WO2023027225A1 - 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트 - Google Patents

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WO2023027225A1
WO2023027225A1 PCT/KR2021/011919 KR2021011919W WO2023027225A1 WO 2023027225 A1 WO2023027225 A1 WO 2023027225A1 KR 2021011919 W KR2021011919 W KR 2021011919W WO 2023027225 A1 WO2023027225 A1 WO 2023027225A1
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WO
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wearer
unit
power
power transmission
single motor
Prior art date
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PCT/KR2021/011919
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박희창
조용준
윤해룡
박관형
오장석
홍형길
강민수
서갑호
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한국로봇융합연구원
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    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126—Rotary actuators

Definitions

  • the present invention relates to a wearable suit, and more particularly, to a wearable suit driven by a single motor that provides an assistive force to a wearer by adjusting the length of a wire using a single motor.
  • assistive devices such as various chairs or supports that can assist the user's position, and posture is corrected through these devices. So there was a problem with not being able to use it well.
  • the gait intention estimation base enables the gait intention to be controlled by accurately sensing the wearer's gait intention by reducing the error by converging the dynamic dynamics method and the HRI sensing method. It relates to a wearable robot and its control method.
  • the walking intention estimation-based wearable robot includes a backpack part worn by the wearer, a hydraulic pressure supply part installed in the backpack part and supplying hydraulic pressure, and robot legs installed on both left and right sides of the bottom of the backpack part and fixed to the wearer's legs. And, according to the wearer's walking intention, the required torque required for the operation of each movable part is calculated, and a controller for controlling the operation of the hydraulic pressure supply unit is described in Patent Registration No. 10-1490885 have been known as well.
  • the technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a wearable suit driven by a single motor that is relatively easy to carry through light weight.
  • the technical idea of the present invention is a wearable suit provided to provide an assistive force to the wearer when the wearer lifts an object, a body portion formed elongated in the vertical direction from the wearer and the like, and the body portion
  • a power transmission unit may be included, and a pair of power transmission units may be spaced apart and fixed on the circumference of the rotation unit, and may provide an auxiliary force to both hands of the wearer while being wound around the rotation unit.
  • a tension holding unit formed on the power transmission unit to maintain tension of the power transmission unit, and to transmit the size of the auxiliary force provided to the wearer in a distinguished manner according to a moving position while being wound on the rotation unit.
  • the tension holding unit is provided on the path along which the power transmission unit is moved, and when moved upward, a power connection block that returns to a predetermined position through elastic force, and is fixed on the power transmission unit and moved through the power generator It is formed to move in the vertical direction together with the power transmission unit and connects the power connection block and the main body and an elastic return block that moves together in contact with the power connection block from the top of the main body to the predetermined position,
  • the power connection block When the power connection block is moved to the predetermined position from the top, it may include an elastic body that provides a uniform force for each moving position to be returned.
  • the tension maintaining part may include a limiter formed in a section in which the elastic return block is moved in the main body and limiting a position to which the elastic return block is returned due to the elastic body.
  • It may also include a wireless control unit provided to enable wireless communication with the power generation unit and controlling driving and stopping of the motor in response to a signal generated from a part of the wearer's body.
  • the wireless control unit is formed to be worn on the wearer's hand, and includes a button for controlling driving of the power generation unit in a part, and a holding member for providing a stop signal or a drive signal to the power generation unit through the button.
  • a stop member for providing the stop signal to the power generator so that the power generator stops while the wearer is holding the object may be included.
  • it may include a support band formed of an elastic material to be worn on the wearer's body and a wearing module formed on the support band and having a connection pipe formed as a passage through which the power transmission unit moves.
  • the body portion may include a storage box formed on both sides of the rotating portion and accommodating the power transmission portion that is not wound around the rotating portion, and guide protrusions formed inside the storage box in the main body portion and guiding a movement path of the power transmission portion to be moved.
  • the wearable suit driven by a single motor of the present invention has the advantage of being easy to carry and wear by achieving structural weight reduction so as to provide auxiliary force to both arms through a single motor.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram in which a wearer wearing a wearable suit driven by a single motor is holding a heavy object according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a state wearing a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing an active module mounted on a wearer's back in a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a power generating unit, a rotation unit, a power transmission unit, and a tension holding unit mounted on a main body in a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
  • FIG 5 and 6 are views for explaining the form in which the power connection block, the elastic return block, and the elastic body operate to explain the tension maintaining part of the wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention am.
  • FIG. 7 is a view showing a storage box for guiding a path along which a power transmission unit moves in a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical concept of the present invention and accommodating an unwound power transmission unit.
  • FIG. 8 is a view showing a wearing module and a wireless control unit in a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a specific form of a holding member in a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may only be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
  • the configuration of the wearable suit driven by a single motor largely includes a body part 110, a power generating part 120, a rotating part 140 and a power transmission part 160.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams of a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention, and to describe the drawings in more detail
  • FIG. 2 is a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention This is a drawing showing how to wear it.
  • FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3 to 9 to be described later components of the suit are diagrammed for convenience of explanation, and some components may be omitted or exaggerated, unlike the actual form.
  • the wearer of the present invention can wear it and may include a wearing module 200 made of an elastic material.
  • Wearing module 200 as shown, the support band 220 in the form of a band covering a part of the wearer's shoulder, arm, chest, and abdomen and the power transmission unit 160 to be described later on the support band 220 are penetrated. It may include a connecting pipe 240 to.
  • connection pipe 240 serves as a path through which the power transmission unit 160 moves when the support band 220 attached to the arm and hand is pulled toward the wearer's body through the power transmission unit 160 .
  • the support band 220 may be provided to be worn on the shoulder, elbow, wrist, and hand, and is mounted on the wearing module 200 to provide power to the wearing module 200 ), the active module 100 is formed by being coupled with the wearing module 200 behind the wearer's back, and can provide an assisting force to the wearer.
  • the active module 100 extends to the wearable module 200 and passes through the connector 240 of the wearer's shoulder and the connector 240 of the elbow to provide a power transmission unit 160 whose end is fixed to the wearer's wrist or hand. As the power generating unit 120 is pulled towards the wearer's back, the wearer's hand is pulled.
  • the power generating unit 120 is driven by a switch that allows the power generating unit 120 to be driven through remote communication by the wireless control unit 170 formed on the wearer's hand and chest.
  • the wireless control unit 170 will be described later.
  • FIG. 3 is a view showing an active module mounted on the wearer's back in a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical concept of the present invention
  • FIG. 4 is a view showing an active module according to an embodiment according to the technical concept of the present invention
  • 5 and 6 are diagrams showing a power generating unit, a rotating unit, a power transmission unit, and a tension holding unit mounted on the main body in a wearable suit driven by a single motor according to the present invention
  • FIGS. In order to explain the tension holding part of the wearable suit driven by the motor, it is a diagram for explaining the form in which the power connection block, the elastic return block, and the elastic body operate
  • FIG. 7 is a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention It is a view showing a storage box for guiding a path along which a power transmission unit is moved in a wearable suit driven by and accommodating an unwound power transmission unit.
  • the active module 100 may include a main body 110 disposed on the wearer's back and composed of a panel and a chassis, and a power generator 120 therein. , The rotation unit 140, the power transmission unit 160 and the tension holding unit 180 are disposed. In addition, a battery pack (BATTERY-PACK) capable of supplying power to the power generator 120 may be further included.
  • a battery pack BATTERY-PACK
  • the power generating unit 120 is disposed downward, and the lower portion of the power generating unit 120 is rotated according to the rotation of the power generating unit 120, and the rotational shaft of the power generating unit 120
  • a rotation unit 140 that rotates with a rotation axis orthogonal to may be disposed.
  • a power transmission unit 160 extending toward both arms of the wearer may be coupled to the rotation unit 140 .
  • the present invention is to transmit assistive force to both arms through one motor, and has the effect of supplying the necessary assistive force while minimizing the weight of the suit.
  • the power transmission unit 160 may be coupled to positions spaced apart from each other on the circumference of the rotation unit 140 to supply auxiliary force to the wearer when the rotation unit 140 rotates in one direction. Accordingly, in the power transmission unit 160 , the rear power transmission unit 160 may have a longer length than the front power transmission unit 160 along the rotational direction of the rotation unit 140 .
  • the power transmission unit 160 extends long to both sides around the power generation unit 120, starting with the rotation unit 140, extending beyond the shoulder of the wearer to the hand, and on the power transmission unit 160, the tension holding unit ( 180) may be formed.
  • the tension maintaining unit 180 maintains the tension of the power transmission unit 160 so as to facilitate transmission of the auxiliary force.
  • the tension holding unit 180 can transmit the size of the auxiliary force provided to the wearer with distinction according to the position where the power transmission unit 160 is moved while the power transmission unit 160 is wound around the rotation unit 140 .
  • the tension holding unit 180 is provided on the path along which the power transmission unit 160 is moved, and when moved upward, the elastic return block 182 and the power transmission unit 160 return to a preset position through elastic force. It is fixed to and is formed to move in the vertical direction together with the power transmission unit 160 moving through the power generation unit 120, and is in contact with the elastic return block 182 from the top of the main body 110 to the preset position.
  • the elastic return block 182 and the power connection block 184 are penetrated by the power transmission unit 160, and the elastic return block 182 is formed on the main body 110 and moves downward from the preset position.
  • the movement to the lower part may be limited by a limiter (not shown) that prevents it from happening.
  • the tension of the power transmission unit 160 at the upper portion of the elastic return block 182 can be expanded.
  • the power transmission unit 160 can be pulled by the force returned to the preset position by the elastic body 186, so that a separate auxiliary force can be generated.
  • the power connection block 184 may be moved in direct response to rotation of the power generator 120 .
