WO2023043065A1 - 구동 어셈블리 및 이를 포함하는 운동 보조 장치 - Google Patents

구동 어셈블리 및 이를 포함하는 운동 보조 장치 Download PDF

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WO2023043065A1
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rotor
reducer
carrier
sun gear
housing
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노세곤
강완구
이상호
이호
한승일
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to a driving assembly and an exercise assisting device.
  • a motion assistance device refers to an apparatus or device that helps patients who cannot walk on their own due to various diseases or accidents to exercise for rehabilitation treatment. Recently, as an aging society intensifies, people who find it difficult to exercise normally due to joint problems or complain of discomfort about exercise increase interest in exercise assisting devices.
  • An exercise assisting device is mounted on the user's body to assist the user in exercising, and induces the user to walk so that the user can exercise normally.
  • users who wear exercise assisting devices are people with poor physical mobility. For them, the process of wearing the exercise assisting device itself may be burdensome. There is a need for a technology that allows a user with reduced physical mobility to wear an exercise assisting device alone without the help of another person.
  • an exercise assistance device includes a proximal support unit for supporting a user's proximal portion; a distal support for holding a distal portion of the user; a drive assembly connected to the proximal support and generating power; and a drive frame for transmitting power from the drive assembly to the distal support
  • the drive assembly includes: a housing connected to the proximal support; an actuator including a stator fixed to the housing and having a ring shape, and a rotor positioned inside the stator and rotatable relative to the stator; a reducer inserted inside the rotor and having an input end connected to an output end of the actuator; and a support part supporting the reducer and detachably connected to the housing.
  • the drive frame connects the output end of the reducer and the distal support, and is capable of relative movement with respect to the support part.
  • the support part may include a base frame overlapping the housing based on the direction of the rotational axis of the rotor and detachably connected to the housing; and a support frame extending from the base frame, at least partially positioned inside the stator, and supporting the reducer.
  • the support part may further include an extension frame that extends from the base frame and overlaps with the reducer based on a rotation axis direction of the rotor.
  • the driving assembly may further include a frame fastening member fastening the support part and the housing.
  • the housing may include a lower cover rotatably supporting the rotor; a side cover extending from the lower cover and covering a side surface of the stator; and an upper cover extending from the side cover and covering an upper surface of the stator.
  • the rotor may include a main plate provided in parallel with the lower cover; and a vertical extension extending from the main plate and positioned between the stator and the reducer.
  • the rotor may include a cap covering the main plate; and a cap fastening member fastening the cap and the reducer and connected to the reducer.
  • the support part and the reducer may be separated from the housing.
  • the reducer may include a main shaft connected to the rotor and rotating about a rotation axis of the rotor; a first sun gear fixed to the main shaft; a ring gear fixed to the support part and surrounding the first sun gear; a plurality of first planetary gears disposed between the first sun gear and the ring gear and engaged with the first sun gear and the ring gear; a first carrier connected to the central axis of each of the plurality of first planetary gears; a second sun gear connected to the first carrier; a plurality of second planetary gears disposed between the second sun gear and the ring gear and engaged with the second sun gear and the ring gear; and a second carrier connected to the central axis of each of the plurality of second planetary gears and connected to the driving frame.
  • the rotor and the first sun gear may rotate at the same speed, and the first sun gear, the first carrier, and the second carrier may rotate at different speeds.
  • the drive assembly may include a lower bearing disposed between the rotor and the housing; and an upper bearing disposed between the ring gear and the second carrier.
  • the drive assembly may include a first inner bearing disposed between the main shaft and the first carrier; a second inner bearing disposed between the main shaft and the second sun gear; and a third internal bearing disposed between the main shaft and the second carrier.
  • the driving assembly may further include a washer inserted into the main shaft and covering the third internal bearing.
  • the driving assembly may further include a stopper disposed on the support part and located on a movement path of the driving frame.
  • the driving assembly may include a housing; an actuator including a stator fixed to the housing and having a ring shape, and a rotor positioned inside the stator and rotatable relative to the stator; a reducer inserted inside the rotor and having an input end connected to an output end of the actuator; and a support part supporting the reducer and detachably connected to the housing.
  • the support part may include a base frame overlapping the housing based on the direction of the rotational axis of the rotor and detachably connected to the housing; and a support frame extending from the base frame, at least partially positioned inside the stator, and supporting the reducer.
  • the driving assembly may further include a frame fastening member fastening the support part and the housing.
  • the reducer may include a main shaft connected to the rotor and rotating about a rotation axis of the rotor; a first sun gear fixed to the main shaft; a ring gear fixed to the support part and surrounding the first sun gear; a plurality of first planetary gears disposed between the first sun gear and the ring gear and engaged with the first sun gear and the ring gear; a first carrier connected to the central axis of each of the plurality of first planetary gears; a second sun gear connected to the first carrier; a plurality of second planetary gears disposed between the second sun gear and the ring gear; and a second carrier connected to the central axis of each of the plurality of second planetary gears.
  • the driving assembly is provided in the motion assistance device, and includes a housing; an actuator including a stator fixed to the housing and having a ring shape, and a rotor positioned inside the stator and rotatable relative to the stator; A reduction gear including a ring gear inserted inside the rotor and facing the inner surface of the rotor, a sun gear connected to an output end of the actuator, and a plurality of planetary gears disposed between the ring gear and the sun gear; and a support part supporting the ring gear and detachably connected to the housing.
  • FIG. 1 is a view showing a user wearing an exercise assistance device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a drive assembly according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a front exploded perspective view of a driving assembly according to an embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the rear of the driving assembly according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the exercise assisting device taken along the cutting line V-V of FIG. 2 .
  • FIG. 6 is a perspective view of a drive assembly according to one embodiment.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the driving assembly showing a state in which the stopper is separated in FIG. 6 .
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the drive assembly in FIG. 7 with the reducer separated.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a drive assembly according to one embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a drive assembly according to one embodiment.
  • FIG. 11 is an exploded cross-sectional view of a drive assembly according to one embodiment.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view schematically illustrating a state in which two different reducers are waiting to be connected to a housing according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view schematically illustrating a state in which a first reducer is connected to a housing according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a perspective view schematically illustrating a state in which a second reducer is connected to a housing according to an embodiment.
  • 15 is a diagram schematically illustrating a state in which a wearing module of an exercise assistance device according to an embodiment is worn on a user's upper arm.
  • first or second may be used to describe various components, such terms should only be construed for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.
  • FIG. 1 is a view showing a user wearing an exercise assistance device according to an embodiment.
  • an exercise assistance device 100 may be worn on a user to assist the user's exercise.
  • the user may be a human body, animal or robot, but is not limited thereto.
  • the motion assistance device 100 may include a proximal support 190, a distal support 192, and a driving assembly 10.
  • proximal support 190 and the distal support 192 are disposed opposite each other with respect to a portion of the user, and may support a proximal part and a distal part, respectively.
  • proximal support 190 may support the waist and/or pelvis
  • distal support 192 may support thighs, knees, calves, and/or feet.
  • proximal support 190 may include a detachable belt to generally support a user's waist
  • distal support 192 may include a detachable belt to generally support a user's thigh.
  • proximal support 190 and the distal support 192 may be disposed on opposite sides of the user's upper arm, and the proximal support 190 may be, for example, the shoulder and / or back ( back) and the like, and the distal support 192 can support, for example, the forearm and the like.
  • proximal support 190 may include a removable belt to fully support a user's shoulder
  • distal support 192 may include a removable belt to generally support a user's forearm or entirely support a user's forearm. It may contain an enclosing structure.
  • drive assembly 10 can rotate distal support 192 relative to proximal support 190 .
  • the drive assembly 10 may rotate the distal support 192 relative to the proximal support 190 .
  • the drive assembly 10 may assist the user in performing thigh flexion or extension exercises.
  • proximal support 190 and distal support 192 can rotate relative to a frontal plane.
  • drive assembly 10 may be disposed on one side of proximal support 190 .
  • FIG. 2 is a perspective view of a drive assembly according to an embodiment
  • FIG. 3 is a front exploded perspective view of the drive assembly according to an embodiment
  • FIG. 4 is an exploded rear perspective view of the drive assembly according to an embodiment
  • FIG. This is a cross-sectional view of the exercise assisting device showing a cross-sectional view taken along the incision line V-V in Fig. 2.
  • the drive assembly 10 includes an actuator 11, a reducer 12, a drive frame 13, an upper cover 141, a lower cover 142, a plurality of bearings and a connection line 17 ) may be included.
  • the actuator 11 may be a hollow actuator in which an internal space is provided.
  • the reducer 12 may be inserted into the inner space.
  • the width of the driving assembly 10 that is, the vertical distance from the lower cover 142 to the driving frame 13 can be reduced.
  • the actuator 11 may include a stator 111 and a rotor 112 .
  • stator 111 may be connected to proximal support 190 .
  • the stator 111 may generate a magnetic field for rotating the rotor 112 .
  • the stator 111 may have, for example, a ring shape in which a hole is formed in a central portion.
  • the stator 111 may have a donut shape. Note that the shape of the stator 111 is not limited thereto.
  • the rotor 112 is rotatable relative to the stator 111 .
  • the rotor 112 may be surrounded by a stator 111 .
  • the rotor 112 may have a cup shape.
  • the rotor 112 may include a main plate 1121 , a vertical extension 1122 , a sun gear 1123 , a permanent magnet 1124 , and a rotor shaft 1125 .
  • the main plate 1121 of the rotor 112 may be a plate parallel to a plane perpendicular to the central axis of the stator 111 .
  • the vertical extension 1122 of the rotor 112 may be a portion extending vertically in one direction from the edge of the main plate 1121 .
  • the main plate 1121 and the vertical extension 1122 of the rotor 112 may together form a cup shape.
  • the reducer 12 may be inserted into a space formed by the main plate 1121 and the vertical extension 1122 .
  • a plurality of permanent magnets 1124 of the rotor 112 may be disposed along the outer circumferential surface of the vertical extension 1122 of the rotor 112 .
  • the permanent magnets 1124 may be curved to have the same curvature as the vertical extension part 1122, and the plurality of permanent magnets 1124 may be spaced apart from each other at regular intervals.
  • the permanent magnet 1124 may interact with the magnetic field generated by the stator 111 .
  • the permanent magnet 1124 of the rotor 112 may be rotated in one direction.
  • the sun gear 1123 of the rotor 112 may protrude from the center of the main plate 1121.
  • the sun gear 1123 may rotate integrally with the main plate 1121 .
  • the rotor shaft 1125 may protrude from the center of the main plate 1121, and the sun gear 1123 may be fixed to the rotor shaft 1125.
  • the sun gear 1123 of the rotor 112 may be an output terminal of the actuator 11 .
  • An output end of the actuator 11 may be connected to an input end of the reducer 12 .
  • the sun gear 1123 may be connected to the input end of the reducer 12 .
  • the upper cover 141 and the lower cover 142 may surround the actuator 11 .
  • the upper cover 141 and the lower cover 142 may fix the stator 111 and may support the rotor 121 such that the rotor 121 is rotatable with respect to the stator 111 .
  • the lower cover 142 may be connected to the proximal support 190 and fix the lower surface of the stator 111 .
  • the upper cover 141 may be connected to the lower cover 142 and fix the upper surface of the stator 111 . Movement of the stator 111 in vertical and horizontal directions may be limited by the lower cover 142 and the upper cover 141 . In other words, the stator 111 may be fixed without shaking between the lower cover 142 and the upper cover 141 .
  • the upper cover 141 may include a protrusion 1411 extending toward the inner space of the stator 111 .
  • the protrusion 1411 may be a cylindrical member protruding from the central portion of the upper cover 141 toward the lower cover 142 .
  • the vertical extension 1122 of the rotor 112 may be positioned between the protrusion 1411 of the upper cover 141 and the stator 111 .
  • lower cover fixing screws 1425 may connect lower cover 142 and proximal support 190 (see FIG. 1 ) to each other.
