WO2023106731A1 - Tension maintenance structure of joint driving wire - Google Patents

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WO2023106731A1
WO2023106731A1 PCT/KR2022/019369 KR2022019369W WO2023106731A1 WO 2023106731 A1 WO2023106731 A1 WO 2023106731A1 KR 2022019369 W KR2022019369 W KR 2022019369W WO 2023106731 A1 WO2023106731 A1 WO 2023106731A1
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권동수
김창균
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주식회사 로엔서지컬
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Abstract

The present invention relates to a tension maintenance structure of a joint driving wire for assisting stable movement of artificial joints, the structure comprising: a driving unit having a plurality of artificial joints, each of the artificial joints involving a rotational degree of freedom; a wire unit having a wire for supporting the outside of the driving unit; and a tension adjustment unit for adjusting the length of the wire unit.

Description

관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체Structure for maintaining the tension of the joint drive wire
본 발명은 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 복수의 인공 관절이 서로에 대하여 회전 변위가 발생하게 되면, 이를 지지하는 와이어의 필요 길이가 변하게 된다. 이때 와이어에 슬랙이 발생하거나 텐션이 증가될 수 있는데, 이러한 불필요한 효과를 보상해주는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 것이다.The present invention relates to a structure for maintaining tension of a joint driving wire. More specifically, when rotational displacement of a plurality of artificial joints relative to each other occurs, the required length of a wire supporting them changes. At this time, slack may be generated in the wire or tension may be increased. This relates to a structure for maintaining tension of a joint drive wire that compensates for such an unnecessary effect.
특허문헌 001은 와이어를 이용한 관절 구동 장치에 대한 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 와이어를 이용한 관절 구동 장치는 구동부; 제 1 관절체; 상기 제 1 관절체와 제 1 힌지 축을 중심으로 회전가능하게 결합되며, 상기 구동부를 기준으로 상기 제 1 관절체보다 가까이 위치하는 제 2 관절체; 일단은 상기 제 2 관절체에 고정되고, 타단은 상기 구동부에 의하여 당겨지도록 배치되되, 당겨질 때, 상기 제 1 관절체가 상기 제 1 힌지 축을 중심으로 회전하도록 일부분이 상기 제 1 관절체의 외면을 감싸며 배치되는 제 1 와이어 및 상기 제 1 와이어가 당겨질 때, 상기 제 1 관절체의 외면에 상기 제 1 와이어가 거치 되도록 상기 제 1 관절체의 외면에 형성되는 제 1 와이어 가이드를 포함하여 제공한다.Patent Document 001 relates to a joint driving device using a wire. A joint driving device using a wire according to an exemplary embodiment of the present invention includes a driving unit; first articular body; a second joint body rotatably coupled to the first joint body about a first hinge axis and located closer to the first joint body with respect to the driving unit; One end is fixed to the second joint body, and the other end is disposed so as to be pulled by the driving unit, and when pulled, a portion of the first joint body is rotated around the first hinge axis, and wraps around the outer surface of the first joint body Provided, including a first wire disposed and a first wire guide formed on the outer surface of the first joint body so that the first wire is mounted on the outer surface of the first joint body when the first wire is pulled.
특허문헌 002는 관절 구동장치에 관한 것으로 베이스와, 베이스에 제1 회전축을 통해 연결되고, 상기 제1 회전축이 삽입되는 돌출부를 가지며 상기 돌출부 외부에 제1 와이어와 제2 와이어의 일단이 고정되는 제1 링크 및 제1 링크의 일단에 제2 회전축을 통해 연결되고, 상기 제1 링크의 일단에 마주보며 상기 제2 회전축이 삽입되는 돌출부를 가지고 상기 돌출부 외부에 제 3 와이어의 일단이 고정되는 제2 링크를 포함하여 이루어지는 로봇용 관절 구동장치를 일 실시예로 제안한다. 본 발명에 의하면 다중 링크 구조의 관절을 구동시키기 위하여 필요한 모터와 배터리의 개수를 최소화할 수 있으며 이에 따라 로봇용 관절을 소형 및 경량으로 구현할 수 있다. 또한 다중 링크가 차지하는 공간대비 동력 출력을 증가시켜 로봇용 관절 말단 장치의 구동력을 증가시키는 효과를 제공한다.Patent Document 002 relates to a joint driving device, which has a base, a protrusion connected to the base through a first rotation shaft, and into which the first rotation shaft is inserted, and having one end of a first wire and a second wire fixed to the outside of the protrusion. A second link connected to one end of the first link through a second rotation shaft, facing the first link and having a protrusion into which the second rotation shaft is inserted, and having one end of the third wire fixed to the outside of the protrusion. A joint driving device for a robot comprising a link is proposed as an embodiment. According to the present invention, it is possible to minimize the number of motors and batteries required to drive the joint of the multi-link structure, and accordingly, the joint for the robot can be implemented in a small size and light weight. In addition, by increasing the power output compared to the space occupied by the multiple links, the effect of increasing the driving force of the joint end device for robots is provided.
특허문헌 003은 로봇 관절용 와이어 연결구조에 관한 것으로, 로봇의 관절을 구동시키는 복수의 와이어 및 상기 와이어와 접촉하며 상기 관절의 회전에 따른 상기 와이어의 이동경로를 가이드하는 연결부재를 포함하는 다수의 회전 조립체;를 포함하고, 상기 연결부재는, 수직 단면의 중심 수직선상에 회전축이 구비되며, 상기 와이어와 접촉되 는 하단부터 상단까지 시계방향 또는 반시계방향으로 진행함에 따라 상기 회전축으로부터 상기 와이어와 접촉되는 외측 테두리 각 지점까지의 거리가 순차적으로 증가한다. 상기와 같은 형상을 갖는 연결부재를 통해 상기 연결부재에 접촉되는 와이어의 이동 경로가 가이드되므로 와이어를 당기거나 푸는 과정에서 와이어의 늘어짐이 방지되므로 보다 정밀한 와이어의 조작이 가능하다. 또한, 상기 연결부재에 접촉되는 한 쌍의 와이어에 하나의 구동모터를 연결하여 회전조립체를 회전시킬 수 있어 경제적이고 구조의 단순화가 가능한 효과를 제공한다.Patent Document 003 relates to a wire connection structure for a robot joint, which includes a plurality of wires for driving joints of a robot and a connecting member that contacts the wires and guides a movement path of the wires according to rotation of the joints. A rotating assembly; wherein the connecting member is provided with a rotating shaft on a central vertical line of a vertical cross section, and proceeds in a clockwise or counterclockwise direction from the lower end to the upper end in contact with the wire, thereby rotating the wire and the wire from the rotating shaft. The distance to each point of the contacted outer edge increases sequentially. Since the moving path of the wire in contact with the connecting member is guided through the connecting member having the shape as described above, the wire is prevented from being stretched in the process of pulling or unwinding the wire, so that more precise manipulation of the wire is possible. In addition, it is possible to rotate the rotating assembly by connecting one drive motor to a pair of wires in contact with the connecting member, providing an effect that is economical and can simplify the structure.
특허문헌 004는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치 및 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 로봇 관절 장치는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 설치되어 관절 운동하는 관절 모듈과, 일측이 상기 관절 모듈에 각각 연결되는 제1 와이어 및 제2 와이어와, 상기 제1 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 시계 방향으로 회전하도록 상기 제1 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈과, 상기 제2 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 회전하도록 상기 제2 와이어를 당기는 제2 와이어 구동 모듈을 포함하고; 상기 제1 와이어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈이 각각 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어를 당겨 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어에 형성된 장력에 의해 상기 관절 모듈의 관절 운동의 강성을 조절하며; 상기 제1 와이어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈의 상호 반대 방향으로의 구동에 따라 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어 중 어느 하나의 당기는 힘에 의해 상기 관절 모듈이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 관절 운동하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 한 쌍을 이루는 두 가닥의 제1 와이어와 제2 와이어의 장력 조합을 이용하여 관절 구조를 형성하여 관절의 움직임을 생성해 낼 수 있으며, 관절 모듈에 가해지는 장력으로부터 구조적 관절 강성의 조절이 가능한 효과를 제공한다.Patent Document 004 relates to a modular robot joint system using wires and a robot joint device using wires. A robot joint device according to the present invention includes a main frame, a joint module rotatably installed on the main frame and performing joint motion, a first wire and a second wire having one side connected to the joint module, respectively, and the first wire A first wire driving module connected to the other side of the joint module and pulling the first wire so that the joint module rotates clockwise, and the second wire connected to the other side of the second wire so that the joint module rotates counterclockwise. a second wire driving module that pulls; The first wire driving module and the second wire driving module pull the first wire and the second wire, respectively, to adjust the stiffness of the joint motion of the joint module by the tension formed in the first wire and the second wire. and; As the first wire driving module and the second wire driving module are driven in opposite directions, the joint module moves clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire. It is characterized by joint movement. Accordingly, it is possible to create joint motion by forming a joint structure using a tension combination of the first wire and the second wire of the pair, and to adjust the structural joint stiffness from the tension applied to the joint module This provides possible effects.