  • the power generator 120 provides auxiliary force through one-way rotation, and in an embodiment of the present invention, it will be described as being rotated in the left direction.
  • FIG 5 shows that a wearer wearing a wearable suit according to an embodiment of the present invention is in a state where both arms are stretched downward, and accordingly, the tension maintaining unit 180 can be moved upward from the preset position ( S1).
  • the power connection block 184 maintains the tension of the power transmission unit 160 in an expanded state by the elastic body 186, and when the power generation unit 120 is driven, auxiliary force can be immediately provided to both arms of the wearer. there is.
  • the auxiliary force that can be applied to the wearer's arm here is the force 182f that the elastic return block 182 is pulled by the elastic body 186 and the power transmission unit that passes through the rotation unit 140 through the power generator 120. 160 may be the pulling force 184f.
  • the power transmission unit 160 is wound around the rotation unit 140 while the rotation unit 140 is rotated in one direction by the driving of the power generation unit 120, and an auxiliary force for lifting the wearer's arm can be provided. .
  • the power connection block 184 is moved downward together with the power transmission unit 160 being wound, and the elastic return block 182 causes the elastic body 186 to be pulled to the power connection block 184 to the predetermined position. It can be pulled together (S2).
  • the power by the power generator 120 and the force by the elastic body 186 may be provided as auxiliary force.
  • the elastic return block 182 is stopped through the limiter, and only the power connection block 184 is moved below the predetermined position, providing only the power by the power generator 120 as an auxiliary force to the wearer. It can be (S3).
  • the main body 110 may include a storage box 112 capable of accommodating the power transmission unit 160 that is lowered by the movement of the wearer's arm.
  • the wearer when the wearer lifts the object (T), it provides an auxiliary force, but when the wearer's will moves the arm, the power generation unit 120 is in a stationary state, so the power transmission unit 160 In this situation, twisting of the line or twisting of the two power transmission units 160 in the rotating unit 140 may occur.
  • guide protrusions 114 for guiding a direction in which the power transmission unit 160 hangs may be further included in the passage moving upward from the holder 112 .
  • the power generating unit 120 can be rotated to the left, and through this, the power transmission unit 160 on the left is wound around the rotating unit 140
  • the shape and the shape in which the power transmission unit 160 on the right side is wound may be different.
  • the guide protrusion 114a protrudes toward the space of the left holder 112a.
  • the power transmission unit 160 on the right side may be coupled with the rotation unit 140 formed on the left side inside the right holder 112b and wound in the left direction.
  • the guide protrusion 114b formed on the inner upper portion of the right holder 112b protrudes downward so that when the power transmission unit 160 is stretched, it can be allowed to hang into the right holder 112b.
  • FIG. 8 is a view showing the wearing module 200 and the wireless control unit in a wearable suit driven by a single motor according to an embodiment according to the technical idea of the present invention
  • FIG. 9 is a view showing an embodiment according to the technical idea of the present invention. It is a drawing showing the specific form of the gripping member in the wearable suit driven by a single motor according to FIG.
  • the wearable suit driven by a single motor operates the power generation unit 120 to provide an auxiliary force to the wearer as described above by using the wireless controller 170 described above. can include more.
  • the wireless control unit 170 may include a holding member 172 mounted on the wearer's arm and a stop member 174 formed on the wearer's chest.
  • the holding member 172 is formed on a glove 172c made of an elastic material so as to be worn on the wearer's hand and the glove 172c, and a button and an object T for controlling the driving of the power generator 120 by pressing the wearer's finger with a finger. ) is extended from the glove 172c and is bent corresponding to the direction in which the wearer's fingers are bent, so that the wearer folds the fingers to include a seating protrusion 172b protruding toward the object T without lifting the object T. .
  • the stop member 174 may be provided in the form of a button that controls the driving of the power generator 120 at a portion formed on the wearing module 200 on the chest or stomach.
  • the stop member 174 is provided to be wearable in the form of a buckle in which the wearing module 200 can be coupled while wrapping around the wearer's stomach, and electricity is applied to the stop member 174 only when the buckle is fastened.
  • the stop member 174 may stop the power generating unit 120 .
  • the holding member 172 may transmit at least one of a driving signal for driving the power generating unit 120 and a stop signal for stopping the power generating unit 120 through the button. For example, in a state where the wearer holds the object T with both arms to lift the object T, pressing the button of the holding member 172 drives the power generating unit 120 to receive assistive force. . And when the wearer lifts the object (T) to a desired position, pressing the button of the gripping member 172 again may stop the driving of the power generating unit 120.
  • the stop member 174 may provide a stop signal to the power generator 120 through an operation of pressing the button.
