KR102740162B1 - Wearable robot with improved leg wearable structure - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇은, 사용자의 보행 동작을 보조하기 위해서 상기 사용자의 몸체에 착용되는 로봇 본체, 상기 로봇 본체에 상단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 다리를 향해 하단부가 길게 연장되는 다리 연동 부재, 상기 다리 연동 부재의 하단부 일측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 전면부에 착용되는 제1 착용부재, 상기 다리 연동 부재의 하단부 타측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 후면부에 착용되는 제2 착용부재, 및 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재를 상기 사용자의 다리에 고정시키도록 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재에 마련된 고정 부재를 포함한다. 이때, 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재는, 상기 사용자의 다리를 중심으로 서로 반대방향으로 회전시키도록 상기 다리 연동 부재의 하단부에 연동 가능하게 마련될 수 있다.A wearable robot having an improved leg-worn structure according to an embodiment of the present invention comprises: a robot body worn on a user's body to assist a walking motion of the user; a leg linkage member having an upper end rotatably connected to the robot body and a lower end extending toward the user's leg; a first wearing member having one end rotatably connected to one side of the lower end of the leg linkage member and worn on a front part of the user's leg when the user walks; a second wearing member having one end rotatably connected to the other side of the lower end of the leg linkage member and worn on a rear part of the user's leg when the user walks; and a fixing member provided on the first wearing member and the second wearing member to fix the first wearing member and the second wearing member to the user's leg. At this time, the first wearing member and the second wearing member may be provided to be rotatably connected to the lower end of the leg linkage member so as to rotate in opposite directions with respect to the user's leg.
Description
본 발명은 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇에 관한 것으로서, 더 상세하게는 사용자의 보행을 원활하게 보조할 수 있고, 사용자의 보행 보조시 사용자의 다리 힘을 안정적으로 측정할 수 있는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable robot with an improved leg-worn structure, and more specifically, to a wearable robot with an improved leg-worn structure capable of smoothly assisting a user's walking and stably measuring the user's leg power when assisting the user's walking.
일반적으로, 웨어러블 로봇은 사용자의 몸체에 장착하는 형태의 로봇으로서, 사용자가 여러 동작을 수행하는 과정에서 사용자의 의도를 파악하여 힘을 보조하거나 지원하는 기능을 수행한다.In general, wearable robots are robots that are mounted on the user's body and perform functions such as assisting or supporting the user's strength by recognizing the user's intentions while the user performs various actions.
상기와 같은 웨어러블 로봇은, 노약자 또는 장애인 등과 같은 사용자의 활동을 보조하거나, 산업 현장에서 중량물을 처리하는 작업을 보조하거나, 또는 군수 분야에서 중량물을 운반하거나 정찰하는 일 등에 활용할 수 있다.Wearable robots such as the above can be used to assist users such as the elderly or disabled, assist in handling heavy objects in industrial settings, or transport heavy objects or conduct reconnaissance in the military field.
최근의 웨어러블 로봇은 사용자의 몸체와 팔이나 다리 등에 착용하는 외골격 로봇의 형태로 제공되고 있다. 외골격 타입의 웨어러블 로봇은, 로봇의 팔이나 다리에 구동기를 장착하여 사용자의 보행을 보조하고 힘을 증폭한다. 즉, 외골격 타입의 웨어러블 로봇은, 사용자의 신체적 한계를 극복하고 자세를 잡아주며, 민첩하게 동작을 수행하는 데 도움을 준다. 또한, 외골격 타입의 웨어러블 로봇은, 문제가 생길 외부 충격이나 힘 등을 미연에 방지하는 역할도 수행하고 있다.Recent wearable robots are provided in the form of exoskeleton robots that are worn on the user's body, arms, or legs. Exoskeleton-type wearable robots attach actuators to the robot's arms or legs to assist the user's walking and amplify power. In other words, exoskeleton-type wearable robots help overcome the user's physical limitations, maintain posture, and perform agile movements. In addition, exoskeleton-type wearable robots also play a role in preventing external shocks or forces that may cause problems in advance.
특히, 웨어러블 로봇의 다리 착용 구조는, 사용자의 다리에 안정적으로 착용하기 위한 형태로 설계되어야만 한다. 최근에는 사용자의 보행 상태를 실시간으로 측정하기 위하여 센서를 웨어러블 로봇의 다리 착용 구조에 추가하고 있으며, 그 센서의 측정값을 이용하여 사용자의 보행 상태를 실시간으로 확인 및 보조하고 있다.In particular, the leg-wearing structure of a wearable robot must be designed in a form that allows it to be worn stably on the user's legs. Recently, sensors have been added to the leg-wearing structure of a wearable robot to measure the user's walking state in real time, and the measured values of the sensors are used to check and assist the user's walking state in real time.
