view illustrating a direction of a force induced by a knee string to a leg in a process of a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention bending a knee; It is one drawing.
  • first knee string 600 and the second knee string 610 apply pressure in a direction in which the user's first knee K1 and second knee K2 are extended, that is, an operation in which the user occurs, that is, the user
  • the pressure assists the user's muscle strength, so that the user has less fatigue than before in the process of lifting an object or taking an action that occurs. It has the effect of making work possible, thereby improving work efficiency.
  • FIG. 9 is a view schematically illustrating a general mechanism of a process in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention takes action.
  • the user is in a basic state in which the user is standing comfortably.
  • the user moves the first and second knees K1 and K2 outwards, thereby bending the normal operation. Then, while the pinion gear P is moved outward, the 1-2 second lower string 314 and the 2-2 lower string 324 are 1-1 lower string 312 and 2-1 lower string 322. It is bent in a direction away from the first and second upper and lower strings 210 and 220 connected to the first and second lower strings 310 and 320, so that the user's upper body is straightened.
  • the user stops the operation of bending the first and second knees K1 and K2 and bends the back.
  • the first and second lower strings 314 and 2-2 lower strings 324 are in a direction closer to the 1-1 lower string 312 and the 2-1 lower string 322
  • the elastic part 400 becomes longer, which rapidly increases the tension of the first and second upper strings 210 and 220 and the first and second lower strings 310 and 320. Accordingly, the user recognizes that the motion of bending the back is wrong, and the upper body of the user is induced to straighten.
  • the present invention accurately guides an exercise posture such that the knee is bent while the user moves outward when the squat moves, so a beginner who is not familiar with the squat posture and is prone to injury can be guided to implement the squat motion with the correct posture. It has an effect.
  • FIG. 10 is a view schematically showing a state in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention moves the body in the direction of an object to perform a lifting operation.
  • the tension of the upper cable 200 and the lower cable 300 increases as the user unconsciously bends the back to move the body in the direction of the object, and the user flexes the back. Interferes with the operation. Then, the user perceives that the motion of bending the back is limited and recognizes that the motion of bending the back is wrong, so as to move the body in the direction of the object in the correct posture of extending the back and bending the knee as shown in FIG. Induces.
  • FIG. 11 is a view schematically showing a state in which a user wearing a wearable device using a flexible non-motorized variable impedance mechanism according to a preferred embodiment of the present invention puts down an object.
  • the user spreads his back and lowers the object in a correct posture with his knees bent.
  • the elastic part 400 is stretched, a lot of energy is stored, and pressure is applied in a direction in which the separation distance between the first lower string 310 and the second lower string 320 is closer.
  • This pressure has the effect of increasing the work efficiency by allowing the user to work with less fatigue than before in the process of lifting the object, when the user takes the action that occurs, the pressure assists the user's muscle strength.
  • the present invention induces an operator to lift an object in a correct posture or safely unload an object during a lift operation process, thereby preventing an injury to an operator and achieving convenience in operation.

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Abstract

본 발명은 스쿼트 운동 또는 리프트 작업 과정을 하는 도중 바른 자세를 취하도록 유도하고 근력을 보조할 수 있도록 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 사용자가 취하는 무릎의 각도에 따라, 제 1-1 하부스트링과 제 1-2 하부스트링 간의 각도 및 제 2-1 하부스트링과 제 2-2 하부스트링 간의 각도가 달라지고, 이로 인하여 사용자가 체감하는 임피던스 매커니즘이 달라지도록 하는 효과가 있다.

Description

유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스
본 발명은 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스쿼트 운동 또는 리프트 작업 과정을 하는 도중 바른 자세를 취하도록 유도하고 근력을 보조할 수 있도록 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.
일반적으로 스쿼트 운동은 하지 근력 강화를 위한 운동으로, 일상 생활 동작이나 스포츠 활동에서 중요한 하지의 근육을 훈련하고 체간과 하체 근력을 강화하기 위한 트레이닝 프로그램에 활용될 뿐 아니라 무릎재활에도 사용되며, 최근에는 일반인들의 건강관리에도 널리 활용되고 있는 운동이다. 이러한 스쿼트 운동은 하지의 닫힌 사슬 운동의 형태로, 인체의 다관절을 사용하는 운동에 해당하며, 큰엉덩근 뿐만 아니라 넙다리네갈래근, 큰허리근, 척추세움근, 햄스트링 등의 협력수축을 만들어 낸다.
스쿼트 운동 시에 다리의 정렬이 바르지 못하면 무릎관절에 부하가 증가되어 무릎부의 부상을 야기하고, 체중의 중심이 앞으로 기울게 된다면 허리의 부상을 높이게 되므로 신체 손상을 막기 위해 스쿼트 운동 시 올바른 신체의 정렬은 중요한 요소이다. 이에 따라 스쿼트 운동시 신체를 정해진 방향으로 안내하도록 하는 스미스 머신 등의 운동기구를 사용하여 올바른 자세를 취하도록 도움을 주고 부상의 위험을 줄여주도록 하고 있다. 그러나 이러한 운동 기구는 크기가 매우 크고 공간도 많이 차지하고, 휴대 또한 불가능하여, 사용 상에 많은 제약이 따르는 문제점이 있다.