  • the lower cover 142 may be secured to the proximal support 190 by a lower cover fixing screw 1425 .
  • a plurality of lower cover fixing screws 1425 may be provided along the circumference of the lower cover 142 .
  • the upper cover fixing screw 1415 may connect the upper cover 141 and the lower cover 142 to each other.
  • the upper cover 141 may be fixed to the lower cover 142 by an upper cover fixing screw 1415 .
  • a plurality of upper cover fixing screws 1415 may be provided along the circumference of the upper cover 141 .
  • a plurality of bearings may assist the rotor 112 to stably rotate with respect to the stator 111 .
  • a plurality of bearings may assist the rotor 112 to maintain a constant distance from the stator 111 .
  • the plurality of bearings may prevent the rotor 112 from approaching the protrusion 1411 of the upper cover 141 or the stator 111 .
  • the plurality of bearings may include a first inner bearing 151 , a second inner bearing 152 , and a third inner bearing 153 .
  • the first internal bearing 151 may be disposed between the rotor 112 and the upper cover 141 .
  • the second internal bearing 152 may be disposed between the rotor 112 and the lower cover 142 .
  • the first internal bearing 151 may contact the upper surface and the inner surface of the rotor 112, and the second internal bearing 152 may contact the lower surface and the outer surface of the rotor 112. According to this arrangement, the first internal bearing 151 and the second internal bearing 152 can prevent the rotor 112 from shaking in the vertical direction and the rotor 112 from shaking in the left and right directions. there is. In other words, the center of the rotor 112 may keep coincident with the center of the stator 111 .
  • the reducer 12 may be inserted into the actuator 11.
  • the reducer 12 may be inserted into a space surrounded by the vertical extension 1122 of the rotor 112 .
  • the sun gear 1123 which is an output end of the actuator 11, may be connected to an input end of the reducer 12.
  • the reduction mechanism of the reduction gear 12 will be described in detail.
  • the main plate 1121 of the rotor 112 may include a rotor shaft 1125 protruding from the center and a first sun gear 1123 fixed to the rotor shaft 1125.
  • the protrusion 1411 of the upper cover 141 may include a ring gear 1412 formed from an inner surface toward the center.
  • the reducer 12 may include a plurality of first planetary gears 1211, a first carrier 1212, a second sun gear 1213, a plurality of second planetary gears 1221, and a second carrier 1222. .
  • the plurality of first planetary gears 1221 may be connected to the sun gear 1123, which is an output terminal of the actuator 11.
  • the second carrier 1222 may be connected to the driving frame 13 .
  • the second carrier 1222 may be an output terminal of the reducer 12 .
  • the plurality of first planetary gears 1211 may be disposed between the first sun gear 1123 and the ring gear 1412 .
  • the first planetary gears 1211 may be spaced apart at regular intervals along the circumference of the first sun gear 1123 , for example.
  • the first planetary gear 1211 may have a gear shape meshing with the first sun gear 1123 .
  • One side of the first planetary gear 1211 may contact the first sun gear 1123 and the other side may contact the ring gear 1412 . Since the ring gear 1412 is formed on the protrusion 1411 of the upper cover 141, it can maintain a fixed state.
  • the plurality of first planetary gears 1211 may rotate along the circumference of the first sun gear 1123 .
  • the first carrier 1212 may be connected to the central axis of the plurality of first planetary gears 1211.
  • the first carrier 1212 When the central axis of the plurality of first planetary gears 1211 revolves around the first sun gear 1123, the first carrier 1212 has a revolving angular velocity of the central axis of the plurality of first planetary gears 1211. It is possible to rotate around the first sun gear 1123 at a rotational angular velocity of the same value as . Since the central axis of each of the plurality of first planetary gears 1211 is coupled by the first carrier 1212, the central axis of each of the plurality of first planetary gears 1211 can revolve at the same revolution angular velocity.
  • the rotational speed of the first carrier 1212 may be reduced compared to the rotational speed of the first sun gear 1123 .
  • the torque output from the first carrier 1212 may be greater than the torque transmitted from the first sun gear 1123 to the first planetary gear 1211 .
  • the second sun gear 1213 may be formed at the center of the first carrier 1212 .
  • the second sun gear 1213 may be formed on the opposite side of the plurality of first planetary gears 1211 .
  • the second sun gear 1213 when the central axes of the plurality of first planetary gears 1211 are connected to the lower surface of the first carrier 1212, the second sun gear 1213 is the upper surface of the first carrier 1212. can be formed in The second sun gear 1213 may rotate at the same angular speed as the first carrier 1212 .
  • the plurality of second planetary gears 1221 may be disposed between the second sun gear 1213 and the ring gear 1412 .
  • the second planetary gears 1221 may be spaced apart at regular intervals along the circumference of the second sun gear 1213 , for example.
  • the second planetary gear 1221 may have a gear shape meshing with the second sun gear 1213 .
  • One side of the second planetary gear 1221 may contact the second sun gear 1213 and the other side may contact the ring gear 1412 . Since the ring gear 1412 is formed on the protrusion 1411 of the upper cover 141, it can maintain a fixed state.
  • the plurality of second planetary gears 1221 may revolve around the second sun gear 1213 .
  • the second carrier 1222 may be connected to the central axis of the plurality of second planetary gears 1221 .
  • the second carrier 1222 When the central axis of the plurality of second planetary gears 1221 revolves around the second sun gear 1213, the second carrier 1222 has the same revolving angular velocity of the central axis of the plurality of second planetary gears 1221. At a rotational angular velocity of , it may rotate about the second sun gear 1213 . Since the central axis of each of the plurality of second planetary gears 1221 is coupled by the second carrier 1222, the central axis of each of the plurality of second planetary gears 1221 can revolve at the same angular velocity.
  • the rotational speed of the second carrier 1222 may be reduced compared to the rotational speed of the first carrier 1212 .
  • the torque output from the second carrier 1222 may be greater than the torque output from the first carrier 1212 .
  • the second carrier 1222 may be an output terminal of the reducer 12 .
  • the driving torque generated by the driving assembly 10 may gradually increase from an input end of the reduction gear 12 to an output end of the reduction gear 12 .
  • one end of the driving frame 13 may be connected to the output terminal of the reduction gear 12.
  • one end of the driving frame 13 may be connected to the second carrier 1222 .
  • the other end of the driving frame 13 may be connected to the distal support 192 (see FIG. 1).
  • the driving frame 13 may transmit power received from the reducer 12 to the distal support 192 .
  • reducer 12 is shown as comprising two planetary gear sets. It should be noted that the structure of the reducer 12 is not limited thereto.
  • the reducer 12 may be composed of one planetary gear set 1211, 1212.
  • the first carrier 1212 of the reducer 12 may be directly connected to the driving frame 13 .
  • the plurality of bearings include a first sun gear 1123, a first planetary gear 1211, a first carrier 1212, a second sun gear 1213, a second planetary gear 1221, and a second carrier ( 1222) It is possible to prevent shaking of each rotation axis.
  • the first inner bearing 151 contacts the upper and inner surfaces of the rotor 112 based on FIG. 5, and the second inner bearing 152 contacts the lower surface and the outer surface of the rotor 112. can do.
  • the first internal bearing 151 and the second internal bearing 152 can prevent the rotor 112 from shaking in the vertical and horizontal directions.
  • the first internal bearing 151 and the second internal bearing 152 may match the center of the rotor 112 with the center of the stator 111 . According to this structure, shaking of the rotating shaft of the first sun gear 1123 can be prevented.
  • the third internal bearing 153 may be disposed between the upper cover 141 and the second carrier 1222 .
  • the second carrier 1222 may receive force in a radial direction according to the movement of the driving frame 13 .
  • the third internal bearing 153 may prevent the second carrier 1222 from shaking. In other words, the third internal bearing 153 can prevent the rotation axis of the second carrier 1222 from shaking.
  • the fourth bearing 154 may be disposed between the lower side of the first carrier 1212 supporting the plurality of first planetary gears 1211 and the rotor shaft 1125.
  • the fourth bearing 154 may assist the first carrier 1212 to rotate smoothly along the outer circumferential surface of the rotor shaft 1125 .
  • the fourth bearing 154 may maintain a constant distance between the lower side of the first carrier 1212 and the rotor shaft 1125 .
  • the fifth bearing 155 may be disposed between the upper side of the first carrier 1212 supporting the plurality of first planetary gears 1211 and the rotor shaft 1125.
  • the fifth bearing 155 may assist the first carrier 1212 to rotate smoothly along the outer circumferential surface of the rotor shaft 1125 .
  • the fifth bearing 155 may maintain a constant distance between the upper side of the first carrier 1212 and the rotor shaft 1125 .
  • the fourth bearing 154 and the fifth bearing 155 support the lower and upper sides of the first carrier 1212, respectively, so that the first carrier 1212 and the plurality of first planetary gears 1211 vibration can be prevented.
  • the sixth bearing 156 may be disposed between the rotor shaft 1125 and the second carrier 1222.
  • the sixth bearing 156 may assist the second carrier 1222 to rotate along the outer circumferential surface of the rotor shaft 1125 .
  • the sixth bearing 156 may maintain a constant distance between the rotor shaft 1125 and the second carrier 1222 .
  • the sixth bearing 156 may prevent the second carrier 1222 from shaking.
  • the sixth bearing 156 may be a flanged bearing.
  • the cylindrical portion of the sixth bearing 156 can be inserted into a hole formed in the center of the second carrier 1222, and the rotor shaft fixing screw 1312 is overlapped with the flange portion of the sixth bearing 156 so as to 6 It is possible to prevent the bearing 156 from being separated from the second carrier 1222 .
  • the rotor shaft fixing screw 1312 may be screwed with the rotor shaft 1125.
  • the rotor shaft 1125 may have a screw thread on an inner circumferential surface
  • the rotor shaft fixing screw 1312 may have a screw thread on an outer circumferential surface.
  • drive frame 13 may be rotatably connected to one side of proximal support 190 .
  • the fixing plate 131 of the drive frame 13 may be connected to the reducer 12 (see FIG. 3 ) of the drive assembly 10 by at least one frame fixing screw 1311 .
  • a bearing or a friction reducing plate may be provided between the fixing plate 131 and the upper cover 141 .
  • the drive frame 13 includes a fixed plate 131 connected to the reducer 12 (see FIG. 3), a hinge 133 connected to one end of the fixed plate 131, and the hinge 133 A pivot bar 132 connected thereto may be included.
  • a portion of the fixing plate 131 connected to the hinge 133 may be curved toward the user's proximal portion. According to this shape, the axis of the hinge 133 may be close to the axis of adduction and abduction of the user's hip joint.
  • the pivot bar 132 may be connected to the user's distal support 192 .
  • connection line 17 may be connected to the stator 111 and extended to the outside.
  • the connection line 17 may electrically connect a controller (not shown) and the stator 111 .
  • the control unit may control the magnetic field generated by the stator 111 .
  • FIG. 6 is a perspective view of a drive assembly according to an embodiment
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the drive assembly showing a state in which the stopper is separated in FIG. 6
  • FIG. 8 is a perspective view of the drive assembly showing a state in which the reducer is separated in FIG. It is an exploded perspective view.
  • the driving assembly 20 may have a structure assembled in several steps.
  • the drive assembly 20 includes a housing 24, a support part 28 detachably connected to the housing 24, a reducer supported by the support part 28, and a support part 28 connected to It may include a driving frame 23 and a stopper 26 connected to the reducer.
  • the reducer may be inserted into the housing 24 while connected to the support part 28 .
  • 8 shows a state in which the ring gear R of the reduction gear is supported by the support part 28 .
  • the ring gear (R) can be separated from the housing (24). At least one sun gear, at least one planetary gear, and at least one carrier may be provided inside the ring gear R.
  • the specific structure of the reducer will be described in detail based on FIGS. 9 to 11 .
  • the reducer may include a main shaft (S) functioning as an input end and a second carrier 2222 functioning as an input end functioning as an output end.
  • the power generated by the actuator may be transmitted to the reducer through the main shaft S, which is an input end of the reducer.