하지만, 기존 웨어러블 로봇의 다리 착용 구조는, 사용자의 보행시 한쪽 방향으로만 작용되는 큰 다리 힘으로 인하여 비정상적으로 뒤틀리거나 정위치에서 이탈되는 단점이 있으며, 뿐만 아니라 사용자의 다리 힘이 센서에 정확하게 전달되지 못하여 사용자의 보행 상태를 정확하게 확인할 수 없는 단점도 있다. However, the leg-wearing structure of existing wearable robots has the disadvantage of being abnormally twisted or dislocated from the original position due to the large leg force applied in only one direction when the user walks, and also has the disadvantage of not being able to accurately check the user's walking state because the user's leg force is not accurately transmitted to the sensor.
이를 해소하기 위하여, 웨어러블 로봇의 다리 착용 구조를 구조적으로 보강하거나 재료의 강도와 두께를 높일 수 있으나, 이는 웨어러블 로봇의 제조 비용과 무게를 증가시키는 문제점이 있다. 또한, 웨어러블 로봇의 다리 착용 구조에 설치되는 센서의 성능과 개수를 높일 수 있으나, 이는 센서의 설치 비용을 증가시키는 문제점도 있다.To solve this problem, the leg-wearing structure of the wearable robot can be structurally reinforced or the strength and thickness of the material can be increased, but this has the problem of increasing the manufacturing cost and weight of the wearable robot. In addition, the performance and number of sensors installed in the leg-wearing structure of the wearable robot can be increased, but this also has the problem of increasing the installation cost of the sensors.
따라서, 최근에는 웨어러블 로봇의 다리 착용 구조를 개선하여 사용자의 보행시 다리의 착용성과 구조 안정성을 확보하면서 다리 힘의 측정 효율을 간편하게 확보하기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 관련 선행기술문헌으로는 한국공개특허 제10-2012-0053894호 (발명의 명칭: 착용식 로봇 구조, 공개일: 2012.05.29), 및 한국등록특허 제10-2119536호 (발명의 명칭: 착용형 로봇 및 그 제어 방법, 등록일: 2020.06.01)가 있다.Therefore, research has been continuously conducted recently to secure the wearability and structural stability of the legs while the user walks by improving the leg wearing structure of wearable robots, while easily securing the efficiency of measuring leg power. Related prior art documents include Korean Patent Publication No. 10-2012-0053894 (Title of the Invention: Wearable Robot Structure, Publication Date: 2012.05.29), and Korean Registration Patent No. 10-2119536 (Title of the Invention: Wearable Robot and Control Method Thereof, Registration Date: 2020.06.01).
본 발명의 실시예는, 사용자의 다리에 쉽고 간편하게 착용시킬 수 있고, 사용자의 보행시 작용되는 다리 힘에 의한 구조 변형을 미연에 방지하여 구조적 안정성을 확보할 수 있는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a wearable robot having an improved leg-wearing structure that can be easily and conveniently worn on a user's leg and secures structural stability by preventing structural deformation due to leg force applied when the user walks.
또한, 본 발명의 실시예는, 사용자의 보행시 다리 힘을 안정적으로 측정할 수 있고, 사용자의 다리 힘을 정확하게 측정하여 사용자의 보행을 최적으로 보조할 수 있는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇을 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention provides a wearable robot with an improved leg-wearing structure that can stably measure the user's leg power when the user walks and accurately measure the user's leg power to optimally assist the user's walking.
본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자의 보행 동작을 보조하기 위해서 상기 사용자의 몸체에 착용되는 로봇 본체, 상기 로봇 본체에 상단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 다리를 향해 하단부가 길게 연장되는 다리 연동 부재, 상기 다리 연동 부재의 하단부 일측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 전면부에 착용되는 제1 착용부재, 상기 다리 연동 부재의 하단부 타측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 후면부에 착용되는 제2 착용부재, 및 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재를 상기 사용자의 다리에 고정시키도록 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재에 마련된 고정 부재를 포함하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, a wearable robot having an improved leg wearing structure is provided, including a robot body worn on a user's body to assist a walking motion of the user, a leg linkage member having an upper end rotatably connected to the robot body and a lower end extending toward the user's legs, a first wearing member having one end rotatably connected to one side of the lower end of the leg linkage member and worn on a front part of the user's legs when the user walks, a second wearing member having one end rotatably connected to the other side of the lower end of the leg linkage member and worn on a rear part of the user's legs when the user walks, and a fixing member provided on the first wearing member and the second wearing member to fix the first wearing member and the second wearing member to the user's legs.