  • the button of the holding member 172 is pressed while moving the object T close to the wearer's stomach or chest can

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트은 착용자가 물체를 들어올릴 경우, 상기 착용자에게 보조력을 제공하도록 구비되는 웨어러블 슈트로서, 상기 착용자 등에서 상하 방향으로 길게 형성되는 본체부와 상기 본체부 내부에 단일모터로 구비되어 동력을 생성하는 동력발생부와 상기 동력발생부와 연결되어 회전되도록 구비되는 회전부 및 상기 회전부의 둘레상에 연결되고, 일부가 상기 착용자 양손을 향해 각각 연장되는 한 쌍의 동력전달부를 포함하고, 상기 동력전달부는 한 쌍이 상기 회전부 둘레상에 소정 이격되어 고정되고, 상기 회전부에 권취되면서 상기 착용자의 양손에 보조력을 제공할 수 있다.

Description

단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트
본 발명은 웨어블 슈트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단일모터를 이용하여 와이어를 길이를 조정함으로 착용자에게 보조력을 제공하는 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에 관한 것이다.
산업 또는 농업환경에서 필수적으로 인력이 투입되어야만 하는 작업은 반복되는 고된 노동 뿐만 아니라 무거운 물건을 옮기는 작업을 포함한다. 예를 들어 팔을 들어 올려 농작물을 수확하거나 높은 위치의 물건을 옮기는 등의 좋지 않은 자세로 반복적인 작업이 수행되기 때문에 근골격계 질환, 특히 어깨 및 관절 질환이 빈번하게 발생하게 된다
이에 각종 의자나 지지대 등과 같이 사용자의 위치를 보조할 수 있는 보조장치를 두고 이를 통해 자세를 교정하기도 하나, 작업하는 장소마다 의자나 지지대 또는 사다리를 들고다니기에도 불편하고, 작업에 따라 높낮이가 달라지게 되므로 잘 사용하지 않게 되는 문제점이 있었다.
한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로는 역동역학적 방법과 HRI 센싱방법을 융합하여 오차를 줄여 착용자의 보행의도를 정확하게 센싱하여 관절구동기를 제어할 수 있도록 하는 보행의도 추정기반 착용로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.
또한 보행의도 추정기반 착용로봇은, 착용자가 메는 백팩부와, 상기 백팩부에 설치되고 유압을 공급하는 유압공급부와, 상기 백팩부의 하단 좌우 양측에 설치되고, 상기 착용자의 다리에 고정되는 로봇다리와, 착용자의 보행의도에 따라 각 가동부위의 작동에 필요한 요구토크를 계산하고, 상기 유압공급부의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기술이 등록특허공보 제10-1490885호에서와 같이 공지된 바 있다.
하지만 위와 같은 종래기술은 각 관절마다 액츄에이터가 장착되고, 뿐만 아니라, 각종 센서와 링크 구조로 형성되어 있기 때문에 무게가 상당할 수 밖에 없다. 따라서 농업 활동을 하는 노인들이 이러한 무거운 웨어러블 슈트를 착용하는 것부터가 문제로 지적되고 있어 왔다.
또한 농업 활동에서 가장 힘든 부분은 고정적인 자세나 반복적인 움직임도 있지만, 위와 같은 것은 스트레칭으로 어느정도 극복이 가능하다. 하지만 수확한 채소나 과일을 옮기는 것은 혼자서 할 수 있는 일이 안되기 때문에 필요에 따라 휴대가 용이한 로봇이 필요한 실정이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 경량화를 통해 휴대가 비교적 용이한 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트을 제공하려는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 착용자가 물체를 들어올릴 경우, 상기 착용자에게 보조력을 제공하도록 구비되는 웨어러블 슈트로서, 상기 착용자 등에서 상하 방향으로 길게 형성되는 본체부와 상기 본체부 내부에 단일모터로 구비되어 동력을 생성하는 동력발생부와 상기 동력발생부와 연결되어 회전되도록 구비되는 회전부 및 상기 회전부의 둘레상에 연결되고, 일부가 상기 착용자 양손을 향해 각각 연장되는 한 쌍의 동력전달부를 포함하고, 상기 동력전달부는 한 쌍이 상기 회전부 둘레상에 소정 이격되어 고정되고, 상기 회전부에 권취되면서 상기 착용자의 양손에 보조력을 제공할 수 있다.
그리고 상기 동력전달부상에 형성되어 상기 동력전달부의 장력을 유지시키고, 상기 회전부에 권취되면서 이동되는 위치에 따라 상기 착용자에게 제공되는 상기 보조력의 크기가 구별되게 전달하는 장력유지부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 장력유지부는 상기 동력전달부가 이동되는 경로상에 구비되고, 상부로 이동된 경우 탄성력을 통해 기 설정된 위치로 복귀되는 동력연결블록과, 상기 동력전달부상에 고정되어 상기 동력발생부를 통해 이동되는 상기 동력전달부와 함께 상하방향으로 이동되게 형성되고, 상기 본체부 상부에서 상기 기 설정된 위치까지 상기 동력연결블록과 접촉되어 함께 이동되는 탄성복귀블록 및 상기 동력연결블록과 상기 본체부를 연결하며, 상기 동력연결블록이 상부에서 상기 기 설정된 위치로 이동되는 경우 이동위치마다 균일한 힘을 제공하여 복귀되게 하는 탄성체를 포함할 수 있다.