  • the power transmitted to the reducer may be reduced and transmitted to the second carrier 2222 as an output stage.
  • the housing 24 may support the actuator.
  • housing 24 may support a stator (eg, stator 111 of FIG. 5 ).
  • a rotor eg, the rotor 112 of FIG. 5
  • the housing 24 may fix the stator of the actuator.
  • the housing 24 may include an upper cover 241 , a lower cover 242 and a side cover 243 .
  • the lower cover 242 may face the user's body.
  • the lower cover 242 may support the lower side of the actuator.
  • the upper cover 241 may cover an upper side of the actuator.
  • the side cover 243 may cover the side of the actuator.
  • the upper cover 241 may include a plurality of first accommodating parts 241a and a plurality of second accommodating parts 241b.
  • the plurality of first accommodating portions 241a may be grooves recessed from the surface of the upper cover 241 or holes formed through the upper cover 241 .
  • the plurality of first accommodating portions 241a may be positioned in a circumferential direction around the rotation axis of the rotor.
  • the plurality of first accommodating parts 241a may be arranged at regular intervals.
  • six first accommodating portions 241a may be provided.
  • threads may be formed on inner surfaces of the plurality of first accommodating portions 241a.
  • the plurality of second accommodating portions 241b may be grooves recessed from the surface of the upper cover 241 or holes formed through the upper cover 241 .
  • the second accommodating part 241b may be located between two adjacent first accommodating parts 241a among the plurality of first accommodating parts 241a.
  • threads may be formed on inner surfaces of the plurality of second accommodating portions 241b.
  • the plurality of second accommodating parts 241b may be provided in two.
  • the support part 28 may be detachably connected to the housing 24 .
  • the support part 28 may include a base frame 281 detachably connected to the upper cover 241 .
  • the support part 28 may include an extension frame 283 extending inwardly from the base frame 281 .
  • the extension frame 283 may cover the upper side of the reducer and prevent the reducer from escaping upward.
  • the support part 28 may include at least one frame fastening member 284 fastening the base frame 281 and the upper cover 241 together.
  • frame fastening member 284 may be a screw.
  • the frame fastening members 284 are not limited to screws.
  • a structure fastening the support part 28 and the housing 24 is sufficient as the frame fastening member 284 .
  • the frame fastening member 284 may pass through the upper cover 241 and be fastened to the housing 24 .
  • the frame fastening member 284 may have threads formed on an outer surface and screwed into the plurality of first accommodating portions 241a.
  • the stopper 26 may be detachably connected to the support part 28 .
  • the stopper 26 may be located on the movement path of the driving frame 23 .
  • the stopper 26 may limit the rotation angle of the driving frame 23 .
  • the stopper 26 may assist, for example, prevent the stopper 26 from rotating excessively clockwise or excessively counterclockwise.
  • the stopper 26 may limit the rotation angle range of the driving frame 23 within 180 degrees. According to the stopper 26, excessive rotation of the driving frame 23 can be prevented, so that unintentional burden on the user's joints can be prevented.
  • the stopper 26 may include a stopper body 261 disposed on one surface of the support part 28 and a stopper fastening member 262 fastening the stopper body 261 to the support part 28 .
  • a stopper body 261 disposed on one surface of the support part 28 and a stopper fastening member 262 fastening the stopper body 261 to the support part 28 .
  • at least two or more stopper fastening members 262 may be provided.
  • the stopper fastening member 262 is connected to at least two points of the stopper body 261 and may assist the stopper body 261 not to rotate.
  • the stopper 26 may be separated from the support part 28.
  • the stopper 26 may not overlap the upper cover 241 . The user can separate the support part 28 from the housing 24 even when the stopper 26 is fastened to the support part 28 .
  • the driving frame 23 may be connected to an output end of the reducer.
  • the drive frame 13 includes a fixed plate 231 fixed to the output end of the reducer, a hinge 233 connected to one end of the fixed plate 231, and a pivoting bar 232 rotatably connected to the hinge 233. ), and at least one frame fixing screw 2311 fastening the fixing plate 231 and the reducer.
  • An axis of the hinge 233 may be close to the adduction and abduction axes of the user's hip joint.
  • Pivot bar 232 may be connected to a user's distal support (eg, distal support 192 of FIG. 1 ).
  • the driving frame 23 may transfer power received from the reducer to a distal support (eg, the distal support 192 of FIG. 1 ).
  • At least two frame fixing screws 2311 may be provided.
  • the reducer and support part 28 can be separated from the housing 24.
  • the reducer and support part 28 can be easily replaced.
  • the reducer can be separated from the housing 24.
  • the reducer can be connected to the actuator.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a driving assembly according to an embodiment
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the driving assembly according to an embodiment
  • FIG. 11 is an exploded cross-sectional view of the driving assembly according to an embodiment.
  • the drive assembly 20 includes actuators 211 and 212, a reducer 22, a housing 24, a plurality of bearings 251, 252, 253, 254, and 255, washers ( W), a printed circuit board 27 and a support part 28.
  • the actuators 211 and 212 may include a stator 211 and a rotor 212 .
  • the stator 211 may be fixed to the housing 24 .
  • the stator 211 may be electrically connected to a controller (not shown) through the printed circuit board 27 .
  • the printed circuit board 27 may control a magnetic field generated by the stator 211 .
  • the controller (not shown) may be provided, for example, on a proximal support (eg, proximal support 190 in FIG. 1 ).
  • the controller (not shown) may control the rotational speed of the rotor 212 by adjusting the strength of the magnetic field generated by the stator 211 .
  • the rotor 212 is rotatable relative to the stator 211 .
  • rotor 212 may be surrounded by stator 211 .
  • the rotor 212 may have a space for accommodating the speed reducer therein.
  • the rotor 212 may have a cup shape.
  • the rotor 212 may include a main plate 2121 , a vertical extension 2122 , a permanent magnet 2124 , a cap 2127 and a cap fastening member 2128 .
  • the main plate 2121 may be provided parallel to the lower cover 242 .
  • the main plate 2121 may rotate relative to the lower cover 242 .
  • the main plate 2121 is rotatable around the main shaft (S).
  • the main shaft (S) may be provided parallel to the Z axis. In the present application, upward means the +Z direction, and downward means the -Z direction.
  • the vertical extension part 2122 may extend upward from the edge of the main plate 2121 .
  • the vertical extension 2122 may be positioned between the stator 211 and the reducer 22 .
  • an inner surface of the vertical extension 2122 may face an outer surface of the ring gear R, and an outer surface of the vertical extension 2122 may face the permanent magnet 2124.
  • the permanent magnet 2124 may interact with the stator 211 .
  • a plurality of permanent magnets 2124 may be disposed along the outer circumferential surface of the vertical extension part 2122 .
  • the permanent magnet 2124 may have a curved shape to have the same curvature as the vertical extension part 2122, and the plurality of permanent magnets 2124 may be spaced apart from each other at regular intervals.
  • the cap 2127 may cover the main plate 2121 .
  • the cap 2127 may cover the lower side of the main plate 2121 .
  • Cap 2127 may be spaced apart from lower cover 242 .
  • a gap may be provided between the cap 2127 and the lower cover 242 .
  • Cap 2127 is rotatable relative to lower cover 242 .
  • the cap fastening member 2128 may fasten the cap 2127 and the reducer 22 .
  • the cap fastening member 2128 may be detachably connected to the reducer 22 .
  • the cap fastening member 2128 may have a shape engaged with the main shaft S of the reducer 22 .
  • the cap fastening member 2128 is connected to the main plate 2121 and the main shaft S to rotate simultaneously.
  • the main plate 2121, the main shaft S, and the cap fastening member 2128 may rotate at the same rotational speed.
  • the cap fastening member 2128 may have a shape inserted inside the lower cover 242 .
  • the cap fastening member 2128 may have a shape that does not protrude outward from the lower surface of the lower cover 242 .
  • At least a portion of the cap fastening member 2128 may cover the lower bearing 251 .
  • the cap fastening member 2128 may prevent the lower bearing 251 from moving downward.
  • reducer 22 may be separated from housing 24 along with support part 28 .
  • the reducer 22 is a ring provided in a state supported by a main shaft S serving as an input end, a first sun gear 2210 fixed to the lower side of the main shaft S, and a support part 28.
  • a plurality of second planetary gears 2221 disposed between and meshed with the second sun gear 2213 and the ring gear R, connected to the central axis of each of the plurality of second planetary gears 2221 and driving frame Example: A second carrier 2222 connected to the driving frame 23 of FIG. 6 may be included.
  • the first planetary gear 2211 is connected to the first carrier 2212 through a first bolt B1
  • the second planetary gear 2221 is connected to the second carrier 2222 through a second bolt B2.
  • the first sun gear 2210 may rotate at the same speed as the rotor 212 .
  • the first sun gear 2210 may be fixed to the main shaft S so that its relative motion with respect to the main shaft S is restricted.
  • the first sun gear 2210, the first carrier 2212, and the second carrier 2222 may rotate at different speeds.
  • the first sun gear 2210 may rotate at a relatively high speed.
  • the first carrier 2212 may be decelerated by the plurality of first planetary gears 2211 and rotate at a relatively slow speed compared to the first sun gear 2210 .
  • the second carrier 2222 may be decelerated once more by the plurality of second planetary gears 2221 and rotate at a relatively slow speed compared to the first carrier 2212 .
  • the plurality of second planetary gears 2221 may be positioned above the plurality of first planetary gears 2211 .
  • Each of the plurality of first planetary gears 2211 and the plurality of second planetary gears 2221 may be provided with three, but the number is not limited thereto.
  • the first carrier 2212 and the second sun gear 2213 may be integrally formed.
  • the second carrier 2222 may have a plurality of carrier holes 2222a.
  • the plurality of carrier holes 2222a may accommodate frame fixing screws 2311.
  • the plurality of carrier holes 2222a and the frame fixing screw 2311 may have a screw thread shape that engages with each other.
  • the plurality of carrier holes 2222a may be provided in the same number as the frame fixing screws 2311 .
  • the housing 24 includes a lower cover 242 rotatably supporting the rotor 212 and a side cover 243 extending from the lower cover 242 and covering the side surface of the stator 211. and an upper cover 241 extending from the side cover 243 and covering the upper surface of the stator 211 .
  • the plurality of bearings 251 , 252 , 253 , 254 , and 255 may assist rotation of the rotor 212 and the reduction gear 22 .
  • the plurality of bearings 251, 252, 253, 254, and 255 include a lower bearing 251, an upper bearing 252, a first inner bearing 253, a second inner bearing 254, and a third An internal bearing 255 may be included.
  • the lower bearing 251 may be disposed between the rotor 212 and the housing 24.
  • the lower bearing 251 may be disposed between the lower cover 242 and the main plate 2121 .
  • the lower bearing 251 may assist the main plate 2121 to smoothly rotate with respect to the lower cover 242 .
  • the upper bearing 252 may be disposed between the ring gear R and the second carrier 2222.
  • the upper bearing 252 may be disposed between the inner surface of the ring gear R and the outer surface of the second carrier 2222 .
  • the upper bearing 252 may assist the second carrier 2222 to smoothly rotate with respect to the ring gear R.
  • the first internal bearing 253 , the second internal bearing 254 , and the third internal bearing 255 may be disposed inside the reducer 22 .
  • the first internal bearing 253 may be disposed between the main shaft S and the first carrier 2212 .
  • the second internal bearing 254 may be disposed between the main shaft S and the second sun gear 2213 .
  • the third internal bearing 255 may be disposed between the main shaft S and the second carrier 2222 .
  • the third internal bearing 255 may be disposed between the outer surface of the main shaft S and the inner surface of the second carrier 2222 .
  • the third internal bearing 255 may assist the second carrier 2222 to smoothly rotate with respect to the main shaft S.
  • the washer (W) may be inserted into the main shaft (S) and cover the third inner bearing (255).
  • the washer (W) may assist the third inner bearing 255 not to move upward.