[선행기술문헌][Prior art literature]
[특허문헌][Patent Literature]
(특허문헌 1) KR 10-2239114 (등록일자:2021년 04월 06일)(Patent Document 1) KR 10-2239114 (registration date: April 06, 2021)
(특허문헌 2) KR 10-1280356 (등록일자:2013년 06월 25일)(Patent Document 2) KR 10-1280356 (registration date: June 25, 2013)
(특허문헌 3) KR 10-2047327 (등록일자:2019년 11월 15일)(Patent Document 3) KR 10-2047327 (registration date: November 15, 2019)
(특허문헌 4) KR 10-1710256 (등록일자:2017년 02월 20일)(Patent Document 4) KR 10-1710256 (registration date: February 20, 2017)
본 발명은 인공 관절의 회전에 따라 변화하는 지지 와이어의 슬랙 발생 또는 텐션 증가를 보상하는 와이어 장력 유지 구조체를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a wire tension maintaining structure that compensates for the generation of slack or the increase in tension of a support wire that changes according to the rotation of an artificial joint.
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 복수의 인공 관절을 구비하고, 각각의 상기 인공 관절은 회전 자유도를 내포하는 구동부;, 상기 구동부의 외측을 지지하는 와이어를 구비하는 와이어부; 및 상기 와이어부의 길이를 조절하는 텐션 조절부;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a structure for maintaining tension of a joint drive wire for assisting stable movement of an artificial joint, and includes a plurality of artificial joints, each of which includes a driving unit having a rotational degree of freedom; an outer side of the driving unit. A wire unit having a wire supporting the; and a tension adjusting unit for adjusting the length of the wire unit.
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 와이어부는 상기 구동부를 지지하는 지지 와이어; 및 상기 지지 와이어의 길이를 조절하는 조절 와이어;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a structure for maintaining tension of a joint drive wire for assisting stable movement of an artificial joint, and in the above-described invention, the wire portion includes a support wire for supporting the drive unit; and a control wire for adjusting the length of the support wire.
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 텐션 조절부는 상기 와이어의 방향을 전환하는 캡스톤 풀리;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a structure for maintaining the tension of a joint drive wire for assisting the stable movement of an artificial joint, and in the above-described invention, the tension control unit capstone pulley for changing the direction of the wire; configuration comprising a made up of
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 텐션 조절부는 상기 조절 와이어의 길이를 조절하는 조절 모듈;을 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a structure for maintaining the tension of a joint drive wire for assisting stable movement of an artificial joint, and in the above-described invention, the tension control unit includes an adjustment module for adjusting the length of the control wire. made up of
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 조절 모듈은 상기 캡스톤 풀리와 동축으로 회전하는 제1 기어;, 상기 제1 기어와 외접하여 회전하는 제2 기어; 및 상기 제2 기어와 스코치-요크(Scotch-Yoke) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어의 회전운동을 선형 왕복운동으로 변환하는 슬라이더;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a structure for maintaining tension of a joint drive wire for assisting stable movement of an artificial joint, and in the above-described invention, the control module is a first gear that rotates coaxially with the capstone pulley; a second gear that rotates circumscribed with the first gear; and a slider connected to the second gear in a Scotch-Yoke manner to convert the rotational motion of the second gear into a linear reciprocating motion.
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 제2 기어는 크랭크공;을 포함하고, 상기 슬라이더는 상기 크랭크공과 내접하면서 구동력을 제공받아 전달하는 고리; 및 상기 고리와 일체로 형성되며, 상기 구동력에 의해 왕복운동하는 조절부재;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a structure for maintaining the tension of a joint drive wire for assisting stable movement of an artificial joint, and in the above-described invention, the second gear includes a crank ball, and the slider is inscribed with the crank ball. A ring that delivers driving force while being provided; and an adjusting member integrally formed with the ring and reciprocating by the driving force.
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 캡스톤 풀리의 반지름
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000001
, 상기 제1 기어의 반지름
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000002
, 상기 제2 기어의 반지름
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000003
및 상기 인공 관절의 폭의 절반(d)은 하기의 관계식을 만족하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.
The present invention relates to a structure for maintaining the tension of a joint drive wire for assisting the stable movement of an artificial joint, and in the above-described invention, the radius of the capstone pulley
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000001
, the radius of the first gear
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000002
, the radius of the second gear
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000003
And Half (d) of the width of the artificial joint is a structure for maintaining the tension of the joint driving wire that satisfies the following relational expression.
[관계식][relational expression]
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000004
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000004
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 조절 모듈은 상기 캡스톤 풀리와 동축으로 회전하는 제1 기어;, 상기 제1 기어와 외접하여 회전하는 제2 기어; 및 상기 제2 기어와 슬라이드-크랭크(Slide-Crank) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어의 회전운동을 선형 왕복 운동으로 변환하는 슬라이드;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a structure for maintaining tension of a joint drive wire for assisting stable movement of an artificial joint, and in the above-described invention, the control module is a first gear that rotates coaxially with the capstone pulley; a second gear that rotates circumscribed with the first gear; and a slide connected to the second gear in a slide-crank manner to convert rotational motion of the second gear into linear reciprocating motion.
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 조절 모듈은 상기 캡스톤 풀리와 동축으로 회전하는 제1 기어;, 상기 제1 기어와 외접하여 회전하는 제2 기어; 및 상기 제2 기어와 랙앤 피니언(Rack & Pinion) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어의 회전운동을 선형 운동으로 변환하는 피니언;을 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a structure for maintaining tension of a joint drive wire for assisting stable movement of an artificial joint, and in the above-described invention, the control module is a first gear that rotates coaxially with the capstone pulley; a second gear that rotates circumscribed with the first gear; and a pinion that is connected to the second gear in a rack & pinion manner and converts the rotational motion of the second gear into a linear motion.
본 발명은 인공 관절과 같은 구동부의 회전에 대하여 지지 와이어의 길이변화를 보상해주어 와이어의 슬랙 발생 또는 텐션 증가를 방지할 수 있다. 이를 통해, 인공 관절의 안정적인 구동 내구성을 확보할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent generation of slack or increase in tension of a wire by compensating for a change in length of a support wire for rotation of a driving unit such as an artificial joint. Through this, it is possible to secure stable driving durability of the artificial joint.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 구동 전,후를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing before and after driving of a driving unit according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스코치-요크 방식을 이용한 조절 모듈의 작동 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating the operation of a control module using a scorch-yoke method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스코치-요크 방식을 이용한 조절 모듈의 작동 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating the operation of a control module using a scorch-yoke method according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크랭크-슬라이드 방식을 이용한 조절 모듈의 작동 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating the operation of a control module using a crank-slide method according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙앤 피니언 방식을 이용한 조절 모듈의 작동 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating the operation of a control module using a rack and pinion method according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡스톤 풀리의 회전 각도에 대한 그래프를 도시한 것이다.Figure 6 shows a graph of the rotation angle of the capstone pulley according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described in detail in order to explain the present invention in detail to the extent that those skilled in the art can easily practice the present invention.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.Numbers cited in the examples below are not limited to the referenced subject and can be applied to all examples. An object that exhibits the same purpose and effect as the configuration presented in the embodiment corresponds to an equivalent replacement object. The high-level concept presented in the examples includes sub-concept objects that are not described.
(실시예 1-1) 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 있어서, 복수의 인공 관절을 구비하고, 각각의 상기 인공 관절은 회전 자유도를 내포하는 구동부(100);, 상기 구동부(100)의 외측을 지지하는 와이어를 구비하는 와이어부(200);, 상기 와이어부(200)의 길이를 조절하는 텐션 조절부(300);를 포함한다.(Embodiment 1-1) A structure for maintaining tension of a joint driving wire for assisting stable movement of an artificial joint, comprising: a driving unit 100 having a plurality of artificial joints, each of which includes a rotational degree of freedom; , a wire unit 200 having a wire supporting the outside of the drive unit 100; and a tension adjusting unit 300 for adjusting the length of the wire unit 200.
(실시예 1-2) 실시예 1-1에 있어서, 상기 구동부(100)는 외측이 서로 접하는 제1 관절(110);과 제2 관절(120);을 포함한다.(Embodiment 1-2) In Embodiment 1-1, the drive unit 100 includes a first joint 110 and a second joint 120 whose outer sides are in contact with each other.
(실시예 1-3) 실시예 1-2에 있어서, 상기 제1 및 제2 관절(120)의 상기 외측은 곡면으로 형성된다.(Example 1-3) In Example 1-2, the outer sides of the first and second joints 120 are formed as curved surfaces.
(실시예 1-4) 실시예 1-3에 있어서, 상기 곡면은 곡률이 일정하게 형성된다.(Example 1-4) In Example 1-3, the curved surface is formed with a constant curvature.