한편, 물건을 들어올리는 일이 잦은 작업장, 운반 업체, 건설현장 등에서는 스쿼트 운동과 유사한 자세 즉, 리프트 작업을 통하여 물건을 들어올리거나 내리도록 한다. 이러한 리프트 작업을 할 때, 허리를 구부리는 자세를 취하면 부상 위험이 크다는 것은 많이 알려져 있다. 그러나 다리를 구부리는 동작에 비해서 등을 숙이는 것이 편하고 자연스러운 동작이기 때문에 작업자들은 편의성을 위해서, 또는 무심코 등을 숙여 물건을 들게 된다. 이러한 잘못된 동작은 등이나 무릎에 부상을 일으키기 쉽다.
이에 따라, 등을 구부리는 동작을 억제하면서 다리를 구부리는 동작의 근력을 보조하면 사용자의 바른 자세를 유도하여 부상을 방지하고 작업의 편의성도 달성할 수 있으나, 현재까지 작업자의 리프트 동작을 보조하기 위한 장비는 개발되지 않은 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 정해진 궤적을 따라 신체를 움직이도록 가이드하여 스쿼트 운동 또는 리프트 작업 과정을 하는 도중 바른 자세를 취하도록 유도하고 근력을 보조할 수 있도록 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 사용자의 등에 위치되되 목과 엉덩이 사이에 위치되는 연결부; 일측은 상기 연결부보다 상부에 위치되는 사용자의 상체 일측에 착용되고 타측은 상기 연결부 방향으로 연장되는 제 1 상부스트링과, 일측은 상기 연결부보다 상부에 위치되는 사용자의 상체 타측에 착용되고 타측은 상기 연결부 방향으로 연장되는 제 2 상부스트링과, 상기 연결부의 일측에 걸린 상태로 일측은 상기 제 1 상부스트링과 일체로 연결되고 타측은 상기 제 2 상부스트링과 일체로 연결되는 상부연결스트링을 갖는 상부케이블; 일측은 사용자의 한 쌍의 다리 중 제 1 다리에 구비되고 타측은 상기 연결부 방향으로 연장되는 제 1 하부스트링과, 일측은 사용자의 한 쌍의 다리 중 제 2 다리에 구비되고 타측은 상기 연결부 방향으로 연장되는 제 2 하부스트링과, 상기 연결부의 타측에 걸린 상태로 일측은 상기 제 1 하부스트링과 일체로 연결되고 타측은 상기 제 2 하부스트링과 일체로 연결되는 하부연결스트링을 갖는 하부케이블; 및 상기 제 1 하부스트링과 상기 제 2 하부스트링 사이를 연결시키며 탄성 재질로 형성되는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 상기 탄성부의 양측에 제 1 연결부 및 제 2 연결부가 각각 장착되고, 상기 제 1 하부스트링은, 일측은 상기 하부연결스트링의 일측과 연결되고 타측은 상기 제 1 연결부의 일측에 연결되는 제 1-1 하부스트링과, 일측은 제 1 연결부의 타측에 연결되고 타측은 사용자의 제 1 다리에 구비되는 제 1-2 하부스트링을 포함하고, 상기 제 2 하부스트링은, 일측은 상기 하부연결스트링의 타측과 연결되고 타측은 상기 제 2 연결부의 일측에 연결되는 제 2-1 하부스트링과, 일측은 제 2 연결부의 타측에 연결되고 타측은 사용자의 제 2 다리에 구비되는 제 2-2 하부스트링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 사용자가 무릎을 바깥쪽으로 이동시키면서 구부리게 되면, 상기 제 1-2 하부스트링 및 상기 제 2-2 하부스트링이 상기 제 1-1 하부스트링 및 상기 제 2-1 하부스트링과 멀어지는 방향으로 꺾이면서, 상기 제 1-2 하부스트링과 상기 제 2-2 하부스트링 사이의 이격 거리가 멀어지게 되고, 상기 제 1-2 하부스트링과 상기 제 2-2 하부스트링 사이의 이격 거리가 멀어지게 될수록 상기 하부연결스트링은 상기 상부케이블을 하방으로 유도하고 상기 상부케이블은 사용자의 상체가 펴지도록 유도하는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 사용자가 무릎을 구부리지 않은 상태로 상체를 구부리게 되면, 상기 제 1-2 하부스트링 및 상기 제 2-2 하부스트링이 상기 제 1-1 하부스트링 및 상기 제 2-1 하부스트링과 일직선상에 가까워지도록 이동되면서, 상기 상부케이블 및 상기 하부케이블의 장력이 커지게 되어, 상기 상부케이블 및 상기 하부케이블은 사용자의 상체가 펴지는 방향으로 압력을 가하게 되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 