  • the main shaft S may include a lower protrusion supporting the first sun gear 2210 .
  • the support part 28 may include a base frame 281 , a support frame 282 , an extension frame 283 and a frame fastening member 284 .
  • the base frame 281 may overlap the housing 24 based on the rotation axis direction of the rotor 212 .
  • the base frame 281 is detachable from the housing 24 .
  • the support frame 282 extends from the base frame 281, at least a part of which is located inside the stator 211, and may support the reduction gear 22.
  • the extension frame 283 may extend inwardly from the base frame 281 and overlap the reducer 22 based on the direction of the rotation axis of the rotor 212 .
  • the frame fastening member 284 may fasten the base frame 281 and the upper cover 241 .
  • the drive assembly can easily replace the reducer. According to one embodiment, it is possible to combine various different reducers while using the same platform. For example, while maintaining other mechanisms and hardware except for the reducer, only the reducer can be replaced, and appropriately used as needed.
  • the user's running exercise may be assisted by using the same motor as the motor and using a speed reducer for high speed and low torque as a speed reducer.
  • the same motor may be used as a motor, but a reducer for low speed and high torque may be used to assist the user in climbing. Due to these characteristics, the usability of the wearable device can be increased by designing the reducer to be replaceable.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view schematically showing a state in which two different reducers are waiting to be connected to a housing according to an embodiment
  • FIG. 13 is an exploded perspective view schematically showing a state in which a first reducer is connected to a housing according to an embodiment
  • 14 is a perspective view schematically showing a state in which the second reducer is connected to the housing according to an embodiment.
  • the drive assembly may include a housing 34 and reducers 32A and 32B that are detachably connected to each other.
  • the reducers 32A and 32B may include a first reducer 32A and a second reducer 32B.
  • the first reducer 32A is driven at a relatively low speed and may have an output end generating a relatively large torque.
  • the second reducer 32B is driven at a relatively high speed and may have an output stage generating a relatively small torque.
  • the housing 34 may be connected to the first reducer 32A or the second reducer 32B.
  • the user may replace the reducer according to the purpose of use of the drive assembly. For example, in the case of a task requiring a relatively large torque, such as mountain climbing, the user may use the drive assembly with the first reducer 32A coupled to the housing 34. On the other hand, in the case of a task requiring a relatively small torque, such as general walking, the user may use the driving assembly while the second reducer 32B is coupled to the housing 34.
  • 15 is a diagram schematically illustrating a state in which a wearing module of an exercise assistance device according to an embodiment is worn on a user's upper arm.
  • the exercise assistance device may be mounted on the upper arm of the user U.
  • the driving assembly 940 may be provided near the shoulder of the user U.
  • the driving assembly 940 may generate power to assist the movement of the upper arm.
  • the driving frame 950 may be connected to the driving assembly 940 and may be disposed along the upper arm of the user U.
  • the cover 911 is connected to an end of the driving frame 950 and may support a portion of the upper arm of the user. Strap 912 may be connected to cover 911 . The strap 912 may be connected to the cover 911 to support the rest of the upper arm.

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Abstract

다양한 실시 예에 따르면, 운동 보조 장치는, 사용자의 근위 부분을 지지하기 위한 근위 지지부; 상기 사용자의 원위 부분을 기지하기 위한 원위 지지부; 상기 근위 지지부에 연결되고, 동력을 생성하는 구동 어셈블리; 및 상기 구동 어셈블리로부터 상기 원위 지지부로 동력을 전달하는 구동 프레임을 포함하고, 상기 구동 어셈블리는, 상기 근위 지지부에 연결되는 하우징; 상기 하우징에 고정되고 고리 형상을 갖는 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하고 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전 가능한 로터를 포함하는 액츄에이터; 상기 로터의 내측에 삽입되고, 상기 액츄에이터의 출력단에 입력단(input end)이 연결되는 감속기; 및 상기 감속기를 지지하고, 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 지지 파트를 포함할 수 있다. 그 외에도 다양한 실시 예들이 가능하다.

Description

구동 어셈블리 및 이를 포함하는 운동 보조 장치
본 개시의 다양한 실시 예들은 구동 어셈블리 및 운동 보조 장치에 관한 것이다.
운동 보조 장치(motion assistance device)는 각종 질환이나 사고 등으로 인하여 스스로 걷지 못하는 환자들이 재활 치료를 위한 운동을 할 수 있도록 도와주는 기구 또는 장치를 말한다. 최근 고령화 사회가 심화됨에 따라 관절의 문제로 정상적인 운동이 어렵거나 운동에 대해 불편을 호소하는 사람들이 증가하여 운동 보조 장치에 대한 관심도 높아지고 있다. 운동 보조 장치는 사용자의 신체에 장착되어 사용자가 운동하는데 필요한 근력을 보조(assistance)해 주고, 사용자가 정상적으로 운동할 수 있도록 사용자의 보행을 유도한다.
일반적으로, 운동 보조 장치를 착용하는 사용자는 신체 거동이 불편한 사람들이다. 이들에게 운동 보조 장치를 착용하는 과정 자체가 버거울 수 있다. 신체 거동이 불편한 사용자가 다른 사람의 도움 없이 혼자서 운동 보조 장치를 착용할 수 있도록 하는 기술이 요구되는 실정이다.
위에서 설명한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
다양한 실시 예에 따르면, 운동 보조 장치는, 사용자의 근위 부분을 지지하기 위한 근위 지지부; 상기 사용자의 원위 부분을 기지하기 위한 원위 지지부; 상기 근위 지지부에 연결되고, 동력을 생성하는 구동 어셈블리; 및 상기 구동 어셈블리로부터 상기 원위 지지부로 동력을 전달하는 구동 프레임을 포함하고, 상기 구동 어셈블리는, 상기 근위 지지부에 연결되는 하우징; 상기 하우징에 고정되고 고리 형상을 갖는 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하고 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전 가능한 로터를 포함하는 액츄에이터; 상기 로터의 내측에 삽입되고, 상기 액츄에이터의 출력단에 입력단(input end)이 연결되는 감속기; 및 상기 감속기를 지지하고, 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 지지 파트를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 구동 프레임은, 상기 감속기의 출력단(output end) 및 상기 원위 지지부를 연결하고, 상기 지지 파트에 대해서 상대적인 운동이 가능하다.
다양한 실시 예에서, 상기 지지 파트는, 상기 로터의 회전축 방향을 기준으로 상기 하우징에 오버랩되고, 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 베이스 프레임; 및 상기 베이스 프레임으로부터 연장되고, 적어도 일부가 상기 고정자의 내측에 위치하고, 상기 감속기를 지지하는 지지 프레임을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 지지 파트는, 상기 베이스 프레임으로부터 연장되고, 상기 로터의 회전축 방향을 기준으로 상기 감속기에 오버랩 되는 연장 프레임을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 구동 어셈블리는, 상기 지지 파트 및 상기 하우징을 체결하는 프레임 체결 부재를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 하우징은, 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 하부 커버; 상기 하부 커버로부터 연장되고, 상기 고정자의 측면을 커버하는 사이드 커버; 및 상기 사이드 커버로부터 연장되고, 상기 고정자의 상면을 커버하는 상부 커버를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 로터는, 상기 하부 커버와 나란하게 마련되는 메인 플레이트; 및 상기 메인 플레이트로부터 연장되고, 상기 고정자 및 감속기 사이에 위치하는 수직 연장부를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 로터는, 상기 메인 플레이트를 커버하는 캡; 및 상기 캡 및 상기 감속기를 체결하고, 상기 감속기에 연결되는 캡 체결 부재를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 지지 파트 및 감속기는 상기 하우징으로부터 분리될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 감속기는, 상기 로터에 연결되고, 상기 로터의 회전축을 중심으로 회전하는 메인 샤프트; 상기 메인 샤프트에 고정되는 제 1 선기어; 상기 지지 파트에 고정되고, 상기 제 1 선기어를 둘러싸는 링기어; 상기 제 1 선기어 및 상기 링기어 사이에 배치되고, 상기 제 1 선기어 및 상기 링기어에 맞물리는 복수 개의 제 1 유성 기어; 상기 복수 개의 제 1 유성 기어 각각의 중심축에 연결되는 제 1 캐리어; 상기 제 1 캐리어에 연결되는 제 2 선기어; 상기 제 2 선기어 및 상기 링기어 사이에 배치되고, 상기 제 2 선기어 및 상기 링기어에 맞물리는 복수 개의 제 2 유성 기어; 및 상기 복수 개의 제 2 유성 기어 각각의 중심축에 연결되고, 상기 구동 프레임에 연결되는 제 2 캐리어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 로터 및 상기 제 1 선기어는 동일한 속도로 회전하고, 상기 제 1 선기어, 상기 제 1 캐리어 및 상기 제 2 캐리어는 서로 다른 속도로 회전할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 구동 어셈블리는, 상기 로터 및 상기 하우징 사이에 배치되는 하부 베어링; 및 상기 링기어 및 상기 제 2 캐리어 사이에 배치되는 상부 베어링을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 구동 어셈블리는, 상기 메인 샤프트 및 상기 제 1 캐리어 사이에 배치되는 제 1 내부 베어링; 상기 메인 샤프트 및 상기 제 2 선기어 사이에 배치되는 제 2 내부 베어링; 및 상기 메인 샤프트 및 상기 제 2 캐리어 사이에 배치되는 제 3 내부 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 구동 어셈블리는, 상기 메인 샤프트에 삽입되고, 상기 제 3 내부 베어링을 커버하는 와셔를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 어셈블리는, 상기 지지 파트에 배치되고, 상기 구동 프레임의 이동 경로 상에 위치하는, 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 구동 어셈블리는, 하우징; 상기 하우징에 고정되고 고리 형상을 갖는 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하고 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전 가능한 로터를 포함하는 액츄에이터; 상기 로터의 내측에 삽입되고, 상기 액츄에이터의 출력단에 입력단(input end)이 연결되는 감속기; 및 상기 감속기를 지지하고, 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 지지 파트를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 지지 파트는, 상기 로터의 회전축 방향을 기준으로 상기 하우징에 오버랩되고, 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 베이스 프레임; 및 상기 베이스 프레임으로부터 연장되고, 적어도 일부가 상기 고정자의 내측에 위치하고, 상기 감속기를 지지하는 지지 프레임을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 구동 어셈블리는, 상기 지지 파트 및 상기 하우징을 체결하는 프레임 체결 부재를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 감속기는, 상기 로터에 연결되고, 상기 로터의 회전축을 중심으로 회전하는 메인 샤프트; 상기 메인 샤프트에 고정되는 제 1 선기어; 상기 지지 파트에 고정되고, 상기 제 1 선기어를 둘러싸는 링기어; 상기 제 1 선기어 및 상기 링기어 사이에 배치되고, 상기 제 1 선기어 및 상기 링기어에 맞물리는 복수 개의 제 1 유성 기어; 상기 복수 개의 제 1 유성 기어 각각의 중심축에 연결되는 제 1 캐리어; 상기 제 1 캐리어에 연결되는 제 2 선기어; 상기 제 2 선기어 및 상기 링기어 사이에 배치되는 복수 개의 제 2 유성 기어; 및 상기 복수 개의 제 2 유성 기어 각각의 중심축에 연결되는 제 2 캐리어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 구동 어셈블리는, 운동 보조 장치에 마련되며, 하우징; 상기 하우징에 고정되고 고리 형상을 갖는 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하고 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전 가능한 로터를 포함하는 액츄에이터; 상기 로터의 내측에 삽입되고 상기 로터의 내측면을 마주하는 링기어와, 상기 액츄에이터의 출력단에 연결되는 선기어와, 상기 링기어 및 상기 선기어 사이에 배치되는 복수 개의 유성 기어를 포함하는, 감속기; 및 상기 링기어를 지지하고, 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 지지 파트를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자의 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 정면 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 배면 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 절개선 V-V를 따라 절단한 단면도를 나타내는 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 사시도이다.
