WO2022250319A1 - 외골격 로봇 및 이의 수동형 근력지원장치 - Google Patents

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WO2022250319A1
WO2022250319A1 PCT/KR2022/006394 KR2022006394W WO2022250319A1 WO 2022250319 A1 WO2022250319 A1 WO 2022250319A1 KR 2022006394 W KR2022006394 W KR 2022006394W WO 2022250319 A1 WO2022250319 A1 WO 2022250319A1
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WO
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user
driving
connection
elastic
support device
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Application number
PCT/KR2022/006394
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English (en)
French (fr)
Inventor
이동찬
김준병
Original Assignee
주식회사 헥사휴먼케어
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure

Definitions

  • the present invention relates to an exoskeleton robot and a passive muscle support device thereof, and relates to a passive muscle support device for an exoskeleton robot that can easily change elastic force for muscle strength support with a simple operation and can improve the convenience of use by being easy to attach and detach. it's about
  • the supporting portion of a passive exoskeleton robot for muscle strength support is supported by a method of pushing the chest or pulling the waist when a predetermined load is lifted.
  • These joint modules store elastic energy in springs such as gas springs, coil springs, springs, etc., and use them to support muscle strength.
  • the elastic force stored in ligaments and lumbar joints of the lumbar and sacral vertebrae of the body is output to reduce the load when the user bends forward or twists when lifting or moving a load, thereby performing a role of supporting muscle strength.
  • a joint module in the strength supporting exoskeleton, a joint module must be separately manufactured according to the shape and position of the support according to its use and connected to a mounting unit that supports the user's body. Accordingly, the exoskeleton robots are individually manufactured according to the type of muscle strength support, and it is not easy for the user to attach or detach the exoskeleton robot, and the use is complicated, so economically efficient usability is low. Therefore, in recent years, various studies to improve the usability of the exoskeleton robot are continuously required.
  • An object of the present invention is to provide an exoskeleton robot that is easy to support muscle strength with a simple operation and has excellent usability due to improved wearability.
  • Another object of the present invention is to provide a passive muscle support device for an exoskeleton robot that achieves the above object.
  • An exoskeleton robot for achieving the above object is a body portion including first and second driving bodies mutually coupled to have a driving space therein, and a user's hip joint portion and the first driving body connected to each other.
  • connection part may be inserted into a guide hole provided in the second driving body, and a position thereof may be adjusted along a guide rail provided in the guide hole.
  • the guide rail may have a stepped rail shape to adjust the position of the third connection part in an adjustable angular range according to the user's physical condition.
  • the adjustable angle range may include 0 to 100°.
  • the induction unit is axially coupled to the first driving body so as to be connected to one end of the elastic unit, and the first induction unit is axially rotatable in a direction in which the elastic unit is wound or unwound, and the first driving unit is connected to the other end of the elastic unit.
  • It includes a second guide member provided to be movable along a guide line provided on the body, and the first and second guide members can be interlocked with the movement of at least one of the second or third connection parts.
  • the elastic part includes a torsion spring
  • the first guide member includes an adjusting hinge coupled to an inner end provided inside the elastic part and rotated
  • the second guide member is coupled with an outer end provided outside the elastic part It may include an induction pin guided along the induction line.
  • the induction unit may include at least one guider coaxially connected to the first induction member so as to transfer motion of the second or third connection unit to the first induction member.
  • An exoskeleton robot includes a first holder mounted on the user's hip joint, a second holder mounted on the user's thigh, and a third holder mounted on the user's chest or back. It includes a passive muscle power support device including a mounting portion, a body portion storing elastic energy for muscle strength support and providing a driving force, first to third connection portions, an elastic portion, and an induction portion, wherein the first to third holding portions The first to third connection parts are connected to each other.
  • a plurality of links may be connected to the first mounting unit to connect upper limbs supporting the shoulder and elbow and lower limbs supporting the hip, knee, and ankle, respectively. have.
  • the first holding part includes at least one pair of first holding bodies having a predetermined area so as to come into close contact with the user's hip joint, and the first holding body has a mounting hole through which the first connecting part is connected.
  • a plurality of link holes to which a plurality of links are respectively connected may be formed through.
  • the second holder may include at least one pair of second holder bodies that are curved to come into close contact with the user's thigh, and the second holder body and the second connection unit may be linked to each other by a first connection member. have.
  • the third mounting unit includes a third mounting body attached to or detachably attached to the user's chest or back, and the third mounting body and the third connection unit are mutually linked by a second connection member.
  • the passive muscle support device can store the elastic force by transforming the elastic force through a simple manipulation of the user wearing the exoskeleton robot. As a result, it is possible to simply store and output the driving force required for muscle strength support without unnecessary conventional joint driving operations.
  • components can be simplified due to simple manual operation, so wearability can be improved due to size reduction, and it is economically efficient.
  • the support form can be easily changed to be connected to the user's chest or back in response to the user's various usage conditions, usability can be improved through easy wearing and detachment.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state in which a user wears an exoskeleton robot according to a preferred embodiment of the present invention viewed from the front.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a state in which a user wears an exoskeleton robot according to a preferred embodiment of the present invention viewed from the side.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a state in which a user wears an exoskeleton robot according to a preferred embodiment of the present invention viewed from the rear.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the exoskeleton robot shown in FIG. 1;
  • FIG. 5 is an exploded perspective view schematically disassembling the exoskeleton robot shown in FIG. 4;
  • Figure 6 is an exploded perspective view schematically showing the disassembly of the passive muscle strength support device shown in Figure 5;
  • FIG. 7 is a plan view schematically shown to explain the position adjustment of the third connection part of the passive muscle support device shown in FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a perspective view schematically illustrating a state in which a second holder of the exoskeleton robot shown in FIG. 1 is mounted on a user's back.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of the exoskeleton robot shown in FIG. 8 .
  • FIGS. 1 to 3 perspective views of a state in which a user wears an exoskeleton robot 1 according to a preferred embodiment of the present invention viewed from the front, side, and rear are schematically shown. Also, FIG. 4 schematically shows a perspective view of the exoskeleton robot 1 shown in FIGS. 1 to 3 .
  • the exoskeleton robot 1 described in the present invention is worn by the user H to support muscle strength, as shown in FIGS. 1 to 3, and pushes the chest during a lifting operation to lift a predetermined load. You can support muscle strength by giving or pulling the lower back from the back.
  • the main components related to the passive muscle support device 100 applied to the exoskeleton robot 1, which is the gist of the present invention, will be described in detail.