상기 제 1 상부스트링의 일측은 사용자의 상체에 위치되는 한 쌍의 어깨 중 제 1 어깨에 착용되고, 상기 제 2 상부스트링의 일측은 사용자의 상체에 위치되는 한 쌍의 어깨 중 제 2 어깨에 착용되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 상기 제 1 하부스트링의 일측은 사용자의 제 1 다리와 연결되는 제 1 발에 착용되고, 상기 제 2 하부스트링의 일측은 사용자의 제 2 다리와 연결되는 제 2 발에 착용되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 사용자의 제 1 다리에 구비되는 제 1 무릎을 감싸도록 착용되는 제 1 밴드와, 사용자의 제 2 다리에 구비되는 제 2 무릎을 감싸도록 착용되는 제 2 밴드를 더 포함하고, 상기 제 1 하부스트링은 상기 제 1 밴드에 연결된 상태로 사용자의 제 1 발 방향으로 연장되고, 상기 제 2 하부스트링은 상기 제 2 밴드에 연결된 상태로 사용자의 제 2 발 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 링 형상으로 형성되되 일측은 사용자의 제 1 발에 결합되고 타측은 상기 제 1 밴드의 전방을 지나 상기 제 1 하부스트링의 상측에 결합되는 제 1 무릎스트링; 및 링 형상으로 형성되되 일측은 사용자의 제 2 발에 결합되고 타측은 상기 제 2 밴드의 전방을 지나 상기 제 2 하부스트링의 상측에 결합되는 제 2 무릎스트링을 더 포함하고, 상기 제 1 무릎스트링과 상기 제 2 무릎스트링은 각각 탄성 재질로 형성되고, 사용자가 제 1 무릎 및 제 2 무릎을 구부리게 되면, 상기 제 1 밴드 및 상기 제 2 밴드의 전방에 위치되는 상기 제 1 무릎스트링 및 상기 제 2 무릎스트링의 탄성에 의한 장력이 커지게 되어, 상기 제 1 무릎스트링 및 상기 제 2 무릎스트링은 사용자의 제 1 무릎 및 제 2 무릎이 펴지는 방향으로 압력을 가하게 되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 상기 제 1 밴드의 전방에는 상기 제 1 무릎스트링이 안내되도록 제 1 전방터널이 형성되고, 상기 제 1 밴드의 후방에는 상기 제 1 하부스트링이 안내되도록 제 1 후방터널이 형성되고, 상기 제 2 밴드의 전방에는 상기 제 2 무릎스트링이 안내되도록 제 2 전방터널이 형성되고, 상기 제 2 밴드의 후방에는 상기 제 2 하부스트링이 안내되도록 제 2 후방터널이 형성되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
또한, 상기 탄성부는 사용자의 엉덩이와 무릎 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
본 발명은 사용자가 취하는 무릎의 각도에 따라, 제 1-1 하부스트링과 제 1-2 하부스트링 간의 각도 및 제 2-1 하부스트링과 제 2-2 하부스트링 간의 각도가 달라지고, 이로 인하여 사용자가 체감하는 임피던스 매커니즘이 달라지도록 하는 효과가 있다.
또한, 제 1 하부스트링과 상기 제 2 하부스트링 사이의 이격 거리가 멀어질수록 탄성부에 많은 에너지가 저장되므로, 사용자가 일어나는 동작을 취할 때, 탄성부가 용수철과 같이 사용자의 근력을 보조해주게 되어, 사용자는 물건을 들어올리는 과정에서, 또는 일어나는 동작을 취하는 과정에서, 전보다 적은 피로도로 작업을 가능하게 해주어 작업 효율성을 높이도록 하는 효과가 있다.
또한, 상부케이블이 상방으로 이동될수록 상부케이블 및 하부케이블의 장력이 커지게 되므로, 상부케이블 및 하부케이블은 사용자가 등을 구부리는 동작을 방해하고, 사용자는 등을 구부리는 동작이 제한된다고 체감하여 등을 구부리는 동작이 잘못되었음을 인지하고, 바른 자세로 운동 또는 작업을 진행하게 되는 효과가 있다.
또한, 제 1, 2 무릎스트링은 사용자의 무릎이 펴지는 방향으로 압력을 가하게 되어, 사용자가 무릎을 펴는 동작을 취할 때, 제 1, 2 무릎스트링이 사용자의 근력을 보조해주는 효과가 있다.
또한, 사용자가 스쿼트 동작을 할 때 무릎이 바깥쪽으로 움직이는 동시에 무릎이 구부러지도록 운동 자세를 정확하게 안내하므로, 스쿼트 자세가 익숙치 않아 부상을 당하기 쉬운 초보자는 정확한 자세로 스쿼트 동작을 구현하도록 안내받을 수 있는 효과가 있다.