상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재는, 상기 사용자의 다리를 중심으로 서로 반대방향으로 회전시키도록 상기 다리 연동 부재의 하단부에 연동 가능하게 마련될 수 있다.The first wearable member and the second wearable member may be provided to be interlocked with the lower part of the leg linkage member so as to rotate in opposite directions around the user's leg.
바람직하게, 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재의 일단부는, 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재를 반대방향으로 회전시키도록 서로 간에 기어 구조로 연동 가능하게 연결될 수 있다. 그로 인하여, 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재는, 상기 다리 연동 부재의 하단부를 중심으로 서로 벌어지거나 모아지는 방향으로 회전될 수 있다.Preferably, one end of the first wearing member and the second wearing member may be interlocked with each other in a gear structure so as to rotate the first wearing member and the second wearing member in opposite directions. Accordingly, the first wearing member and the second wearing member may rotate in a direction in which they are separated or gathered from each other around the lower end of the leg interlocking member.
여기서, 상기 제1 착용부재는, 상기 다리 연동 부재의 하단부 일측에 회전 가능하게 연결된 제1 축연결부, 상기 제1 축연결부에서 길게 연장되어 상기 다리 전면부를 감싸는 형상으로 형성된 제1 착용부, 및 상기 제1 축연결부의 외주에 마련된 제1 기어부를 포함할 수 있다. Here, the first wearing member may include a first shaft connection part rotatably connected to one side of the lower end of the leg linkage member, a first wearing member formed in a shape that extends long from the first shaft connection part and wraps around the front part of the leg, and a first gear part provided on the outer periphery of the first shaft connection part.
또한, 상기 제2 착용부재는, 상기 다리 연동 부재의 하단부 타측에 회전 가능하게 연결된 제2 축연결부, 상기 제2 축연결부에서 길게 연장되어 상기 다리 후면부를 감싸는 형상으로 형성된 제2 착용부, 및 상기 제2 축연결부의 외주에 마련되고, 상기 제1 기어부와 결합된 제2 기어부를 포함할 수 있다. In addition, the second wearing member may include a second shaft connection part rotatably connected to the other side of the lower end of the leg linkage member, a second wearing member formed in a shape that extends long from the second shaft connection part and wraps around the rear end of the leg, and a second gear part provided on the outer periphery of the second shaft connection part and coupled with the first gear part.
한편, 상기 고정 부재는, 상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부를 상기 사용자의 다리에 착용된 상태로 고정시키도록 상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부에 결속 가능한 형태로 마련된 결속 벨트로 제공될 수 있다.Meanwhile, the fixing member may be provided as a fastening belt that is provided in a form that can be fastened to the first wearing part and the second wearing part to fix the first wearing part and the second wearing part while being worn on the user's leg.
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇은, 상기 제1 착용부재에 전방으로 작용되는 상기 사용자의 다리 힘을 측정하도록 상기 제1 착용부재의 내측면에 배치된 제1 힘측정 센서, 및 상기 제2 착용부재에 후방으로 작용되는 상기 사용자의 다리 힘을 측정하도록 상기 제2 착용부재의 내측면에 배치된 제2 힘측정 센서를 더 포함할 수 있다.Preferably, a wearable robot having an improved leg-worn structure according to one embodiment of the present invention may further include a first force-measuring sensor arranged on an inner surface of the first wearing member to measure the user's leg force applied forward to the first wearing member, and a second force-measuring sensor arranged on an inner surface of the second wearing member to measure the user's leg force applied backward to the second wearing member.
상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재의 내측면에는, 상기 제1 힘측정 센서 또는 상기 제2 힘측정 센서를 부착시키기 위한 센서 설치면이 서로 마주보게 형성될 수 있다. 이때, 상기 센서 설치면은 상기 사용자의 다리에 대해 평탄한 형상으로 마련될 수 있다.On the inner surfaces of the first wearable member and the second wearable member, sensor installation surfaces for attaching the first force measuring sensor or the second force measuring sensor may be formed so as to face each other. At this time, the sensor installation surfaces may be provided in a flat shape with respect to the user's leg.
