WO2020262802A1 - 냉각장치를 포함하는 유연구동기, 이를 포함하는 웨어러블 로봇, 이를 포함하는 마사지 장치, 및 이의 제어방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a flow research motive equipped with a cooling device, a wearable robot including the same, a massage device including the same, and a control method thereof, and more particularly, to a flow research motive including a cooling device for improving relaxation responsiveness, the The present invention relates to a wearable robot including a flow research motivation, a massage device including the flow research motivation, and a control method of the flow research motivation.
  • This type of muscle strength assisting device is composed of a frame or a motor for driving various frames, so that the weight is heavy and stiff, and thus it interferes with natural movement and is inconvenient to wear.
  • An exemplary object of the present invention is that it is attached to a position similar to that of a human body muscle and does not interfere with the movement of the body, and can improve the responsiveness of various movements, and use a shape memory alloy spring, and the shape memory alloy spring It is to provide an oil research motive that can improve the cooling rate of
  • Another exemplary object of the present invention is to provide a wearable robot including the research motivation.
  • Another exemplary object of the present invention is to provide a massage device including the flow research motive.
  • Another exemplary object of the present invention is to provide a method for controlling the flow research motivation.
  • An oil research motive unit includes a thermal reaction member, a cooling unit, and a control unit.
  • the heat-reactive member is configured to be able to contract or relax according to a temperature change.
  • the cooling unit includes a cooling surface disposed on the side of the thermal reaction member and a heating surface disposed on the opposite side of the cooling surface.
  • the control unit is configured to control the electricity supply unit so that when the thermal reaction member is changed to a relaxed state, power supply to the thermal reaction member is cut off and power to the cooling unit is supplied.
  • the cooling surface and the heating surface of the cooling unit may be configured to cool and generate heat respectively when power is supplied to the cooling unit.
  • the cooling unit may be a flexible thermoelectric element, and the body may be made of a material capable of contracting or relaxing together when the thermal reaction member contracts or relaxes.
  • the body further includes a body configured to receive at least a portion of the heat-reactive member therein, and the body and the cooling unit may be connected to each other.
  • the cooling unit may be connected to the main body so as to be located inside or outside the length direction of the heat reaction member.
  • the cooling unit may include first and second cooling units disposed to face each other with the thermal reaction member therebetween.
  • the flow research motive includes a thermal reaction member, a cooling unit, and a control unit.
  • the thermal reaction member is configured to be changeable between a contracted state and a relaxed state according to a temperature change.
  • the cooling unit is configured to forcibly cool the thermal reaction member.
  • the control unit is configured to control the electricity supply unit so that power supply to the thermal reaction member is cut off and power to the cooling unit is supplied when the thermal reaction member is changed to a relaxed state.
  • the cooling unit is configured to directly contact the thermally reactive member in order to increase the relaxation rate of the thermally reactive member when the thermally reactive member is in a relaxed state.
  • the body further comprises a body configured to accommodate at least a portion of the heat reaction member therein, the cooling air may be injected into the body.
  • the cooling unit is configured to guide the cooling air into the body, a cooling air input passage including an inlet, and a cooling air including an outlet configured to induce the cooling air to the outside of the body It may include an air outlet passage.
  • the heat-reactive member may be arranged in one direction inside the main body, and an opening of the cooling air input passage may be formed toward the one direction.
  • the cooling air input flow path may be formed at one end of the main body, and the cooling air discharge flow path may be formed at the other end of the body.
  • the thermal reaction member is arranged in one direction inside the main body, and the cooling air input flow path may include a fine input flow path extending in the one direction from the cooling air input flow path.
  • the micro-introduction passage may be configured to have a length shorter than a length in a contracted state of the heat reaction member.
  • the micro-introduction passage and the thermal reaction member are each configured in a plurality, and each fine-introduction passage is disposed between a plurality of thermal reaction members to prevent contact between the thermal reaction members. .
  • a plurality of the inlets may be formed in the microinjection passage, and at least some of the plurality of inlets may have openings in a direction orthogonal to the one direction.
  • a wearable robot includes a clothing body and the oil research motive, one side of the oil research motivation is disposed at a first body fixing part, and the other side of the oil research motivation is in the clothing body.
  • the joint is disposed in the second body fixing part opposite to the first body fixing part based on the corresponding position.
  • the wearable robot further comprises a sensor configured to detect a motion of the wearer, and the control unit, when the sensor detects a relaxation motion of the wearer, power supply to the heat-reactive member is cut off
  • the electricity supply unit may be controlled to supply power to the cooling unit.
  • a massage device includes an elastic band and the oil research motive connected to the elastic band.
  • the oil research motive is a thermal reaction member configured to be able to contract or relax according to a temperature change, a cooling surface disposed on the side of the thermal reaction member, and
  • the cooling unit includes a heating surface disposed on the opposite side of the cooling surface, and the thermal reaction member is changed to a relaxed state, power supply to the thermal reaction member is cut off and power to the cooling unit is supplied.
  • a control unit configured to control the unit.
  • the step of controlling the electricity supply to stop the power supply to the cooling unit may be further included.
  • the step of controlling the electricity supply to supply power to the heat-reactive member may be further included.
  • the flexible actuator is a thermally reactive member configured to change between a contracted state and a relaxed state according to a temperature change, and force the thermally reactive member.
  • a cooling unit configured to cool
  • a control unit configured to control an electricity supply unit such that power supply to the thermal reaction member is cut off and power to the cooling unit is supplied when the thermal reaction member is changed to a relaxed state.
  • the cooling air may be injected in the same direction as the arrangement direction of the thermal reaction member or in a direction orthogonal to the arrangement direction.
  • a cloth-type oil research motive using a shape memory alloy spring and including a cooling device for temperature control thereof, a wearable robot including the same, and a massage device.
  • the shape memory alloy spring has a large power density of the shape memory alloy wire and can generate a large displacement (for example, up to several hundred percent) at the same time, a small, lightweight and noiseless wearable cloth type oil research motive, including A wearable robot and a massage device may be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram of a flow research motivation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view showing an example of the flow research motivation of FIG.
  • FIG. 3 is a side view showing another example of the flow research motivation of FIG. 1.
  • FIG. 4A and 4B are plan views illustrating an example of a contraction or relaxation operation of the flow research motive of FIG. 1.
  • 5A and 5B are plan views illustrating another example of a contraction or relaxation operation of the flow research motive of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a block diagram of a flow research motivation according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A and 7B are configuration diagrams showing another example of the flow research motivation of FIG. 6.
  • 8A to 8D are plan views illustrating a contraction or relaxation operation of the flow research motive of FIG. 6.
  • 9A to 9D are plan views illustrating a contraction or relaxation operation of the flow research motive of FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 10 is a block diagram of a wearable robot including the flow research motive of FIG. 1.
  • 11A and 11B are exemplary diagrams for explaining the operation of the wearable robot of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a block diagram of a massage device including the flow research motive of FIG. 1.
  • FIG. 13A, 13B, 14A, and 14B are exemplary views for explaining the operation of the massage device of FIG. 12.
  • FIG. 1 is a block diagram of a flow research motivation according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a side view showing an example of the flow research motivation of FIG. 3 is a side view showing another example of the flow research motivation of FIG. 1.
  • the oil research unit 10 may include a thermal reaction member 100, a cooling unit 200, and a control unit 300.
  • the flexible actuator 10 in this embodiment may be formed in the form of a cloth.
  • the thermal reaction member 100 extends along one direction D1, and may be configured to contract or relax according to a temperature change. Specifically, the thermal reaction member may contract in one direction in response to heat generated when electricity is supplied. In addition, when the temperature is decreased due to the interruption of the electricity supply, it may be relaxed in a direction D1 opposite to the one direction.
  • the thermal reaction member 100 may be formed of a shape memory alloy material that reacts to heat.
  • the thermal reaction member 100 may be formed of a shape memory alloy wire or a shape memory alloy spring.
  • the heat-reactive member 100 is a shape-memory alloy material, as well as various heat-reactive materials that react by heat, for example, shape memory resin, shape memory polymer (SMP), and carbon. It may be made of a carbon nanotube, polyethylene, polyamide, nylon, or the like.
  • the thermal reaction member 100 may be composed of a plurality of bundles, and in this case, the plurality of thermal reaction members may be disposed in parallel.
  • a portion 110a of one side of the plurality of thermal reaction members, another portion 110b of one side, a portion 120a of the other side, and another portion 120b of the other side may be connected to each other.