또한, 상부케이블, 하부케이블 및 탄성부를 몸에 착용하는 간단한 구조로 구성되므로, 별도의 머신 등의 동력을 갖는 운동기구를 필요로 하지 않아, 사용자는 언제 어느 곳에서나 본 발명을 착용한 상태로 스쿼트 동작을 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 리프트 작업 과정 도중 작업자가 바른 자세로 물건을 들어올리거나, 물건을 안전하게 내리도록 유도하므로, 작업자의 부상을 방지하고 작업의 편의성도 달성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 사용자가 착용한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스의 하부스트링과 탄성부 간의 결합 구조를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스의 밴드가 사용자의 무릎에 착용된 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 상체를 구부리는 잘못된 동작을 취하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 상체를 구부리는 잘못된 동작을 취하는 과정에서 상부케이블 및 하부케이블이 상체에 가하는 매커니즘을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 무릎을 구부리는 정상적인 동작을 취하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 무릎을 구부리는 정상적인 동작을 취하는 과정에서 탄성부가 상체에 가하는 매커니즘을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 무릎을 구부리는 정상적인 동작을 취하는 과정에서 무릎스트링이 다리에 유도하는 힘의 방향을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 동작을 취하는 과정의 전반적인 매커니즘을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 리프팅 동작을 하기 위하여 물건 방향으로 몸을 이동시키는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 물건을 내려놓는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
1000: 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스
100: 연결부 200: 상부케이블
210: 제 1 상부스트링 220: 제 2 상부스트링
230: 상부연결스트링 300: 하부케이블
310: 제 1 하부스트링 312: 제 1-1 하부스트링
314: 제 1-2 하부스트링 320: 제 2 하부스트링
322: 제 2-1 하부스트링 324: 제 2-2 하부스트링
330: 하부연결스트링 400: 탄성부
410: 제 1 연결부 420: 제 2 연결부
500: 제 1 밴드 502: 제 1 전방터널
504: 제 1 후방터널 510: 제 2 밴드
512: 제 2 전방터널 514: 제 2 후방터널
600: 제 1 무릎스트링 610: 제 2 무릎스트링
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 사용자가 착용한 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스의 하부스트링과 탄성부 간의 결합 구조를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스(1000)는 사용자의 몸에 착용이 가능하도록 형성되는 것으로, 연결부(100), 상부케이블(200), 하부케이블(300) 및 탄성부(400)를 포함하며, 선택적으로 제 1, 2 밴드(500, 510) 및 제 1, 2 무릎스트링(600, 610)을 더 포함할 수 있다.
연결부(100)는 사용자의 상체 중 등에 위치되며, 세부적으로는 목과 엉덩이 사이에 위치된다. 이러한 연결부(100)는 상부케이블(200)과 하부케이블(300)을 상호 연결시키는 것으로, 예를 들면 링 형태로 형성될 수 있다.
상부케이블(200) 및 하부케이블(300)은 직물, 줄 등으로 길게 형성되며 신축성이 없는 재질로 형성될 수 있다. 상부케이블(200)은 제 1 상부스트링(210), 제 2 상부스트링(220) 및 상부연결스트링(230)을 포함한다. 제 1 상부스트링(210)은 일측은 연결부(100)보다 상부에 위치되는 사용자의 상체 일측에 착용되고 타측은 연결부(100) 방향으로 연장된다. 이러한 제 1 상부스트링(210)의 일측은 사용자의 상체에 위치되는 한 쌍의 어깨 중 제 1 어깨(S1)에 착용되는데, 이를 위하여 배낭의 어깨끈 형태로 제 1 어깨(S1)를 감싸도록 형성될 수도 있다. 제 2 상부스트링(220)은 일측은 연결부(100)보다 상부에 위치되는 사용자의 상체 타측에 착용되고 타측은 연결부(100) 방향으로 연장된다. 이러한 제 2 상부스트링(220)의 일측은 사용자의 상체에 위치되는 한 쌍의 어깨 중 제 2 어깨(S2)에 착용되는데, 이를 위하여 배낭의 어깨끈 형태로 제 2 어깨(S2)를 감싸도록 형성될 수도 있다. 상부연결스트링(230)은 연결부(100)의 일측에 삽입된 상태로 연결부(100)의 상측에 걸리도록 위치된다. 그리고 상부연결스트링(230)의 일측은 제 1 상부스트링(210)과 일체로 연결되고, 상부연결스트링(230)의 타측은 제 2 상부스트링(220)과 일체로 연결된다.
하부케이블(300)은 제 1 하부스트링(310), 제 2 하부스트링(320) 및 하부연결스트링(330)을 포함한다. 제 1 하부스트링(310)은 일측은 사용자의 한 쌍의 다리 중 제 1 다리(L1)에 구비되고 타측은 연결부(100) 방향으로 연장된다. 제 2 하부스트링(320)은 일측은 사용자의 한 쌍의 다리 중 제 2 다리(L2)에 구비되고 타측은 연결부(100) 방향으로 연장된다. 하부연결스트링(330)은 연결부(100)의 타측에 삽입된 상태로 연결부(100)의 하부에 걸리도록 위치된다. 그리고 하부연결스트링(330)의 일측은 제 1 하부스트링(310)과 일체로 연결되고, 하부연결스트링(330)의 타측은 제 2 하부스트링(320)과 일체로 연결된다.
탄성부(400)는 탄성 재질로 형성되는 것으로, 예를 들면 탄성을 갖는 케이블, 고무줄 또는 탄성스프링 등으로 구성될 수 있다. 이러한 탄성부(400)는 사용자의 엉덩이와 무릎 사이에 위치되되, 제 1 하부스트링(310)과 제 2 하부스트링(320) 사이를 연결시킨다. 그리고 탄성부(400)의 양측에는 제 1, 2 하부스트링(310, 320)에 연결되도록 제 1 연결부(410) 및 제 2 연결부(420)가 각각 장착된다. 제 1 연결부(410) 및 제 2 연결부(420)는 예를 들면 링 형상으로 형성된다.