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇은, 상기 제1 힘측정 센서와 상기 제2 힘측정 센서에 전기적으로 연결되는 센서 전선부를 더 포함할 수 있다. Preferably, a wearable robot with an improved leg-wearing structure according to one embodiment of the present invention may further include a sensor wire section electrically connected to the first force measuring sensor and the second force measuring sensor.
상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부의 내측면 또는 상기 고정 부재의 내측면 중 어느 하나에는, 상기 센서 전선부가 관통되게 수용되기 위한 포켓부가 마련될 수 있다. A pocket portion may be provided on either the inner surface of the first wearing portion or the second wearing portion or the inner surface of the fixing member to receive the sensor wire portion through it.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사용자의 보행 동작을 보조하기 위해서 상기 사용자의 몸체에 착용되는 로봇 본체, 상기 로봇 본체에 상단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 다리를 향해 하단부가 길게 연장되는 다리 연동 부재, 상기 다리 연동 부재의 하단부 일측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 전면부에 착용되는 제1 착용부재, 상기 다리 연동 부재의 하단부 타측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 후면부에 착용되는 제2 착용부재, 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재를 상기 사용자의 다리에 고정시키도록 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재에 마련된 고정 부재, 상기 제1 착용부재에 전방으로 작용되는 상기 사용자의 다리 힘을 측정하도록 상기 제1 착용부재의 내측면에 배치된 제1 힘측정 센서, 및 상기 제2 착용부재에 후방으로 작용되는 상기 사용자의 다리 힘을 측정하도록 상기 제2 착용부재의 내측면에 배치된 제2 힘측정 센서를 포함하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a wearable robot with an improved leg-worn structure is provided, including a robot body worn on a user's body to assist a walking motion of the user, a leg-linkage member having an upper end rotatably connected to the robot body and a lower end extended toward the user's legs, a first wearing member having one end rotatably connected to one side of a lower end of the leg-linkage member and worn on a front part of the user's legs when the user walks, a second wearing member having one end rotatably connected to the other side of the lower end of the leg-linkage member and worn on a rear part of the user's legs when the user walks, a fixing member provided on the first wearing member and the second wearing member to fix the first wearing member and the second wearing member to the user's legs, a first force measuring sensor arranged on an inner surface of the first wearing member to measure a force of the user's legs applied forward to the first wearing member, and a second force measuring sensor arranged on an inner surface of the second wearing member to measure a force of the user's legs applied backward to the second wearing member.
여기서, 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재의 내측면에는, 상기 제1 힘측정 센서 또는 상기 제2 힘측정 센서를 부착시키기 위한 센서 설치면이 서로 마주보게 형성될 수 있다. 이때, 상기 센서 설치면은 상기 사용자의 다리에 대해 평탄한 형상으로 마련될 수 있다.Here, sensor installation surfaces for attaching the first force measuring sensor or the second force measuring sensor may be formed to face each other on the inner surfaces of the first wearable member and the second wearable member. At this time, the sensor installation surfaces may be provided in a flat shape with respect to the user's leg.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇은, 상기 제1 힘측정 센서와 상기 제2 힘측정 센서에 전기적으로 연결되는 센서 전선부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부의 내측면 또는 상기 고정 부재의 내측면 중 어느 하나에는, 상기 센서 전선부가 관통되게 수용되기 위한 포켓부가 마련될 수 있다.In addition, a wearable robot with an improved leg-wearing structure according to an embodiment of the present invention may further include a sensor wire part electrically connected to the first force measuring sensor and the second force measuring sensor. At this time, a pocket part may be provided on one of the inner surface of the first wearing part and the second wearing part or the inner surface of the fixing member to receive the sensor wire part through it.