도 7은 도 6에서 스토퍼가 분리된 모습을 나타내는 구동 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에서 감속기가 분리된 모습을 나타내는 구동 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 단면도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 단면도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 분해 단면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 하우징에 서로 다른 2개의 감속기가 연결 대기 중인 상태를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 하우징에 제 1 감속기가 연결된 상태를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 하우징에 제 2 감속기가 연결된 상태를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 착용 모듈이 사용자의 상박에 착용된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제 1 또는 제 2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성 요소와, 공동적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자의 모습을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치(100)는, 사용자에 착용되어 사용자의 운동을 보조할 수 있다. 사용자는 인체, 동물 또는 로봇 등일 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다. 운동 보조 장치(100)는, 근위 지지부(190, proximal support), 원위 지지부(192, distal support) 및 구동 어셈블리(10)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 근위 지지부(190) 및 원위 지지부(192)는, 사용자의 일 부분을 기준으로 서로 반대편에 배치되어, 각각 근위 부분(proximal part) 및 원위 부분(distal part)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 근위 지지부(190)는 허리 및/또는 골반 등을 지지할 수 있고, 원위 지지부(192)는 허벅지, 무릎, 종아리 및/또는 발 등을 지지할 수 있다. 예를 들어, 근위 지지부(190)는 사용자의 허리를 전체적으로 지지하기 위한 탈부착식 벨트를 포함할 수 있고, 원위 지지부(192)는 사용자의 허벅지를 전체적으로 지지하기 위한 탈부착식 벨트를 포함할 수 있다.
다른 예로, 근위 지지부(190) 및 원위 지지부(192)는, 사용자의 상박(upper arm)을 중심으로 서로 반대편에 배치될 수 있으며, 근위 지지부(190)는, 예를 들어 어깨 및/또는 등(back) 등을 지지할 수 있고, 원위 지지부(192)는, 예를 들어, 팔뚝(forearm) 등을 지지할 수 있다. 예를 들어, 근위 지지부(190)는 사용자의 어깨를 전체적으로 지지하기 위한 탈부착식 벨트를 포함할 수 있고, 원위 지지부(192)는 사용자의 팔뚝을 전체적으로 지지하기 위한 탈부착식 벨트를 포함하거나 팔뚝을 전체적으로 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 어셈블리(10)는 원위 지지부(192)를 근위 지지부(190)에 대해 회전 시킬 수 있다. 예를 들어, 시상면(sagittal plane)을 기준으로, 구동 어셈블리(10)는 원위 지지부(192)를 근위 지지부(190)에 대해 회전 시킬 수 있다. 다시 말하면, 구동 어셈블리(10)는 원위 지지부(192)를 회전시킴으로써, 사용자가 허벅지 굽힘(flexion) 또는 신장(extension) 운동하는 것을 보조할 수 있다.
일 실시 예에서, 근위 지지부(190) 및 원위 지지부(192)는 관상면(frontal plane)을 기준으로 상대적으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 구동 어셈블리(10)는 근위 지지부(190)의 일측에 배치될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 사시도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 정면 분해 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 배면 분해 사시도이고, 도 5는 도 2의 절개선 V-V를 따라 절단한 단면도를 나타내는 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 구동 어셈블리(10)는 액츄에이터(11), 감속기(12), 구동 프레임(13), 상부 커버(141), 하부 커버(142), 복수 개의 베어링 및 연결선(17)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 액츄에이터(11)는 내부 공간이 마련되는 중공형 액츄에이터일 수 있다. 예를 들어, 감속기(12)는 상기 내부 공간에 삽입될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 구동 어셈블리(10)의 폭, 다시 말하면, 하부 커버(142)으로부터 구동 프레임(13)까지의 수직 거리를 줄일 수 있다. 사용자로부터 전체 구동 어셈블리(10)가 돌출되는 높이를 줄임으로써, 전체 운동 보조 장치(100, 도 1 참조)의 부피를 감소시킬 수 있고, 예를 들어, 사용자는 의복 내에 운동 보조 장치(100)를 착용할 수도 있다. 액츄에이터(11)는 고정자(111)와 로터(112)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 고정자(111)는 근위 지지부(190)에 연결될 수 있다. 고정자(111)는 로터(112)를 회전시키기 위한 자기장을 생성할 수 있다. 고정자(111)는, 예를 들어, 중앙 부분에 홀이 형성된 고리 형상일 수 있다. 예를 들어, 고정자(111)는 도넛 형상일 수 있다. 고정자(111)의 형상은 이에 제한되지 않음을 밝혀둔다.
일 실시 예에서, 로터(112)는 고정자(111)에 대해 상대적으로 회전 가능하다. 예를 들어, 로터(112)는 고정자(111)에 의해 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 로터(112)는 컵(cup) 형상일 수 있다. 로터(112)는 메인 플레이트(1121), 수직 연장부(1122), 선기어(1123), 영구 자석(1124) 및 로터 축(1125)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 로터(112)의 메인 플레이트(1121)는 고정자(111)의 중심축에 대해 수직한 평면에 대해 평행한 플레이트일 수 있다. 로터(112)의 수직 연장부(1122)는 메인 플레이트(1121)의 테두리부로부터 일 방향으로 수직하게 연장되는 부분일 수 있다. 로터(112)의 메인 플레이트(1121)와 수직 연장부(1122)는 함께 컵(cup) 모양을 이룰 수 있다. 메인 플레이트(1121) 및 수직 연장부(1122)에 의해 형성되는 공간에 감속기(12)가 삽입될 수 있다.
일 실시 예에서, 로터(112)의 영구 자석(1124)은 로터(112)의 수직 연장부(1122)의 외주면을 따라 복수 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 영구 자석(1124)은 수직 연장부(1122)와 동일한 곡률을 갖도록 휘어진 형상일 수 있고, 복수 개의 영구 자석(1124)은 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 영구 자석(1124)은 고정자(111)에서 생성되는 자기장과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 로터(112)의 영구 자석(1124)이 고정자(111)에서 생성되는 자기장과 상호작용할 때, 로터(112)는 일 방향으로 회전될 수 있다.
일 실시 예에서, 로터(112)의 선기어(1123)는 메인 플레이트(1121)의 중심에 돌출 형성될 수 있다. 선기어(1123)는 메인 플레이트(1121)와 일체로 회전할 수 있다. 예를 들어, 로터 축(1125)은 메인 플레이트(1121)의 중심에서 돌출 형성될 수 있고, 선기어(1123)는 로터 축(1125)에 고정될 수 있다. 로터(112)의 선기어(1123)는 액츄에이터(11)의 출력단일 수 있다. 액츄에이터(11)의 출력단은 감속기(12)의 입력단에 연결될 수 있다. 예를 들어, 선기어(1123)는 감속기(12)의 입력단에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상부 커버(141) 및 하부 커버(142)는 액츄에이터(11)를 둘러쌀 수 있다. 상부 커버(141) 및 하부 커버(142)는 고정자(111)를 고정시킬 수 있고, 로터(121)가 고정자(111)에 대해 회전 가능하도록 로터(121)를 지지할 수 있다. 하부 커버(142)는 근위 지지부(190)에 연결되고, 고정자(111)의 하면을 고정할 수 있다. 상부 커버(141)는 하부 커버(142)에 연결되고, 고정자(111)의 상면을 고정할 수 있다. 고정자(111)는 하부 커버(142) 및 상부 커버(141)에 의해, 상하 방향 및 좌우 방향 이동이 제한될 수 있다. 다시 말하면, 고정자(111)는 하부 커버(142) 및 상부 커버(141) 사이에서 흔들림 없이 고정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상부 커버(141)는 고정자(111)의 내부 공간을 향해 연장되는 돌출부(1411)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(1411)는 상부 커버(141)의 중앙부에서 하부 커버(142)를 향해 돌출 형성되는 원통형 부재일 수 있다. 로터(112)의 수직 연장부(1122)는 상부 커버(141)의 돌출부(1411) 및 고정자(111) 사이에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 하부 커버 고정 나사(1425)는 하부 커버(142) 및 근위 지지부(190, 도 1 참조)를 서로 연결시킬 수 있다. 하부 커버(142)는 하부 커버 고정 나사(1425)에 의해, 근위 지지부(190)에 고정될 수 있다. 하부 커버 고정 나사(1425)는 하부 커버(142)의 둘레를 따라 복수 개 구비될 수 있다.
일 실시 예에서, 상부 커버 고정 나사(1415)는 상부 커버(141) 및 하부 커버(142)를 서로 연결시킬 수 있다. 상부 커버(141)는 상부 커버 고정 나사(1415)에 의해, 하부 커버(142)에 고정될 수 있다. 상부 커버 고정 나사(1415)는 상부 커버(141)의 둘레를 따라 복수 개 구비될 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 베어링은 로터(112)가 안정적으로 고정자(111)에 대해 회전할 수 있게 보조할 수 있다. 복수 개의 베어링은 로터(112)가 고정자(111)와 일정한 거리를 유지하도록 보조할 수 있다. 다시 말하면, 복수 개의 베어링은 로터(112)가 상부 커버(141)의 돌출부(1411) 또는 고정자(111)를 향해 접근하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 베어링은, 제 1 내부 베어링(151), 제 2 내부 베어링(152) 및 제 3 내부 베어링(153)을 포함할 수 있다. 제 1 내부 베어링(151)은 로터(112)와 상부 커버(141) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 내부 베어링(152)은 로터(112)와 하부 커버(142) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 내부 베어링(151)은 로터(112)의 상면 및 내측면에 접촉하고, 제 2 내부 베어링(152)은 로터(112)의 하면 및 외측면과 접촉할 수 있다. 이와 같은 배치에 의하면, 제 1 내부 베어링(151) 및 제 2 내부 베어링(152)은 로터(112)의 상하 방향의 흔들림을 방지할 수 있고, 로터(112)의 좌우 방향의 흔들림을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 로터(112)의 중심은 고정자(111)의 중심과 일치를 유지할 수 있다.