그리고 제 1 하부스트링(310)은 제 1 연결부(410)에 연결되기 위하여 제 1-1 하부스트링(312) 및 제 1-2 하부스트링(314)으로 구성된다. 제 1-1 하부스트링(312)은 일측은 하부연결스트링(330)의 일측과 연결되고 타측은 제 1 연결부(410)의 일측에 연결된다. 제 1-2 하부스트링(314)은 일측은 제 1 연결부(410)의 타측에 연결되고 타측은 사용자의 제 1 다리(L1)에 구비된다. 제 2 하부스트링(320)은 제 2 연결부(420)에 연결되기 위하여 제 2-1 하부스트링(322)과 제 2-2 하부스트링(324)으로 구성된다. 제 2-1 하부스트링(322)은 일측은 하부연결스트링(330)의 타측과 연결되고 타측은 제 2 연결부(420)의 일측에 연결된다. 제 2-2 하부스트링(324)은 일측은 제 2 연결부(420)의 타측에 연결되고 타측은 사용자의 제 2 다리(L2)에 구비된다. 그리고 제 1-2 하부스트링(314)의 하단은 사용자의 제 1 다리(L1)와 연결되는 제 1 발(F1) 방향으로 연장되어 제 1 발(F1)에 착용되고, 제 2-2 하부스트링(324)의 하단은 사용자의 제 2 다리(L2)와 연결되는 제 2 발(F2) 방향으로 연장되어 제 2 발(F2)에 착용된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스의 밴드가 사용자의 무릎에 착용된 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제 1 밴드(500)는 사용자의 제 1 다리(L1)에 구비되는 제 1 무릎(K1)을 감싸도록 착용된다. 제 2 밴드(510)는 사용자의 제 2 다리(L2)에 구비되는 제 2 무릎(K2)을 감싸도록 착용된다. 제 1, 2 밴드(500, 510)는 각각 신축성 있는 소재로 형성되며 무릎을 감싸는 통상의 무릎밴드 등으로 구성될 수 있다. 그리고 제 1 밴드(500)의 후방에는 제 1-2 하부스트링(314)이 안내되도록 터널 형상의 제 1 후방터널(504)이 형성되고, 제 2 밴드(510)의 후방에는 제 2-2 하부스트링(324)이 안내되도록 터널 형상의 제 2 후방터널(514)이 형성된다. 그리고 제 1-2 하부스트링(314)은 제 1 밴드(500)의 제 1 후방터널(504)에 연결된 상태로 사용자의 제 1 발(F1) 방향으로 연장되고, 제 2-2 하부스트링(324)은 제 2 밴드(510)의 제 2 후방터널(514)에 연결된 상태로 사용자의 제 2 발(F2) 방향으로 연장된다.
제 1 무릎스트링(600)은 링 형상으로 형성되되 일측은 사용자의 제 1 발(F1)에 결합되고 타측은 제 1 밴드(500)의 전방을 지나 제 1-2 하부스트링(314)의 상측에 결합된다. 제 2 무릎스트링(610)은 링 형상으로 형성되되 일측은 사용자의 제 2 발(F2)에 결합되고 타측은 제 2 밴드(510)의 전방을 지나 제 2-2 하부스트링(324)의 상측에 결합된다. 이때, 제 1 밴드(500)의 전방 양측에는 제 1 무릎스트링(600)이 안내되도록 터널 형상의 제 1 전방터널(502)이 각각 형성되고, 제 2 밴드(510)의 전방 양측에는 제 2 무릎스트링(610)이 안내되도록 터널 형상의 제 2 전방터널(512)이 각각 형성된다. 그리고 제 1 무릎스트링(600)과 제 2 무릎스트링(610)은 각각 탄성 재질로 형성되는 것으로, 예를 들면 고무줄 등으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 상체를 구부리는 잘못된 동작을 취하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 상체를 구부리는 잘못된 동작을 취하는 과정에서 상부케이블 및 하부케이블이 상체에 가하는 매커니즘을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 스쿼트 운동 또는 리프트 작업 과정 도중 사용자가 제 1, 2 무릎(K1, K2)을 곧게 펴도록 고정한 채 상체 즉, 등을 구부리는 동작은 잘못된 동작이다. 이러한 잘못된 동작은 사용자가 상부케이블(200)을 허리의 반대 방향으로 당기게 되어, 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)이 제 1-1 하부스트링(312) 및 제 2-1 하부스트링(322)과 일직선상에 가까워지도록 이동되면서, 상부케이블(200) 및 하부케이블(300)이 팽팽해지게 된다.
이를 가상의 래크기어(R)와 가상의 피니언기어(P)의 동작으로 설명하면, 탄성부(400)를 따라 래크기어(R)가 위치되고, 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)은 래크기어(R)를 따라 이동되는 피니언기어(P)에 연결된다. 그리고 상부케이블(200) 및 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)이 상방으로 당겨지게 되면 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)은 피니언기어(P)를 따라 몸의 중앙 방향으로 이동된다. 이때 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)이 제 1-1 하부스트링(312) 및 제 2-1 하부스트링(322)과 일직선 상에 가까워지도록 이동되고, 상부케이블(200)은 사용자의 몸을 따라 상방으로 이동된다.