본 발명의 실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇은, 제1 착용부재와 제2 착용부재를 다리 연동 부재의 하단부에 연동 가능하게 마련하여 사용자의 보행시 사용자의 다리 전면부와 다리 후면부에 각각 착용시키되, 사용자의 다리를 중심으로 서로 반대방향으로 회전하는 구조로 마련되므로, 제1 착용부재와 제2 착용부재를 반대방향으로 벌려서 사용자의 다리를 넣은 후 다시 반대방향으로 오므리는 간단한 방식으로 사용자의 다리에 쉽게 착용시킬 수 있다. 이때, 사용자의 다리에 착용된 제1 착용부재와 제2 착용부재를 고정 부재로 고정시킨 상태에서 사용자의 보행을 위한 다리 힘이 제1 착용부재 또는 제2 착용부재에 작용할 경우, 제1 착용부재와 제2 착용부재가 다리 힘에 의해 서로 반대방향으로 벌려지는 것을 고정 부재로 지탱하는 구조이기 때문에 제1 착용부재와 제2 착용부재가 다리 힘의 작용 방향으로 회전하면서 비정상적인 구조 변형을 미연에 방지할 수 있다.A wearable robot having an improved leg-worn structure according to an embodiment of the present invention is provided with a first wearing member and a second wearing member that are interlocked with each other at the lower end of a leg-linking member so that the robot is worn on the front and back of the user's legs when the user walks, respectively, and is provided with a structure that rotates in opposite directions with the user's legs as the center, so that the robot can be easily worn on the user's legs by simply spreading the first and second wearing members in opposite directions, inserting the user's legs, and then closing them in the opposite direction again. At this time, when the first and second wearing members worn on the user's legs are fixed by a fixing member and the user's leg force for walking is applied to the first or second wearing member, the first and second wearing members are supported by the fixing member from being spread in opposite directions by the leg force, so that abnormal structural deformation can be prevented in advance while the first and second wearing members rotate in the direction of the leg force.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇은, 다리 연동 부재의 하단부에 회전 가능하게 연결되는 제1 착용부재와 제2 착용부재의 일단부를 서로 간에 기어 구조로 연동 가능하게 연결한 구조이므로, 제1 착용부재와 제2 착용부재의 일단부를 기어 구조로 연결하는 간단한 구조 변경을 통하여 제1 착용부재와 제2 착용부재를 벌리거나 모으는 방향으로 회전시키는 구조를 간편하게 구현할 수 있다.In addition, since the wearable robot with improved leg-wearing structure according to an embodiment of the present invention has a structure in which one end of a first wearing member and a second wearing member, which are rotatably connected to the lower end of a leg-linking member, are interlocked with each other by a gear structure, a structure for rotating the first wearing member and the second wearing member in a direction that spreads or brings them together can be easily implemented by simply changing the structure of connecting one end of the first wearing member and the second wearing member by a gear structure.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇은, 제1 착용부재와 제2 착용부재의 내측면에 형성된 제1,2 센서 설치면에 제1,2 힘측정 센서를 각각 설치한 구조이므로, 제1,2 힘측정 센서를 평탄한 구조의 제1,2 센서 설치면에 설치하여 사용자의 다리에 안정적으로 밀착시킬 수 있고, 사용자의 보행시 사용자의 다리와 제1,2 힘측정 센서 사이에 공극이 발생되는 문제를 미연에 방지할 수 있다.In addition, since the wearable robot with improved leg-wearing structure according to an embodiment of the present invention has a structure in which the first and second force-measuring sensors are respectively installed on the first and second sensor installation surfaces formed on the inner surfaces of the first and second wearing members, the first and second force-measuring sensors can be stably attached to the user's legs by installing them on the first and second sensor installation surfaces having a flat structure, and the problem of a gap occurring between the user's legs and the first and second force-measuring sensors when the user walks can be prevented in advance.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇은, 제1 착용부재와 제2 착용부재에 설치된 제1,2 힘측정 센서에 전기적으로 연결되는 센서 전선부를 더 포함하되, 센서 전선부는 제1,2 착용부재 또는 고정 부재 중 어느 하나의 내측면에 마련된 포켓부의 내부에 배치한 구조이므로, 센서 전선부가 외부로 노출되지 않고 포켓부에 의해 보호를 받을 수 있기 때문에 센서 전선부가 외부 충격 및 마찰에 따라 손상되는 문제를 미연에 방지할 수 있다. In addition, a wearable robot having an improved leg-wearing structure according to an embodiment of the present invention further includes a sensor wire section electrically connected to first and second force-measuring sensors installed on a first wearing member and a second wearing member, wherein the sensor wire section is structured to be arranged inside a pocket section provided on an inner surface of one of the first and second wearing members or a fixed member, so that the sensor wire section is not exposed to the outside and can be protected by the pocket section, thereby preventing in advance the problem of the sensor wire section being damaged due to external impact and friction.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨어러블 로봇의 다리 착용 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3과 도 4는 도 2에 도시된 다리 착용 모듈의 주요부를 서로 다른 방향에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3과 도 4에 도시된 다리 착용 모듈의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 제1,2 착용부재를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 2에 도시된 A-A선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 다리 착용 모듈에 다리 힘이 작용될 경우의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2에 도시된 제1,2 기어부가 생략된 다리 착용 모듈에 다리 힘이 작용될 경우의 작동 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic drawing of a wearable robot with an improved leg-wearing structure according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a drawing showing a leg wearing module of the wearable robot illustrated in Figure 1.