  • the exoskeleton robot 1 includes a first holder 10, a second holder 20, a third holder 30 and passive muscle strength. Including the support device 100, the user H wears it.
  • the first holder 10 is mounted on the user H's hip joint.
  • the first holders 10 are provided as a pair so as to be mounted on both sides of the user H's hip joint.
  • the first holder 10 is connected to the second and third holders 20 and 30, and a passive muscle support device 100 to be described later is mounted. That is, the first mounting unit 10 is connected to a plurality of links L connecting each part of the exoskeleton robot 1, and the passive muscle strength support device 100 for the user H to smoothly support muscle strength and walking. ) to wear.
  • the first holder 10 includes a plate-shaped first holder body 11 having a predetermined area so as to be in close contact with the hip joint, as shown in FIG. 5 .
  • An installation hole 12 through which a passive muscle support device 100 to be described later is mounted is formed through the first mounting body 11, and is connected to a plurality of links L connecting each part of the exoskeleton robot 1.
  • a plurality of link holes 13 are formed through.
  • the first mounting body 11 may have a shape through which a central portion passes through and a mounting hole 12 is provided, and more specifically, may have an approximately 'A' shape inclined to the side.
  • a plurality of link holes 13 are formed through each end of the horizontally inclined 'A' shaped first mounting body 11 .
  • the shape of the first mounting body 11 is an example and is not a limitation.
  • the plurality of link holes 13 are at least one connecting upper limbs supporting shoulders and elbows and lower limbs supporting hips, knees, and ankles, respectively. Links (L) of are respectively connected.
  • the shape of the first mounting body 11, the formation position, number, and size of the mounting hole 12 and link hole 13 are not limited to the illustrated example, and can be changed to various shapes, of course.
  • the first holder 10 has the mounting hole 12 and the link hole 13, so that the user H can use the passive muscle strength support device 100 to be described later and a plurality of links for muscle strength and gait support. (L) We guide wearing of them.
  • the second holder 20 is mounted on the thigh of the user H.
  • the second holder 20 includes a second holder body 21 having a curved surface shape corresponding to the shape of the user H's curved thigh, and the user H's thigh. can be adhered to.
  • the second holder 20 includes a pair of second holder bodies 21 corresponding to the pair of legs of the user, and is closely mounted on the pair of thighs of the user H, respectively.
  • the second holder 20 includes a first connection member 22 that is linked to the passive muscle support device 100 to be described later.
  • the first connection member 22 may have a wire shape in which one end is fixed to the second mounting body 21 and the other end is connected to the passive muscle strength support device 100 .
  • the first connection members 22 are provided as a pair to correspond to the pair of second mounting bodies 21 .
  • the first connection member 22 connected to the second holder 20 uses relative motion between the plurality of links L connected to the user's hip joint and the third holder 30 to be described later when supporting muscle strength. Thus, it is interlocked with a plurality of links (L) connected to the passive muscle strength support device 100.
  • This first connecting member 22 is a kind of interference link for storing and converting elastic energy for the passive muscle support device 100 .
  • the third holder 30 is mounted on the user H's chest or back.
  • the third holder 30 is illustrated as being mounted on the chest of the user H, as shown in FIGS. 1 to 3 , but is not limited thereto.
  • the third holder 30 includes a third holder body 31 having a predetermined area to be in close contact with the user H's chest.
  • the third mounting body 31 is shown and exemplified as a single body, but a modified example in which a plurality of third mounting bodies 31 are provided and tightly mounted on the chest or back of the user H is also possible.
  • the third mounting unit 30 includes a second connecting member 32 interconnecting the third mounting body 31 and the passive muscle support device 100 .
  • One end of the second connection member 32 is fixed to the third mounting body 31 and the other end has a wire shape connected to the passive muscle strength support device 100 .
  • the second connection members 32 are provided in pairs so as to be connected to both sides of the third mounting body 31, respectively.
  • the second connection member 32 is also, like the first connection member 22, a kind of interference link for storage and conversion of elastic energy for the passive muscle support device 100.
  • the passive muscle support device 100 is provided to interlock with the first to third holders 10, 20, and 30, and provides a driving force by storing elastic energy for muscle power support.
  • the passive muscle support device 100 is mounted on the first holder 10, and elastic energy is stored according to the connection angle with the second and third holders 20 and 30.
  • the passive muscle support device 100 includes a body portion 110, a first connection portion 140, a second connection portion 150, a third connection portion 160, and an elastic portion 170. and an induction unit 180.
  • the body portion 110 includes first and second driving bodies 120 and 130 coupled to each other to have a driving space 121 therein, the first driving body 120 and the second driving body 130. ) are mutually coaxially rotatably coupled. More specifically, the first driving body 120 has a driving space 121, and the second driving body 130 covers the driving space 121 provided in the first driving body 120 like a kind of cover. arranged to do Here, an exposure hole 133 exposing the driving space 121 is formed through the second driving body 130 for assembly convenience, and the exposure hole 133 may be covered by a cover 134 .
  • the first connection part 140 connects the first driving body 120 to the first holding part 10 .
  • the first connection portion 140 is provided on one side of the first driving body 120 to protrude toward the first holding portion 10 and is mounted in the mounting hole 12 of the first holding body 11 . More specifically, the first connection portion 140 is provided with a mounting protrusion 141 coupled to the mounting hole 12 protruding.
  • the first driving body 120 is rotatable around the mounting protrusion 141 of the first connecting portion 140 connected to the first mounting body 11 .
  • the second connection part 150 connects the second holding part 20 and the first driving body 120 to each other. To this end, the second connection part 150 is provided to protrude from the other side of the first driving body 120 toward the second holding part 20 .
  • the second connecting part 150 is connected to the second holding part 20 by fixing the other end of the second connecting member 32 having one end connected to the second holding part 20 .
  • the third connection part 160 interconnects the third holding part 30 and the second driving body 130 .
  • the third connection part 160 is provided with an insertion hole 161 on one side into which the other end of the second connection member 32 connected to the third holding part 30 is inserted, so that the second connection of the third holding part 30 is provided. It is connected to the member 32.
  • the third connection portion 160 has guide protrusions 162 inserted into the first and second guide holes 131 and 132 formed through the second driving body 130. The movement of the guide protrusion 162 is guided by the first and second guide holes 131 and 132 .
  • the first guide hole 131 is formed through the side surface of the second driving body 130
  • the second guide hole 132 is formed through the front surface of the second driving body 130 .