한편, 상부케이블(200)이 상방으로 이동될수록 상부케이블(200) 및 하부케이블(300)의 장력이 커지게 되어, 상부케이블(200) 및 하부케이블(300)은 사용자의 상체가 펴지는 방향으로 압력을 가하게 되어, 사용자가 등을 구부리는 동작을 방해한다. 그러면 사용자는 등을 구부리는 동작이 제한된다고 체감하여 등을 구부리는 동작이 잘못되었음을 인지하고, 바른 자세로 운동 또는 작업을 진행하게 되는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 무릎을 구부리는 정상적인 동작을 취하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 무릎을 구부리는 정상적인 동작을 취하는 과정에서 탄성부가 상체에 가하는 매커니즘을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 스쿼트 운동 또는 리프트 작업 과정 도중 사용자가 등을 편 상태로 제 1, 2 무릎(K1, K2)을 바깥쪽으로 이동시키면서 구부리는 동작은 기 정해진 궤적을 따라 움직이는 정상적인 동작이다. 이러한 정상적인 동작은 제 1 하부스트링(310)과 제 2 하부스트링(320) 사이의 이격 거리가 멀어지면서 연결부(100)를 하방으로 유도하고 연결부(100)와 연결된 상부케이블(200)은 사용자의 상체가 펴지도록 유도한다.
이를 가상의 래크기어(R)와 가상의 피니언기어(P)의 동작으로 설명하면, 제 1 하부스트링(310)과 제 2 하부스트링(320) 사이의 이격 거리가 멀어지면, 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)은 피니언기어(P)를 따라 몸의 중앙에서 멀어지는 방향으로 이동된다. 이때, 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)이 제 1-1 하부스트링(312) 및 제 2-1 하부스트링(322)과 멀어지는 방향으로 꺾이면서, 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324) 사이의 이격 거리가 멀어지게 된다. 그리고 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324) 사이의 이격 거리가 멀어지게 될수록 하부연결스트링(330)은 제 1, 2 연결부(410, 420)를 하방으로 유도하고, 제 1, 2 연결부(410, 420)와 연결된 상부케이블(200)은 사용자의 상체가 펴지도록 하방으로 당겨지게 되어, 사용자는 스스로 등을 편 상태로 앉는 동작을 취하게 된다. 즉, 사용자가 취하는 제 1, 2 무릎(K1, K2)의 각도에 따라, 제 1-1 하부스트링(312)과 제 1-2 하부스트링(314) 간의 각도 및 제 2-1 하부스트링(322)과 제 2-2 하부스트링(324) 간의 각도가 달라지고, 이로 인하여 사용자가 체감하는 임피던스 매커니즘이 달라지는 것이다.
그리고 제 1 하부스트링(310)과 제 2 하부스트링(320) 사이의 이격 거리가 멀어질수록 탄성부(400)는 늘어나면서 탄성부(400)에 많은 에너지가 저장되어 제 1 하부스트링(310)과 제 2 하부스트링(320) 사이의 이격 거리가 가까워지는 방향으로 압력을 가하게 된다. 이러한 압력은 사용자가 일어나는 동작을 취할 때, 용수철과 같이 사용자의 근력을 보조해주게 되어, 사용자는 물건을 들어올리는 과정에서, 또는 일어나는 동작을 취하는 과정에서, 전보다 적은 피로도로 작업을 가능하게 해주어 작업 효율성을 높이도록 하는 효과가 있다.
한편, 제 1, 2 상부스트링(210, 220) 및 제 1, 2 하부스트링(310, 320)은 그 길이를 조절할 수 있도록 구성되어, 전체 길이에 따라서 자세 교정의 강도를 조절할 수 있다. 예를 들어 제 1, 2 상부스트링(210, 220) 및 제 1, 2 하부스트링(310, 320)의 길이가 기본 길이인 경우, 등을 반듯하게 펴고 다리만을 구부리는 자세를 유도하도록 하고, 제 1, 2 상부스트링(210, 220) 및 제 1, 2 하부스트링(310, 320)의 길이를 기본 길이보다 약간 더 길게 하면, 어느 정도 등을 구부리는 것이 가능하도록 허용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 무릎을 구부리는 정상적인 동작을 취하는 과정에서 무릎스트링이 다리에 유도하는 힘의 방향을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 스쿼트 운동 또는 리프트 작업 과정 도중 사용자가 등을 편 상태로 제 1 무릎(K1) 및 제 2 무릎(K2)을 바깥쪽으로 이동시키면서 구부리는 동작을 취하면, 하부케이블(300)에 상방 압력이 가해진다. 그러면 하부케이블(300)과 연결된 제 1 무릎스트링(600) 및 제 2 무릎스트링(610)이 상방으로 늘어나게 되어, 제 1 밴드(500) 및 제 2 밴드(510)의 전방에 위치되는 제 1 무릎스트링(600) 및 제 2 무릎스트링(610)은 탄성에 의한 장력이 커지게 된다.
이에 따라 제 1 무릎스트링(600) 및 제 2 무릎스트링(610)은 사용자의 제 1 무릎(K1) 및 제 2 무릎(K2)이 펴지는 방향으로 압력을 가하게 되어, 사용자가 일어나는 동작 즉, 사용자의 제 1 무릎(K1) 및 제 2 무릎(K2)을 펴는 동작을 취할 때, 압력이 사용자의 근력을 보조해주게 되어, 사용자는 물건을 들어올리는 과정에서, 또는 일어나는 동작을 취하는 과정에서 전보다 적은 피로도로 작업을 가능하게 해주어 작업 효율성을 높이도록 하는 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 동작을 취하는 과정의 전반적인 매커니즘을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 사용자는 편하게 서 있는 기본 상태이다.