  • a part of the other side and another part 120a and 120b may be connected to each other. According to this structure, a current may flow in the order of a portion 120a of one side of the thermal reaction member, the other side, and another portion 110b of one side of the thermal reaction member or vice versa.
  • the thermal reaction member 100 may be accommodated in the body.
  • the body may be formed in a form that entirely surrounds the heat reaction member.
  • First and second fixing portions 510 and 520 may be disposed on one side or the other side of the body.
  • One side of the thermal reaction member described above may be fixed to the first fixing portion 510, and the other side of the thermal reaction member may be fixed to the second fixing portion 520.
  • first and second fixing portions 510 and 520 may include a hole 530.
  • the flexible actuator may be used in connection with other members using the above hole.
  • the main bodies 410 and 420 may be made of various materials, and may be made of a material capable of contracting or relaxing together when the heat-reactive member is contracted or relaxed.
  • the body may be made of a flexible material, more preferably a fabric material.
  • a stitch part 430 may be formed in the main body to insulate each of the heat-reactive members from each other. According to such a structure, each of the heat-reactive members can be prevented from coming into contact with each other.
  • the cooling unit 200 may be configured such that when electricity is supplied, the first surface is cooled and the second surface is heated.
  • the cooling unit 200 includes a cooling surface and a heating surface, and the cooling surface and the heating surface may be configured to cool and heat each when power is supplied to the cooling unit.
  • the cooling unit 200 may be composed of a thermoelectric device (or a Peltier device), more specifically, a flexible thermoelectric device.
  • the cooling surface 210 of the cooling unit 200 is disposed on the side of the thermal reaction member, and the heating surface 220 of the cooling unit 200 is opposite to the cooling surface 210. Can be placed. Furthermore, the cooling surface 210 may be disposed to come into contact with at least a portion of the thermal reaction member. According to this arrangement, when power is supplied to the cooling unit, the thermal reaction member can be cooled by the cooling surface.
  • the cooling unit 200 may be a configuration capable of implementing a Peltier effect.
  • the Peltier effect is interpreted to appear to occur at the connection surface because heat flow flows together when current flows in the metal, and heat flow is not equal in both metals.
  • the generation and absorption of heat is reversible, so when one side heats up through the flow of current, the other endothers, and when the current flow is reversed, the generation of heat can be changed to absorption and absorption.
  • the cooling unit 200 according to the present invention may be made of a flexible material so as to be suitable for use in connection with a fabric.
  • the cooling unit and the body may be connected to each other.
  • at least a portion of the body may be replaced with a cooling unit.
  • FIG. 2 shows an example in which a part of one surface of the main body is replaced by a cooling unit.
  • one end and the other end of the cooling unit are connected to the first and second bodies 410 and 420, respectively.
  • the cooling unit may not be formed on the other surface 430 of the main body.
  • FIG. 3 an embodiment in which a portion of each of one side and the other side of the body is replaced by first and second cooling units 220 and 220a is shown.
  • first and second cooling units 220 and 220a one end and the other end of the first cooling unit 220 are connected to the first and second bodies 410 and 420, respectively, and one end and the other end of the second cooling unit 220a are third and fourth, respectively. It may be connected to the main bodies 410a and 420a.
  • the first and second cooling units may be disposed to face each other with the thermal reaction member therebetween.
  • the flexible actuator according to the present embodiment may further include a control unit 300, an electricity supply unit 310, a sensing unit 320, and a power supply unit 330.
  • the controller 300 may be configured to control whether or not electricity is supplied to the thermally reactive member 100 so that the thermally reactive member 100 can be changed from a contracted state to a relaxed state or vice versa.
  • control unit 300 may control whether electricity is supplied to the thermal reaction member 100 through the electricity supply unit 310.
  • the electricity supply unit 310 may supply current to the thermal reaction member 100.
  • the electricity supply unit 310 may stop supplying current so that no more current flows to the thermal reaction member 100.
  • the thermal reaction member 100 When current is supplied to the thermal reaction member 100 by the control of whether or not electricity is supplied, heat is generated and the thermal reaction member 100 contracts, and when the supply of current is stopped, the temperature decreases and the thermal reaction member 100 relaxes. do. At this time, the relaxation rate of the thermal reaction member 100 is relatively slow, and in the present invention, the cooling unit 200 is introduced to improve the response of the relaxation operation.
  • the electricity supply unit 310 may be connected to the thermally reactive member and configured to supply current to the thermally reactive member, and a detailed description will be omitted.
  • the sensing unit 320 may include a sensor configured to detect the wearer's biometric information or motion.
  • the biometric information may include EMG.
  • the sensing unit 320 may detect a movement or motion of the wearer's muscles (specifically, a contraction motion or a relaxation motion) according to the grip, movement, and support of a heavy object. I can.
  • the sensing unit 320 may include a voice sensor, and in this case, the sensor may be configured to receive a current wearer's behavior, state, and requirements through voice information of the wearer.
  • the sensing unit 430 may include a sensor configured to detect deformation of the thermal reaction member 100.
  • the sensing unit 430 may include a strain gauge.
  • the power supply unit 330 may be configured to supply electricity to at least one of the control unit 300, the electricity supply unit 310, and the detection unit 320.
  • the control unit 300 may control the current supplied by the electricity supply unit 310 to the heat-reactive member based on information sensed by the sensing unit 320.
  • the sensing unit 320 may transmit the measured EMG information to the control unit 300, and the control unit 300 May determine that the wearer intends to bend the arm based on the EMG information.
  • the control unit 300 may calculate a force required for the wearer to bend an arm, and may calculate a target force to be output from the research motive 10.
  • the controller 300 may control the current supplied from the electricity supply unit 310 to the thermal reaction member so that the calculated target force is output.
  • the controller of the oil research motive according to the present invention can control the electricity supply unit so that when the thermal reaction member is changed to a relaxed state, power supply to the thermal reaction member is cut off and power to the cooling unit is supplied.
  • the supply of power to the heat-reactive member is cut off, the temperature starts to decrease, and the heat-reactive member starts to relax.
  • power to the cooling unit is supplied to operate a cooling surface located near the heat-reactive member to accelerate a decrease in temperature of the heat-reactive member, thereby increasing a relaxation rate of the heat-reactive member.
  • 4A and 4B are plan views illustrating an example of a contraction or relaxation operation of the flow research motive of FIG. 1.
  • 5A and 5B are plan views illustrating another example of a contraction or relaxation operation of the flow research motive of FIG. 1.
  • the cooling unit may be connected to the main body so as to be located inside the heat reaction member in the longitudinal direction.
  • the cooling unit may be disposed between the first and second bodies.
  • FIGS. 4A and 4B show a contracted state and a relaxed state, respectively.
  • the body fabric
  • the lengths of the first and second bodies can be reduced from L1' and L3' to L1 and L3, respectively.
  • the cooling unit may be connected to the main body so as to be positioned outside in the longitudinal direction of the thermal reaction member.
  • the main body 400 may be disposed between the first and second cooling units 200c and 200d.
  • 5A and 5B show a contracted state and a relaxed state, respectively.
  • the body fabric
  • the body may contract together along the heat-reactive member.
  • the length of the body can be reduced from L2' to L2.
  • FIGS. 4A, 4B, 5A, and 5B it is shown that the cooling unit does not contract or relax.
  • the cooling unit can contract or relax together like the main body when the cooling unit is made of a flexible material.
  • FIG. 6 is a block diagram of a flow research motivation according to another embodiment of the present invention.
  • 7A and 7B are configuration diagrams showing another example of the flow research motivation of FIG. 6.
  • the oil research motive 11 according to the present embodiment is substantially the same as the oil research motive 10 described with reference to FIGS. 1 to 3 except for the cooling unit 600, so the same reference numerals are used for the same components. Used and redundant descriptions are omitted.
  • the cooling unit 600 is configured to forcibly cool the thermal reaction member.
  • cooling air is injected to heat the cooling air. It is configured to directly contact the reaction member 100. As a result, it is possible to solve the problem in the conventional actuator, which has a slow relaxation speed due to relying on natural cooling.
  • the cooling unit 600 guides the cooling air input passage 610 configured to guide the cooling air into the body 400 and the cooling air introduced into the body 400 to the outside of the body. It includes a cooling air discharge passage 620 configured to.
  • the input passage 610 and the discharge passage 620 may be made of a flexible material.
  • a driving means such as a fan or a blower.
  • the cooling air input passage 610 and the cooling air discharge passage 620 each include an inlet 611 and an outlet 621 configured with open openings.