  • a stepped guide rail 163 is provided inside the first guide hole 131 to guide the rotation radius of the guide protrusion 162 of the third connection part 160 .
  • the rotation radius of the third connector 160 guided along the guide rail 163 may be adjusted within a predetermined adjustment angle range A.
  • the adjustable angle range (A) can be adjusted according to the height or upper body size of the user (H).
  • the position of the third connector 160 can be adjusted along the guide rail 163 by an adjustment angle range (A) of approximately 0 to 100 ° in response to standard body conditions, but limitations is not
  • the position of the third connecting portion 160 whose position is adjusted with respect to the guide rail 163 may be fixed by a fixing means such as a bolt (not shown).
  • the elastic part 170 is provided in the driving space 121 between the first and second driving bodies 120 and 130, and interlocks with the movement of at least one of the second and third connection parts 150 and 160. elasticity is variable. As shown, the elastic part 170 may include a torsion spring, but is not limited thereto.
  • the inner end 171 provided on the inner side of the elastic part 170 interlocks with the motion of the second connection part 150, and the outer end 172 provided on the outside interlocks with the motion of the third connection part 160.
  • the elastic deformation of the elastic part 170 will be described in more detail together with the configuration of the induction part 180 to be described later.
  • the induction unit 180 induces deformation of the elastic unit 170 in conjunction with the movement of at least one of the first to third connection units 140, 150, and 160.
  • the induction unit 180 includes a first induction member 181 and a second induction member 182, and at least one of the first and second induction members 181 and 182 is the second and third connection parts ( It interlocks with the movement of at least one of 150 and 160.
  • the first guide member 181 is rotatably coupled to the first driving body 120 so as to be connected to the inner end 171, which is one end of the elastic part 170.
  • the first guide member 181 is exemplified as including an adjusting hinge that rotates in the axial direction by axially coupling the inner end 171 of the elastic part 170 to the first driving body 120 .
  • the first guide member 181 may interlock with the movement of the second connection unit 150 .
  • the body portion 110 mounted on the first holding portion 10 also rotates, thereby causing the rotational movement of the body portion 110.
  • the first guide member 181 including an adjusting hinge axially connected to the first driving body 120 rotates in the axial direction in association with the .
  • the inner end 171 of the elastic part 170 connected to the first guide member 181 is deformed in the winding or unwinding direction, so that the elastic force can be compressed and stored or the elastic force can be output by the elastic restoring force.
  • the guide part 180 includes at least one guider 183, 184 coaxially connected to the first guide member 181 so as to transfer the motion of the second connection part 150 to the first guide member 181 can do.
  • the guiders 183 and 184 bring the elastic part 170 into close contact with the first driving body 120 in the surface direction inside the driving space 121, and the inner end 171 and A first guider 183 coaxially connected to the connected first guide member 181 and a second guider 184 provided to surround an outer diameter of the first guider 183 may be included.
  • an insertion protrusion 162 protruding from the guide protrusion 162 protruding from the third connection part 160 and inserted into the first guide hole 131 is inserted into the second guider 184, so that the insertion line 185 is formed. It is provided in the circumferential direction.
  • first and second guiders 183 and 184 are examples and are not limited to the illustrated example.
  • the rotational force of the body part 110 interlocking with the rotation of the second connection part 150 connected to the second holder part 20 is coaxially connected through the first and second guiders 183 and 184. 1 is transmitted to the induction member 181.
  • the first guide member 181 rotates the inner end 171 of the elastic part 170 to transform the elastic force.
  • the outer end 172 of the elastic part 170, opposite to the rotated inner end 171 may be in a fixed state with respect to the body part 110.
  • the second guide member 182 is provided on the first driving body 120 to be connected to the outer end 172, which is the other end of the elastic part 170, and moves along the guide line 122 provided on the first driving body 120. It is possible.
  • the second induction member 182 is exemplified as including an induction pin connecting the outer end 172 of the elastic part 170 to the induction line 122 of the first driving body 120, but is not limited thereto.
  • the first And the other one of the second guide members 181 and 182 is movable relative to the body 110 .
  • the fixation and movement of the first and second guide members 181 and 182 may be changed by the user.
  • the body portion 110 of the passive muscle support device 100 is mounted in the mounting hole 12 formed through the first mounting body 11 of the first mounting portion 10. .
  • the plurality of links L are connected to the plurality of link holes 13 provided in the first mounting body 11, and the mounting holes 12 are provided in the first connection part 140 of the body part 110.
  • the mounting protrusion 141 is inserted.
  • the body part 110 is connected to the first holder part 10, and the second connection part 150 protruding from the body part 110 is connected to the second holder part 20 and the first connection member 22. They are interconnected, and the third connection part 160 is connected with the third holding part 30 and the second connection member 32 interposed therebetween.
  • the user H performs a walking or muscle strength supporting operation such as walking or lifting a load.
  • a walking or muscle strength supporting operation such as walking or lifting a load.
  • the second holder 20 mounted on the thigh of the user H rotates, and the second holder 20 rotates.
  • the movement interlocks the second connection part 150 via the first connection member 22 .
  • the elastic part 170 is compressed and the elastic force is stored.
  • the elastic part 170 is elastically deformed by the first guide member 181 axially connected to the inner end 171 so that the rotational force of the body part 110 is transmitted through the first and second guiders 183 and 184. This is induced As such, the elastic force stored as the elastic deformation force of the elastic unit 170 is applied to the muscle force support, so that the muscle force of the user H can be supported. Conversely, even when the inner end 171 of the elastic part 170 is fixed and the outer end 172 rotates together with the second guide member 182 along the guide line 122, the elastic force of the elastic part 170 is variable. It becomes a manual muscle support.
  • the passive muscle strength support device 100 when supporting the muscle strength of the exoskeleton robot 1, stores the elastic force using the relative motions of the first to third holders 10, 20, and 30 to obtain muscle strength. support Due to this, unlike the conventional method in which the user H directly applies a load through the movement of the joint part to deform the elastic part 170, elastic energy is stored in conjunction with the user H's movement to apply muscle force. can That is, due to the passive muscle support device 100 according to the present invention, it is possible to reduce unnecessary movement of the user (H), and sufficient muscle strength support is possible even with a small amount of muscle power consumption.
  • the passive muscle support device 100 is exemplified as manually deforming the elastic force for muscle strength support by user's manipulation, but the passive muscle support device 100 is provided with a motor and the elastic part 170 Modified embodiments that control the elastic deformation of are also possible.