본 발명은 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 대한 것일 수 있다. 본 발명은 구동부(100), 와이어부(200), 텐션 조절부(300)를 포함할 수 있다. 구동부(100)는 제1 관절(110) 및 제2 관절(120)을 포함할 수 있다. 다만, 경우에 따라 제3, 제4 관절을 더 포함할 수 있으나, 두 개의 관절에 대한 본 발명의 기술적 사상이 복수의 관절을 포함하는 경우에도 적용될 수 있으므로, 두 개의 관절에 대해서만 기술하기로 한다.The present invention may relate to a structure for maintaining tension of a joint drive wire for assisting stable movement of an artificial joint. The present invention may include a driving unit 100, a wire unit 200, and a tension adjusting unit 300. The driving unit 100 may include a first joint 110 and a second joint 120 . However, in some cases, the third and fourth joints may be further included, but only the two joints will be described since the technical concept of the present invention for two joints can be applied even when a plurality of joints are included. .
와이어부(200)는 인공 관절을 지지하는 와이어를 포함할 수 있다. 와이어는 인공 관절의 외측면을 지지할 수 있다.The wire unit 200 may include a wire supporting an artificial joint. The wire may support the outer surface of the artificial joint.
텐션 조절부(300)는 구동부(100)의 구동에 따른 와이어부(200)의 길이를 조절하여 와이어의 슬랙 방지 또는 텐션 증가를 차단하는 구성일 수 있다.The tension adjusting unit 300 may be configured to prevent slack or increase in tension of the wire by adjusting the length of the wire unit 200 according to the driving of the driving unit 100 .
제1 관절(110)과 제2 관절(120)의 외측은 서로 접할 수 있다. 접하는 외측을 접합부라고 정의할 수 있다. 접합부는 곡면으로 형성되고, 곡률이 일정하게 형성될 수 있다. 도 1을 참조하면, 접합부는 반지름이 R인 일정한 곡률로 형성되어질 수 있다.The outer sides of the first joint 110 and the second joint 120 may come into contact with each other. The outside of contact can be defined as a junction. The joint portion may be formed as a curved surface and may have a constant curvature. Referring to FIG. 1 , the junction may be formed with a constant curvature having a radius of R.
(실시예 2-1) 실시예 1-1에 있어서, 상기 와이어부(200)는 상기 구동부(100)를 지지하는 지지 와이어(210); 및 상기 지지 와이어(210)의 길이를 조절하는 조절 와이어(220);를 포함한다.(Example 2-1) In Example 1-1, the wire part 200 includes a support wire 210 supporting the driving part 100; and a control wire 220 for adjusting the length of the support wire 210.
본 발명의 와이어부(200)는 지지 와이어(210)와 조절 와이어(220)를 포함할 수 있다. 지지 와이어(210)는 인공 관절과 같은 구동부(100)를 지지하는 와이어일 수 있다. 조절 와이어(220)는 지지 와이어(210)와 일체로 구성되어 있는 부분일 수 있고, 조절 와이어(220)의 길이 조절에 따라 지지 와이어(210)의 길이가 자동적으로 조절될 수 있다.The wire unit 200 of the present invention may include a support wire 210 and a control wire 220 . The support wire 210 may be a wire that supports the driving unit 100 such as an artificial joint. The control wire 220 may be a part integrally formed with the support wire 210, and the length of the support wire 210 may be automatically adjusted according to the adjustment of the length of the control wire 220.
(실시예 2-2) 실시예 2-1에 있어서, 상기 지지 와이어(210)는 상기 복수의 인공 관절이 회전되었을 경우, 회전 중심 방향에 위치하는 제1 지지 와이어(211); 및(Example 2-2) In Example 2-1, the support wire 210 is a first support wire 211 located in the rotation center direction when the plurality of artificial joints are rotated; and
상기 제1 와이어와 반대편에 위치하는 제2 지지 와이어(212);를 포함한다.and a second support wire 212 located on the opposite side of the first wire.
(실시예 2-3) 실시예 2-2에 있어서, 상기 복수의 인공 관절이 회전된 경우, 상기 제1 와이어는 길이는 감소하고, 상기 제2 와이어의 길이는 증가하도록 형성된다.(Example 2-3) In Example 2-2, when the plurality of artificial joints are rotated, the length of the first wire decreases and the length of the second wire increases.
도 1을 참조하면, 지지 와이어(210)는 제1 지지 와이어(211)와 제2 지지 와이어(212)로 구분되어질 수 있다. 제1 지지 와이어(211)는 인공 관절이 회전하였을 때, 회전 중심 방면에 위치하는 지지 와이어(210)이고, 제2 지지 와이어(212)는 그 반대편에 위치하는 지지 와이어(210) 일 수 있다.Referring to FIG. 1 , the support wire 210 may be divided into a first support wire 211 and a second support wire 212 . The first support wire 211 may be a support wire 210 positioned in the direction of the center of rotation when the artificial joint rotates, and the second support wire 212 may be a support wire 210 positioned on the opposite side thereof.
따라서, 제1 및 제2 관절(120)이 서로 기울어졌을 경우, 제1 지지 와이어(211)의 길이는 감소하고, 제2 지지 와이어(212)의 길이는 증가하도록 형성될 수 있다.Therefore, when the first and second joints 120 are inclined to each other, the length of the first support wire 211 may decrease and the length of the second support wire 212 may increase.
(실시예 2-4) 실시예 2-1에 있어서, 상기 지지 와이어(210)는 구동부(100)의 회전에 따라 길이가 변화하는 가변부(213);, 구동부(100)의 회전과 무관하게 길이가 변하지 않는 불변부(214);를 포함한다.(Example 2-4) In Example 2-1, the support wire 210 includes a variable part 213 whose length changes according to the rotation of the driving part 100; regardless of the rotation of the driving part 100. Invariant portion 214, the length of which does not change; includes.
(실시예 2-5) 실시예 2-4에 있어서, 상기 와이어부(200)는 상기 가변부(213)와 상기 불변부(214)를 구분하는 고정마디(215);를 포함한다.(Embodiment 2-5) In Embodiment 2-4, the wire part 200 includes a fixed node 215 dividing the variable part 213 and the constant part 214.
본 발명의 지지 와이어(210)는 가변부(213)와 불변부(214)로 구분되어질 수 있다. 가변부(213)와 불변부(214)는 고정마디(215)에 의하여 구분되어질 수 있다. 도 1를 참조하면, 총 4개의 가변부(213)가 존재할 수 있고, 가변부(213)의 원래 길이는 총 4B임을 알 수 있다. 도 1(b)와 참조하면, 인공 관절이 서로 기울어질 수 있는데 이때, 불변부(214)의 길이는 그대로이며 다만, 가변부(213)의 길이는 변화되어질 수 있다.The support wire 210 of the present invention may be divided into a variable part 213 and a constant part 214. The variable part 213 and the constant part 214 can be distinguished by a fixed node 215. Referring to FIG. 1 , it can be seen that a total of four variable parts 213 may exist, and the original length of the variable parts 213 is 4B in total. Referring to FIG. 1(b), the artificial joints may be inclined to each other. At this time, the length of the constant portion 214 is the same, but the length of the variable portion 213 may be changed.
본 발명은 가변부(213)의 길이 변화만큼을 텐션 조절부(300)에서 보상해주어 총 와이어의 길이변화를 최소화하고 그에 따라 와이어의 슬랙을 방지하고 텐션 증가를 차단하기 위한 발명일 수 있다.The present invention may be an invention for compensating for the change in the length of the variable part 213 in the tension adjusting part 300 to minimize the change in the length of the total wire, thereby preventing the slack of the wire and blocking the increase in tension.
(실시예 3-1) 실시예 2-1에 있어서, 상기 텐션 조절부(300)는 상기 와이어의 방향을 전환하는 캡스톤 풀리(310);를 포함한다.(Example 3-1) In Example 2-1, the tension adjusting unit 300 includes a capstone pulley 310 for changing the direction of the wire.
(실시예 3-2) 실시예 3-1에 있어서, 상기 캡스톤 풀리(310)는 원통 형상으로 형성된다.(Example 3-2) In Example 3-1, the capstone pulley 310 is formed in a cylindrical shape.
(실시예 3-3) 실시예 3-2에 있어서, 상기 캡스톤 풀리(310)의 원주를 따라 상기 와이어가 일부 권취된다.(Example 3-3) In Example 3-2, the wire is partially wound along the circumference of the capstone pulley 310 .