  • the cooling air input passage 610 is formed at one end of the body corresponding to the upper part of the cloth, and the cooling air discharge passage 620 is formed at the other end of the body corresponding to the lower part of the cloth.
  • the openings formed in the two flow paths are oriented so as to face each other, so that smooth air flow in the body can be induced.
  • the inlet 611 of the cooling air input passage 610 may be oriented in substantially the same direction as the direction in which the thermal reaction member is arranged inside the body. As a result, cooling air flows between the plurality of heat-reactive members, thereby increasing cooling efficiency.
  • FIGS. 7A and 7B show an example of the cooling air input flow path 610 described above and the flow research motive in a state in which the input flow path 610 according to this example is installed in the main body.
  • the cooling air input flow path 610 may include a fine input flow path 610a extending from the cooling air input flow path in a direction in which the thermal reaction member is arranged (in the vertical direction in the same drawing). .
  • the micro-introduction passage 610a is also composed of a plurality, and as shown in FIG. have. This increases the cooling effect for each of the thermally reactive members and has an electrical insulation effect that prevents contact between the thermally reactive members.
  • the length of the micro-introduction passage 610a is configured to have a length shorter than the length in the contracted state of the heat reaction member (see the contracted state of FIG. 8B).
  • a plurality of input ports 611 are formed on the flow path in the micro-input passage 610a, and the plurality of inlets are installed so that the openings are oriented in a direction orthogonal to the direction in which the thermal reaction members are arranged. It contributes to rapid cooling of the heat-reactive member.
  • 8A to 8D are plan views illustrating a contraction or relaxation operation of the flow research motive of FIG. 6.
  • 9A to 9D are plan views illustrating a contraction or relaxation operation of the flow research motive of FIGS. 7A and 7B.
  • 8A and 9A are an initial relaxation state of the oil research unit 11, showing a state in which the power of the oil research unit 11 is turned off and the cooling air input is turned off.
  • FIGS. 8B and 9B show a state in which the oil research synchronous machine 11 is transformed from a relaxed state to a contracted state, and the power of the oil research synchronous machine 11 is turned on and the cooling air input is turned off.
  • the body fabric may contract together along the heat-reactive member.
  • FIGS. 8C and 9C show the state in which the oil research motive 11 has been transformed from a contracted state to a relaxed state, and the power of the oil research motive 11 is turned off and the cooling air input by the cooling unit 600 is turned on. .
  • FIGS. 8D and 9D show a state in which the oil research motive 11 has improved the cooling rate of the thermal reaction member 100 by the cooling air of the cooling unit 600 and finally returns to the initial relaxed state in a short time. Show.
  • FIG. 10 is a block diagram of a wearable robot including the flow research motive of FIG. 1.
  • 11A and 11B are exemplary diagrams for explaining the operation of the wearable robot of FIG. 10.
  • the wearable robot may include a clothing body 20 and an oil research motive connected to the clothing body 20.
  • the oil research motive may be applied to both the oil research motivation 10 described with reference to FIGS. 1 to 5B and the oil research motivation 11 described with reference to FIGS. 6 to 9D, and these flexible actuators ( Since 10 and 11) have been described above, detailed descriptions will be omitted below.
  • the flexible actuators 10 and 11 may be fabricated in a cloth shape, and thus may be connected to the garment body 20 in the form of cloth.
  • the garment body 20 is a part that forms the base of the garment for muscle strength.
  • a top is described as an example, but it is not limited thereto, and may be applied to a bottom.
  • the garment main body 20 may include an inner skin and an outer skin, and the flow research motives 10 and 11 may be provided between the inner and outer skin.
  • the research motives 10 and 11 may be disposed near a position corresponding to the joint of the wearer's body on the clothing body.
  • the garment body 20 may include first and second body fixing parts 510 and 520.
  • the first and second body fixing parts 510 and 520 may be disposed opposite to each other based on a position corresponding to a joint in the garment body 20.
  • the joint is an elbow
  • the first body fixing part 510 may be a part corresponding to the upper arm
  • the second body fixing part 520 may be a part corresponding to the lower arm.
  • one side of the Yu research motives 10 and 11 may be fixed to the first body fixing part, and the other side of the Yu research motives 10 and 11 may be fixed to the second body fixing part of the garment body.
  • the first and second body fixing parts may include a band, and the band wraps around the wearer's arm so that artificial muscles are in close contact with the wearer's arm, or the first and second body fixation parts are It can be fixed without moving on the body.
  • the wearable robot includes a sensor 320a or 320b configured to detect a motion of the wearer, and the controller 300 of the wearable robot detects a relaxation motion of the wearer, and the thermal reaction member
  • the electricity supply unit 310 may be controlled so that power supply to the furnace is cut off and power to the cooling unit is supplied.
  • the wearable robot may include first and second oil research motives 10a and 10b.
  • each of the first and second oil research motives 10a and 10b may be the aforementioned oil research motives 10 and 11.
  • the first and second research motives 10a and 10b are each positioned on the inside and outside of the arm (or leg). It can be arranged facing each other.
  • the control unit of the wearable robot when a preset motion of the wearer, for example, a motion in which the arm (or leg) is bent, is detected, the first flow research motive 10a contracts, and/or the second flow research motivation (10b) can be configured to relax. That is, the control unit controls the electricity supply so that power is supplied to the thermal reaction member of the first oil research unit 10a, and/or the power supply to the thermal reaction member of the second oil research unit 10b is cut off and at the same time, the second flexible The electricity supply unit may be controlled so that power is supplied to the cooling unit of the driver 10b.
  • FIG. 12 is a block diagram of a massage device including the flow research motive of FIG. 1.
  • 13A, 13B, 14A, and 14B are exemplary views for explaining the operation of the massage device of FIG. 12.
  • the massage device 30 may include at least one elastic band 610 and 620 and an oil research motive connected to the elastic band.
  • the oil research motive may be applied to both the oil research motivation 10 described with reference to FIGS. 1 to 5B and the oil research motivation 11 described with reference to FIGS. 6 to 9D, and these flexible actuators ( Since 10 and 11) have been described above, detailed descriptions will be omitted below.
  • each of the first and second elastic bands 610 and 620 may be connected to one side and the other side of the main body of the oil research motive.
  • a control unit and/or a power supply unit 700 may be connected to one side of the first elastic band 610.
  • a power connector 720 is formed on one side of the second elastic band 620, which may be coupled to another connector 710 formed on the power supply unit 700. That is, according to this structure, when the power connectors 710 and 720 are connected, power can be supplied from the power supply unit 700 to the thermal reaction member 100.
  • FIGS. 13A and 13B illustrate a relaxed state and a contracted state of the massage device, respectively.
  • FIGS. 14A and 14B illustrate a relaxed state and a contracted state of the massage device in a state in which the connector of the massage device is connected.
  • the massage device may be configured to contract when in use and to relax when not in use.
  • control unit may control the electricity supply unit such that power supply to the thermal reaction member is cut off and power to the cooling unit is supplied so that the massage device is relaxed.
  • control unit may control the electricity supply unit so that power is supplied to the heat reaction member so that the massage device contracts and the power supply to the cooling unit is cut off.
  • the cooling unit 200 is coupled to one surface of the main body accommodating the thermal reaction member.
  • the cooling fluid may be accommodated in the body, and a protrusion may be formed on a surface of the body to which the cooling part is not coupled.
  • the massage device is not limited to this structure, as described above, it is apparent to those skilled in the art that a part of the body of the massage device may be formed in a structure in which a cooling unit is replaced.
  • the control method of the flow research motives 10 and 11 may include a relaxation step (step S1110), a maximum relaxation step (step S1120), and a contraction step (step S1130).
  • step S1110 when the heat-reactive member is changed to a relaxed state, power supply to the heat-reactive member is cut off and power to the cooling unit may be supplied.
  • the temperature of the thermally reactive member begins to decrease and begins to relax.
  • the cooling surface located near the heat reaction member can be operated. Accordingly, as the temperature decrease of the thermally reactive member is accelerated, the relaxation rate of the thermally reactive member may be increased.
  • step S1120 when the thermal reaction member reaches the maximum relaxation state, the electricity supply unit may be controlled so that power supply to the cooling unit is stopped.
  • step S1130 when an input signal related to contraction of the thermally reactive member is received through a sensor or the like, the controller may control the electricity supply to supply power to the thermally reactive member. Accordingly, the temperature of the thermally reactive member is increased and the thermally reactive member may be changed to a contracted state.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component.