일 실시 예에서, 감속기(12)는 액츄에이터(11)의 내부에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 감속기(12)는 로터(112)의 수직 연장부(1122)로 둘러싸이는 공간으로 삽입될 수 있다. 액츄에이터(11)의 출력단인 선기어(1123)는 감속기(12)의 입력단에 연결될 수 있다. 이하, 감속기(12)의 감속 메커니즘에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
일 실시 예에서, 로터(112)의 메인 플레이트(1121)는 중심에 돌출 형성되는 로터 축(1125)과, 로터 축(1125)에 고정되는 제 1 선기어(1123)를 포함할 수 있다. 상부 커버(141)의 돌출부(1411)는 내측면으로부터 중심을 향해 형성되는 링기어(1412)를 포함할 수 있다. 감속기(12)는 복수 개의 제 1 유성 기어(1211), 제 1 캐리어(1212), 제 2 선기어(1213), 복수 개의 제 2 유성 기어(1221) 및 제 2 캐리어(1222)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 제 1 유성 기어(1221)는 액츄에이터(11)의 출력단인 선기어(1123)와 연결될 수 있다. 제 2 캐리어(1222)는 구동 프레임(13)에 연결될 수 있다. 다시 말하면, 제 2 캐리어(1222)는 감속기(12)의 출력단일 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)는 제 1 선기어(1123) 및 링기어(1412) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 유성 기어(1211)는, 예를 들어, 제 1 선기어(1123)의 둘레를 따라 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 제 1 유성 기어(1211)는 제 1 선기어(1123)와 맞물리는 기어 형상을 구비할 수 있다. 제 1 유성 기어(1211)의 일측은 제 1 선기어(1123)에 접촉하고, 타측은 링기어(1412)에 접촉할 수 있다. 링기어(1412)는 상부 커버(141)의 돌출부(1411)에 형성되어 있으므로, 고정된 상태를 유지할 수 있다. 제 1 선기어(1123)가 회전할 경우, 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)는 제 1 선기어(1123) 둘레를 따라 회전할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 캐리어(1212)는 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)의 중심축에 연결될 수 있다. 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)의 중심축이 제 1 선기어(1123)를 중심으로 공전(revolution)할 때, 제 1 캐리어(1212)는 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)의 중심축의 공전 각속도와 같은 값의 회전 각속도로, 제 1 선기어(1123)를 중심으로 회전(rotation)할 수 있다. 복수 개의 제 1 유성 기어(1211) 각각의 중심축은 제 1 캐리어(1212)에 의해 커플링되어 있기 때문에, 복수 개의 제 1 유성 기어(1211) 각각의 중심축은 같은 공전 각속도로 공전할 수 있다. 제 1 캐리어(1212)의 회전 속도는 제 1 선기어(1123)의 회전 속도에 비해 감속될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 캐리어(1212)에서 출력되는 토크는 제 1 선기어(1123)가 제 1 유성 기어(1211)에 전달하는 토크보다 크기가 클 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 선기어(1213)는 제 1 캐리어(1212)의 중심에 형성될 수 있다. 제 2 선기어(1213)는 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)의 반대편에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 기준으로 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)의 중심축이 제 1 캐리어(1212)의 아래면에 연결될 경우, 제 2 선기어(1213)는 제 1 캐리어(1212)의 윗면에 형성될 수 있다. 제 2 선기어(1213)는 제 1 캐리어(1212)와 동일한 각속도로 회전할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 제 2 유성 기어(1221)는 제 2 선기어(1213) 및 링기어(1412) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 유성 기어(1221)는, 예를 들어, 제 2 선기어(1213)의 둘레를 따라 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 제 2 유성 기어(1221)는 제 2 선기어(1213)와 맞물리는 기어 형상을 구비할 수 있다. 제 2 유성 기어(1221)의 일측은 제 2 선기어(1213)에 접촉하고, 타측은 링기어(1412)에 접촉할 수 있다. 링기어(1412)는 상부 커버(141)의 돌출부(1411)에 형성되어 있으므로, 고정된 상태를 유지할 수 있다. 제 2 선기어(1213)가 회전할 경우, 복수 개의 제 2 유성 기어(1221)는 제 2 선기어(1213) 둘레를 따라 공전할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 캐리어(1222)는 복수 개의 제 2 유성 기어(1221)의 중심축에 연결될 수 있다. 복수 개의 제 2 유성 기어(1221)의 중심축이 제 2 선기어(1213)를 중심으로 공전할 때, 제 2 캐리어(1222)는 복수 개의 제 2 유성 기어(1221)의 중심축의 공전 각속도와 같은 값의 회전 각속도로, 제 2 선기어(1213)를 중심으로 회전할 수 있다. 복수 개의 제 2 유성 기어(1221) 각각의 중심축은 제 2 캐리어(1222)에 의해 커플링되어 있기 때문에, 복수 개의 제 2 유성 기어(1221) 각각의 중심축은 같은 각속도로 공전할 수 있다. 제 2 캐리어(1222)의 회전 속도는 제 1 캐리어(1212)의 회전 속도에 비해 감속될 수 있다. 다시 말하면, 제 2 캐리어(1222)에서 출력되는 토크는 제 1 캐리어(1212)에서 출력되는 토크보다 크기가 클 수 있다. 제 2 캐리어(1222)는 감속기(12)의 출력단일 수 있다. 구동 어셈블리(10)에서 발생되는 구동 토크는, 감속기(12)의 입력단으로부터 감속기(12)의 출력단으로 갈수록 점차 커질 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 프레임(13)의 일단은 감속기(12)의 출력단에 연결될 수 있다. 예를 들어, 구동 프레임(13)의 일단은 제 2 캐리어(1222)에 연결될 수 있다. 구동 프레임(13)의 타단은 원위 지지부(192, 도 1 참조)에 연결될 수 있다. 구동 프레임(13)은 감속기(12)에서 전달 받은 동력을 원위 지지부(192)로 전달할 수 있다.
도 3 내지 도 5에는, 감속기(12)가 2개의 유성 기어 세트를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 감속기(12)의 구조는 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다. 예를 들어, 감속기(12)는 1개의 유성 기어 세트(1211, 1212)로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 감속기(12)의 제 1 캐리어(1212)는 직접 구동 프레임(13)에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 베어링은 제 1 선기어(1123), 제 1 유성 기어(1211), 제 1 캐리어(1212), 제 2 선기어(1213), 제 2 유성 기어(1221) 및 제 2 캐리어(1222) 각각의 회전 축의 흔들림을 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 내부 베어링(151)은 도 5를 기준으로 로터(112)의 상면 및 내측면에 접촉하고, 제 2 내부 베어링(152)은 로터(112)의 하면 및 외측면과 접촉할 수 있다. 이와 같은 배치에 의하면, 제 1 내부 베어링(151) 및 제 2 내부 베어링(152)은 로터(112)의 상하 방향 및 좌우 방향의 흔들림을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 제 1 내부 베어링(151) 및 제 2 내부 베어링(152)은, 로터(112)의 중심을 고정자(111)의 중심에 일치시킬 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 선기어(1123)의 회전 축의 흔들림이 방지될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 3 내부 베어링(153)은 상부 커버(141) 및 제 2 캐리어(1222) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 캐리어(1222)는 구동 프레임(13)의 움직임에 따라서 방사 방향의 힘을 인가받을 수 있다. 제 2 캐리어(1222)에 방사 방향의 힘이 인가될 때, 제 3 내부 베어링(153)은 제 2 캐리어(1222)의 흔들림을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 제 3 내부 베어링(153)은 제 2 캐리어(1222)의 회전 축이 흔들리는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 4 베어링(154)은 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)를 지지하는 제 1 캐리어(1212)의 하측 및 로터 축(1125) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 4 베어링(154)은 제 1 캐리어(1212)가 로터 축(1125)의 외주면을 따라 부드럽게 회전하도록 보조할 수 있다. 제 4 베어링(154)은 제 1 캐리어(1212)의 하측 및 로터 축(1125) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 5 베어링(155)은 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)를 지지하는 제 1 캐리어(1212)의 상측 및 로터 축(1125) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 5 베어링(155)은 제 1 캐리어(1212)가 로터 축(1125)의 외주면을 따라 부드럽게 회전하도록 보조할 수 있다. 제 5 베어링(155)은 제 1 캐리어(1212)의 상측 및 로터 축(1125) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 4 베어링(154) 및 제 5 베어링(155)은 각각 제 1 캐리어(1212)의 하측 및 상측을 지지함으로써, 제 1 캐리어(1212) 및 복수 개의 제 1 유성 기어(1211)의 흔들림을 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 6 베어링(156)은 로터 축(1125) 및 제 2 캐리어(1222) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 6 베어링(156)은 제 2 캐리어(1222)가 로터 축(1125)의 외주면을 따라 회전하도록 보조할 수 있다. 제 6 베어링(156)은 로터 축(1125) 및 제 2 캐리어(1222) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있다. 제 6 베어링(156)은 제 2 캐리어(1222)의 흔들림을 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 6 베어링(156)은 플렌지형 베어링일 수 있다. 제 6 베어링(156)의 원통부는 제 2 캐리어(1222)의 중심에 형성되는 홀에 삽입될 수 있고, 로터 축 고정 나사(1312)는 제 6 베어링(156)의 플렌지부에 오버랩되게 배치됨으로써 제 6 베어링(156)이 제 2 캐리어(1222)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 로터 축 고정 나사(1312)는 로터 축(1125)과 나사 결합할 수 있다. 예를 들어, 로터 축(1125)은 내주면에 나사산을 구비할 수 있고, 로터 축 고정 나사(1312)는 외주면에 나사산을 구비할 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 프레임(13)은 근위 지지부(190)의 일측에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 구동 프레임(13)의 고정 플레이트(131)는, 적어도 하나의 프레임 고정 나사(1311)에 의해 구동 어셈블리(10)의 감속기(12, 도 3 참조)에 연결될 수 있다. 고정 플레이트(131) 및 상부 커버(141) 사이에는 베어링 또는 마찰 저감 플레이트가 구비될 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 프레임(13)은 감속기(12, 도 3 참조)에 연결되는 고정 플레이트(131)와, 고정 플레이트(131)의 일단에 연결되는 힌지(133)와, 힌지(133)에 연결되는 회동 바(132)를 포함할 수 있다. 고정 플레이트(131) 중 힌지(133)와 연결되는 부분은 사용자의 근위 부분을 향해 굽어진 형상일 수 있다. 이와 같은 형상에 의하면, 힌지(133)의 축은 사용자의 고관절의 내전 및 외전 축에 근접할 수 있다. 회동 바(132)는 사용자의 원위 지지부(192)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 연결선(17)은 고정자(111)에 연결되어 외부로 연장될 수 있다. 연결선(17)은 제어부(미도시)와 고정자(111)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제어부는 고정자(111)에서 생성되는 자기장을 제어할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 사시도이고, 도 7은 도 6에서 스토퍼가 분리된 모습을 나타내는 구동 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 8은 도 7에서 감속기가 분리된 모습을 나타내는 구동 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 구동 어셈블리(20)는, 여러 단계로 조립되는 구조를 가질 수 있다. 구동 어셈블리(20)는, 하우징(24)과, 하우징(24)에 탈착 가능하게 연결되는 지지 파트(28)와, 지지 파트(28)에 의해 지지되는 감속기와, 지지 파트(28)에 연결되는 구동 프레임(23)과, 감속기에 연결되는 스토퍼(26)를 포함할 수 있다. 감속기는 지지 파트(28)에 연결된 상태로, 하우징(24)에 삽입될 수 있다. 도 8에는, 감속기의 링기어(R)가 지지 파트(28)에 의해 지지된 모습이 도시된다.
일 실시 예에서, 링기어(R)는 하우징(24)으로부터 분리될 수 있다. 링기어(R)의 내측에는 적어도 하나의 선기어와, 적어도 하나의 유성 기어와, 적어도 하나의 캐리어가 구비될 수 있다. 감속기의 구체적인 구조에 대해서는 도 9 내지 도 11에 기초하여, 구체적으로 설명하기로 한다.
일 실시 예에서, 감속기는, 입력단(input end)으로 기능하는 메인 샤프트(S)와, 출력단(output end)로 기능하는 입력단으로 기능하는 제 2 캐리어(2222)를 포함할 수 있다. 액츄에이터에서 생성된 동력은, 감속기의 입력단인 메인 샤프트(S)를 통해, 감속기로 전달될 수 있다. 감속기로 전달된 동력은, 감속되어, 출력단인 제 2 캐리어(2222)로 전달될 수 있다.
일 실시 예에서, 하우징(24)은, 액츄에이터를 지지할 수 있다. 예를 들어, 하우징(24)은 고정자(예: 도 5의 고정자(111))를 지지할 수 있다. 하우징(24)의 내측에는, 로터(예: 도 5의 로터(112))가 회전 가능하게 마련될 수 있다. 하우징(24)은 액츄에이터의 고정자를 고정시킬 수 있다. 하우징(24)은, 상부 커버(241), 하부 커버(242) 및 사이드 커버(243)를 포함할 수 있다. 하부 커버(242)는 사용자의 신체를 마주할 수 있다. 하부 커버(242)는 액츄에이터의 하측을 지지할 수 있다. 상부 커버(241)는 액츄에이터의 상측을 커버할 수 있다. 사이드 커버(243)는 액츄에이터의 측부를 커버할 수 있다. 상부 커버(241)는, 복수 개의 제 1 수용부(241a)와, 복수 개의 제 2 수용부(241b)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 제 1 수용부(241a)는, 상부 커버(241)의 표면으로부터 함몰 형성되는 홈이거나, 상부 커버(241)에 관통 형성되는 홀일 수 있다. 복수 개의 제 1 수용부(241a)는, 로터의 회전축을 중심으로 둘레 방향으로 위치할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 1 수용부(241a)는 등간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 1 수용부(241a)는 6개로 마련될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 1 수용부(241a)의 내부 표면에는 나사산이 형성되어 있을 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 제 2 수용부(241b)는, 상부 커버(241)의 표면으로부터 함몰 형성되는 홈이거나, 상부 커버(241)에 관통 형성되는 홀일 수 있다. 제 2 수용부(241b)는, 복수 개의 제 1 수용부(241a) 중 인접한 2개의 제 1 수용부(241a) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 2 수용부(241b)의 내부 표면에는 나사산이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 2 수용부(241b)는 2개로 마련될 수 있다.