본 발명의 텐션 조절부(300)는 캡스톤 풀리(310)를 포함할 수 있다. 캡스톤 풀리(310)는 와이어의 방향을 전환하는 역할을 할 수 있다. 도 1을 참조하면, 캡스톤 풀리(310)를 따라 와이어의 방향이 전환되면서 제1 지지 와이어(211)와 제2 지지 와이어(212)로 구분되어질 수 있다. 캡스톤 풀리(310)는 원통 형상일 수 있으며, 캡스톤 풀리(310)의 원주를 따라 와이어의 일부가 감겨질 수 있다. 다만, 캡스톤 풀리(310)만으로는 변화되는 가변부(213)의 길이를 보상할 수 없으므로, 후술하는 바와 같이 조절 모듈(400)에 의하여 목적을 달성할 수 있다.The tension adjusting unit 300 of the present invention may include a capstone pulley 310. Capstone pulley 310 may serve to change the direction of the wire. Referring to FIG. 1 , as the direction of the wire is changed along the capstone pulley 310, it may be divided into a first support wire 211 and a second support wire 212. The capstone pulley 310 may have a cylindrical shape, and a portion of the wire may be wound along the circumference of the capstone pulley 310 . However, since the capstone pulley 310 alone cannot compensate for the variable length of the variable portion 213, the purpose can be achieved by the control module 400 as will be described later.
(실시예 4-1) 실시예 3-1에 있어서, 상기 텐션 조절부(300)는 상기 조절 와이어(220)의 길이를 조절하는 조절 모듈(400);을 포함한다.(Example 4-1) In Example 3-1, the tension adjusting unit 300 includes a control module 400 for adjusting the length of the control wire 220.
(실시예 4-2) 실시예 4-1에 있어서, 상기 조절 모듈(400)은 상기 캡스톤 풀리(310)와 동축으로 회전하는 제1 기어(410);, 상기 제1 기어(410)와 외접하여 회전하는 제2 기어(420);, 상기 제2 기어(420)와 스코치-요크(Scotch-Yoke) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어(420)의 회전운동을 선형 왕복운동으로 변환하는 슬라이더(430);를 포함한다.(Example 4-2) In Example 4-1, the control module 400 includes a first gear 410 rotating coaxially with the capstone pulley 310; A second gear 420 that rotates circumscribed; A slider connected to the second gear 420 in a Scotch-Yoke method to convert the rotary motion of the second gear 420 into linear reciprocating motion (430);
본 발명의 텐션 조절부(300)는 조절 모듈(400)을 포함할 수 있다. 조절 모듈(400)은 조절 와이어(220)의 길이를 조절하여 자동적으로 지지 와이어(210)의 길이를 조절하는 구성일 수 있다.The tension adjusting unit 300 of the present invention may include the adjusting module 400. The control module 400 may be configured to automatically adjust the length of the support wire 210 by adjusting the length of the control wire 220 .
캡스톤 풀리(310)와 제1 기어(410)는 동일한 회전축으로 같은 각속도로 회전할 수 있으며, 다만 반경은 설정에 따라 다르게 구성될 수 있다. 제2 기어(420)는 제1 기어(410)와 외접하면서 제1 기어(410)의 접선속도와 동일한 접선속도로 회전하는 구성일 수 있다. 또한, 제2 기어(420)와 스코치-요크 방식으로 연결되어 제2 기어(420)의 회전운동을 선형 왕복운동으로 변환하는 슬라이더(430)를 포함할 수 있다. The capstone pulley 310 and the first gear 410 may rotate at the same angular velocity with the same axis of rotation, but the radius may be configured differently according to the setting. The second gear 420 may rotate at the same tangential speed as that of the first gear 410 while externally contacting the first gear 410 . In addition, a slider 430 may be connected to the second gear 420 in a scorch-yoke manner to convert the rotational motion of the second gear 420 into a linear reciprocating motion.
(실시예 4-3) 실시예 4-2에 있어서, 상기 제2 기어(420)는 크랭크공(421);을 포함하고, 상기 슬라이더(430)는 상기 크랭크공(421)과 내접하면서 구동력을 제공받아 전달하는 고리(431);, 상기 고리(431)와 일체로 형성되며, 상기 구동력에 의해 왕복운동하는 조절부재(432);를 포함한다.(Example 4-3) In Example 4-2, the second gear 420 includes a crank hole 421, and the slider 430 is in internal contact with the crank hole 421 to apply a driving force. It includes a ring 431 that receives and delivers; and an adjusting member 432 formed integrally with the ring 431 and reciprocating by the driving force.
제2 기어(420)는 크랭크공(421)이 형성될 수 있다. 슬라이더(430)는 고리(431)와 조절부재(432)를 포함할 수 있다. 도 2 또는 도 3를 참조하면, 크랭크공(421)은 고리(431)의 닫힌 내측면과 접하게 위치할 수 있다. 크랭크공(421)은 제2 기어(420)와 일체로 회전할 수 있고, 크랭크공(421)에 의하여 고리(431)는 구동력을 제공받을 수 있다. 이러한 구동력에 의하여 조절부재(432)는 직선 왕복운동을 수행할 수 있다.The second gear 420 may be formed with a crank hole 421 . The slider 430 may include a ring 431 and an adjusting member 432 . Referring to FIG. 2 or 3 , the crank hole 421 may be located in contact with the closed inner surface of the ring 431 . The crank ball 421 may rotate integrally with the second gear 420, and the ring 431 may be provided with a driving force by the crank ball 421. By this driving force, the adjusting member 432 can perform linear reciprocating motion.
(실시예 4-4) 실시예 4-2에 있어서, 상기 슬라이더(430)는 상기 왕복운동에 의하여 상기 조절 와이어(220)의 길이를 조절한다.(Example 4-4) In Example 4-2, the slider 430 adjusts the length of the control wire 220 by the reciprocating motion.
(실시예 4-5) 실시예 4-2에 있어서, 상기 조절 모듈(400)은 상기 와이어부(200)를 상기 지지 와이어(210)와 상기 조절 와이어(220)로 구분하는 기준이 되는 고정된 지지공(440);을 포함한다.(Embodiment 4-5) In Embodiment 4-2, the control module 400 is fixed as a criterion for dividing the wire part 200 into the support wire 210 and the control wire 220. Support hole 440; includes.
(실시예 4-6) 실시예 4-5에 있어서, 상기 지지공(440)은 제1 지지공(441) 및 제2 지지공(442)을 포함하고, 상기 슬라이더(430)와 일체로 형성되며, 상기 제1 및 제2 지지공(441,442) 사이에서 왕복운동하는 조절공(433);을 포함한다.(Example 4-6) In Example 4-5, the support hole 440 includes a first support hole 441 and a second support hole 442, and is integrally formed with the slider 430. and an adjusting ball 433 that reciprocates between the first and second support holes 441 and 442.
(실시예 4-7) 실시예 4-6에 있어서, 상기 조절공(433)은 상기 조절 와이어(220)와 연결되어 상기 슬라이더(430)의 왕복운동에 따라 상기 조절 와이어(220)의 길이 조절을 보조할 수 있다.(Example 4-7) In Example 4-6, the control hole 433 is connected to the control wire 220 to adjust the length of the control wire 220 according to the reciprocating motion of the slider 430. can assist
본 발명의 슬라이더(430)는 크랭크공(421)에 의하여 직선 왕복운동을 수행할 수 있다. 슬라이더(430)의 일단에는 조절 와이어(220)가 연결되어 있고, 슬라이더(430)의 왕복운동에 의하여 조절 와이어(220)의 길이가 조절될 수 있다. 도 2를 참조하면, 슬라이더(430)에 상방 변위가 발생한 경우, 조절 와이어(220)의 길이가 증가하여 자동적으로 지지 와이어(210)의 길이가 감소되어질 수 있다. 반대로 도 3를 참조하면, 슬라이더(430)의 하방 변위가 발생한 경우, 조절 와이어(220)의 길이가 감소하여 지지 와이어(210)의 길이는 증가되어질 수 있다.The slider 430 of the present invention can perform linear reciprocating motion by the crank ball 421 . A control wire 220 is connected to one end of the slider 430, and the length of the control wire 220 can be adjusted by reciprocating motion of the slider 430. Referring to FIG. 2 , when an upward displacement of the slider 430 occurs, the length of the control wire 220 increases and the length of the support wire 210 may automatically decrease. Conversely, referring to FIG. 3 , when the slider 430 is displaced downward, the length of the control wire 220 decreases and the length of the support wire 210 may increase.
또한, 조정 모듈은 지지공(440)과 조절공(433)을 포함할 수 있다. 도 2 또는 도 3를 참조하면, 지지공(440)은 한 쌍으로 구성되어 질 수 있고, 조절 와이어(220)와 지지 와이어(210)를 구분하는 기준이 될 수 있다. 조절공(433)은 한 쌍의 지지공(440)을 잇는 선과 수직한 방향으로 조절부재(432)의 왕복운동과 같은 왕복운동을 할 수 있다. 조절공(433)과 조절 와이어(220)는 연결되어 있어서, 조절 와이어(220)의 길이를 조절공(433)의 변위로 조절할 수 있다.In addition, the adjustment module may include a support hole 440 and an adjustment hole 433 . Referring to FIG. 2 or 3 , the support hole 440 may be configured as a pair, and may be a criterion for distinguishing the control wire 220 and the support wire 210. The adjusting ball 433 may perform the same reciprocating motion as the reciprocating motion of the adjusting member 432 in a direction perpendicular to the line connecting the pair of support holes 440 . Since the control ball 433 and the control wire 220 are connected, the length of the control wire 220 can be adjusted by the displacement of the control ball 433 .