  • the devices and components described in the embodiments are a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), a programmable gate array (PLU). It may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a logic unit), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • a cloth-type oil research motive using a shape memory alloy spring and including a cooling device for temperature control thereof, a wearable robot including the same, and a massage device.
  • the shape memory alloy spring has a large power density of the shape memory alloy wire and can generate a large displacement (for example, up to several hundred percent) at the same time, a small, lightweight and noiseless wearable cloth type oil research motive, including A wearable robot and a massage device may be provided.

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Abstract

냉각장치를 포함하는 유연구동기, 이를 포함하는 웨어러블 로봇, 이를 포함하는 마사지 장치, 및 이의 제어방법에서, 상기 유연구동기는 열반응 부재, 냉각부 및 제어부를 포함한다. 상기 열반응 부재는 온도 변화에 따라 수축 또는 이완 가능하도록 구성된다. 상기 냉각부는 상기 열반응 부재 측에 배치되는 냉각면, 및 상기 냉각면의 반대편에 배치되는 발열면을 포함한다. 상기 제어부는 상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때, 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된다.

Description

냉각장치를 포함하는 유연구동기, 이를 포함하는 웨어러블 로봇, 이를 포함하는 마사지 장치, 및 이의 제어방법
본 발명은 냉각장치가 구비된 유연구동기, 이를 포함하는 웨어러블 로봇, 이를 포함하는 마사지 장치, 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이완응답성 향상을 위한 냉각장치를 포함하는 유연구동기, 상기 유연구동기를 포함하는 웨어러블 로봇, 상기 유연구동기를 포함하는 마사지 장치, 및 상기 유연구동기의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 산업 현장의 근로자, 하역근로자, 택배근로자 등은 무거운 중량의 물체를 반복적으로 들고 이동하는 동작을 수행하는 경우가 많다.
이러한 작업은 여러 사람의 인력이 요구되거나 현장 상황에 따라 중장비나 기중기, 도르래 등의 보조장비가 사용되어야 하는 불편이 있다. 또한, 사람이 직접 작업할 경우에는 높은 작업 강도로 인해 근로자의 피로 증가와 작업능률의 저하는 물론이고, 근골격계 손상 등의 산업재해와 관련 직종의 기피 현상에 대한 문제가 있으며, 보조장비를 사용할 경우에는 비교적 넓은 이동공간이나 설치공간이 필요하므로, 사용범위가 제한적인 문제가 있다.
이러한 문제로 인해 반복적인 하중을 들고 일어서는 동작이나 무거운 하중을 버티는 동작을 완화시키기 위한 착용형 근력보조장치의 필요성이 대두되고 있다.
최근 개발되고 있는 근력보조장치는 모터와 프레임 등을 이용하여 팔이나 다리의 측면에 부착하여 구동되는 방식이 대부분이다.
이러한 방식의 근력보조장치는 프레임이나, 각종 프레임의 구동을 위한 모터 등으로 구성되어 무게가 무겁고 딱딱하여 자연스러운 움직임을 방해할 뿐만 아니라, 착용이 불편한 문제점이 있다.
따라서, 무게가 가볍고, 인체 근육과 유사한 위치에 부착되어 신체의 움직임을 방해하지 않을 뿐만 아니라 다양한 동작의 응답성을 향상시킬 수 있는 웨어러블 로봇(근력 증강용 의복)의 개발이 요구된다.
이러한 요구에 응답하여 형상기억합금 스프링을 이용한 옷감형 유연구동기 및 이를 이용한 근력보조장치가 제안되었으나, 형상기억합금 스프링은 온도 제어시 자연 냉각에 의존하여 냉각 속도가 느리므로, 이러한 웨어러블 로봇(근력 보조 장치)의 대부분은 이완 속도가 느리다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 이와 연관된 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 예시적 목적은, 인체 근육과 유사한 위치에 부착되어 신체의 움직임을 방해하지 않을 뿐만 아니라 다양한 동작의 응답성을 향상시킬 수 있으며, 형상기억합금 스프링을 이용하고, 상기 형상기억합금 스프링의 냉각 속도를 향상시킬 수 있는 유연구동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 예시적 목적은 상기 유연구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 예시적 목적은 상기 유연구동기를 포함하는 마사지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 예시적 목적은 상기 유연구동기의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 위한 일 실시예에 따른 유연구동기는 열반응 부재, 냉각부 및 제어부를 포함한다. 상기 열반응 부재는 온도 변화에 따라 수축 또는 이완 가능하도록 구성된다. 상기 냉각부는 상기 열반응 부재 측에 배치되는 냉각면, 및 상기 냉각면의 반대편에 배치되는 발열면을 포함한다. 상기 제어부는 상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때, 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 냉각부의 냉각면 및 발열면은 상기 냉각부로 전원이 공급될 때 각각 냉각 및 발열하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉각부는 유연 열전소자이고, 상기 본체는 상기 열반응 부재의 수축 또는 이완시 함께 수축 또는 이완 가능한 재질로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 내부에 상기 열반응 부재의 적어도 일부를 수용하도록 구성되는 본체를 더 포함하며, 상기 본체와 상기 냉각부는 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉각부는, 상기 열반응 부재의 길이 방향에서 내측 또는 외측에 위치하도록 상기 본체와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉각부는 상기 열반응 부재를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치되는 제 1 및 제 2 냉각부들을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적을 위한 다른 실시예에 따른 유연구동기는 열반응 부재, 냉각부 및 제어부를 포함한다. 상기 열반응 부재는 온도 변화에 따라 수축 상태와 이완 상태 사이에서 변경 가능하도록 구성된다. 상기 냉각부는 상기 열반응 부재를 강제로 냉각시키도록 구성된다. 상기 제어부는 상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된다. 이 경우, 상기 냉각부는 상기 열반응 부재가 이완 상태에 있는 경우 상기 열반응 부재의 이완 속도를 증가시키기 위하여 상기 열반응 부재와 직접적으로 접촉하도록 구성된다.
일 실시예에서, 내부에 상기 열반응 부재의 적어도 일부를 수용하도록 구성되는 본체를 더 포함하며, 상기 냉각공기는 상기 본체 내부에 분사될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉각부는, 상기 냉각공기를 상기 본체 내부로 유도하기 위하여 구성된, 투입구를 포함하는 냉각공기 투입유로, 및 상기 냉각공기를 상기 본체 외부로 유도하기 위하여 구성된, 배출구를 포함하는 냉각공기 배출유로를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 열반응 부재는 상기 본체 내부에서 일 방향으로 배열되며, 상기 냉각공기 투입유로의 투입구는 상기 일 방향을 향하여 개구(opening)가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉각공기 투입유로는 상기 본체의 일 단에 형성되고, 상기 냉각공기 배출유로는 상기 본체의 타 단에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 열반응 부재는 상기 본체 내부에서 일 방향으로 배열되며, 상기 냉각공기 투입유로는 상기 냉각공기 투입유로로부터 상기 일 방향으로 연장 형성된 미세투입유로를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 미세투입유로는 상기 열반응 부재의 수축상태에서의 길이보다 짧은 길이를 갖도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 미세투입유로와 상기 열반응 부재는 각각 복수로 구성되고, 각각의 미세투입유로는 복수의 열반응 부재들 사이에 배치되어 상기 열반응 부재들 사이의 접촉을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 투입구는 상기 미세투입유로에 복수개 형성되고, 상기 복수개의 투입구 중 적어도 일부는 상기 일 방향에 직교하는 방향으로 개구가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 위한 일 실시예에 따른 웨어러블 로봇은 의복 본체 및 상기 유연구동기를 포함하며, 상기 유연구동기의 일측은 제 1 신체고정부에 배치되고, 상기 유연구동기의 타측은 상기 의복 본체에서 관절이 대응되는 위치를 기준으로 상기 제 1 신체고정부와 반대편에 있는 제 2 신체고정부에 배치된다.
일 실시예에서, 상기 웨어러블 로봇은 착용자의 동작을 감지하도록 구성된 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서가 상기 착용자의 이완 동작을 감지하는 경우, 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 위한 일 실시예에 따른 마사지 장치는 탄성 밴드 및 상기 탄성 밴드에 연결되는 상기 유연구동기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적을 위한 일 실시예에 따른 유연구동기의 제어방법에서, 상기 유연구동기는 온도 변화에 따라 수축 또는 이완 가능하도록 구성된 열반응 부재, 상기 열반응 부재 측에 배치되는 냉각면, 및 상기 냉각면의 반대편에 배치되는 발열면을 포함하는 냉각부, 및 상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때, 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다. 그리하여, 상기 유연구동기의 제어방법에서, 상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어한다.