  • FIGS. 8 and 9 a modified example in which the third holder 30 ′ is mounted on the back of the user H instead of the chest is also possible. 8 and 9, even if the third holder 30' is mounted on the back of the user H, the first holder 10 and the second holder 20 excluding the third holder 30' ) And the configuration of the passive muscle support device 100 is the same as in FIGS. 1 to 7. That is, the position of the third holders 30 and 30' can be varied according to the user H's gender, physical condition, purpose of use and convenience.

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Abstract

개시된 본 발명에 의한 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치는, 내부에 구동 공간을 구비하도록 상호 결합된 제1 및 제2구동 몸체를 포함하는 몸체부, 사용자의 고관절 부위와 상기 제1구동 몸체를 연결시키는 제1연결부, 사용자의 대퇴부 부위와 제1구동 몸체를 상호 연결시키는 제2연결부, 사용자의 가슴 또는 등 부위와 제2구동 몸체를 상호 연결시키는 제3연결부, 제1 및 제2구동 몸체 사이의 구동 공간에 마련되어 탄성력이 변형되는 탄성부 및, 몸체부에 대한 제1 내지 제3연결부 중 적어도 어느 하나의 움직임에 연동하여 탄성부의 변형을 유도하는 유도부를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 간단한 조작으로 사용자의 근력 지원이 용이하여 사용성을 향상시킬 수 있다.

Description

외골격 로봇 및 이의 수동형 근력지원장치
본 발명은 외골격 로봇 및 이의 수동형 근력지원장치에 관한 것에 관한 것으로서, 간단한 조작으로 근력 지원을 위한 탄성력 가변이 용이하며, 장착과 탈착이 간편한 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치에 관한 것이다.
일반적으로 근력 지원을 위한 수동형 외골격 로봇의 지지 거치부는 소정 하중물의 리프팅(Lifting) 동작시에 가슴부위를 밀어주거나, 등쪽에 위치하여 허리를 당겨주는 방식으로 근력 지원이 이루어진다. 이러한 관절 모듈은 가스 스프링, 코일 스프링, 태엽 스프링 등과 같은 스프링에 탄성에너지를 저장하여 근력 지원에 이용한다. 특히, 신체의 요추 및 천추 부위의 인대와 요추 관절 부위에 저장된 탄성력을 출력하여 하중물을 들어 올리거나 옮길 때에 사용자가 앞으로 굽히거나 뒤틀릴 때의 부하를 감소시켜 근력 지원 역할을 수행하게 된다.
한편, 근력 지원 외골격은 그 용도에 따라 지지 형태 및 위치에 따라 관절 모듈을 별도로 제작하여 사용자의 신체를 지지하는 거치부와 연결시켜야만 한다. 이에 따라, 근력 지원의 종류에 따라 개별적으로 외골격 로봇을 제조하게 되며, 사용자가 외골격 로봇의 착탈이 용이하지 않으며, 사용이 복잡하여 경제적으로 효율적인 사용성이 낮다. 따라서, 근래에는 외골격 로봇의 사용성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 간단한 조작으로 근력 지원이 용이하면서도 착용성 향상에 따른 사용성이 우수한 외골격 로봇을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적이 달성된 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 외골격 로봇은, 내부에 구동 공간을 구비하도록 상호 결합된 제1 및 제2구동 몸체를 포함하는 몸체부, 사용자의 고관절 부위와 상기 제1구동 몸체를 연결시키는 제1연결부, 상기 사용자의 대퇴부 부위와 상기 제1구동 몸체를 상호 연결시키는 제2연결부, 상기 사용자의 가슴 또는 등 부위와 상기 제2구동 몸체를 상호 연결시키는 제3연결부, 상기 제1 및 제2구동 몸체 사이의 상기 구동 공간에 마련되어 탄성력이 변형되는 탄성부 및, 상기 몸체부에 대한 상기 제1 내지 제3연결부 중 적어도 어느 하나의 움직임에 연동하여 상기 탄성부의 변형을 유도하는 유도부를 포함한다.
또한, 상기 제3연결부는 상기 제2구동 몸체에 마련된 가이드 홀에 삽입되며, 상기 가이드 홀에 마련된 가이드 레일을 따라 위치가 조절 가능할 수 있다.
또한, 상기 가이드 레일은 상기 사용자의 신체 조건에 따른 조절 각도 범위에서 상기 제3연결부의 위치를 조절하도록 단턱진 레일 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 조절 각도 범위는 0 ~ 100°를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유도부는, 상기 탄성부의 일단과 연결되도록 제1구동 몸체에 축 결합되어, 상기 탄성부가 감겨지거나 풀어지는 방향으로 축 회전 가능한 제1유도부재 및, 상기 탄성부의 타단과 연결되도록 제1구동 몸체에 마련된 유도 라인을 따라 움직임 가능하게 마련되는 제2유도부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2유도부재는 상기 제2 또는 제3연결부 중 적어도 어느 하나의 움직임에 연동할 수 있다.
또한, 상기 탄성부는 토션 스프링을 포함하며, 상기 제1유도부재는 상기 탄성부의 내측에 마련된 내단과 결합되어 축 회전되는 조절 힌지를 포함하고, 제2유도부재는 상기 탄성부의 외측에 마련된 외단과 결합되어 상기 유도 라인을 따라 가이드되는 유도핀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유도부는 상기 제2 또는 제3연결부의 움직임을 상기 제1유도부재로 전달하도록, 상기 제1유도부재와 동축 연결되는 적어도 하나의 가이더를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 외골격 로봇은, 사용자의 고관절 부위에 거치되는 제1거치부, 상기 사용자의 대퇴부 부위에 거치되는 제2거치부, 상기 사용자의 가슴 또는 등 부위에 거치되는 제3거치부 및, 근력 지원을 위한 탄성 에너지를 저장하여 구동력을 제공하는 몸체부, 제1 내지 제3연결부, 탄성부 및 유도부를 포함하는 수동형 근력지원장치를 포함하며, 상기 제1 내지 제3거치부에 상기 제1 내지 제3연결부가 각각 연결된다.
또한, 상기 제1거치부는 어깨(shoulder) 및 엘보우(elbow)를 지원하는 상지 및, 엉덩이(Hip), 무릎(knee) 및 발목(ankle)을 지원하는 하지를 각각 연결하는 복수의 링크가 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1거치부는 상기 사용자의 고관절 부위에 밀착되도록 소정 면적을 가지는 적어도 한 쌍의 제1거치 몸체를 포함하며, 상기 제1거치 몸체는 상기 제1연결부가 연결되는 장착홀이 관통 형성되고, 복수의 링크들이 각각 연결되는 복수의 링크홀이 관통 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2거치부는 상기 사용자의 대퇴부 부위에 밀착되도록 곡률진 적어도 한 쌍의 제2거치 몸체를 포함하며, 상기 제2거치 몸체와 상기 제2연결부는 제1연결부재에 의해 상호 링크 연결될 수 있다.