그리고 상기 장력유지부는 상기 본체부에서 상기 탄성복귀블록이 이동되는 구간에 형성되고, 상기 탄성복귀블록이 상기 탄성체로 인해 복귀되는 위치를 제한하는 리미터를 포함할 수 있다.
또한 상기 동력발생부와 무선통신 가능하게 구비되며 상기 착용자 신체 중 일부에서 발생한 신호에 대응하여 상기 모터의 구동과 정지를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 조종부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 무선조종부는 상기 착용자 손에 착용 가능하게 형성되고, 일부에 상기 동력발생부의 구동을 제어하는 버튼을 포함하여 상기 버튼을 통해 정지신호 또는 구동신호를 상기 동력발생부에 제공하는 파지부재 및 상기 착용자가 상기 물체를 들고 있는 상태에서 상기 동력발생부가 정지되도록 상기 정지신호를 상기 동력발생부에 제공하는 정지부재를 포함할 수 있다.
또한 신축성 있는 재질로 상기 착용자 몸에 착용 가능하게 형성되는 지지밴드 및 상기 지지밴드에 형성되며 상기 동력전달부가 이동되는 통로가 되는 연결관이 형성된 착용 모듈을 포함할 수 있다.
그리고 상기 본체부는 상기 회전부의 양측 형성되어 상기 회전부에 권취되지 않은 상기 동력전달부를 수납하는 수납함 및 상기 본체부에서 상기 수납함 내부에 형성되어 이동되는 상기 동력전달부의 이동 경로를 가이드 하는 안내돌기를 포함할 수 있다.
본 발명의 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트은 단일모터를 통해 양쪽 팔에 보조력을 제공하도록 구조적으로 경량화를 달성하여 휴대와 착용이 용이하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트를 착용한 착용자가 무거운 물건을 들고 있는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트를 착용한 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 착용자 등부분에 장착되는 액티브 모듈을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 본체부에 장착되는 동력발생부, 회전부, 동력전달부 및 장력유지부를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트의 장력유지부를 설명하기 위해 동력연결블록과 탄성복귀블록 및 탄성체가 작동되는 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 동력전달부가 이동되는 경로를 안내하고, 권취되지 않은 동력전달부를 수납하는 수납함을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 착용 모듈과 무선조종부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 파지부재의 구체적인 형태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 위에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트의 구성은 크게 본체부(110), 동력발생부(120), 회전부(140) 및 동력전달부(160)를 포함한다.
도면을 참조하면, 도 1 및 도 2은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에 대한 도면이고, 도면에 대해서 좀 더 자세히 설명하자면, 도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트를 착용한 착용자가 무거운 물건을 들고 있는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트를 착용한 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2 그리고 이후에 설명되는 도 3 내지 도 9에서 슈트의 구성 요소들은 설명의 편의를 위해 도식화되어 일부 구성 요소가 실제의 형태와 달리 생략되거나 과장되어 도시될 수 있다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 본 발명의 슈트 착용자가 입을 수 있도록 구비되며 신축성 있는 재질의 착용 모듈(200)를 포함할 수 있다. 착용 모듈(200)는 도시된 바와 같이 착용자의 어깨, 팔, 가슴, 복부 의 일부를 감싸는 밴드형태의 지지밴드(220)와 지지밴드(220)상에 후술되는 동력전달부(160)가 관통되게 하는 연결관(240)을 포함할 수 있다.
연결관(240)은 동력전달부(160)가 통해 팔과 손에 장착된 지지밴드(220)를 착용자 몸을 향해 당기는 경우, 동력전달부(160)가 이동되는 경로가 되는 것이다.
구체적으로 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 지지밴드(220)는 어깨, 팔꿈치, 손목 및 손에 착용 가능하게 구비될 수 있고, 착용 모듈(200)에 장착되어 동력을 착용 모듈(200)로 전달하는 액티브 모듈(100)은 착용자 등 뒤에서 착용 모듈(200)과 결합되어 형성되고 착용자에게 보조력을 제공할 수 있다. 그리고 액티브 모듈(100)은 착용 모듈(200)로 연장되어 착용자 어깨의 연결관(240), 팔꿈치의 연결관(240)을 통과하여 착용자 손목 또는 손에 단부가 고정되는 동력전달부(160)를 착용자 등쪽으로 동력발생부(120)가 당기면서 착용자 손이 당겨지게 되는 것이다.
여기서 동력발생부(120)가 구동되는 스위치는 착용자의 손과 가슴부분에 형성된 무선조종부(170)에 의해 원격 통신으로 동력발생부(120)가 구동되게 할 수 있다.
무선조종부(170)에 대해서 후술하도록 하겠다.