일 실시예에서, 상기 열반응 부재가 최대 이완 상태에 도달하면 상기 냉각부로의 전원 공급이 중단되도록 전기공급부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 열반응 부재가 수축 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원이 공급되도록 전기공급부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 위한 일 실시예에 따른 유연구동기의 제어방법에서, 상기 유연 구동기는 온도 변화에 따라 수축 상태와 이완 상태 사이에서 변경 가능하도록 구성된 열반응 부재, 상기 열반응 부재를 강제로 냉각시키도록 구성된 냉각부, 및 상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다. 그리하여, 상기 유연구동기의 제어방법에서, 상기 열반응 부재가 이완 상태에 있는 경우 상기 열반응 부재의 이완 속도를 증가시키기 위하여 상기 열반응 부재와 직접적으로 접촉하도록 구성된 냉각공기를 분사한다.
일 실시예에서, 상기 냉각공기는 상기 열반응 부재의 배열 방향과 동일한 방향 또는 상기 배열 방향에 직교하는 방향으로 분사될 수 있다.
본 실시예들에 따르면 형상기억합금 스프링을 이용하고 이의 온도제어를 위한 냉각장치를 구비하는 옷감형 유연구동기, 이를 포함하는 웨어러블 로봇 및 마사지 장치의 제공이 가능하다.
구체적으로, 형상기억합금 스프링은 형상기억합금 와이어의 큰 파워밀도를 가지며 동시에 큰 변위(예를 들어 수백%까지)를 발생시킬 수 있기 때문에 소형, 경량 및 무소음 착용형 옷감형 유연구동기, 이를 포함하는 웨어러블 로봇 및 마사지 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연구동기의 구성도이다.
도 2는 도 1의 유연구동기의 일 예를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1의 유연구동기의 다른 예를 도시한 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 유연구동기의 수축 또는 이완 동작의 예를 도시한 평면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 유연구동기의 수축 또는 이완 동작의 다른 예를 도시한 평면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연구동기의 구성도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 유연구동기의 다른 예를 나타내는 구성도이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 6의 유연구동기의 수축 또는 이완 동작을 도시한 평면도들이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 7a 및 도 7b의 유연구동기의 수축 또는 이완 동작을 도시한 평면도들이다.
도 10은 도 1의 유연구동기를 포함하는 웨어러블 로봇의 구성도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10의 웨어러블 로봇의 동작을 설명하기 위한 예시도들이다.
도 12는 도 1의 유연구동기를 포함하는 마사지 장치의 구성도이다.
도 13a, 도 13b, 도 14a 및 도 14b는 도 12의 마사지 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시내용은 도면 및 이상의 설명에서 상세하게 예시되고 설명되었지만, 본 개시내용은 특성이 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 하고, 단지 소정의 실시형태가 도시되고 설명되었으며, 본 개시내용의 정신 내에 들어가는 모든 변화와 변형은 보호되는 것이 바람직함이 이해될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유연구동기에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연구동기의 구성도이다. 도 2는 도 1의 유연구동기의 일 예를 도시한 측면도이다. 도 3은 도 1의 유연구동기의 다른 예를 도시한 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유연구동기 (10)는 열반응 부재(100), 냉각부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에서의 상기 유연 구동기(10)는 옷감의 형태로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 열반응 부재(100)는 일 방향(D1)을 따라 연장되며, 온도 변화에 따라 수축 또는 이완 가능하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 열반응 부재는 전기가 공급되면 발생하는 열에 반응하여 일 방향을 따라 수축될 수 있다. 또한, 전기 공급이 중단되어 온도가 감소되면, 상기 일 방향의 반대 방향(D1)으로 이완될 수 있다.
열반응 부재(100)는 열에 반응하는 형상기억합금 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 열반응 부재(100)는 형상기억합금 와이어 또는 형상기억합금 스프링으로 이루어질 수 있다.
또는, 열반응 부재(100)는 형상기억합금 소재뿐만 아니라, 열에 의하여 반응하는 다양한 열반응 물질, 예를 들면, 형상기억수지(shape memory resin), 형상기억고분자(shape memory polymer, SMP), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리아미드(polyamide), 나일론(nylon) 등으로 이루어질 수 있다.
열반응 부재(100)는 복수의 다발로 구성될 수 있으며, 이 때 복수의 열반응 부재는 평행하게 배치될 수 있다.
복수의 열반응 부재의 일측의 일부(110a), 일측의 또 다른 일부(110b), 타측의 일부(120a), 타측의 또 다른 일부(120b)는 서로 연결될 수 있다. 또한, 타측의 일부 및 또 다른 일부(120a, 120b)는 서로 연결될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 열반응 부재의 일측의 일부(120a), 타측, 일측의 또 다른 일부(110b) 순서로 또는 그 반대 순서로 전류가 흐를 수 있다.
열반응 부재(100)는 본체 내에 수용될 수 있다. 본체는 열반응 부재를 전체적으로 감싸는 형태로 이루어질 수 있다.
본체의 일측 또는 타측에는 제 1 및 제 2 고정부들(510, 520)이 배치될 수 있다. 앞서 설명한 열반응 부재의 일측은 제 1 고정부(510)에 고정되고, 열반응 부재의 타측은 제 2 고정부(520)에 고정될 수 있다.
한편, 제 1 및 제 2 고정부들(510, 520)은 홀(530)을 포함할 수 있다. 상기 유연 구동기는 위의 홀을 이용하여 다른 부재와 연결되어 사용될 수 있다.
한편, 본체(410, 420)는 다양한 소재로 이루어질 수 있으며, 열반응 부재의 수축 또는 이완시 함께 수축 또는 이완 가능한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본체는 유연한 소재, 보다 바람직하게는 패브릭 소재로 이루어질 수 있다.
도 1을 참고하면, 열반응 부재들 각각이 서로 절연되도록 하기 위해서 본체에는 스티치부(430)가 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면 열반응 부재들 각각이 서로 접하는 것이 방지될 수 있다.
냉각부(200)는 전기가 공급되는 경우 제 1 면은 냉각되고, 제 2 면은 발열되도록 구성될 수 있다.
다시 말해, 냉각부(200)는 냉각면 및 발열면을 포함하며, 냉각면 및 발열면은 상기 냉각부로 전원이 공급될 때 각각 냉각 및 발열하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 냉각부(200)는 열전소자 (또는 펠티어 소자), 보다 구체적으로는 유연 열전소자로 구성될 수 있다.
도 2 또는 도 3을 참고하면, 냉각부(200)의 냉각면(210)은 열반응 부재 측에 배치되고, 냉각부(200)의 발열면(220)은 상기 냉각면(210)의 반대편에 배치될 수 있다. 나아가, 냉각면(210)은 열반응 부재의 적어도 일부에 접하도록 배치될 수 있다. 이런 배치에 따르면, 상기 냉각부에 전원이 공급되면, 냉각면에 의해 열 반응 부재는 냉각될 수 있다.
냉각부(200)는 펠티어 효과를 구현할 수 있는 구성일 수 있다. 펠티에 효과는 금속 내에 전류가 흐를 때 열류가 함께 흐르고, 양 금속에서 열류가 상등하지 않기 때문에 접속면에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 것처럼 보인다고 해석되고 있다. 펠티에 효과에서 열의 발생과 흡수는 가역적이기 때문에 전류의 흐름을 통해 한쪽이 발열하면 다른 쪽은 흡열하며, 전류의 흐름을 반대로 하면 열의 발생은 흡수로, 흡수는 발생으로 변할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 냉각부(200)는 패브릭과 연결되어 사용되기 적합하도록 유연한 소재로 구성될 수 있다.
도 2 또는 도 3을 참고하면, 냉각부 및 본체는 서로 연결될 수 있다. 다시 말해, 본체의 적어도 일부는 냉각부로 대체될 수 있다.
구체적으로 도 2에서는 본체의 일면의 일부가 냉각부로 대체된 예가 도시된다. 이 경우, 냉각부의 일단 및 타단이 각각 제 1 및 제 2 본체들(410, 420)에 연결된다. 이 때, 본체의 타면(430)에는 냉각부가 형성되지 않을 수 있다.