또한, 상기 제3거치부는 상기 사용자의 가슴 또는 등 부위에 장착 또는 탈착 가능하게 밀착되는 제3거치 몸체를 포함하며, 상기 제3거치 몸체와 상기 제3연결부는 제2연결부재에 의해 상호 링크 연결될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 외골격 로봇을 착용한 사용자의 단순한 조작으로 수동형 근력지원장치가 탄성력을 변형시켜 탄성력을 저장시킬 수 있다. 그로 인해, 기존의 불필요한 관절 구동 동작 없이도 근력 지원에 필요한 구동력을 간단하게 저장 및 출력시킬 수 있다.
둘째, 간편한 수동 조작으로 인한 구성품을 간소화시킬 수 있어 사이즈 감소에 따른 착용성도 향상시킬 수 있으며, 경제적으로도 효율적이다.
셋째, 사용자의 다양한 사용 조건에 대응하여 사용자의 가슴 또는 등 부위와 연결되도록 지지형태를 용이하게 변경시킬 수 있음으로써, 착용 및 탈착이 용이함에 따른 사용성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 외골격 로봇을 사용자가 착용한 상태를 정면에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 외골격 로봇을 사용자가 착용한 상태를 측면에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 외골격 로봇을 사용자가 착용한 상태를 후면에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 외골격 로봇을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 외골격 로봇을 개략적으로 분해 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 수동형 근력지원장치를 분해하여 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 수동형 근력지원장치의 제3연결부의 위치 조절을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 외골격 로봇의 제2거치부가 사용자의 등 부위에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고,
도 9는 도 8에 도시된 외골격 로봇을 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 외골격 로봇(1)을 사용자가 착용한 상태를 정면, 측면 및 후면에서 바라본 사시도가 개략적으로 도시된다. 또한, 도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 외골격 로봇(1)의 사시도가 개략적으로 도시된다.
참고로, 본 발명에서 설명하는 외골격 로봇(1)은 도 1 내지 도 3과 같이, 근력 지원을 위해 사용자(H)가 착용하는 것으로서, 소정 하중물을 들어 올리는 리프팅(Lifting) 동작 시 가슴부위 밀어주거나 등부위에서 허리를 당겨주는 방식으로 근력을 지원할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 요지인 외골격 로봇(1)에 적용되는 수동형 근력지원장치(100)와 관련된 주요 구성에 대해서만 자세히 설명한다.
도 1 내지 도 4의 도시와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 외골격 로봇(1)은 제1거치부(10), 제2거치부(20), 제3거치부(30) 및 수동형 근력지원장치(100)를 포함하여, 사용자(H)가 착용한다.
제1거치부(10)는 사용자(H)의 고관절 부위에 거치된다. 여기서, 제1거치부(10)는 도 2 및 도 3의 도시와 같이, 사용자(H)의 고관절 부위의 양측에 각각 거치되도록, 한 쌍으로 마련된다. 이러한 제1거치부(10)는 도 4의 도시와 같이, 제2 및 제3거치부(20)(30)와 연결되며, 후술할 수동형 근력지원장치(100)가 장착된다. 즉, 제1거치부(10)는 외골격 로봇(1)의 각 부위를 연결하는 복수의 링크(L)와 연결되며, 사용자(H)가 원활하게 근력 및 보행 지원을 위하여 수동형 근력지원장치(100)를 착용하기 위한 것이다.
이를 위해, 제1거치부(10)는 도 5의 도시와 같이, 고관절에 밀착될 수 있도록 소정 면적을 가지는 플레이트 형상의 제1거치 몸체(11)를 포함한다. 제1거치 몸체(11)에는 후술할 수동형 근력지원장치(100)가 장착되는 장착홀(12)이 관통 형성되며, 외골격 로봇(1)의 각 부위를 연결하는 복수의 링크(L)들과 연결되는 복수의 링크홀(13)들이 관통 형성된다.
여기서, 제1거치 몸체(11)는 대략 중심 부위가 관통되어 장착홀(12)이 마련된 형상을 가지며, 보다 구체적으로는 옆으로 기울어진 대략 'A'자 형상을 가질 수 있다. 또한, 옆으로 기울어진 'A'자 형상의 제1거치 몸체(11)의 각 단부에 복수의 링크홀(13)들이 관통 형성된다. 이러한 제1거치 몸체(11)의 형상은 일 예이며, 한정사항은 아니다.
참고로, 복수의 링크홀(13)들은 어깨(shoulder) 및 엘보우(elbow)를 지원하는 상지 및, 엉덩이(Hip), 무릎(knee) 및 발목(ankle)을 지원하는 하지를 각각 연결하는 적어도 하나의 링크(L)들이 각각 연결된다. 이러한 제1거치 몸체(11)의 형상, 장착홀(12) 및 링크홀(13)의 형성 위치, 개수 및 크기 등은 도시된 예로만 한정되지 않으며, 다양한 형상으로 변경 가능함은 당연하다.
이상과 같이 제1거치부(10)는 장착홀(12) 및 링크홀(13)들을 구비함으로써, 사용자(H)가 근력 및 보행지원을 위하여 후술할 수동형 근력지원장치(100)와 복수의 링크(L)들의 착용을 가이드한다.
제2거치부(20)는 사용자(H)의 대퇴부 부위에 거치된다. 이러한 제2거치부(20)는 도 4의 도시와 같이, 사용자(H)의 곡률진 대퇴부 형상에 대응하여 곡률진 면 형상의 제2거치 몸체(21)를 포함하여, 사용자(H)의 대퇴부에 밀착될 수 있다. 이러한 제2거치부(20)는 사용자의 한 쌍의 다리에 대응하여 한 쌍의 제2거치 몸체(21)를 포함하여, 사용자(H)의 한 쌍의 대퇴부에 각각 밀착 거치된다.
한편, 제2거치부(20)는 후술할 수동형 근력지원장치(100)와 링크 연결되는 제1연결부재(22)를 포함한다. 이러한 제1연결부재(22)는 제2거치 몸체(21)에 일단이 고정되고, 타단이 수동형 근력지원장치(100)와 연결되는 와이어(Wire) 형상을 가질 수 있다. 이때, 제1연결부재(22)는 한 쌍의 제2거치 몸체(21)에 대응하여, 한 쌍으로 마련된다.