(실시예 5-1) 실시예 4-1에 있어서, 상기 조절 모듈(400)은 상기 캡스톤 풀리(310)와 동축으로 회전하는 제1 기어(410);, 상기 제1 기어(410)와 외접하여 회전하는 제2 기어(420);, 상기 제2 기어(420)와 슬라이드-크랭크(Slide-Crank) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어(420)의 회전운동을 선형 왕복 운동으로 변환하는 슬라이드(450);를 포함한다.(Example 5-1) In Example 4-1, the control module 400 includes a first gear 410 rotating coaxially with the capstone pulley 310; A second gear 420 that rotates circumscribedly; a slide that is connected to the second gear 420 in a slide-crank manner and converts the rotational motion of the second gear 420 into linear reciprocating motion. (450);
(실시예 5-2) 실시예 5-1에 있어서, 상기 제2 기어(420)의 중심에 일단이 고정되는 크랭크축(422);을 포함하고, 일단이 상기 크랭크축(422)의 타단에 결합되고, 타단이 상기 슬라이드(450)와 결합되는 링크 구조체(460);를 포함한다.(Example 5-2) In Example 5-1, a crankshaft 422 having one end fixed to the center of the second gear 420 is included, and one end is attached to the other end of the crankshaft 422. A link structure 460 is coupled and the other end is coupled to the slide 450; includes.
(실시예 5-3) 실시예 5-2에 있어서, 상기 슬라이드(450)는 조절 와이어(220)와 연결되고, 상기 링크 구조체(460)의 왕복운동에 의하여 상기 조절 와이어(220)의 길이를 조절한다.(Example 5-3) In Example 5-2, the slide 450 is connected to the control wire 220, and the length of the control wire 220 is adjusted by the reciprocating motion of the link structure 460. Adjust.
본 발명은 조절 와이어(220)의 길이를 조절하는 방법을 다양화할 수 있다. 전술한 실시예에서는 스코치-요크의 결합방법에 의하여 제2 기어(420)의 회전운동을 슬라이더(430)의 직선 왕복운동으로 변환할 수 있다. 다만 이러한 방법만 이용될 수 있는 것은 아니며, 도 4와 같이 슬라이드-크랭크 방식으로 제2 기어(420)의 회전운동을 슬라이드(450)의 직선 왕복운동으로 변환할 수 있다.In the present invention, the method of adjusting the length of the control wire 220 may be diversified. In the above-described embodiment, the rotational motion of the second gear 420 may be converted into linear reciprocating motion of the slider 430 by the scorch-yoke coupling method. However, this method is not the only one that can be used, and as shown in FIG. 4 , the rotational motion of the second gear 420 can be converted into linear reciprocating motion of the slide 450 in a slide-crank method.
구체적으로, 제2 기어(420)의 중심에 일단이 고정되는 크랭크축(422)을 포함할 수 있고, 일단이 크랭크축(422)의 타탄에 결합되고, 타단이 슬라이드(450)와 결합되는 링크 구조체(460)을 포함할 수 있다. 슬라이드(450)는 조절 와이어(220)와 연결되어 있어, 슬라이드(450)가 왕복 운동함에 따라 조절 와이어(220)의 길이가 조절될 수 있다. 조절 와이어(220)의 길이가 조절되면, 자연스럽게 지지 와이어(210)의 길이가 조절되어 관절 구동에 따른 길이 변화를 보상할 수 있다.Specifically, the link may include a crankshaft 422 having one end fixed to the center of the second gear 420, one end coupled to the tartan of the crankshaft 422, and the other end coupled to the slide 450. Structure 460 may be included. Since the slide 450 is connected to the control wire 220, the length of the control wire 220 can be adjusted as the slide 450 reciprocates. When the length of the control wire 220 is adjusted, the length of the support wire 210 is naturally adjusted to compensate for the change in length due to joint drive.
(실시예 6-1) 실시예 4-1에 있어서, 상기 조절 모듈(400)은 상기 캡스톤 풀리(310)와 동축으로 회전하는 제1 기어(410);, 상기 제1 기어(410)와 외접하여 회전하는 제2 기어(420);, 상기 제2 기어(420)와 랙앤 피니언(Rack & Pinion) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어(420)의 회전운동을 선형 운동으로 변환하는 피니언(470);을 포함한다.(Example 6-1) In Example 4-1, the control module 400 includes a first gear 410 rotating coaxially with the capstone pulley 310; A second gear 420 that rotates externally; a pinion 470 that is connected to the second gear 420 in a rack and pinion method and converts the rotational motion of the second gear 420 into linear motion. );
(실시예 6-2) 실시예 6-1에 있어서, 상기 피니언(470)의 일단에는 상기 조절 와이어(220)가 결합되어 상기 제2 기어(420)의 회전에 의하여 상기 조절 와이어(220)의 길이가 조절된다.(Example 6-2) In Example 6-1, the control wire 220 is coupled to one end of the pinion 470 and the control wire 220 is rotated by the rotation of the second gear 420. length is adjustable.
도 5를 참조하면, 제2 기어(420)의 회전운동을 선형 직선운동으로 변환하는 방법으로, 랙앤 피니언의 방식이 이용될 수 있다. 구체적으로, 랙의 역할을 본 발명의 제2 기어(420)가 수행할 수 있이며, 피니언(470)이 제2 기어(420)의 맞물려서 직선 운동으로 변환되어질 수 있다. 피니언(470)의 일단에는 조절 와이어(220)가 결합되어 있어, 제2 기어(420)의 회전에 따라 조절 와이어(220)가 피니언(470)과 결합된 상태로 변위가 발생할 수 있어, 조절 와이어(220)의 길이 조절방법 중 하나로 이용될 수 있다.Referring to FIG. 5 , as a method of converting the rotational motion of the second gear 420 into a linear linear motion, a rack and pinion method may be used. Specifically, the role of the rack can be performed by the second gear 420 of the present invention, and the pinion 470 can be converted into linear motion by meshing with the second gear 420. The control wire 220 is coupled to one end of the pinion 470, so that the control wire 220 may be displaced while the pinion 470 is engaged with the rotation of the second gear 420, thereby generating the control wire It can be used as one of the length adjustment methods of (220).
이하 조절 와이어(220)의 길이를 조절하는 방법 중, 대표적으로 스코치-요크 방식으로 조절 와이어(220)의 길이를 조절하는 발명에 대해, 구체적인 수식을 이용하여 본 발명의 여러 실시예들을 기술한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described using specific formulas for the invention of adjusting the length of the control wire 220 in a typical scorch-yoke method among methods for adjusting the length of the control wire 220.
도1(a)를 참조하면, 제1 관절(110)과 제2 관절(120)은 와이어부(200), 구체적으로는 지지 와이어(210)에 의하여 지지될 수 있다. Referring to Figure 1 (a), the first joint 110 and the second joint 120 may be supported by a wire unit 200, specifically a support wire 210.
도1(b)를 참조하면, 제1 관절(110)과 제2 관절(120)이 구동하여 회전 중심에 대하여 연장선이
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000005
의 각을 이룬다고 할 때, 회전 중심과 근접한 지지 와이어(210)가 제1 지지 와이어(211), 그 반대편에 있는 지지 와이어(210)는 제2 지지 와이어(212)일 수 있다. 제1 지지 와이어(211)의 제1 가변부(213a)는 길이를
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000006
, 제2 지지 와이어(212)의 제2 가변부(213b)의 길이를
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000007
라고 할 때, 관절의 구동에 의하여 제1 및 제2 가변부(213)의 길이는 아래의 식과 같이 가변된다.
Referring to Figure 1 (b), the first joint 110 and the second joint 120 are driven and an extension line with respect to the rotation center
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000005
When forming an angle of , the support wire 210 close to the center of rotation may be the first support wire 211, and the support wire 210 on the other side may be the second support wire 212. The first variable portion 213a of the first support wire 211 has a length
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000006
, the length of the second variable portion 213b of the second support wire 212
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000007
In this case, the lengths of the first and second variable parts 213 are varied by the driving of the joint as shown in the following equation.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000008
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000008
(단, R은 인공 관절의 접합부 반지름을 의미하고, B는 지지 와이어(210)의 가변부(213)를 구성하는 부분의 길이를 의미한다. 또한, d는 제1 및 제2 관절(110, 120)의 폭의 절반을 의미한다. 지지 와이어(210)의 가변부(213)는 설정에 의하여 정해질 수 있으며, 가변부(213)외의 지지 와이어(210)의 길이는 인공 관절의 회전과 무관하게 일정하게 유지될 수 있다. 도 1 참조)(However, R means the joint radius of the artificial joint, and B means the length of the portion constituting the variable portion 213 of the support wire 210. In addition, d is the first and second joints 110, 120) The variable portion 213 of the support wire 210 may be determined by setting, and the length of the support wire 210 other than the variable portion 213 is irrelevant to the rotation of the artificial joint. can be kept constant (see Figure 1)
따라서 인공 관절이 회전하게 되면, 제1 및 제2 가변부(213)가 필요한 길이가 변화될 수 있다.Accordingly, when the artificial joint rotates, the required lengths of the first and second variable parts 213 may be changed.