이와 달리, 도 3에서는 본체의 일면 및 타면 각각의 일부가 제 1 및 제 2 냉각부들(220, 220a)로 대체된 실시예가 도시된다. 본 예에서는 제 1 냉각부(220)의 일단 및 타단이 각각 제 1 및 제 2 본체들(410, 420)에 연결되고, 제 2 냉각부(220a)의 일단 및 타단이 각각 제 3 및 제 4 본체들(410a, 420a)에 연결될 수 있다. 그리하여, 제 1 및 제 2 냉각부는 열반응 부재를 사이에 두고 마주보도록 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 유연 구동기는 제어부(300), 전기공급부(310), 감지부(320) 및 전원부(330)를 더 포함할 수 있다.
제어부(300)는, 열반응 부재(100)가 수축 상태에서 이완 상태로, 또는 그 반대로 변경될 수 있도록 상기 열반응 부재(100)에 전기 공급 여부를 제어하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(300)는 전기공급부(310)를 통해 상기 열반응 부재(100)에 전기 공급 여부를 제어할 수 있다. 제어부(300)가 전기공급부(310)에 전기공급신호를 전달하면, 상기 전기공급부(310)는 열반응 부재(100)에 전류를 공급할 수 있다. 또한, 제어부(300)가 전기공급부(310)에 전기공급 중단신호를 전달하면, 상기 전기공급부(310)는 열반응 부재(100)에 전류가 더 이상 흐르지 않도록 전류 공급을 중단할 수 있다.
이와 같은 전기 공급 여부 제어에 의하여 열반응 부재(100)에 전류가 공급되면 열이 발생되어 열반응 부재(100)가 수축되고, 전류 공급이 중단되면 온도가 감소되어 열반응 부재(100)가 이완된다. 이 때, 열반응 부재(100)의 이완 속도는 상대적으로 느리며, 본 발명에서는 냉각부(200)를 도입하여 이완 동작의 응답성을 향상시키고자 한다.
전기공급부(310)는 열반응 부재에 연결되어 열반응 부재에 전류를 공급하도록 구성될 수 있으며, 구체적인 설명은 생략한다.
감지부(320)는 착용자의 생체정보 또는 동작을 감지하도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 여기서, 생체정보는 근전도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지부(320)가 근전도센서를 포함하는 경우, 상기 센서는 중량물의 파지, 이동, 및 지탱에 따라 착용자의 근육의 움직임 또는 동작(구체적으로, 수축 동작 또는 이완 동작)을 감지할 수 있다. 다른 예로서, 감지부(320)는 음성센서를 포함할 수 있으며, 이 경우 센서는 착용자의 음성정보를 통해 현재 착용자의 행동, 상태, 요구사항 등을 입력받도록 구성될 수 있다.
또한, 감지부(430)는 열반응 부재(100)의 변형을 감지하도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지부(430)는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.
전원부(330)는 제어부(300), 전기공급부(310), 및 감지부(320) 중 적어도 하나에 전기를 공급하도록 구성될 수 있다.
제어부(300)는 감지부(320)에서 감지되는 정보를 기초로 전기공급부(310)가 열반응 부재로 공급하는 전류를 제어할 수 있다.
예를 들어, 착용자가 팔을 굽히는 동작과 같이 열반응 부재의 수축이 요구되는 동작을 수행하는 경우, 감지부(320)는 측정된 근전도 정보를 제어부(300)로 전달할 수 있으며, 제어부(300)는 근전도 정보를 기초로 착용자가 팔을 굽히려는 동작을 의도하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 착용자가 팔을 굽히는데 필요한 힘을 계산하여, 유연구동기(10)에서 출력되어야 하는 목표력을 산출할 수 있다. 그리고, 이를 구현하기 위해 제어부(300)는 산출된 목표력이 출력되도록 전기공급부(310)에서 열반응 부재에 공급하는 전류를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 유연구동기의 제어부는, 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 열반응 부재로의 전원 공급이 차단되어 온도가 감소되기 시작하여 열반응 부재는 이완되기 시작한다. 이와 함께, 냉각부로의 전원은 공급되어 열반응 부재와 가까운 측에 위치한 냉각면이 동작되어 열반응 부재의 온도 감소가 가속됨에 따라 열반응 부재의 이완 속도가 증가될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 유연구동기의 수축 또는 이완 동작의 예를 도시한 평면도들이다. 도 5a 및 도 5b는 도 1의 유연구동기의 수축 또는 이완 동작의 다른 예를 도시한 평면도들이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 실시예에서, 냉각부는 열반응 부재의 길이 방향 상에서 내측에 위치하도록 본체에 연결될 수 있다. 다시 말해, 냉각부는 제 1 및 제 2 본체들 사이에 배치될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각 수축된 상태 및 이완된 상태를 도시한다. 열반응 부재에 전류가 흘러 수축되면 본체(패브릭)는 열반응 부재를 따라 함께 수축될 수 있다. 따라서 제 1 및 제 2 본체들의 길이는 각각 L1' 및 L3'에서 L1 및 L3로 감소될 수 있다.
이와 달리, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 실시예에서, 냉각부는 열반응 부재의 길이 방향 상에서 외측에 위치하도록 본체와 연결될 수 있다. 다시 말해, 제 1 및 제 2 냉각부들(200c, 200d) 사이에 본체(400)가 배치될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 각각 수축된 상태 및 이완된 상태를 도시한다. 열반응 부재에 전류가 흘러 수축되면 본체(패브릭)는 열반응 부재를 따라 함께 수축될 수 있다. 따라서 본체의 길이는 L2'에서 L2로 감소될 수 있다.
한편, 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b에서는 냉각부는 수축 또는 이완되지 않는 것으로 도시되었으나, 냉각부가 유연한 재질로 이루어지는 경우 본체와 마찬가지로 함께 수축 또는 이완될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연구동기의 구성도이다. 도 7a 및 도 7b는 도 6의 유연구동기의 다른 예를 나타내는 구성도이다.
본 실시예에 의한 유연구동기(11)는 냉각부(600)를 제외하고는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 상기 유연구동기(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
우선, 도 6을 참조하면, 본 실시예에서의 상기 유연구동기(11)에서, 상기 냉각부(600)는 열반응 부재를 강제로 냉각시키도록 구성된다.
즉, 본 실시예에서의 냉각부(600)는 열반응 부재(100)가 이완 상태에 있는 경우, 열반응 부재(100)의 이완 속도를 증가시키기 위하여, 냉각공기를 분사하여 이러한 냉각공기가 열반응 부재(100)와 직접적으로 접촉하도록 구성된다. 이로 인하여 자연냉각에 의존할 수밖에 없어 이완 속도가 느렸던 종래 구동기에서의 문제점을 해결할 수 있다.
냉각공기를 본체(400) 내부에 분사하기 위하여, 냉각부(600)는 냉각공기를 본체(400) 내부로 유도하도록 구성된 냉각공기 투입유로(610)와 내부에 유입된 냉각공기를 본체 외부로 유도하도록 구성된 냉각공기 배출유로(620)를 포함한다. 이러한 투입유로(610)와 배출유로(620)는 유연한 재질로 구성될 수 있다.
한편, 냉각공기의 흐름은 팬이나 블로어 등의 구동수단(미도시)에 의하여 작동한다.
냉각공기 투입유로(610) 및 냉각공기 배출유로(620)는 개방형 개구(opening)로 구성된 투입구(611) 및 배출구(621)를 각각 포함한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 냉각공기 투입유로(610)는 옷감의 상부에 해당하는 본체의 일 단에 형성되고, 냉각공기 배출유로(620)는 옷감의 하부에 해당하는 본체의 타 단에 형성되어, 두 유로들에 형성된 개구들이 서로 마주보도록 배향되어 본체 내부에서의 원활한 공기 흐름을 유도할 수 있다.
예를 들어, 냉각공기 투입유로(610)의 투입구(611)는, 열반응 부재가 본체 내부에서 배열된 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 배향될 수 있다. 이로써 냉각공기가 복수의 열반응 부재들 사이로 흘러 냉각 효율이 상승하게 된다.
한편, 도 7a 및 도 7b는 앞서 설명한 냉각공기 투입유로(610)의 일 예 및 이러한 예에 의한 투입유로(610)가 본체에 설치된 상태의 유연구동기를 각각 나타낸다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 냉각공기 투입유로(610)는 냉각공기 투입유로로부터 열반응 부재가 배열된 방향(동 도면에서는 상하 방향)으로 길게 연장 형성된 미세투입유로(610a)를 포함할 수 있다.