위와 같이 보조력을 발생시키는 구조는 도 3 내지 도 7을 통해 계속해서 설명하도록 하겠다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 착용자 등부분에 장착되는 액티브 모듈을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 본체부에 장착되는 동력발생부, 회전부, 동력전달부 및 장력유지부를 나타낸 도면이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트의 장력유지부를 설명하기 위해 동력연결블록과 탄성복귀블록 및 탄성체가 작동되는 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 7는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 동력전달부가 이동되는 경로를 안내하고, 권취되지 않은 동력전달부를 수납하는 수납함을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 액티브 모듈(100)은 착용자의 등부분에 배치되고, 판넬(PANNEL)과 샤시(SASH)로 구성되는 본체부(110)를 포함할 수 있으며, 내부에 동력발생부(120), 회전부(140), 동력전달부(160) 및 장력유지부(180)가 배치되어 있다. 이 밖에 동력발생부(120)에 전원을 공급할 수 있는 배터리팩(BATTERY-PACK)을 더 포함할 수 있다.
본체부(110)의 중심에는 동력발생부(120)가 하부를 향해 배치되고, 동력발생부(120)의 하부에는 동력발생부(120)의 회전에 따라 회전되며 동력발생부(120)의 회전축과 직교된 회전축을 가지고 회전되는 회전부(140)가 배치될 수 있다.
그리고 회전부(140)에는 착용자의 양팔을 향해 연장되는 동력전달부(160)가 결합될 수 있다.
본 발명은 하나의 모터를 통해 양팔에 보조력을 전달하기 위한 것으로 슈트의 무게를 최소화하고도 필요한 보조력을 공급할 수 있는 효과를 가진다.
계속해서 동력전달부(160)는 회전부(140)의 둘레상에 서로 이격된 위치에 결합되어 회전부(140)가 일방향으로 회전시 보조력을 착용자에게 공급할 수 있다. 따라서 동력전달부(160)는 회전부(140)가 회전되는 방향을 따라 앞쪽의 동력전달부(160)보다 뒤쪽의 동력전달부(160)의 길이가 더 길게 형성될 수 있다.
그리고 동력전달부(160)는 회전부(140)를 시작으로 동력발생부(120)를 중심으로 양측으로 길게 연장되어 착용자의 어깨를 넘어 손까지 연장되며, 동력전달부(160)상에는 장력유지부(180)가 형성될 수 있다.
장력유지부(180)는 동력전달부(160)의 장력을 팽팽하게 유지시켜서 보조력의 전달을 용이하게 할 수 있다. 장력유지부(180)는 동력전달부(160)가 회전부(140)에 권취되면서 동력전달부(160)가 이동되는 위치에 따라 착용자에게 제공되는 보조력의 크기를 구별되게 전달 할 수 있다.
장력유지부(180)는 동력전달부(160)가 이동되는 경로상에 구비되고 상부로 이동된 경우 탄성력을 통해 기 설정된 위치로 복귀되는 탄성복귀블록(182)과, 동력전달부(160)상에 고정되어 동력발생부(120)를 통해 이동되는 동력전달부(160)와 함께 상하방향으로 이동되도록 형성되고, 본체부(110) 상부에서 상기 기 설정된 위치까지 탄성복귀블록(182)과 접촉되어 함께 이동되는 동력연결블록(184) 및 탄성복귀블록(182)과 본체부(110)를 연결하며, 탄성복귀블록(182)이 상부에서 상기 기 설정된 위치로 이동되는 경우, 이동위치마다 균일한 힘을 제공하여 복귀되게 하는 탄성체(186)를 포함할 수 있다.
탄성복귀블록(182)과 동력연결블록(184)은 동력전달부(160)에 의해 관통되어 있으며, 탄성복귀블록(182)은 본체부(110)상에 형성되어 상기 기 설정된 위치에서 하부로 이동되지 않게 하는 리미터(미도시)에 의해 하부로 이동이 제한될 수 있다.
탄성복귀블록(182)은 하부에 탄성체(186)가 연결되어 있어서 탄성복귀블록(182)의 상부에서의 동력전달부(160)의 장력을 팽창시킬 수 있다. 또한 탄성체(186)의 의해 상기 기 설정된 위치로 복귀되는 힘에 의해 동력전달부(160)를 당길 수 있어서 별도의 보조력을 생성할 수도 있다.
한편 동력연결블록(184)은 동력발생부(120)의 회전에 직결로 반응하여 이동될 수 있다. 여기서 동력발생부(120)는 일방향 회전을 통해서 보조력을 제공하고, 본 발명의 실시예에서는 왼쪽 방향으로 회전되는 것으로 설명한다.
도 5 및 도 6에서 착용자 움직임에 따라 장력유지부(180)의 동작을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 슈트를 착용한 착용자가 양팔을 하부로 길게 늘어뜨린 상태에 있으며, 이에 따라 장력유지부(180)는 상기 기 설정된 위치에서 상부로 이동될 수 있다(S1).