일 실시 예에서, 지지 파트(28)는, 하우징(24)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 지지 파트(28)는 상부 커버(241)에 탈착 가능하게 연결되는 베이스 프레임(281)을 포함할 수 있다. 지지 파트(28)는, 베이스 프레임(281)으로부터 내측으로 연장 형성되는 연장 프레임(283)을 포함할 수 있다. 연장 프레임(283)은 감속기의 상측을 커버하여, 감속기가 상방으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 지지 파트(28)는, 베이스 프레임(281) 및 상부 커버(241)를 체결하는, 적어도 하나의 프레임 체결 부재(284)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임 체결 부재(284)는 나사(screw)일 수 있다. 프레임 체결 부재(284)는 나사에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 예를 들어, 프레임 체결 부재(284)는, 지지 파트(28) 및 하우징(24)을 체결하는 구조면 충분하다. 프레임 체결 부재(284)는, 상부 커버(241)를 통과하고, 하우징(24)에 체결될 수 있다. 예를 들어, 프레임 체결 부재(284)는, 외부 표면에 형성되고, 복수 개의 제 1 수용부(241a)와 나사 결합하는 나사산을 구비할 수 있다.
일 실시 예에서, 스토퍼(26)는, 지지 파트(28)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 스토퍼(26)는, 구동 프레임(23)의 이동 경로 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 스토퍼(26)는 구동 프레임(23)의 회전 각도를 제한할 수 있다. 스토퍼(26)는 예를 들어, 스토퍼(26)가 과도하게 시계 방향으로 회전하거나, 과도하게 반시계 방향으로 회전하지 않도록 보조할 수 있다. 예를 들어, 스토퍼(26)는 구동 프레임(23)의 회전 각도 범위를 180도 이내로 제한할 수 있다. 스토퍼(26)에 의하면, 구동 프레임(23)이 과도하게 회전하는 것이 방지될 수 있어서, 의도치 않게 사용자의 관절에 부담이 가는 것을 방지할 수 있다. 스토퍼(26)는, 지지 파트(28)의 일 표면에 배치되는 스토퍼 바디(261)와, 스토퍼 바디(261)를 지지 파트(28)에 체결하는 스토퍼 체결 부재(262)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스토퍼 체결 부재(262)는 적어도 2개 이상을 구비될 수 있다. 스토퍼 체결 부재(262)는 스토퍼 바디(261)의 적어도 2개의 포인트 이상에 연결되어, 스토퍼 바디(261)가 회전하지 않도록 보조할 수 있다.
예를 들어, 지지 파트(28)가 하우징(24)에 고정된 상태에서, 스토퍼(26)는 지지 파트(28)로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 스토퍼(26)는 상부 커버(241)에 오버랩되지 않을 수 있다. 사용자는 스토퍼(26)가 지지 파트(28)에 체결된 상태에서도, 지지 파트(28)를 하우징(24)으로부터 분리시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 프레임(23)은, 감속기의 출력단에 연결될 수 있다. 구동 프레임(13)은, 감속기의 출력단에 고정되는 고정 플레이트(231)와, 고정 플레이트(231)의 일단에 연결되는 힌지(233)와, 힌지(233)에 회전 가능하게 연결되는 회동 바(232)와, 고정 플레이트(231) 및 감속기를 체결하는 적어도 하나의 프레임 고정 나사(2311)를 포함할 수 있다. 힌지(233)의 축은, 사용자의 고관절의 내전 및 외전 축에 근접할 수 있다. 회동 바(232)는 사용자의 원위 지지부(예: 도 1의 원위 지지부(192))에 연결될 수 있다. 구동 프레임(23)은 감속기로부터 전달 받은 동력은 원위 지지부(예: 도 1의 원위 지지부(192))로 전달할 수 있다. 프레임 고정 나사(2311)는 적어도 2개 이상으로 구비될 수 있다.
일 실시 예에서, 감속기 및 지지 파트(28)는 하우징(24)으로부터 분리될 수 있다. 감속기 및 지지 파트(28)는 용이하게 교체될 수 있다. 지지 파트(28)가 하우징(24)으로부터 분리될 경우, 감속기는 하우징(24)으로부터 분리될 수 있다. 마찬가지로, 지지 파트(28)가 하우징(24)에 삽입될 경우, 감속기는 액츄에이터에 연결될 수 있다. 사용자는 지지 파트(28)를 하우징(24)으로부터 분리시킴으로써, 감속기를 용이하게 유지, 보수 및/또는 교체 가능하다.
도 9는 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 단면도이고, 도 10은 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 단면도이고, 도 11은 일 실시 예에 따른 구동 어셈블리의 분해 단면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 구동 어셈블리(20)는, 액츄에이터(211, 212), 감속기(22), 하우징(24), 복수 개의 베어링(251, 252, 253, 254, 255), 와셔(W), 인쇄 회로 기판(27) 및 지지 파트(28)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 액츄에이터(211, 212)는, 고정자(211) 및 로터(212)를 포함할 수 있다. 고정자(211)는 하우징(24)에 고정될 수 있다. 고정자(211)는, 인쇄 회로 기판(27)을 통해서 제어부(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄 회로 기판(27)은 고정자(211)에서 생성되는 자기장을 제어할 수 있다. 제어부(미도시)는, 예를 들어, 근위 지지부(예: 도 1의 근위 지지부(190))에 마련될 수 있다. 제어부(미도시)는 고정자(211)에서 생성되는 자기장의 세기를 조절하여, 로터(212)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 로터(212)는 고정자(211)에 대해 상대적으로 회전 가능하다. 예를 들어, 로터(212)는 고정자(211)에 의해 둘러싸일 수 있다. 로터(212)는 내부에 감속기를 수용하기 위한 공간을 구비할 수 있다. 예를 들어, 로터(212)는 컵(cup) 형상일 수 있다. 로터(212)는, 메인 플레이트(2121), 수직 연장부(2122), 영구 자석(2124), 캡(2127) 및 캡 체결 부재(2128)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 메인 플레이트(2121)는 하부 커버(242)와 나란하게 마련될 수 있다. 메인 플레이트(2121)는 하부 커버(242)에 대해 상대적으로 회전할 수 있다. 메인 플레이트(2121)는 메인 샤프트(S)를 중심으로 회전 가능하다. 메인 샤프트(S)는 Z축에 평행하게 마련될 수 있다. 본원에서, 상방은 +Z 방향을 의미하고, 하방은 -Z 방향을 의미함을 밝혀 둔다.
일 실시 예에서, 수직 연장부(2122)는 메인 플레이트(2121)의 테두리로부터 상방으로 연장 형성될 수 있다. 수직 연장부(2122)는 고정자(211) 및 감속기(22) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 수직 연장부(2122)의 내측면은 링기어(R)의 외측면을 마주할 수 있고, 수직 연장부(2122)의 외측면은 영구 자석(2124)을 마주할 수 있다. 영구 자석(2124)은 고정자(211)와 상호 작용을 할 수 있다.
일 실시 예에서, 영구 자석(2124)은 수직 연장부(2122)의 외주면을 따라 복수 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 영구 자석(2124)은 수직 연장부(2122)와 동일한 곡률을 갖도록 휘어진 형상을 가질 수 있고, 복수 개의 영구 자석(2124)은 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 캡(2127)은, 메인 플레이트(2121)를 커버할 수 있다. 예를 들어, 캡(2127)은 메인 플레이트(2121)의 하측을 커버할 수 있다. 캡(2127)은 하부 커버(242)로부터 이격될 수 있다. 캡(2127) 및 하부 커버(242) 사이에는 갭이 마련될 수 있다. 캡(2127)은 하부 커버(242)에 대해서 상대적으로 회전 가능하다.
일 실시 예에서, 캡 체결 부재(2128)는 캡(2127) 및 감속기(22)를 체결할 수 있다. 캡 체결 부재(2128)는 감속기(22)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 캡 체결 부재(2128)는 감속기(22)의 메인 샤프트(S)에 맞물리는 형상을 가질 수 잇다. 캡 체결 부재(2128)는 메인 플레이트(2121) 및 메인 샤프트(S)와 연결되어 동시에 회전할 수 있다. 메인 플레이트(2121), 메인 샤프트(S) 및 캡 체결 부재(2128)는 동일한 회전 속도로 회전할 수 있다. 캡 체결 부재(2128)는 하부 커버(242)의 내측에 삽입된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 캡 체결 부재(2128)는 하부 커버(242)의 하면으로부터 외부로 돌출되지 않은 형상을 가질 수 있다. 캡 체결 부재(2128)의 적어도 일부는 하부 베어링(251)을 커버할 수 있다. 캡 체결 부재(2128)는 하부 베어링(251)이 하방으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 감속기(22)는, 지지 파트(28)와 함께 하우징(24)으로부터 분리될 수 있다. 감속기(22)는, 입력단으로 기능하는 메인 샤프트(S)와, 메인 샤프트(S)의 하측에 고정되어 있는 제 1 선기어(2210)와, 지지 파트(28)에 의해 지지된 상태로 마련되는 링기어(R)와, 제 1 선기어(2210) 및 링기어(R) 사이에 배치되고 제 1 선기어(2210) 및 링기어(R)에 맞물리는 복수 개의 제 1 유성 기어(2211)와, 복수 개의 제 1 유성 기어(2211) 각각의 중심축에 연결되는 제 1 캐리어(2212)와, 제 1 캐리어(2212)에 연결되는 제 2 선기어(2213)와, 제 2 선기어(2213) 및 링기어(R) 사이에 배치되고 제 2 선기어(2213) 및 링기어(R)에 맞물리는 복수 개의 제 2 유성 기어(2221)와, 복수 개의 제 2 유성 기어(2221) 각각의 중심축에 연결되고 구동 프레임(예: 도 6의 구동 프레임(23))에 연결되는 제 2 캐리어(2222)를 포함할 수 있다. 제 1 유성 기어(2211)는 제 1 볼트(B1)를 통해 제 1 캐리어(2212)에 연결되고, 제 2 유성 기어(2221)는 제 2 볼트(B2)를 통해 제 2 캐리어(2222)에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 선기어(2210)는 로터(212)와 동일한 속도로 회전 가능하다. 예를 들어, 제 1 선기어(2210)는 메인 샤프트(S)에 대한 상대적인 움직임이 제한되도록 메인 샤프트(S)에 고정될 수 있다. 제 1 선기어(2210), 제 1 캐리어(2212) 및 제 2 캐리어(2222)는 서로 다른 속도로 회전할 수 있다. 예를 들어, 제 1 선기어(2210)는 상대적으로 가장 빠른 속도로 회전할 수 있다. 제 1 캐리어(2212)는 복수 개의 제 1 유성 기어(2211)에 의해 감속되어, 제 1 선기어(2210)와 비교하여 상대적으로 느린 속도로 회전할 수 있다. 제 2 캐리어(2222)는 복수 개의 제 2 유성 기어(2221)에 의해 한번 더 감속되어, 제 1 캐리어(2212)와 비교하여 상대적으로 느린 속도로 회전할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 제 2 유성 기어(2221)는 복수 개의 제 1 유성 기어(2211)의 상방에 위치할 수 있다. 복수 개의 제 1 유성 기어(2211) 및 복수 개의 제 2 유성 기어(2221) 각각은 3개로 마련될 수 있으나, 그 개수는 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 제 1 캐리어(2212) 및 제 2 선기어(2213)는 일체로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 캐리어(2222)는 복수 개의 캐리어 홀(2222a)을 구비할 수 있다. 복수 개의 캐리어 홀(2222a)은 프레임 고정 나사(2311)를 수용할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 캐리어 홀(2222a) 및 프레임 고정 나사(2311)는 서로 맞물리는 나사산 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 캐리어 홀(2222a)은 프레임 고정 나사(2311)와 동일한 개수로 마련될 수 있다.