여기서, 제2거치부(20)와 연결되는 제1연결부재(22)는 근력 지원시 사용자의 고관절과 연결되는 복수의 링크(L) 및 후술할 제3거치부(30)와의 상대적 움직임을 이용하여, 수동형 근력지원장치(100)와 연결되는 복수의 링크(L)들과 연동된다. 이러한 제1연결부재(22)는 수동형 근력지원장치(100)에 대한 탄성 에너지의 저장 전환을 위한 일종의 간섭 링크이다.
제3거치부(30)는 사용자(H)의 가슴 또는 등 부위에 거치된다. 본 실시예에서는 제3거치부(30)가 도 1 내지 도 3의 도시와 같이, 사용자(H)의 가슴에 거치되는 것으로 예시하나, 한정사항은 아니다. 이러한 제3거치부(30)는 도 4 및 도 5의 도시와 같이, 사용자(H)의 가슴에 밀착되는 소정 면적을 가지는 제3거치 몸체(31)를 포함한다. 여기서, 제3거치 몸체(31)는 단일개로 도시 및 예시되나, 복수개로 마련되어 사용자(H)의 가슴 또는 등 부위에 밀착 거치되는 변형예도 가능하다.
한편, 도 4의 도시와 같이, 제3거치부(30)는 제3거치 몸체(31)와 수동형 근력지원장치(100)를 상호 연결시키는 제2연결부재(32)를 포함한다. 이러한 제2연결부재(32)의 일단은 제3거치 몸체(31)에 고정되고 타단은 수동형 근력지원장치(100)와 연결되는 와이어 형상을 가진다. 이때, 제2연결부재(32)는 제3거치 몸체(31)의 양측과 각각 연결되도록 한 쌍으로 마련됨이 좋다. 여기서, 제2연결부재(32) 또한, 제1연결부재(22)와 마찬가지로 수동형 근력지원장치(100)에 대한 탄성 에너지의 저장 전환을 위한 일종의 간섭 링크이다.
수동형 근력지원장치(100)는 제1 내지 제3거치부(10)(20)(30)와 연동하도록 마련되어, 근력 지원을 위한 탄성 에너지를 저장하여 구동력을 제공한다. 여기서, 수동형 근력지원장치(100)는 제1거치부(10)에 장착되어, 제2 및 제3거치부(20)(30)와의 연결 각도에 따라 탄성 에너지가 저장된다. 이를 위해, 수동형 근력지원장치(100)는 도 6의 도시와 같이, 몸체부(110), 제1연결부(140), 제2연결부(150), 제3연결부(160), 탄성부(170) 및 유도부(180)를 포함한다.
몸체부(110)는 내부에 구동 공간(121)을 구비하도록 상호 결합된 제1 및 제2구동 몸체(120)(130)를 포함하되, 제1구동 몸체(120)와 제2구동 몸체(130)는 상호 동축 회전 가능하게 결합된다. 보다 구체적으로, 제1구동 몸체(120)는 구동 공간(121)을 구비하며, 제2구동 몸체(130)는 일종의 커버와 같이, 제1구동 몸체(120)에 마련된 구동 공간(121)을 커버하도록 마련된다. 여기서, 제2구동 몸체(130)에는 조립 편의를 위해 구동 공간(121)을 노출시키는 노출공(133)이 관통 형성되며, 노출공(133)은 커버(134)에 의해 커버될 수 있다.
제1연결부(140)는 제1거치부(10)에 대해 제1구동 몸체(120)를 연결시킨다. 이러한 제1연결부(140)는 제1구동 몸체(120)의 일측에 제1거치부(10)를 향해 돌출되도록 마련되어, 제1거치 몸체(11)의 장착홀(12)에 장착된다. 보다 구체적으로, 제1연결부(140)는 장착홀(12)에 결합되는 장착돌기(141)가 돌출 마련된다. 여기서, 제1거치 몸체(11)에 연결된 제1연결부(140)의 장착돌기(141)를 중심으로 제1구동 몸체(120)가 회전 가능하다.
제2연결부(150)는 제2거치부(20)와 제1구동 몸체(120)를 상호 연결시킨다. 이를 위해, 제2연결부(150)는 제1구동 몸체(120)의 타측으로부터 제2거치부(20)를 향해 돌출되도록 마련된다. 이러한 제2연결부(150)는 제2거치부(20)에 일단이 연결된 제2연결부재(32)의 타단이 고정됨으로써, 제2거치부(20)와 연결된다.
제3연결부(160)는 제3거치부(30)와 제2구동 몸체(130)를 상호 연결시킨다. 제3연결부(160)는 제3거치부(30)와 연결된 제2연결부재(32)의 타단이 삽입되는 삽입공(161)이 일측에 마련됨으로써, 제3거치부(30)의 제2연결부재(32)와 연결된다. 이러한 제3연결부(160)는 도 5 및 도 6의 도시와 같이, 제2구동 몸체(130)에 관통 형성된 제1 및 제2가이드홀(131)(132)에 삽입되는 가이드돌기(162)가 마련되며, 가이드돌기(162)가 제1 및 제2가이드홀(131)(132)에 의해 이동이 가이드된다.
제1가이드홀(131)은 제2구동 몸체(130)의 측면에 관통 형성되며, 제2가이드홀(132)은 제2구동 몸체(130)의 정면에 관통 형성된다. 제1가이드홀(131)의 내부에는 제3연결부(160)의 가이드돌기(162)의 회전 반경을 가이드하기 위해 단턱진 가이드 레일(163)이 마련된다. 가이드 레일(163)을 따라 가이드되는 제3연결부(160)의 회전 반경은 도 7의 도시와 같이, 소정 조절 각도 범위(A) 내에서 조절될 수 있다. 여기서, 조절 각도 범위(A)는 사용자(H)의 신장 또는 상위 신체 크기 등에 따라 조절 가능하다.
본 실시예에서는 제3연결부(160)가 표준 신체 조건에 대응하여, 대략 0 ~ 100°의 조절 각도 범위(A)만큼 가이드 레일(163)을 따라 위치가 조절될 수 있는 것으로 예시하나, 한정 사항은 아니다. 여기서, 가이드 레일(163)에 대해 위치가 조절된 제3연결부(160)는 볼트(미도시)와 같은 고정수단에 의해 조절된 위치가 고정될 수 있다.