도 9의 (b)를 참조하면, 사용자는 제 1, 2 무릎(K1, K2)을 바깥쪽으로 이동시키면서 구부리는 정상적인 동작을 진행한다. 그러면 피니언기어(P)가 바깥쪽으로 이동되면서 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)이 제 1-1 하부스트링(312) 및 제 2-1 하부스트링(322)과 멀어지는 방향으로 꺾이게 되며, 이는 제 1, 2 하부스트링(310, 320)과 연결된 제 1, 2 상부스트링(210, 220)을 당기게 되어, 사용자의 상체는 곧게 펴지도록 유도된다.
도 9의 (c)를 참조하면, 사용자가 제 1, 2 무릎(K1, K2)을 구부리는 동작을 멈추고 등을 구부리는 상태이다. 이 때, 제 1-2 하부스트링(314) 및 제 2-2 하부스트링(324)이 제 1-1 하부스트링(312) 및 제 2-1 하부스트링(322)과 일직선 상에 가까워지는 방향으로 이동되면서, 탄성부(400)가 길어지고, 이는 제 1, 2 상부스트링(210, 220)과 제 1, 2 하부스트링(310, 320)의 장력을 급격하게 증가시킨다. 이에 따라 사용자는 등을 구부리는 동작이 잘못 되었음을 인지하게 되어, 사용자의 상체는 곧게 펴지도록 유도된다.
이처럼 본 발명은 사용자가 스쿼트 동작을 할 때 무릎이 바깥쪽으로 움직이는 동시에 무릎이 구부러지도록 운동 자세를 정확하게 안내하므로, 스쿼트 자세가 익숙치 않아 부상을 당하기 쉬운 초보자는 정확한 자세로 스쿼트 동작을 구현하도록 안내받을 수 있는 효과가 있다.
또한, 상부케이블(200), 하부케이블(300) 및 탄성부(400)를 몸에 착용하는 간단한 구조로 구성되므로, 별도의 머신 등의 운동기구를 필요로 하지 않아, 사용자는 언제 어느 곳에서나 본 발명을 착용한 상태로 스쿼트 동작을 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 리프팅 동작을 하기 위하여 물건 방향으로 몸을 이동시키는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 사용자는 물건 방향으로 몸을 이동시키기 위하여 무의식적으로 등을 구부리는 순간 상부케이블(200)과 하부케이블(300)의 장력이 커지게 되어, 사용자가 등을 구부리는 동작을 방해한다. 그러면 사용자는 등을 구부리는 동작이 제한된다고 체감하여 등을 구부리는 동작이 잘못되었음을 인지하고, 도 10의 (b)와 같이 등을 펴고 무릎을 구부리는 바른 자세로 물건 방향으로 몸을 이동시키도록 유도한다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 물건을 내려놓는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6 및 도 11의 (a)를 참조하면, 사용자는 등을 펴고 무릎을 구부리는 바른 자세로 물건을 내려놓게 된다. 이 상태에서, 탄성부(400)는 늘어나면서 많은 에너지가 저장되어 제 1 하부스트링(310)과 제 2 하부스트링(320) 사이의 이격 거리가 가까워지는 방향으로 압력을 가하게 된다. 이러한 압력은 사용자가 일어나는 동작을 취할 때, 압력이 사용자의 근력을 보조해주게 되어, 사용자는 물건을 들어올리는 과정에서 전보다 적은 피로도로 작업을 가능하게 해주어 작업 효율성을 높이도록 하는 효과가 있다.
한편, 도 11의 (b)를 참조하면, 사용자가 물건을 내려놓기 위하여 등을 구부리는 순간 상부케이블(200)과 하부케이블(300)의 장력이 커지게 되어, 사용자가 등을 구부리는 동작을 방해한다. 그러면 사용자는 등을 구부리는 동작이 제한된다고 체감하여 등을 구부리는 동작이 잘못되었음을 인지하고, 도 11의 (a)와 같이 등을 펴고 무릎을 구부리는 바른 자세로 물건을 내려놓게 된다.