일 실시 예에서, 하우징(24)은, 로터(212)는 회전 가능하게 지지하는 하부 커버(242)와, 하부 커버(242)로부터 연장되고 고정자(211)의 측면을 커버하는 사이드 커버(243)와, 사이드 커버(243)로부터 연장되고 고정자(211)의 상면을 커버하는 상부 커버(241)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수 개의 베어링(251, 252, 253, 254, 255)은, 로터(212) 및 감속기(22)의 회전을 보조할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 베어링(251, 252, 253, 254, 255)은, 하부 베어링(251), 상부 베어링(252), 제 1 내부 베어링(253), 제 2 내부 베어링(254) 및 제 3 내부 베어링(255)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 하부 베어링(251)은 로터(212) 및 하우징(24) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 하부 베어링(251)은 하부 커버(242) 및 메인 플레이트(2121) 사이에 배치될 수 있다. 하부 베어링(251)은, 메인 플레이트(2121)가 하부 커버(242)에 대해서 원활하게 회전할 수 있도록 보조할 수 있다.
일 실시 예에서, 상부 베어링(252)은 링기어(R) 및 제 2 캐리어(2222) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상부 베어링(252)은 링기어(R)의 내측면과, 제 2 캐리어(2222)의 외측면 사이에 배치될 수 있다. 상부 베어링(252)은, 제 2 캐리어(2222)가 링기어(R)에 대해서 원활하게 회전할 수 있도록 보조할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 내부 베어링(253), 제 2 내부 베어링(254) 및 제 3 내부 베어링(255)은 감속기(22)의 내부에 배치될 수 있다. 제 1 내부 베어링(253)은, 메인 샤프트(S) 및 제 1 캐리어(2212) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 내부 베어링(254)은, 메인 샤프트(S) 및 제 2 선기어(2213) 사이에 배치될 수 있다. 제 3 내부 베어링(255)은, 메인 샤프트(S) 및 제 2 캐리어(2222) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 3 내부 베어링(255)은, 메인 샤프트(S)의 외측면 및 제 2 캐리어(2222)의 내측면 사이에 배치될 수 있다. 제 3 내부 베어링(255)은, 제 2 캐리어(2222)가 메인 샤프트(S)에 대해서 원활하게 회전할 수 있도록 보조할 수 있다.
일 실시 예에서, 와셔(W)는 메인 샤프트(S)에 삽입되고, 제 3 내부 베어링(255)을 커버할 수 있다. 와셔(W)는 제 3 내부 베어링(255)이 상방으로 이탈하지 않도록 보조할 수 있다. 메인 샤프트(S)는, 제 1 선기어(2210)를 지지하는 하부 돌출부를 포함할 수 있다. 메인 샤프트(S) 및 와셔(W)에 의해서, 감속기(22)의 기어 세트는 컴팩트한 구조를 유지할 수 있다.
일 실시 예에서, 지지 파트(28)는, 베이스 프레임(281), 지지 프레임(282), 연장 프레임(283) 및 프레임 체결 부재(284)를 포함할 수 있다. 베이스 프레임(281)은, 로터(212)의 회전축 방향을 기준으로 하우징(24)에 오버랩될 수 있다. 베이스 프레임(281)은, 하우징(24)에 탈착 가능하다. 지지 프레임(282)은, 베이스 프레임(281)으로부터 연장되고, 적어도 일부가 고정자(211)의 내측에 위치하고, 감속기(22)를 지지할 수 있다. 연장 프레임(283)은 베이스 프레임(281)으로부터 내측으로 연장되고, 로터(212)의 회전축 방향을 기준으로 감속기(22)에 오버랩될 수 있다. 프레임 체결 부재(284)는 베이스 프레임(281) 및 상부 커버(241)를 체결할 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 어셈블리는, 감속기를 용이하게 교체할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 동일 플랫폼을 이용하면서도 다양한 서로 다른 감속기를 조합할 수 있다. 예를 들어, 감속기를 제외한 다른 기구 및 하드웨어는 그대로 유지하면서, 감속기만을 교체하여, 필요에 따라 적절히 사용 가능하다.
예를 들어, 모터는 동일한 모터를 사용하되, 감속기를 고속 및 저토크용 감속기를 사용함으로써, 사용자의 달리기 운동을 보조할 수 있다. 다른 예로, 모터는 동일한 모터를 사용하되, 감속기를 저속 및 고토크용 감속기를 사용함으로써, 사용자의 등산을 보조할 수 있다. 이와 같은 특징으로 인해, 감속기를 교체 가능하게 설계 함으로써, 웨어러블 장치의 활용성을 높일 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 하우징에 서로 다른 2개의 감속기가 연결 대기 중인 상태를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이고, 도 13은 일 실시 예에 따른 하우징에 제 1 감속기가 연결된 상태를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 14는 일 실시 예에 따른 하우징에 제 2 감속기가 연결된 상태를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 12 내지 도 15를 참조하면, 구동 어셈블리는, 서로 탈착 가능하게 연결되는 하우징(34) 및 감속기(32A, 32B)를 포함할 수 있다. 감속기(32A, 32B)는 제 1 감속기(32A) 및 제 2 감속기(32B)를 포함할 수 있다. 제 1 감속기(32A)는 상대적으로 저속으로 구동되며, 상대적으로 큰 토크를 발생시키는 출력단(output end)를 구비할 수 있다. 제 2 감속기(32B)는 상대적으로 고속으로 구동되며, 상대적으로 작은 토크를 발생시키는 출력단을 구비할 수 있다. 하우징(34)은 제 1 감속기(32A) 또는 제 2 감속기(32B)에 연결될 수 있다.
사용자는 구동 어셈블리의 사용 목적에 따라, 감속기를 교체할 수 있다. 예를 들어, 등산과 같이 상대적으로 큰 토크를 요구하는 작업을 목적으로 하는 경우, 사용자는 제 1 감속기(32A)를 하우징(34)에 결합시킨 상태로, 구동 어셈블리를 사용할 수 있다. 한편, 일반적인 보행과 같이 상대적으로 작은 토크를 요구하는 작업을 목적으로 하는 경우, 사용자는 제 2 감속기(32B)를 하우징(34)에 결합시킨 상태로, 구동 어셈블리를 사용할 수 있다.
도 15는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 착용 모듈이 사용자의 상박에 착용된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 운동 보조 장치는 사용자(U)의 상박에 장착될 수 있다. 예를 들어, 구동 어셈블리(940)는 사용자(U)의 어깨 부근에 마련될 수 있다. 구동 어셈블리(940)는 상박의 움직임을 보조하기 위한 동력을 생성할 수 있다. 구동 프레임(950)은 구동 어셈블리(940)에 연결될 수 있고, 사용자(U)의 상박을 따라 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 커버(911)는 구동 프레임(950)의 단부에 연결되고, 사용자의 상박 일부를 지지할 수 있다. 스트랩(912)은 커버(911)에 연결될 수 있다. 스트랩(912)은 커버(911)에 연결되어 상박의 나머지 부분을 지지할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 사용자의 근위 부분을 지지하기 위한 근위 지지부;
    상기 사용자의 원위 부분을 기지하기 위한 원위 지지부;
    상기 근위 지지부에 연결되고, 동력을 생성하는 구동 어셈블리; 및
    상기 구동 어셈블리로부터 상기 원위 지지부로 동력을 전달하는 구동 프레임을 포함하고,
    상기 구동 어셈블리는,
    상기 근위 지지부에 연결되는 하우징;
    상기 하우징에 고정되고 고리 형상을 갖는 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하고 상기 고정자에 대해 상대적으로 회전 가능한 로터를 포함하는 액츄에이터;
    상기 로터의 내측에 삽입되고, 상기 액츄에이터의 출력단에 입력단(input end)이 연결되는 감속기; 및
    상기 감속기를 지지하고, 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 지지 파트를 포함하는, 운동 보조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 프레임은, 상기 감속기의 출력단(output end) 및 상기 원위 지지부를 연결하고, 상기 지지 파트에 대해서 상대적인 운동이 가능한, 운동 보조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 파트는,
    상기 로터의 회전축 방향을 기준으로 상기 하우징에 오버랩되고, 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 베이스 프레임; 및
    상기 베이스 프레임으로부터 연장되고, 적어도 일부가 상기 고정자의 내측에 위치하고, 상기 감속기를 지지하는 지지 프레임을 포함하는, 운동 보조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지 파트는,
    상기 베이스 프레임으로부터 연장되고, 상기 로터의 회전축 방향을 기준으로 상기 감속기에 오버랩 되는 연장 프레임을 더 포함하는, 운동 보조 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 어셈블리는,
    상기 지지 파트 및 상기 하우징을 체결하는 프레임 체결 부재를 더 포함하는, 운동 보조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 하부 커버;
    상기 하부 커버로부터 연장되고, 상기 고정자의 측면을 커버하는 사이드 커버; 및
    상기 사이드 커버로부터 연장되고, 상기 고정자의 상면을 커버하는 상부 커버를 포함하는, 운동 보조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 로터는,
    상기 하부 커버와 나란하게 마련되는 메인 플레이트; 및
    상기 메인 플레이트로부터 연장되고, 상기 고정자 및 감속기 사이에 위치하는 수직 연장부를 포함하는, 운동 보조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 로터는,
    상기 메인 플레이트를 커버하는 캡; 및
    상기 캡 및 상기 감속기를 체결하고, 상기 감속기에 연결되는 캡 체결 부재를 더 포함하는, 운동 보조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 파트 및 감속기는 상기 하우징으로부터 분리될 수 있는, 운동 보조 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 감속기는,
    상기 로터에 연결되고, 상기 로터의 회전축을 중심으로 회전하는 메인 샤프트;
    상기 메인 샤프트에 고정되는 제 1 선기어;
    상기 지지 파트에 고정되고, 상기 제 1 선기어를 둘러싸는 링기어;
    상기 제 1 선기어 및 상기 링기어 사이에 배치되고, 상기 제 1 선기어 및 상기 링기어에 맞물리는 복수 개의 제 1 유성 기어;
    상기 복수 개의 제 1 유성 기어 각각의 중심축에 연결되는 제 1 캐리어;
    상기 제 1 캐리어에 연결되는 제 2 선기어;
    상기 제 2 선기어 및 상기 링기어 사이에 배치되고, 상기 제 2 선기어 및 상기 링기어에 맞물리는 복수 개의 제 2 유성 기어; 및
    상기 복수 개의 제 2 유성 기어 각각의 중심축에 연결되고, 상기 구동 프레임에 연결되는 제 2 캐리어를 포함하는, 운동 보조 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 로터 및 상기 제 1 선기어는 동일한 속도로 회전하고,
    상기 제 1 선기어, 상기 제 1 캐리어 및 상기 제 2 캐리어는 서로 다른 속도로 회전하는, 운동 보조 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동 어셈블리는,
    상기 로터 및 상기 하우징 사이에 배치되는 하부 베어링; 및
    상기 링기어 및 상기 제 2 캐리어 사이에 배치되는 상부 베어링을 더 포함하는, 운동 보조 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동 어셈블리는,
    상기 메인 샤프트 및 상기 제 1 캐리어 사이에 배치되는 제 1 내부 베어링;
    상기 메인 샤프트 및 상기 제 2 선기어 사이에 배치되는 제 2 내부 베어링; 및
    상기 메인 샤프트 및 상기 제 2 캐리어 사이에 배치되는 제 3 내부 베어링을 더 포함하는, 운동 보조 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 구동 어셈블리는,
    상기 메인 샤프트에 삽입되고, 상기 제 3 내부 베어링을 커버하는 와셔를 더 포함하는, 운동 보조 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 어셈블리는,
    상기 지지 파트에 배치되고, 상기 구동 프레임의 이동 경로 상에 위치하는, 스토퍼를 더 포함하는, 운동 보조 장치.
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