이때는 동력연결블록(184)이 탄성체(186)에 의해 동력전달부(160)의 장력을 팽창되게 유지시키고 있는 상태이고, 동력발생부(120)가 구동되면 착용자 양팔에 즉시 보조력이 제공될 수 있다.
따라서 여기서 착용자 팔에 작용될 수 있는 보조력은 탄성복귀블록(182)이 탄성체(186)에 의해 당겨지는 힘(182f)과 동력발생부(120)를 통해 회전부(140)에 관취되는 동력전달부(160)가 당겨지는 힘(184f)가 될 수 있다.
다음 도 6과 같이 동력발생부(120)의 구동으로 회전부(140)가 일방향 회전되면서 동력전달부(160)를 회전부(140)에 권취되게 되고 착용자 팔이 들어 올려지는 보조력이 제공될 수 있다.
여기서 동력연결블록(184)은 동력전달부(160)가 권취됨에 따라 함께 하부로 이동되고, 탄성복귀블록(182)은 탄성체(186)로 하여금 당겨져서 상기 기 설정된 위치까지는 동력연결블록(184)과 함께 당겨질 수 있다(S2).
이 때 착용자에게 전달되는 보조력은 동력발생부(120)에 의한 힘과, 탄성체(186)에 의한 힘이 함께 보조력으로 제공될 수 있다.
계속해서 상기 기 설정된 위치에서 탄성복귀블록(182)은 상기 리미터를 통해 정지되고 상기 기 설정된 위치 하부에서는 동력연결블록(184)만 이동되면서 착용자에게 동력발생부(120)에 의한 힘만 보조력으로 제공될 수 있다(S3).
한편 본체부(110)는 착용자 팔의 움직임에 의해 하부로 늘어진 동력전달부(160)를 수납할 수 있는 수납함(112)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 착용자가 대상물(T))을 들어올릴 때에는 보조력을 제공하지만, 착용자의 의지로 팔을 움직이게 되면 동력발생부(120)는 정지한 상태이므로 동력전달부(160)가 회전부(140)에 권취되지 않고 늘어지는 현상이 발생되고 이와 같은 상황에서 줄꼬임이나 회전부(140)에서 두개의 동력전달부(160)가 꼬이는 상황이 발생할 수 있다.
따라서 수납함(112)에 늘어진 동력전달부(160)를 수납할 수 있다.
또한 수납함(112)에서 상부로 이동되는 통로에는 동력전달부(160)가 늘어지는 방향을 안내하는 안내돌기(114)를 더 포함할 수 있다.
자세한 것은 도 7을 보면서 설명하도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 슈트에서 동력발생부(120)는 왼쪽으로 회전될 수 있으며, 이를 통해 왼쪽의 동력전달부(160)가 회전부(140)에 권취되는 모양과 오른쪽의 동력전달부(160)가 권취되는 모양을 서로 다를 수 있다.
구체적으로 왼쪽의 동력전달부(160)는 상부에서 수직으로 회전부(140)와 결합되어 있으므로, 왼쪽 수납함(112a)의 공간을 향해 안내돌기(114a)가 돌출되어 있다.
오른쪽의 동력전달부(160)는 오른쪽 수납함(112b) 내부에서 왼쪽에 형성된 회전부(140)와 결합되어 왼쪽 방향으로 권취될 수 있다.
따라서 오른쪽 수납함(112b) 내측 상부에 형성된 안내돌기(114b)가 하부를 향해 돌출되어 동력전달부(160)가 늘어지는 경우 오른쪽 수납함(112b)내로 늘어질 수 있게 할 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따라 착용자에게 보조력을 제공하는 구조적인 특징에 대해서 설명하였다.
이후에서는 도 8 및 도 9를 통해 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 착용 모듈(200)와 무선조종부를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트에서 파지부재의 구체적인 형태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트는 위와 같이 착용자에게 보조력을 제공되게 하기 위하여 동력발생부(120)를 동작시키는 것은 상술한 무선조종부(170)를 더 포함할 수 있다.
무선조종부(170)는 착용자 팔에 장착되는 파지부재(172) 및 착용자 가슴에 형성된 정지부재(174)를 포함할 수 있다.
파지부재(172)는 착용자 손에 착용 가능하게 신축성 있는 재질의 글러브(172c)와 글러브(172c)상에 형성되어 착용자가 손가락으로 눌러서 동력발생부(120)의 구동을 제어하는 버튼 및 대상물(T)을 글러브(172c)에서 연장되어 착용자 손가락이 절곡되는 방향에 대응하여 절곡되어 착용자가 손가락을 접어서 대상물(T)을 들지 않고 대상물(T)을 향해 돌출된 안착돌기(172b)를 포함할 수 있다.
정지부재(174)는 가슴 또는 배 부분의 착용 모듈(200)상에 형성되어 일부에 동력발생부(120)의 구동을 제어하는 버튼형태로 구비될 수 있다.