탄성부(170)는 제1 및 제2구동 몸체(120)(130) 사이의 구동 공간(121)에 마련되어, 제2 및 제3연결부(150)(160) 중 적어도 어느 하나의 움직임에 연동하여 탄성력이 가변된다. 이러한 탄성부(170)는 도시된 바와 같이, 토션 스프링을 포함할 수 있으나, 한정사항은 아니다.
한편, 탄성부(170)의 내측에 마련되는 내단(171)은 제2연결부(150)의 움직임에 연동하고, 외측에 마련되는 외단(172)은 제3연결부(160)의 움직임에 연동한다. 이러한 탄성부(170)의 탄성 변형은 후술할 유도부(180)의 구성과 함께 보다 자세히 설명한다.
유도부(180)는 제1 내지 제3연결부(140)(150)(160) 중 적어도 어느 하나의 움직임에 연동하여, 탄성부(170)의 변형을 유도한다. 이러한 유도부(180)는 제1유도부재(181) 및 제2유도부재(182)를 포함하며, 제1 및 제2유도부재(181)(182) 중 적어도 어느 하나는 제2 및 제3연결부(150)(160) 중 적어도 어느 하나의 움직임에 연동한다.
제1유도부재(181)는 탄성부(170)의 일단인 내단(171)과 연결되도록 제1구동 몸체(120)에 축 결합되어 회전 가능하다. 이러한 제1유도부재(181)는 탄성부(170)의 내단(171)을 제1구동 몸체(120)에 대해 축 결합시켜, 축 방향으로 회전되는 조절 힌지를 포함하는 것으로 예시한다. 여기서, 제1유도부재(181)는 제2연결부(150)의 움직임에 연동할 수 있다.
보다 구체적으로, 제2거치부(20)와 연결된 제2연결부(150)가 회전하면 제1거치부(10)에 장착된 몸체부(110)도 함께 회전됨으로써, 몸체부(110)의 회전 움직임에 연동하여 제1구동 몸체(120)에 축 연결된 조절 힌지를 포함하는 제1유도부재(181)가 축 방향으로 회전한다. 그로 인해, 제1유도부재(181)와 연결된 탄성부(170)의 내단(171)이 감겨지거나 풀려지는 방향으로 변형됨으로써, 탄성력이 압축되어 저장되거나 탄성 복원력에 의해 탄성력이 출력될 수 있다.
한편, 유도부(180)는 제2연결부(150)의 움직임을 제1유도부재(181)로 전달하도록, 제1유도부재(181)와 동축 연결되는 적어도 하나의 가이더(183)(184)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 가이더(183)(184)가 구동 공간(121) 내부에서 탄성부(170)를 면방향으로 제1구동 몸체(120)를 향해 밀착시키며 탄성부(170)의 내단(171)과 연결된 제1유도부재(181)와 동축 연결되는 제1가이더(183) 및, 제1가이더(183)의 외경을 감싸도록 마련되는 제2가이더(184)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2가이더(184)에는 제3연결부(160)로부터 돌출되어 제1가이드홀(131)에 삽입된 가이드돌기(162)로부터 돌출된 삽입돌기(162)가 삽입되어 삽입 라인(185)이 원주 방향으로 마련된다.
제1 및 제2가이더(183)(184)의 형상 및 개수 등은 일 예로써, 도시된 예로만 한정되지 않는다.
이러한 구성에 의하면, 제2거치부(20)와 연결된 제2연결부(150)가 회전됨에 연동하는 몸체부(110)의 회전력이 제1 및 제2가이더(183)(184)를 통해 동축 연결된 제1유도부재(181)로 전달된다. 그로 인해, 제1유도부재(181)가 탄성부(170)의 내단(171)을 회전시켜 탄성력을 변형시키게 된다. 이때, 탄성부(170)의 회전되는 내단(171)과 반대로 외단(172)은 몸체부(110)에 대해 고정된 상태일 수 있다.
제2유도부재(182)는 탄성부(170)의 타단인 외단(172)과 연결되도록 제1구동 몸체(120)에 마련되어, 제1구동 몸체(120)에 마련된 유도 라인(122)을 따라 움직임 가능하다. 이러한 제2유도부재(182)는 탄성부(170)의 외단(172)을 제1구동 몸체(120)의 유도 라인(122)에 연결시키는 유도핀을 포함하는 것으로 예시하나, 한정사항은 아니다.
여기서, 탄성부(170)의 내단(171) 및 외단(172)과 각각 연결되는 제1 및 제2유도부재(181)(182) 중에서 어느 하나가 몸체부(110)에 대해 고정되면, 제1 및 제2유도부재(181)(182) 중에서 나머지 다른 하나가 몸체부(110)에 대해 움직임 가능하다. 이때, 제1 및 제2유도부재(181)(182)의 고정 및 움직임은 사용자에 의해 변경될 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 외골격 로봇(1)의 수동형 근력지원장치(100)의 수동 근력 지원 동작을 도 4 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
도 4 및 도 5의 도시와 같이, 제1거치부(10)의 제1거치 몸체(11)에 관통 형성된 장착홀(12)에 수동형 근력지원장치(100)의 몸체부(110)가 장착된다. 이때, 제1거치 몸체(11)에 마련된 복수의 링크홀(13)에는 복수의 링크(L)가 연결된 상태이며, 장착홀(12)에는 몸체부(110)의 제1연결부(140)에 마련된 장착돌기(141)가 삽입된다. 또한, 제1거치부(10)에 몸체부(110)가 연결되고, 몸체부(110)로부터 돌출 마련된 제2연결부(150)가 제2거치부(20)와 제1연결부재(22)로 상호 연결되고, 제3연결부(160)가 제3거치부(30)와 제2연결부재(32)를 사이에 두고 연결된다.
이렇게 수동형 근력지원장치(100)를 구비하는 외골격 로봇(1)을 사용자(H) 착용한 상태에서, 사용자(H)는 보행하거나 하중물을 들어 올리는 보행 또는 근력 지원 동작을 수행한다. 여기서, 외골격 로봇(1)을 착용한 사용자(H)가 수화물을 들어 올릴 경우, 사용자(H)는 대퇴부에 거치된 제2거치부(20)가 회전되고, 제2거치부(20)의 회전 움직임은 제1연결부재(22)를 통해 제2연결부(150)를 연동시킨다. 이러한 제2거치부(20)와 제2연결부(150)의 회전 동작에 연동하여, 탄성부(170)가 압축되어 탄성력이 저장된다.