Figures 3 and 4 are drawings showing the main parts of the leg-worn module illustrated in Figure 2 as viewed from different directions.
Figure 5 is a drawing showing the operating state of the leg-worn module illustrated in Figures 3 and 4.
Figure 6 is a perspective view showing the first and second wearing members illustrated in Figure 5.
Figure 7 is a drawing showing a cross-section along line AA shown in Figure 2.
Figure 8 is a drawing showing the operating state when leg force is applied to the leg-worn module illustrated in Figure 2.
FIG. 9 is a drawing showing the operating state when leg force is applied to the leg wearing module with the first and second gear parts shown in FIG. 2 omitted.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited or restricted by the embodiments. The same reference numerals presented in each drawing represent the same components.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇(100)이 개략적으로 도시된 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 웨어러블 로봇(100)의 다리 착용 모듈(200)을 나타낸 도면이며, 도 3과 도 4는 도 2에 도시된 다리 착용 모듈(200)의 주요부를 서로 다른 방향에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 3과 도 4에 도시된 다리 착용 모듈(200)의 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 제1,2 착용부재(130, 140)를 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 2에 도시된 A-A선에 따른 단면을 나타낸 도면이다. 도 8은 도 2에 도시된 다리 착용 모듈(200)에 다리 힘이 작용될 경우의 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 2에 도시된 제1,2 기어부(136, 146)가 생략된 다리 착용 모듈(200)에 다리 힘(F)이 작용될 경우의 작동 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a wearable robot (100) having an improved leg-wearing structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating a leg-wearing module (200) of the wearable robot (100) illustrated in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating main parts of the leg-wearing module (200) illustrated in FIG. 2 when viewed from different directions. FIG. 5 is a diagram illustrating an operating state of the leg-wearing module (200) illustrated in FIGS. 3 and 4, FIG. 6 is a perspective view illustrating first and second wearing members (130, 140) illustrated in FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram illustrating a cross-section taken along line A-A illustrated in FIG. 2. FIG. 8 is a drawing showing the operating state when leg force is applied to the leg wearing module (200) shown in FIG. 2, and FIG. 9 is a drawing showing the operating state when leg force (F) is applied to the leg wearing module (200) with the first and second gear parts (136, 146) shown in FIG. 2 omitted.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇(100)은, 로봇 본체(110) 및 다리 착용 모듈(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4, a wearable robot (100) with an improved leg wearing structure according to one embodiment of the present invention may include a robot body (110) and a leg wearing module (200).
본 실시예의 웨어러블 로봇(100)은, 외골격 타입의 로봇 구조로 제작될 수 있으며, 사용자(H)의 보행 동작을 보조하도록 사용자(H)의 몸체와 다리에 착용될 수 있다. 특히, 본 실시예의 웨어러블 로봇(100)은 동력을 이용하여 사용자(H)의 보행을 능동적으로 보조할 수 있다.The wearable robot (100) of the present embodiment can be manufactured as an exoskeleton type robot structure and can be worn on the body and legs of the user (H) to assist the walking motion of the user (H). In particular, the wearable robot (100) of the present embodiment can actively assist the walking of the user (H) by using power.
또한, 본 실시예의 웨어러블 로봇(100)에서는, 설명의 편의를 위하여 다리 착용 모듈(200)이 사용자(H)의 허벅지에 착용되는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 사용자(H)의 종아리에 착용되거나 사용자(H)의 허벅지와 종아리에 모두 착용되는 것도 가능하다. In addition, in the wearable robot (100) of the present embodiment, for convenience of explanation, the leg-worn module (200) is described as being worn on the thigh of the user (H), but it is not limited thereto and may be worn on the calf of the user (H) or on both the thigh and calf of the user (H).