여기서 정지부재(174)는 착용 모듈(200)가 착용자의 배를 감싸며 결합될 수 있는 버클(BUCKLE)형태로 착용 가능하게 구비되고, 상기 버클이 채결될 시에만 정지부재(174)에 전기가 인가되는 형태를 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 버클이 채결되면 정지부재(174)가 동력발생부(120)를 정지시킬 수 있다.
한편 파지부재(172)는 상기 버튼을 통해 동력발생부(120)를 구동하는 구동신호와 정지시키는 정지신호 중 적어도 어느 하나를 동력발생부(120)에 전송할 수 있다. 예를 들어 착용자가 대상물(T)을 들어 올리기 위해 양팔로 대상물(T)을 감싸 안은 상태에서 파지부재(172)의 상기 버튼을 눌러서 동력발생부(120)를 구동시켜 보조력을 제공받을 수 있다. 그리고 착용자가 원하는 위치까지 대상물(T)을 들어올렸으면 다시 파지부재(172)의 상기 버튼을 눌러서 동력발생부(120)의 구동을 정지시킬 수 있다.
정지부재(174)는 상기 버튼을 누르는 동작을 통해 통해 정지신호를 상기 동력발생부(120)에 제공할 수 있다.
예를 들어 착용자가 파지부재(172)의 상기 버튼을 눌러서 대상물(T)을 들어올린 상태에서 대상물(T)을 착용자의 배 또는 가슴과 가까이 이동시키면서 파지부재(172)의 상기 버튼이 눌리도록 할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

Claims (8)

  1. 착용자가 물체를 들어올릴 경우, 상기 착용자에게 보조력을 제공하도록 구비되는 웨어러블 슈트로서,
    상기 착용자 등에서 상하 방향으로 길게 형성되는 본체부;
    상기 본체부 내부에 단일모터로 구비되어 동력을 생성하는 동력발생부;
    상기 동력발생부와 연결되어 회전되도록 구비되는 회전부; 및
    상기 회전부의 둘레상에 연결되고, 일부가 상기 착용자 양손을 향해 각각 연장되는 한 쌍의 동력전달부를 포함하고,
    상기 동력전달부는 한 쌍이 상기 회전부 둘레상에 소정 이격되어 고정되고, 상기 회전부에 권취되면서 상기 착용자의 양손에 보조력을 제공하는 것을 특징으로 하는,
    단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달부상에 형성되어 상기 동력전달부의 장력을 유지시키고, 상기 회전부에 권취되면서 이동되는 위치에 따라 상기 착용자에게 제공되는 상기 보조력의 크기가 구별되게 전달하는 장력유지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장력유지부는,
    상기 동력전달부가 이동되는 경로상에서 구비되고, 상부로 이동된 경우 탄성력을 통해 기 설정된 위치로 복귀되는 동력연결블록;
    상기 동력전달부상에 고정되어 상기 동력발생부를 통해 이동되는 상기 동력전달부와 함께 상하방향으로 이동되게 형성되고, 상기 본체부 상부에서 상기 기 설정된 위치까지 상기 동력연결블록과 접촉되어 함께 이동되는 탄성복귀블록; 및
    상기 동력연결블록과 상기 본체부를 연결하며, 상기 동력연결블록이 상부에서 상기 기 설정된 위치로 이동되는 경우 이동위치마다 균일한 힘을 제공하여 복귀되게 하는 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 장력유지부는,
    상기 본체부에서 상기 탄성복귀블록이 이동되는 구간에 형성되고, 상기 탄성복귀블록이 상기 탄성체로 인해 복귀되는 위치를 제한하는 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동력발생부와 무선통신 가능하게 구비되며 상기 착용자 신체 중 일부에서 발생한 신호에 대응하여 상기 모터의 구동과 정지를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 조종부를 포함하는,
    단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무선조종부는,
    상기 착용자 손에 착용 가능하게 형성되고, 일부에 상기 동력발생부의 구동을 제어하는 버튼을 포함하여 상기 버튼을 통해 정지신호 또는 구동신호를 상기 동력발생부와 제공하는 파지부재; 및
    상기 착용자가 상기 물체를 들고 있는 상태에서 상기 동력발생부가 정지되도록 상기 정지신호를 상기 동력발생부에 제공하는 정지부재를 포함하는,
    단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트.
  7. 제2항에 있어서,
    신축성 있는 재질로 상기 착용자 몸에 착용 가능하게 형성되는 지지밴드; 및
    상기 지지밴드에 형성되며 상기 동력전달부가 이동되는 통로가 되는 연결관이 형성된 착용 모듈를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 회전부의 양측 형성되어 상기 회전부에 권취되지 않은 상기 동력전달부를 수납하는 수납함; 및
    상기 본체부에서 상기 수납함 내부에 형성되어 이동되는 상기 동력전달부의 이동 경로를 가이드 하는 안내돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트.
PCT/KR2021/011919 2021-08-23 2021-09-03 단일모터로 구동되는 웨어러블 슈트 WO2023027225A1 (ko)

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