복수로 형성된 열반응 부재와 마찬가지로 미세투입유로(610a) 또한 복수로 구성되고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 각각의 미세투입유로(610a)는 복수의 열반응 부재들 사이에 배치되도록 설치될 수 있다. 이는 열반응 부재들 각각에 대한 냉각효과를 올리는 동시에 열반응 부재들끼리의 접촉을 방지하는 전기 절연 효과를 갖는다. 한편, 이러한 미세투입유로(610a)의 길이는 열반응 부재의 수축상태에서의 길이보다 짧은 길이를 갖도록 구성된다(도 8b의 수축상태 참조).
도 7a에 도시된 바와 같이, 이러한 미세투입유로(610a)에는 투입구(611)가 유로 상에 복수개 형성되고, 복수의 투입구는 열반응 부재가 배열된 방향에 직교하는 방향으로 개구가 배향되도록 설치되어 열반응 부재의 신속한 냉각에 기여한다.
도 8a 내지 도 8d는 도 6의 유연구동기의 수축 또는 이완 동작을 도시한 평면도들이다. 도 9a 내지 도 9d는 도 7a 및 도 7b의 유연구동기의 수축 또는 이완 동작을 도시한 평면도들이다.
도 8a 및 도 9a는 유연구동기(11)의 초기 이완상태로서, 유연구동기(11)의 전원을 off 하고 냉각공기 투입을 off 한 상태를 나타낸다.
다음, 도 8b 및 도 9b는 유연구동기(11)가 이완상태에서 수축상태로 변형된 것으로서, 유연구동기(11)의 전원을 on 하고 냉각공기 투입을 off 한 상태를 나타낸다. 열반응 부재에 전류가 흘러 수축되면 본체(패브릭)는 열반응 부재를 따라 함께 수축될 수 있다.
다음, 도 8c 및 도 9c는 유연구동기(11)가 수축상태에 이완상태로 변형된 것으로서, 유연구동기(11)의 전원을 off 하고 냉각부(600)에 의한 냉각공기 투입을 on 한 상태를 나타낸다.
마지막으로, 도 8d 및 도 9d는 유연구동기(11)가 냉각부(600)의 냉각공기에 의하여 열반응 부재(100)의 냉각속도가 향상되어 최종적으로 빠른 시간에 초기 이완상태에 복귀한 상태를 나타낸다.
한편, 이하에서는, 도 10 내지 도 11b를 참고하여, 도 1의 유연구동기를 포함하는 웨어러블 로봇(또는 근력 증강용 의봇)에 대하여 설명하도록 한다.
도 10은 도 1의 유연구동기를 포함하는 웨어러블 로봇의 구성도이다. 도 11a 및 도 11b는 도 10의 웨어러블 로봇의 동작을 설명하기 위한 예시도들이다.
도 10, 도 11a 및 도 11b를 참고하면, 상기 웨어러블 로봇은 의복본체(20) 및 상기 의복본체(20)에 연결되는 유연구동기를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 유연구동기는 도 1 내지 도 5b를 참조하여 설명한 상기 유연구동기(10), 및 도 6 내지 도 9d를 참조하여 설명한 상기 유연구동기(11)가 모두 적용될 수 있으며, 이러한 유연 구동기들(10, 11)에 대하여는 전술하였으므로 이하에서는 자세한 설명은 생략한다.
특히, 상기 설명한 유연 구동기(10, 11)는 앞서 설명한 바와 같이, 옷감형으로 제작될 수 있으므로, 상기 의복본체(20)에 옷감의 형태로 연결될 수 있다.
의복 본체(20)는 근력 증강용 의복의 베이스를 이루는 부분으로, 여기에서는 상의를 예로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하의에 적용될 수도 있다.
의복 본체(20)는 내피 및 외피를 포함할 수 있으며, 유연구동기(10, 11)는 내피 및 외피 사이에 마련될 수 있다. 특히, 유연구동기(10, 11)는 의복 본체 상에서 착용자 신체의 관절에 대응되는 위치 부근에 배치될 수 있다.
의복 본체(20)는 제 1 및 제 2 신체고정부들(510, 520)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 신체고정부들(510, 520)는 의복 본체(20)에서 관절이 대응되는 위치를 기준으로 서로 반대편에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 관절이 팔꿈치인 경우, 제 1 신체고정부(510)는 상박에 대응되는 부분이며, 제 2 신체고정부(520)는 하박에 대응되는 부분일 수 있다.
이때, 유연구동기(10, 11)의 일측은 제 1 신체고정부에 고정되고, 유연구동기(10, 11)의 타측은 의복 본체의 제 2 신체고정부에 고정될 수 있다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 신체고정부들은 밴드를 포함할 수 있고, 상기 밴드는 착용자의 팔을 감싸, 인공 근육이 착용자의 팔에 밀착되거나, 상기 제 1 및 제 2 신체고정부들이 착용자의 신체 상에서 이동되지 않고 고정되도록 할 수 있다.
도 10을 참고하면, 상기 웨어러블 로봇은, 착용자의 동작을 감지하도록 구성된 센서(320a 또는 320b)를 포함하고, 웨어러블 로봇의 제어부(300)는 센서가 착용자의 이완 동작을 감지하는 경우, 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부(310)를 제어할 수 있다.
도 11a 및 도 11b을 참고하면, 상기 웨어러블 로봇은 제 1 및 제 2 유연구동기들(10a, 10b)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 유연구동기들(10a, 10b) 각각은 앞서 설명한 상기 유연구동기(10, 11)일 수 있다.
착용자가 웨어러블 로봇을 착용하면, 제 1 및 제 2 유연구동기들(10a, 10b)이 팔(또는 다리)의 내측 및 외측에 위치되도록 제 1 및 제 2 유연구동기들(10a, 10b)은 각각 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 웨어러블 로봇의 제어부는, 착용자의 기 설정된 동작, 예를 들어, 팔(또는 다리)이 굽혀지는 동작이 감지되는 경우 제 1 유연구동기(10a)는 수축하고, 및/또는 제 2 유연구동기(10b)는 이완하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어부는 제 1 유연구동기(10a)의 열반응 부재에는 전원이 공급되도록 전기공급부를 제어하고, 및/또는 제 2 유연구동기(10b)의 열반응 부재에는 전원 공급이 차단되고 동시에 제 2 유연구동기(10b)의 냉각부에는 전원이 공급되도록 전기공급부를 제어할 수 있다.
한편, 이하에서는, 도 12 내지 도 14b를 참고하여, 상기 유연구동기를 포함하는 마사지 장치(30)에 대하여 설명하도록 한다.
도 12는 도 1의 유연구동기를 포함하는 마사지 장치의 구성도이다. 도 13a, 도 13b, 도 14a 및 도 14b는 도 12의 마사지 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도들이다.
상기 마사지 장치(30)는, 적어도 하나의 탄성 밴드(610, 620) 및 상기 탄성 밴드에 연결되는 유연구동기를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 유연구동기는 도 1 내지 도 5b를 참조하여 설명한 상기 유연구동기(10), 및 도 6 내지 도 9d를 참조하여 설명한 상기 유연구동기(11)가 모두 적용될 수 있으며, 이러한 유연 구동기들(10, 11)에 대하여는 전술하였으므로 이하에서는 자세한 설명은 생략한다.
도 12를 참고하면, 제 1 및 제 2 탄성밴드들(610, 620) 각각은 유연구동기의 본체의 일측 및 타측에 각각 연결될 수 있다. 여기서, 제 1 탄성밴드(610)의 일측에는 제어부 및/또는 전원부(700)가 연결될 수 있다. 또한, 제 2 탄성밴드(620)의 일측에는 전원 커넥터(720)가 형성되며, 이는 전원부(700)에 형성된 또 다른 커넥터(710)에 결합 가능하도록 이루어질 수 있다. 즉, 이와 같은 구조에 의하면 전원 커넥터들(710, 720)이 연결되면 전원부(700)로부터 열반응 부재(100)로의 전원 공급이 가능해진다.
도 13a 및 도 13b는 각각 상기 마사지 장치의 이완 상태 및 수축 상태를 도시한다. 또한, 도 14a 및 도 14b는 상기 마사지 장치의 커넥터가 연결된 상태에서 마사지 장치의 이완 상태 및 수축 상태를 각각 도시한다. 상기 마사지 장치는 사용시에는 수축되고, 비사용시에는 이완되도록 구성될 수 있다.
제어부는 사용자로부터 사용자 입력부 등을 통하여 비사용과 관련된 입력을 수신한 경우, 마사지 장치가 이완되도록 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 냉각부의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 사용자로부터 사용자 입력부 등을 통하여 사용과 관련된 입력을 수신한 경우, 마사지 장치가 수축되도록 열반응 부재로 전원은 공급되고 냉각부로의 전원 공급은 차단되도록 전기공급부를 제어할 수 있다.