이때, 탄성부(170)는 몸체부(110)의 회전력을 제1 및 제2가이더(183)(184)를 통해 전달받도록 내단(171)에 축 연결된 제1유도부재(181)에 의해 탄성 변형력이 유도된다. 이렇게 탄성부(170)의 탄성 변형력으로 저장된 탄성력은 근력 지원에 적용됨으로써, 사용자(H)의 근력을 지원할 수 있게 된다. 반대로, 탄성부(170)의 내단(171)이 고정되고 외단(172)이 유도 라인(122)을 따라 제2유도부재(182)와 함께 회전될 경우에도, 탄성부(170)의 탄성력이 가변되어 수동으로 근력을 지원하게 된다.
이상과 같이, 외골격 로봇(1)의 근력 지원시, 제1 내지 제3거치부(10)(20)(30)의 상대적인 움직임을 이용하여 수동형 근력지원장치(100)가 탄성력을 저장하여 근력을 지원한다. 이로 인해, 사용자(H)가 관절부의 움직임을 통해 직접 하중을 부과하여 탄성부(170)를 변형시키는 기존의 방식과 달리, 사용자(H)의 움직임에 연동하여 탄성 에너지를 저장하여 근력을 적용할 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 수동형 근력지원장치(100)로 인해 사용자(H)의 불필요한 움직임을 감소시킬 수 있으며, 적은 근력 소모량으로도 충분한 근력 지원이 가능하다.
한편, 본 실시예에서는 수동형 근력지원장치(100)가 사용자의 조작에 의해 수동으로 근력 지원을 위한 탄성력을 변형시키는 것으로 예시하나, 수동형 근력지원장치(100)가 모터를 구비하여 탄성부(170)의 탄성 변형을 조절하는 변형 실시예도 가능하다.
또한, 도 8 및 도 9의 도시와 같이, 제3거치부(30')가 사용자(H)의 가슴이 아닌 등 부위에 장착되는 변형예도 가능하다. 도 8 및 도 9와 같이, 제3거치부(30')가 사용자(H)의 등에 장착되어도, 제3거치부(30')를 제외한 제1거치부(10), 제2거치부(20) 및 수동형 근력지원장치(100)의 구성은 도 1 내지 도 7과 동일하다. 즉, 사용자(H)의 성별, 신체 조건, 사용 용도 및 편의 등에 따라 제3거치부(30)(30')의 위치는 가변될 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 내부에 구동 공간을 구비하도록 상호 결합된 제1 및 제2구동 몸체를 포함하는 몸체부;
    사용자의 고관절 부위와 상기 제1구동 몸체를 연결시키는 제1연결부;
    상기 사용자의 대퇴부 부위와 상기 제1구동 몸체를 상호 연결시키는 제2연결부;
    상기 사용자의 가슴 또는 등 부위와 상기 제2구동 몸체를 상호 연결시키는 제3연결부;
    상기 제1 및 제2구동 몸체 사이의 상기 구동 공간에 마련되어 탄성력이 변형되는 탄성부; 및
    상기 몸체부에 대한 상기 제1 내지 제3연결부 중 적어도 어느 하나의 움직임에 연동하여 상기 탄성부의 변형을 유도하는 유도부;
    를 포함하는 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3연결부는 상기 제2구동 몸체에 마련된 가이드 홀에 삽입되며, 상기 가이드 홀에 마련된 가이드 레일을 따라 위치가 조절 가능한 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드 레일은 상기 사용자의 신체 조건에 따른 조절 각도 범위에서 상기 제3연결부의 위치를 조절하도록 단턱진 레일 형상을 가지는 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 조절 각도 범위는 0 ~ 100°를 포함하는 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유도부는,
    상기 탄성부의 일단과 연결되도록 제1구동 몸체에 축 결합되어, 상기 탄성부가 감겨지거나 풀어지는 방향으로 축 회전 가능한 제1유도부재; 및
    상기 탄성부의 타단과 연결되도록 제1구동 몸체에 마련된 유도 라인을 따라 움직임 가능하게 마련되는 제2유도부재;
    를 포함하며,
    상기 제1 및 제2유도부재는 상기 제2 또는 제3연결부 중 적어도 어느 하나의 움직임에 연동하는 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성부는 토션 스프링을 포함하며,
    상기 제1유도부재는 상기 탄성부의 내측에 마련된 내단과 결합되어 축 회전되는 조절 힌지를 포함하고, 제2유도부재는 상기 탄성부의 외측에 마련된 외단과 결합되어 상기 유도 라인을 따라 가이드되는 유도핀을 포함하는 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 유도부는 상기 제2 또는 제3연결부의 움직임을 상기 제1유도부재로 전달하도록, 상기 제1유도부재와 동축 연결되는 적어도 하나의 가이더를 포함하는 외골격 로봇의 수동형 근력지원장치.
  8. 사용자의 고관절 부위에 거치되는 제1거치부;
    상기 사용자의 대퇴부 부위에 거치되는 제2거치부;
    상기 사용자의 가슴 또는 등 부위에 거치되는 제3거치부; 및
    근력 지원을 위한 탄성 에너지를 저장하여 구동력을 제공하는 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 수동형 근력지원장치;
    를 포함하며,
    상기 제1 내지 제3거치부에 상기 제1 내지 제3연결부가 각각 연결되는 외골격 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1거치부는 어깨(shoulder) 및 엘보우(elbow)를 지원하는 상지 및, 엉덩이(Hip), 무릎(knee) 및 발목(ankle)을 지원하는 하지를 각각 연결하는 복수의 링크가 연결되는 외골격 로봇.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1거치부는 상기 사용자의 고관절 부위에 밀착되도록 소정 면적을 가지는 적어도 한 쌍의 제1거치 몸체를 포함하며,
    상기 제1거치 몸체는 상기 제1연결부가 연결되는 장착홀이 관통 형성되고, 복수의 링크들이 각각 연결되는 복수의 링크홀이 관통 형성되는 외골격 로봇.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2거치부는 상기 사용자의 대퇴부 부위에 밀착되도록 곡률진 적어도 한 쌍의 제2거치 몸체를 포함하며,
    상기 제2거치 몸체와 상기 제2연결부는 제1연결부재에 의해 상호 링크 연결되는 외골격 로봇.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제3거치부는 상기 사용자의 가슴 또는 등 부위에 장착 또는 탈착 가능하게 밀착되는 제3거치 몸체를 포함하며,
    상기 제3거치 몸체와 상기 제3연결부는 제2연결부재에 의해 상호 링크 연결되는 외골격 로봇.
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