또한, 본 실시예의 웨어러블 로봇(100)에서는, 다리 착용 모듈(200)의 상단부가 로봇 본체(110)의 좌측부와 우측부에 각각 회전 가능하게 연결될 수 있다. 상기와 같은 다리 착용 모듈(200)은 사용자(H)의 보행시 로봇 본체(110)와의 연결 부위를 중심으로 전후 방향을 따라 반복적으로 회전 운동할 수 있다.In addition, in the wearable robot (100) of the present embodiment, the upper part of the leg-worn module (200) can be rotatably connected to the left and right parts of the robot body (110), respectively. The leg-worn module (200) as described above can repeatedly rotate in the forward and backward direction around the connection part with the robot body (110) when the user (H) walks.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 로봇 본체(110)는, 사용자(H)의 보행 동작을 보조하기 위해서 사용자(H)의 몸체에 착용될 수 있다. 즉, 로봇 본체(110)는, 사용자(H)의 허리 부위와 고관절 부위에 착용되는 벨트 구조로 마련되거나, 사용자(H)의 어깨 부위에 착용되는 멜빵 구조로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 로봇 본체(110)가 벨트 구조로 마련된 것으로 설명한다. Referring to Fig. 1, the robot body (110) of the present embodiment can be worn on the body of the user (H) to assist the walking motion of the user (H). That is, the robot body (110) can be provided as a belt structure worn on the waist and hip joint areas of the user (H), or as a shoulder strap structure worn on the shoulder area of the user (H). Hereinafter, in the present embodiment, it will be described that the robot body (110) is provided as a belt structure.
예를 들면, 로봇 본체(110)는, 사용자(H)의 허리 부위와 고관절 부위에 착용되는 벨트 구조의 몸체 착용부(112), 및 몸체 착용부(112)의 양측부에 각각 배치되어 다리 착용 모듈과 연결되는 보행보조기(114)를 포함할 수 있다.For example, the robot body (110) may include a body wearing part (112) having a belt structure that is worn on the waist and hip joints of the user (H), and a walking aid (114) that is positioned on each side of the body wearing part (112) and connected to a leg wearing module.
상기와 같은 보행보조기(114)는 다리 착용 모듈(200)의 상단부를 회전 가능하게 지지하도록 형성될 수 있다. 특히, 본 실시예의 보행보조기(114)에는, 다리 착용 모듈(200)에 동력을 제공하기 위한 동력 제공부(미도시)가 필요에 따라 마련될 수도 있다. 그로 인하여, 보행보조기(114)는 동력 제공부의 동력을 이용하여 사용자(H)의 보행을 능동적으로 보조하는 것도 가능하다.The walking aid (114) as described above may be formed to rotatably support the upper part of the leg-worn module (200). In particular, the walking aid (114) of the present embodiment may be provided with a power supply unit (not shown) for providing power to the leg-worn module (200) as needed. Accordingly, the walking aid (114) can also actively assist the walking of the user (H) by using the power of the power supply unit.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시예의 다리 착용 모듈(200)은 사용자(H)의 다리에 착용되는 모듈로서, 사용자(H)의 보행시 사용자(H)의 다리와 함께 전후 방향(D1, D2)으로 반복적으로 왕복 운동될 수 있다. 이때, 본 실시예의 다리 착용 모듈(200)은, 사용자(H)의 우측 다리에 착용되는 우측 다리 모듈(210), 및 사용자(H)의 좌측 다리에 착용되는 좌측 다리 모듈(220)로 제공될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the leg-worn module (200) of the present embodiment is a module worn on the leg of a user (H), and can be repeatedly moved back and forth in the forward and backward directions (D1, D2) together with the leg of the user (H) when the user (H) walks. At this time, the leg-worn module (200) of the present embodiment can be provided as a right leg module (210) worn on the right leg of the user (H), and a left leg module (220) worn on the left leg of the user (H).
상기와 같은 다리 착용 모듈(200)은 보행보조기(114)와의 연결부를 중심으로 회전될 수 있다. 여기서, 다리 착용 모듈(200)은, 보행보조기(114)의 동력을 전달받아서 사용자(H)의 다리 근력을 지원하거나, 또는 다리 착용 모듈(200)에 설치된 힘측정 센서(160, 170)를 이용하여 사용자(H)의 보행시 사용자(H)가 다리 착용 모듈(200)에 작용하는 다리 힘(F)을 정확하게 측정할 수 있다. 힘측정 센서(160, 170)에 측정된 사용자(H)의 다리 힘(F)을 데이터 베이스화함으로써, 사용자(H)의 보행 상태를 분석하거나 사용자(H)의 보행을 보조하기 위한 방안을 도출하는데 활용할 수 있다.The leg-worn module (200) as described above can rotate around the connection portion with the walking aid (114). Here, the leg-worn module (200) can receive power from the walking aid (114) to support the leg muscle strength of the user (H), or can accurately measure the leg strength (F) that the user (H) exerts on the leg-worn module (200) when the user (H) walks by using the force measuring sensor (160, 170) installed in the leg-worn module (200). By databaseizing the leg strength (F) of the user (H) measured by the force measuring sensor (160, 170), the walking state of the user (H) can be analyzed or a method for assisting the walking of the user (H) can be derived.