만약, R<B라면,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000009
이므로, 필요한 와이어의 길이가 줄어들어 와이어에 슬랙이 발생할 수 있고,
If R<B, then
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000009
Therefore, the length of the required wire is reduced and slack may occur in the wire,
R>B라면,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000010
이므로, 필요한 와이어의 길이가 늘어나서 와이어의 장력 및 텐션이 증가할 수 있다.
If R > B, then
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000010
Therefore, the required length of the wire is increased, so that tension and tension of the wire may increase.
본 발명에서 구동부(100)에 해당하는 인공 관절의 구동에 의하여 지지 와이어(210)에 슬랙이 발생되거나 텐션이 증가하게되면 인공 관절의 내구성을 충분하게 확보하지 못할 수 있으며, 인공 관절의 자유로운 구동에 제한이 될 수 있다. 따라서, 본 발명은 텐션 조절부(300)를 통해 구동부(100)가 구동되더라도 지지 와이어(210)의 슬랙 발생 또는 텐션 증가를 차단하고자 한다.In the present invention, when slack is generated in the support wire 210 or tension is increased by driving the artificial joint corresponding to the driving unit 100, durability of the artificial joint may not be sufficiently secured, and the artificial joint may be freely driven. may be limited. Therefore, the present invention is intended to block generation of slack or increase in tension of the support wire 210 even when the driving unit 100 is driven through the tension adjusting unit 300 .
본 발명의 텐션 조절부(300)는 캡스톤 풀리(310)와 제1 기어(410), 제2 기어(420), 슬라이더(430)를 포함할 수 있다. 캡스톤 풀리(310)는 도1에도 도시되어 있는 것으로, 와이어의 방향을 전환하면서, 와이어를 제1 지지 와이어(211)와 제2 지지 와이어(212)로 구분하는 구성일 수 있다.The tension adjusting unit 300 of the present invention may include a capstone pulley 310, a first gear 410, a second gear 420, and a slider 430. The capstone pulley 310 is also shown in FIG. 1 , and may be configured to divide the wire into a first support wire 211 and a second support wire 212 while changing the direction of the wire.
도2를 참조하면, 제1 기어(410)는 캡스톤 풀리(310)와 동축으로 회전할 수 있는 구성으로, 캡스톤 풀리(310)와는 다른 반지름으로 형성될 수 있다. 도2에서는 캡스톤 풀리(310)보다 작은 반지름으로 형성된 것을 나타낸다.Referring to FIG. 2 , the first gear 410 may rotate coaxially with the capstone pulley 310 and may have a radius different from that of the capstone pulley 310 . 2 shows that it is formed with a smaller radius than the capstone pulley 310.
제2 기어(420)는 제1 기어(410)와 외접하는 구성일 수 있다. 제1 기어(410)와 외접한 제2 기어(420)는 제1 기어(410)의 외주면의 선속도와 같은 선속도로 회전할 수 있으며, 따라서 동일한 호의 길이만큼 회전하게 된다.The second gear 420 may be configured to circumscribe the first gear 410 . The second gear 420 circumscribed with the first gear 410 may rotate at the same linear velocity as the linear velocity of the outer circumferential surface of the first gear 410, and thus rotate by the same arc length.
또한, 제2 기어(420)는 크랭크공(421)이 형성되어 있고, 크랭크공(421)은 제2 기어(420)와 일체로 형성되어 제2 기어(420)와 함께 회전할 수 있다.In addition, the second gear 420 is formed with a crank ball 421, and the crank ball 421 is integrally formed with the second gear 420 to rotate together with the second gear 420.
슬라이더(430)는 제2 기어(420)와의 관계에서 스코치-요크(Scotch-yoke)의 결합관계로 형성될 수 있다. 슬라이더(430)는 고리(431)와 조절부재(432)를 포함할 수 있고, 고리(431)는 크랭크공(421)과 내접하는 구성으로 형성될 수 있다. 조절부재(432)는 고리(431)와 일체로 형성되는 구성일 수 있고, 크랭크공(421)의 회전에 의하여 직선 왕복운동을 수행할 수 있다.The slider 430 may be formed in a Scotch-yoke coupling relationship with the second gear 420 . The slider 430 may include a ring 431 and an adjustment member 432, and the ring 431 may be formed in a configuration that is inscribed with the crank hole 421. The adjusting member 432 may be integrally formed with the ring 431, and may perform linear reciprocating motion by rotation of the crank ball 421.
도2 및 도3을 참조하면, 조절부재(432)의 일단에는 조절공(433)이 형성될 수 있다. 조절공(433)은 와이어와 체결되어 있는 구성일 수 있고, 조절공(433)은 조절부재(432)의 왕복운동에 의해 변위가 발생될 수 있고, 와이어도 동일하게 변위가 발생되어지게 될 수 있다. 조절공(433)의 변위와 동일하게 변위가 발생된 와이어의 일부는 본 발명에서 조절 와이어(220)라고 정의될 수 있다. 따라서, 조절 와이어(220)가 아닌 와이어는 지지 와이어(210)가 될 수 있고, 지지 와이어(210)는 구동부(100)를 지지하는 역할을 할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , an adjustment hole 433 may be formed at one end of the adjustment member 432 . The control ball 433 may be configured to be fastened with the wire, and the control ball 433 may be displaced by the reciprocating motion of the control member 432, and the wire may also be displaced in the same way. there is. A portion of the wire having the same displacement as the displacement of the control hole 433 may be defined as the control wire 220 in the present invention. Therefore, a wire other than the control wire 220 may be the support wire 210 , and the support wire 210 may serve to support the driving unit 100 .
따라서, 본 발명은 인공 관절의 구동에 의하여 전술한 바와 같은 "필요한 와이어 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000011
"를 텐션 조절부(300)를 통해 조절 와이어의 길이를 변화시켜 보상함으로써, 지지 와이어(210)의 슬랙 발생 및 텐션 증가를 제거하는 기술일 수 있다.
Therefore, the present invention is the "change in required wire length" as described above by the driving of the artificial joint.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000011
It may be a technique to eliminate slack generation and tension increase of the support wire 210 by compensating for " by changing the length of the control wire through the tension adjusting unit 300.
이하, 관절 구동에 의한 지지 와이어(210)와 조절 와이어(220)의 길이 변화에 대하여 구체적인 수식을 통해 기술한다.Hereinafter, changes in the lengths of the support wire 210 and the control wire 220 due to joint drive will be described through specific formulas.
도 1을 참조하면, 제1 관절(110)과 제2 관절(120)이 일직선을 이루지 않고 소정의 각을 이루고 있을 때, 가변부(213) 구분선의 연장선이 이루는 각을
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000012
라고 할 수 있다. 이때, 제1 지지 와이어(211)의 제1 가변부(213a)의 길이는 다음식과 같이 감소하게 되고, 캡스톤 풀리(310)는
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000013
의 각도만큼 반시계 방향으로 회전되어야 한다. 이에 대한 관계식을 아래와 같이 기술할 수 있다.
1, when the first joint 110 and the second joint 120 do not form a straight line and form a predetermined angle, the angle formed by the extension line of the dividing line of the variable part 213
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000012
can be said At this time, the length of the first variable portion 213a of the first support wire 211 is reduced as in the following equation, and the capstone pulley 310
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000013
must be rotated counterclockwise by an angle of The relational expression for this can be described as follows.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000014
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000014
(단,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000015
은 캡스톤 풀리(310)의 반지름이다.)
(step,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000015
is the radius of the capstone pulley 310.)
여기서,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000016
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000017
에 대한 식으로 나타내면 아래와 같다.
here,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000016
cast
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000017
Expressed as an expression for , it is as follows.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000018
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000018
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000019
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000020
에 대한 위의 관계식은 매우 복잡해 보이나,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000021
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000022
의 관계 그래프를 컴퓨터와 같은 전자단말을 이용하여 나타내면 도6과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000019
and
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000020
The above relational expression for
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000021
and
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000022
If the relationship graph of is represented using an electronic terminal such as a computer, it can be represented as shown in FIG.
도 6을 참조하면,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000023
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000024
는 작은 오차범위 안에서 선형(linear)의 관계가 있음을 확인할 수 있다. 또한, 지지 와이어(210)의 가변부(213)를 이루는 구성의 길이 B값이 인공 관절의 접합부 반지름 R값보다 클수록
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000025
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000026
의 관계가 선형적 관계에 더 가까워짐을 확인할 수 있다.