한편, 도 13a, 도 13b, 도 14a 및 도 14b에서는 열반응 부재를 수용하는 본체의 일면에 냉각부(200)가 결합된 것이 도시된다. 이와 같은 구조에 의하면, 본체 내부에는 냉각유체가 수용될 수 있고, 본체의 냉각부가 결합되지 않은 면에는 돌기부가 형성될 수 있다. 마사지 장치가 수축하게 하면, 본체 내부의 압력이 증가하여 돌기부가 외측으로 돌출되어 마사지 효과를 증대시킬 수 있다.
한편, 상기 마사지 장치는 이와 같은 구조에 한정되지 않으며, 앞서 설명한 바와 같이, 마사지 장치의 본체의 일부가 냉각부로 대체되는 구조로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하에서는, 상기 유연구동기(10, 11)의 제어 방법을 설명하도록 한다.
상기 유연구동기(10, 11)의 제어방법은 이완단계(단계 S1110), 최대이완도달단계(단계 S1120), 및 수축단계(단계 S1130)를 포함할 수 있다.
이완단계(단계 S1110)에서는 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 냉각부로의 전원은 공급될 수 있다.
구체적으로, 열반응 부재로의 전원 공급이 차단되면 열반응 부재의 온도가 감소되기 시작하여 이완되기 시작한다. 이와 함께, 냉각부로의 전원은 공급되므로, 열반응 부재와 가까운 측에 위치한 냉각면이 동작될 수 있다. 따라서, 열반응 부재의 온도 감소가 가속됨에 따라 열반응 부재의 이완 속도가 증가될 수 있다.
최대이완도달단계(단계 S1120)에서는, 열반응 부재가 최대 이완 상태에 도달하면, 냉각부로의 전원 공급이 중단되도록 전기공급부를 제어할 수 있다.
수축 단계(단계 S1130)에서는, 센서 등을 통하여 열반응 부재의 수축과 관련된 입력 신호가 수신되는 경우 제어부는 열반응 부재로의 전원이 공급되도록 전기공급부를 제어할 수 있다. 이에 따라, 열반응 부재의 온도가 상승하게 되고 열반응 부재는 수축 상태로 변경될 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다.
본 실시예들에 따르면 형상기억합금 스프링을 이용하고 이의 온도제어를 위한 냉각장치를 구비하는 옷감형 유연구동기, 이를 포함하는 웨어러블 로봇 및 마사지 장치의 제공이 가능하다.
구체적으로, 형상기억합금 스프링은 형상기억합금 와이어의 큰 파워밀도를 가지며 동시에 큰 변위(예를 들어 수백%까지)를 발생시킬 수 있기 때문에 소형, 경량 및 무소음 착용형 옷감형 유연구동기, 이를 포함하는 웨어러블 로봇 및 마사지 장치를 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (23)

  1. 온도 변화에 따라 수축 또는 이완 가능하도록 구성된 열반응 부재;
    상기 열반응 부재 측에 배치되는 냉각면, 및 상기 냉각면의 반대편에 배치되는 발열면을 포함하는 냉각부; 및
    상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때, 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 유연구동기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부의 냉각면 및 발열면은 상기 냉각부로 전원이 공급될 때 각각 냉각 및 발열하도록 구성되는 유연구동기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부는 유연 열전소자이고,
    상기 본체는 상기 열반응 부재의 수축 또는 이완시 함께 수축 또는 이완 가능한 재질로 구성되는 유연구동기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    내부에 상기 열반응 부재의 적어도 일부를 수용하도록 구성되는 본체를 더 포함하며, 상기 본체와 상기 냉각부는 서로 연결되는 유연구동기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각부는, 상기 열반응 부재의 길이 방향에서 내측 또는 외측에 위치하도록 상기 본체와 연결되는 유연구동기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 열반응 부재를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치되는 제 1 및 제 2 냉각부들을 포함하는 유연구동기.
  7. 온도 변화에 따라 수축 상태와 이완 상태 사이에서 변경 가능하도록 구성된 열반응 부재;
    상기 열반응 부재를 강제로 냉각시키도록 구성된 냉각부; 및
    상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하고,
    상기 냉각부는 상기 열반응 부재가 이완 상태에 있는 경우 상기 열반응 부재의 이완 속도를 증가시키기 위하여 상기 열반응 부재와 직접적으로 접촉하도록 구성된 냉각공기를 분사하는 유연구동기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    내부에 상기 열반응 부재의 적어도 일부를 수용하도록 구성되는 본체를 더 포함하며, 상기 냉각공기는 상기 본체 내부에 분사되는 유연구동기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 냉각공기를 상기 본체 내부로 유도하기 위하여 구성된, 투입구를 포함하는 냉각공기 투입유로; 및
    상기 냉각공기를 상기 본체 외부로 유도하기 위하여 구성된, 배출구를 포함하는 냉각공기 배출유로를 포함하는 유연구동기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열반응 부재는 상기 본체 내부에서 일 방향으로 배열되며, 상기 냉각공기 투입유로의 투입구는 상기 일 방향을 향하여 개구(opening)가 형성된 유연구동기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각공기 투입유로는 상기 본체의 일 단에 형성되고, 상기 냉각공기 배출유로는 상기 본체의 타 단에 형성되는 유연구동기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 열반응 부재는 상기 본체 내부에서 일 방향으로 배열되며,
    상기 냉각공기 투입유로는 상기 냉각공기 투입유로로부터 상기 일 방향으로 연장 형성된 미세투입유로를 포함하는 유연구동기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 미세투입유로는 상기 열반응 부재의 수축상태에서의 길이보다 짧은 길이를 갖도록 구성된 유연구동기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 미세투입유로와 상기 열반응 부재는 각각 복수로 구성되고, 각각의 미세투입유로는 복수의 열반응 부재들 사이에 배치되어 상기 열반응 부재들 사이의 접촉을 방지하는 유연구동기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 투입구는 상기 미세투입유로에 복수개 형성되고, 상기 복수개의 투입구 중 적어도 일부는 상기 일 방향에 직교하는 방향으로 개구가 형성된 유연구동기.
  16. 의복 본체; 및
    상기 의복 본체에 연결되는 제 1 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 유연구동기를 포함하며,
    상기 유연구동기의 일측은 제 1 신체고정부에 배치되고, 상기 유연구동기의 타측은 상기 의복 본체에서 관절이 대응되는 위치를 기준으로 상기 제 1 신체고정부와 반대편에 있는 제 2 신체고정부에 배치되는 웨어러블 로봇.
  17. 제 16 항에 있어서,
    착용자의 동작을 감지하도록 구성된 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 센서가 상기 착용자의 이완 동작을 감지하는 경우, 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하는 웨어러블 로봇.
  18. 탄성 밴드; 및
    상기 탄성 밴드에 연결되는 제 1 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 유연구동기를 포함하는 마사지 장치.
  19. 온도 변화에 따라 수축 또는 이완 가능하도록 구성된 열반응 부재;
    상기 열반응 부재 측에 배치되는 냉각면, 및 상기 냉각면의 반대편에 배치되는 발열면을 포함하는 냉각부; 및
    상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때, 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 유연구동기의 제어 방법으로서,
    상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하는 단계를 포함하는 유연구동기의 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 열반응 부재가 최대 이완 상태에 도달하면 상기 냉각부로의 전원 공급이 중단되도록 전기공급부를 제어하는 단계를 더 포함하는 유연구동기의 제어 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 열반응 부재가 수축 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원이 공급되도록 전기공급부를 제어하는 단계를 더 포함하는 유연구동기의 제어 방법.
  22. 온도 변화에 따라 수축 상태와 이완 상태 사이에서 변경 가능하도록 구성된 열반응 부재;
    상기 열반응 부재를 강제로 냉각시키도록 구성된 냉각부; 및
    상기 열반응 부재가 이완 상태로 변경될 때 상기 열반응 부재로의 전원 공급은 차단되고 상기 냉각부로의 전원은 공급되도록 전기공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 유연구동기의 제어방법으로서,
    상기 열반응 부재가 이완 상태에 있는 경우 상기 열반응 부재의 이완 속도를 증가시키기 위하여 상기 열반응 부재와 직접적으로 접촉하도록 구성된 냉각공기를 분사하는 단계를 포함하는 유연구동기의 제어 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 냉각공기는 상기 열반응 부재의 배열 방향과 동일한 방향 또는 상기 배열 방향에 직교하는 방향으로 분사되는 유연구동기의 제어 방법.
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