이처럼 본 발명은 리프트 작업 과정 도중 작업자가 바른 자세로 물건을 들어올리거나, 물건을 안전하게 내리도록 유도하므로, 작업자의 부상을 방지하고 작업의 편의성도 달성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (10)

  1. 사용자의 등에 위치되되 목과 엉덩이 사이에 위치되는 연결부;
    일측은 상기 연결부보다 상부에 위치되는 사용자의 상체 일측에 착용되고 타측은 상기 연결부 방향으로 연장되는 제 1 상부스트링과, 일측은 상기 연결부보다 상부에 위치되는 사용자의 상체 타측에 착용되고 타측은 상기 연결부 방향으로 연장되는 제 2 상부스트링과, 상기 연결부의 일측에 걸린 상태로 일측은 상기 제 1 상부스트링과 일체로 연결되고 타측은 상기 제 2 상부스트링과 일체로 연결되는 상부연결스트링을 갖는 상부케이블;
    일측은 사용자의 한 쌍의 다리 중 제 1 다리에 구비되고 타측은 상기 연결부 방향으로 연장되는 제 1 하부스트링과, 일측은 사용자의 한 쌍의 다리 중 제 2 다리에 구비되고 타측은 상기 연결부 방향으로 연장되는 제 2 하부스트링과, 상기 연결부의 타측에 걸린 상태로 일측은 상기 제 1 하부스트링과 일체로 연결되고 타측은 상기 제 2 하부스트링과 일체로 연결되는 하부연결스트링을 갖는 하부케이블; 및
    상기 제 1 하부스트링과 상기 제 2 하부스트링 사이를 연결시키며 탄성 재질로 형성되는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성부의 양측에 제 1 연결부 및 제 2 연결부가 각각 장착되고,
    상기 제 1 하부스트링은, 일측은 상기 하부연결스트링의 일측과 연결되고 타측은 상기 제 1 연결부의 일측에 연결되는 제 1-1 하부스트링과, 일측은 제 1 연결부의 타측에 연결되고 타측은 사용자의 제 1 다리에 구비되는 제 1-2 하부스트링을 포함하고,
    상기 제 2 하부스트링은, 일측은 상기 하부연결스트링의 타측과 연결되고 타측은 상기 제 2 연결부의 일측에 연결되는 제 2-1 하부스트링과, 일측은 제 2 연결부의 타측에 연결되고 타측은 사용자의 제 2 다리에 구비되는 제 2-2 하부스트링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    사용자가 무릎을 바깥쪽으로 이동시키면서 구부리게 되면, 상기 제 1-2 하부스트링 및 상기 제 2-2 하부스트링이 상기 제 1-1 하부스트링 및 상기 제 2-1 하부스트링과 멀어지는 방향으로 꺾이면서, 상기 제 1-2 하부스트링과 상기 제 2-2 하부스트링 사이의 이격 거리가 멀어지게 되고, 상기 제 1-2 하부스트링과 상기 제 2-2 하부스트링 사이의 이격 거리가 멀어지게 될수록 상기 하부연결스트링은 상기 상부케이블을 하방으로 유도하고 상기 상부케이블은 사용자의 상체가 펴지도록 유도하는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서,
    사용자가 무릎을 구부리지 않은 상태로 상체를 구부리게 되면, 상기 제 1-2 하부스트링 및 상기 제 2-2 하부스트링이 상기 제 1-1 하부스트링 및 상기 제 2-1 하부스트링과 일직선상에 가까워지도록 이동되면서, 상기 상부케이블 및 상기 하부케이블의 장력이 커지게 되어, 상기 상부케이블 및 상기 하부케이블은 사용자의 상체가 펴지는 방향으로 압력을 가하게 되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 상부스트링의 일측은 사용자의 상체에 위치되는 한 쌍의 어깨 중 제 1 어깨에 착용되고,
    상기 제 2 상부스트링의 일측은 사용자의 상체에 위치되는 한 쌍의 어깨 중 제 2 어깨에 착용되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하부스트링의 일측은 사용자의 제 1 다리와 연결되는 제 1 발에 착용되고,
    상기 제 2 하부스트링의 일측은 사용자의 제 2 다리와 연결되는 제 2 발에 착용되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    사용자의 제 1 다리에 구비되는 제 1 무릎을 감싸도록 착용되는 제 1 밴드와, 사용자의 제 2 다리에 구비되는 제 2 무릎을 감싸도록 착용되는 제 2 밴드를 더 포함하고,
    상기 제 1 하부스트링은 상기 제 1 밴드에 연결된 상태로 사용자의 제 1 발 방향으로 연장되고,
    상기 제 2 하부스트링은 상기 제 2 밴드에 연결된 상태로 사용자의 제 2 발 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    링 형상으로 형성되되 일측은 사용자의 제 1 발에 결합되고 타측은 상기 제 1 밴드의 전방을 지나 상기 제 1 하부스트링의 상측에 결합되는 제 1 무릎스트링; 및
    링 형상으로 형성되되 일측은 사용자의 제 2 발에 결합되고 타측은 상기 제 2 밴드의 전방을 지나 상기 제 2 하부스트링의 상측에 결합되는 제 2 무릎스트링을 더 포함하고,
    상기 제 1 무릎스트링과 상기 제 2 무릎스트링은 각각 탄성 재질로 형성되고,
    사용자가 제 1 무릎 및 제 2 무릎을 구부리게 되면, 상기 제 1 밴드 및 상기 제 2 밴드의 전방에 위치되는 상기 제 1 무릎스트링 및 상기 제 2 무릎스트링의 탄성에 의한 장력이 커지게 되어, 상기 제 1 무릎스트링 및 상기 제 2 무릎스트링은 사용자의 제 1 무릎 및 제 2 무릎이 펴지는 방향으로 압력을 가하게 되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 밴드의 전방에는 상기 제 1 무릎스트링이 안내되도록 제 1 전방터널이 형성되고, 상기 제 1 밴드의 후방에는 상기 제 1 하부스트링이 안내되도록 제 1 후방터널이 형성되고,
    상기 제 2 밴드의 전방에는 상기 제 2 무릎스트링이 안내되도록 제 2 전방터널이 형성되고, 상기 제 2 밴드의 후방에는 상기 제 2 하부스트링이 안내되도록 제 2 후방터널이 형성되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성부는 사용자의 엉덩이와 무릎 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 유연한 무동력 가변 임피던스 메커니즘을 이용한 웨어러블 디바이스.
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