Referring to Figure 6,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000023
and
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000024
It can be confirmed that there is a linear relationship within a small error range. In addition, as the length B value of the configuration constituting the variable portion 213 of the support wire 210 is greater than the joint radius R value of the artificial joint
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000025
and
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000026
It can be seen that the relationship of is closer to a linear relationship.
따라서,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000027
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000028
는 선형적 관계
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000029
로 근사할 수 있고. 이를 수식으로 나타내면 아래와 같다.
thus,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000027
and
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000028
is a linear relationship
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000029
can be approximated by If this is expressed as a formula, it is as follows.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000030
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000030
이제, 제한 조건을 이용하여
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000031
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000032
의 선형적 관계식
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000033
의 계수가 되는 X값을 결정할 수 있다.
Now, using constraints
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000031
and
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000032
The linear relation of
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000033
The X value that becomes the coefficient of can be determined.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000034
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000034
따라서, X값과 그에 따른
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000035
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000036
의 선형적 관계는 아래와 같이 표현될 수 있다.
Therefore, the value of X and its
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000035
and
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000036
The linear relationship of can be expressed as:
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000037
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000037
이에 따라, 인공 관절의 구동에 따라 발생되는
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000038
에 따라 발생되는 "필요한 와이어 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000039
"는 아래와 같이 근사적으로 표현될 수 있다.
Accordingly, generated according to the driving of the artificial joint
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000038
"Changes in required wire length"
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000039
" can be expressed approximately as follows.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000040
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000040
본 발명은 위와 같은 필요한 와이어 길이의 변화를 텐션 조절부(300)를 통해 조절 와이어(220)의 길이를 조절함으로써 보상할 수 있는 기술에 대한 것일 수 있다.The present invention may relate to a technique capable of compensating for the above necessary wire length change by adjusting the length of the control wire 220 through the tension control unit 300.
도 2 및 도 3을 참조하면, 캡스톤 풀리(310)가 회전한 각도
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000041
에 따라, 제2 기어(420)가 회전하고, 제2 기어(420)의 회전에 의하여 크랭크공(421)의 높이가 변화될 수 있다.
2 and 3, the rotation angle of the capstone pulley 310
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000041
Accordingly, the second gear 420 rotates, and the height of the crank ball 421 may be changed by the rotation of the second gear 420 .
크랭크공(421)의 위치는 제2 기어(420)의 중심으로부터 거리가 2(B-R)만큼 떨어진 곳에 형성될 수 있다. 이처럼 형성된 이유는 추후 "필요한 와이어 길이의 변화"를 간편하게 보상하기 위함일 수 있다. The location of the crank hole 421 may be formed at a distance away from the center of the second gear 420 by 2 (BR) . The reason for this formation may be to conveniently compensate for a "change in required wire length" later.
크랭크 공의 높이 변화에 따라 슬라이더(430)는 동일한 높이 변위가 발생될 수 있다. As the height of the crank ball changes, the slider 430 may have the same height displacement.
조절부재(432)는 조절공(433)이 형성될 수 있고, 조절공(433)과 체결된 조절 와이어(220)는 슬라이더(430)의 높이 변위에 의하여 길이가 조절되어질 수 있다The adjustment member 432 may be formed with an adjustment hole 433, and the length of the adjustment wire 220 fastened to the adjustment ball 433 may be adjusted by the height displacement of the slider 430.
1) B>R 인 경우 (단, R은 인공 관절의 접합부 반지름을 의미하고, B는 지지 와이어(210)의 가변부(213)를 구성하는 부분의 길이를 의미한다. 도 1 참조) 1) In the case of B>R (however, R means the joint radius of the artificial joint, and B means the length of the portion constituting the variable portion 213 of the support wire 210. See FIG. 1)
도 2를 참조하면, 캡스톤 풀리(310)가
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000042
만큼 회전하면, 조절공(433)의 높이가 아래와 같이 증가한다.
Referring to FIG. 2, the capstone pulley 310
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000042
When rotated by, the height of the control ball 433 increases as follows.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000043
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000043
이에 따라 "조절 와이어(220) 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000044
"는 아래의 식과 같이 조절공(433)의 높이 변화의 2배와 같다.
Accordingly, "change in the length of the control wire 220
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000044
" is equal to twice the height change of the control ball 433 as shown in the following formula.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000045
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000045
(단,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000046
는 제1 기어(410)의 반지름,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000047
는 제2 기어(420)의 반지름이다.)
(step,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000046
is the radius of the first gear 410,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000047
Is the radius of the second gear 420.)
본 발명은 인공 관절의 구동에 따른 회전에 의해 발생되는 "필요한 와이어 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000048
"를 "조절 와이어(220) 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000049
"로 보상하여 와이어의 슬랙 방지 및 텐션 증가를 차단하는 것에 대한 기술일 수 있다.
The present invention relates to the "change in required wire length" caused by rotation according to the driving of an artificial joint.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000048
"Change in the length of the control wire 220"
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000049
It may be a technique for preventing wire slack and preventing tension increase by compensating for ".
"1) B>R 인 경우" 에는 필요한 와이어 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000050
는 음수가 되어 지지 와이어(210)에 슬랙이 발생하게 되고, 그에 따라 조절 와이어(220) 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000051
가 양수가 되어 이를 보상해줄 수 있다.
Required wire length change for "1) B>R case"
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000050
is a negative number and slack is generated in the support wire 210, and the length of the control wire 220 is changed accordingly.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000051
becomes a positive number and can compensate for this.
2) B<R 인 경우 (단, R은 인공 관절의 접합부 반지름을 의미하고, B는 지지 와이어(210)의 가변부(213)의 길이를 의미한다. 도 1 참조) 2) In the case of B<R (however, R means the joint radius of the artificial joint, and B means the length of the variable portion 213 of the support wire 210. See FIG. 1)
도 3을 참조하면, 캡스톤 풀리(310)가
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000052
만큼 회전하면, 조절공(433)의 높이가 아래와 같이 감소한다.
Referring to FIG. 3, the capstone pulley 310
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000052
When rotated by, the height of the control ball 433 decreases as follows.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000053
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000053
이에 따라 "조절 와이어(220) 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000054
"는 아래의 식과 같이 조절공(433)의 높이 변화의 2배와 같다.
Accordingly, "change in the length of the control wire 220
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000054
" is equal to twice the height change of the control ball 433 as shown in the following formula.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000055
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000055
(단,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000056
는 제1 기어(410)의 반지름,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000057
는 제2 기어(420)의 반지름이다.)
(step,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000056
is the radius of the first gear 410,
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000057
Is the radius of the second gear 420.)
"2) B<R 인 경우"는 "1) B>R 인 경우"와는 달리, 캡스톤 풀리(310)가
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000058
만큼 회전하면, 필요한 와이어 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000059
는 양수가 되어 지지 와이어(210)의 텐션이 증가하게 되고, 그에 따라 조절 와이어(220) 길이의 변화
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000060
는 음수가 되어 이를 보상해줄 수 있다.
Unlike "1) B>R", "2) B <R case", the capstone pulley 310
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000058
Rotate by , the change in required wire length
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000059
is a positive number and the tension of the support wire 210 increases, and accordingly the length of the control wire 220 changes
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000060
can be a negative number to compensate for this.
이를 종합하면, 아래의 식과 같이
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000061
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000062
의 합이 0이 되는 경우, 관절의 구동에 의하여 발생되는 지지 와이어(210)와 조절 와이어(220)의 총 길이의 변화를 최소화할 수 있다.
Putting this together, the following equation
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000061
class
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000062
When the sum of is 0, it is possible to minimize the change in the total length of the support wire 210 and the control wire 220 caused by the drive of the joint.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000063
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000063
이를 만족하는 텐션 유지 구조체의 제원은 아래의 조건과 같다.The specifications of the tension maintaining structure that satisfies this are as follows.
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000064
Figure PCTKR2022019369-appb-img-000064
즉, 결론적으로 본 발명의 텐션 유지 구조체의 구성들이 위의 제원 조건을 만족한다면, 와이어의 슬랙을 방지하고 텐션 증가를 최대한 효과적으로 제거할 수 있다.That is, in conclusion, if the configurations of the tension maintaining structure of the present invention satisfy the above specification conditions, it is possible to prevent the slack of the wire and eliminate the increase in tension as effectively as possible.
이에 따라, 본 발명은 인공 관절과 같은 구동부의 회전에 대하여 지지 와이어의 길이변화를 보상해주어 와이어의 슬랙 발생 또는 텐션 증가를 방지할 수 있으며, 이를 통해, 인공 관절의 안정적인 구동 내구성을 확보할 수 있다.Accordingly, the present invention compensates for the change in length of the support wire for rotation of a drive unit such as an artificial joint, thereby preventing generation of slack or increase in tension of the wire, thereby ensuring stable driving durability of the artificial joint. .
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is common in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications and implementations are possible by those with knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
[부호의 설명][Description of code]
100 : 구동부 110 : 제1 관절100: driving unit 110: first joint
120 : 제2 관절 200 : 와이어부120: second joint 200: wire part
210 : 지지 와이어 211 : 제1 지지 와이어210: support wire 211: first support wire
212 : 제2 지지 와이어 213 : 가변부212: second support wire 213: variable part
214 : 불변부 215 : 고정마디214: constant part 215: fixed node
300 : 텐션 조절부 310 : 캡스톤 풀리300: tension control unit 310: capstone pulley
400 : 조절 모듈 410 : 제1 기어400: control module 410: first gear
420 : 제2 기어 421 : 크랭크공420: second gear 421: crank ball
430 : 슬라이더 431 : 고리430: slider 431: hook
432 : 조절부재 433 : 조절공432: control member 433: control ball
440 : 지지공 450 : 슬라이드440: support hole 450: slide
460 : 링크 구조체 470 : 피니언460: link structure 470: pinion

Claims (9)

  1. 인공 관절의 안정적인 움직임을 보조하기 위한 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체에 있어서, In the structure for maintaining the tension of the joint drive wire for assisting the stable movement of the artificial joint,
    복수의 인공 관절을 구비하고, 각각의 상기 인공 관절은 회전 자유도를 내포하는 구동부(100);a driving unit 100 having a plurality of artificial joints, each of which includes a rotational degree of freedom;
    상기 구동부(100)의 외측을 지지하는 와이어를 구비하는 와이어부(200); 및A wire unit 200 having a wire supporting the outside of the driving unit 100; and
    상기 와이어부(200)의 길이를 조절하는 텐션 조절부(300);를 포함하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.Tension control unit 300 for adjusting the length of the wire unit 200; tension maintaining structure of the joint drive wire comprising a.
  2. 청구항 1에 있어서,The method of claim 1,
    상기 와이어부(200)는 상기 구동부(100)를 지지하는 지지 와이어(210); 및 The wire part 200 includes a support wire 210 supporting the driving part 100; and
    상기 지지 와이어(210)의 길이를 조절하는 조절 와이어(220);를 포함하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.Control wire 220 for adjusting the length of the support wire 210; tension holding structure of the joint driving wire containing.
  3. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2,
    상기 텐션 조절부(300)는 상기 와이어의 방향을 전환하는 캡스톤 풀리(310);를 포함하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.The tension control unit 300 is a capstone pulley 310 for changing the direction of the wire; tension maintaining structure of the joint drive wire including.
  4. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3,
    상기 텐션 조절부(300)는 상기 조절 와이어(220)의 길이를 조절하는 조절 모듈(400);을 포함하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.The tension control unit 300 is a control module 400 for adjusting the length of the control wire 220; tension maintaining structure of the joint drive wire including.
  5. 청구항 4에 있어서,The method of claim 4,
    상기 조절 모듈(400)은 상기 캡스톤 풀리(310)와 동축으로 회전하는 제1 기어(410);The control module 400 includes a first gear 410 rotating coaxially with the capstone pulley 310;
    상기 제1 기어(410)와 외접하여 회전하는 제2 기어(420); 및a second gear 420 rotating circumscribed with the first gear 410; and
    상기 제2 기어(420)와 스코치-요크(Scotch-Yoke) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어(420)의 회전운동을 선형 왕복운동으로 변환하는 슬라이더(430);를 포함하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.A slider 430 connected to the second gear 420 in a Scotch-Yoke manner to convert the rotational motion of the second gear 420 into a linear reciprocating motion; retention structure.
  6. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제2 기어(420)는 크랭크공(421);을 포함하고,The second gear 420 includes a crank ball 421;
    상기 슬라이더(430)는 상기 크랭크공(421)과 내접하면서 구동력을 제공받아 전달하는 고리(431); 및The slider 430 includes a ring 431 that receives and transmits driving force while inscribed with the crank hole 421; and
    상기 고리(431)와 일체로 형성되며, 상기 구동력에 의해 왕복운동하는 조절부재(432);를 포함하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.The tension holding structure of the joint driving wire including; formed integrally with the ring 431 and reciprocating by the driving force.
  7. 청구항 6에 있어서,The method of claim 6,
    상기 캡스톤 풀리의 반지름
    Figure PCTKR2022019369-appb-img-000065
    , 상기 제1 기어의 반지름
    Figure PCTKR2022019369-appb-img-000066
    , 상기 제2 기어의 반지름
    Figure PCTKR2022019369-appb-img-000067
    및 상기 인공 관절의 폭의 절반(d)은 하기의 관계식을 만족하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.
    Radius of the capstone pulley
    Figure PCTKR2022019369-appb-img-000065
    , the radius of the first gear
    Figure PCTKR2022019369-appb-img-000066
    , the radius of the second gear
    Figure PCTKR2022019369-appb-img-000067
    And Half (d) of the width of the artificial joint is a structure for maintaining the tension of the joint driving wire that satisfies the following relational expression.
    [관계식][relational expression]
    Figure PCTKR2022019369-appb-img-000068
    Figure PCTKR2022019369-appb-img-000068
  8. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5,
    상기 조절 모듈(400)은 상기 캡스톤 풀리(310)와 동축으로 회전하는 제1 기어(410);The control module 400 includes a first gear 410 rotating coaxially with the capstone pulley 310;
    상기 제1 기어(410)와 외접하여 회전하는 제2 기어(420); 및a second gear 420 rotating circumscribed with the first gear 410; and
    상기 제2 기어(420)와 슬라이드-크랭크(Slide-Crank) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어(420)의 회전운동을 선형 왕복 운동으로 변환하는 슬라이드(450);를 포함하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.The second gear 420 and the slide-crank (Slide-Crank) is connected to the slide 450 for converting the rotational motion of the second gear 420 into a linear reciprocating motion; tension of the joint drive wire including retention structure.
  9. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5,
    상기 조절 모듈(400)은 상기 캡스톤 풀리(310)와 동축으로 회전하는 제1 기어(410);The control module 400 includes a first gear 410 rotating coaxially with the capstone pulley 310;
    상기 제1 기어(410)와 외접하여 회전하는 제2 기어(420); 및a second gear 420 rotating circumscribed with the first gear 410; and
    상기 제2 기어(420)와 랙앤 피니언(Rack & Pinion) 방식으로 연결되어 상기 제2 기어(420)의 회전운동을 선형 운동으로 변환하는 피니언(470);을 포함하는 관절 구동 와이어의 장력 유지 구조체.The second gear 420 and the pinion 470 connected in a Rack & Pinion method to convert the rotational motion of the second gear 420 into a linear motion; a structure for maintaining tension of a joint drive wire including .
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120034324A (en) * 2010-10-01 2012-04-12 한국원자력연구원 Motion-decoupled cable transmission apparatus
KR101257379B1 (en) * 2011-12-01 2013-04-23 한국과학기술원 Joint driving apparatus
KR20130057362A (en) * 2011-11-23 2013-05-31 현대자동차주식회사 Hinge structure with cable-driving type for eliminate of the motion coupling
KR20150018600A (en) * 2012-07-03 2015-02-23 쿠카 레보라토리즈 게엠베하 Surgical instrument arrangement and drive train arrangement for a surgical instrument, in particular a robot-guided surgical instrument, and surgical instrument
WO2017208656A1 (en) * 2016-05-31 2017-12-07 国立大学法人電気通信大学 Manipulator

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101280356B1 (en) 2011-11-09 2013-07-01 한국과학기술원 Apparatus of driving for robot joint
KR101710256B1 (en) 2015-01-19 2017-02-24 고려대학교 산학협력단 Robotic joint device using wire and module-type robotic joint system using wire
KR102047327B1 (en) 2018-07-19 2019-11-21 재단법인 대구경북첨단의료산업진흥재단 Wire driving part for joints of robot
KR102239114B1 (en) 2019-05-03 2021-04-09 재단법인 대구경북첨단의료산업진흥재단 Apparatus for driving a joint by wire

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120034324A (en) * 2010-10-01 2012-04-12 한국원자력연구원 Motion-decoupled cable transmission apparatus
KR20130057362A (en) * 2011-11-23 2013-05-31 현대자동차주식회사 Hinge structure with cable-driving type for eliminate of the motion coupling
KR101257379B1 (en) * 2011-12-01 2013-04-23 한국과학기술원 Joint driving apparatus
KR20150018600A (en) * 2012-07-03 2015-02-23 쿠카 레보라토리즈 게엠베하 Surgical instrument arrangement and drive train arrangement for a surgical instrument, in particular a robot-guided surgical instrument, and surgical instrument
WO2017208656A1 (en) * 2016-05-31 2017-12-07 国立大学法人電気通信大学 Manipulator

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