예를 들면, 본 실시예의 다리 착용 모듈(200)은 다리 연동 부재(120), 제1 착용부재(130), 제2 착용부재(140), 및 고정 부재(150)를 포함할 수 있다.For example, the leg-worn module (200) of the present embodiment may include a leg-linking member (120), a first wearing member (130), a second wearing member (140), and a fixing member (150).
이때, 다리 연동 부재(120)와 제1 착용부재(130) 및 제2 착용부재(140)는 경질의 고강도 소재로 형성될 수 있고, 고정 부재(150)는 탄성력이 매우 적거나 없는 유연성 소재로 형성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다리 연동 부재(120), 제1 착용부재(130), 제2 착용부재(140) 및 고정 부재(150)는 다양한 소재로 제조하는 것이 가능하다.At this time, the leg linkage member (120), the first wearing member (130), and the second wearing member (140) may be formed of a hard, high-strength material, and the fixing member (150) may be formed of a flexible material with very little or no elasticity. However, this is not limited thereto, and the leg linkage member (120), the first wearing member (130), the second wearing member (140), and the fixing member (150) may be manufactured from various materials.
도 1 내지 도 6를 참조하면, 본 실시예의 다리 연동 부재(120)는 로봇 본체(110)의 보행보조기(114)에서 하측으로 길게 연장된 로드 형상으로 마련될 수 있다. 상기와 같은 다리 연동 부재(120)는 사용자(H)의 보행시 사용자(H)의 다리와 함께 연동될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 6, the leg linkage member (120) of the present embodiment may be provided in a rod shape that extends downward from the walking aid (114) of the robot body (110). The leg linkage member (120) as described above may be linked with the legs of the user (H) when the user (H) walks.
여기서, 다리 연동 부재(120)의 상단부는 로봇 본체(110)의 보행보조기(114)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 다리 연동 부재(120)의 하단부는 사용자(H)의 다리의 허벅지를 향해 길게 연장될 수 있다. Here, the upper part of the leg linkage member (120) can be rotatably connected to the walking aid (114) of the robot body (110), and the lower part of the leg linkage member (120) can be extended toward the thigh of the user's (H) leg.
한편, 다리 연동 부재(120)의 하단부에는, 상단 지지대(122)가 수평 방향으로 연결될 수 있고, 하단 지지대(124)가 상단 지지대(122)의 하측으로 이격된 위치에 상단 지지대(122)와 나란하게 배치될 수 있으며, 제1 회전축(126)과 제2 회전축(128)의 양단이 상단 지지대(122)와 하단 지지대(124)에 각각 연결될 수 있다.Meanwhile, at the lower end of the bridge linkage member (120), an upper support (122) can be connected in a horizontal direction, a lower support (124) can be arranged parallel to the upper support (122) at a position spaced below the upper support (122), and both ends of the first rotation axis (126) and the second rotation axis (128) can be connected to the upper support (122) and the lower support (124), respectively.
제1 회전축(126)과 제2 회전축(128)은, 상단 지지대(122)와 하단 지지대(124) 사이에 다리 연동 부재(120)의 길이 방향으로 배치되되, 서로 이격된 위치에 평행하게 배치될 수 있다. 제1 회전축(126)에는 후술하는 제1 착용부재(130)의 제1 축연결부(132)가 회전 가능하게 연결될 수 있고, 제2 회전축(128)에는 후술하는 제2 착용부재(140)의 제2 축연결부(142)가 회전 가능하게 연결될 수 있다. The first rotation axis (126) and the second rotation axis (128) are arranged in the length direction of the bridge linkage member (120) between the upper support (122) and the lower support (124), but can be arranged parallel to each other at positions spaced apart from each other. The first axis connection part (132) of the first wearing member (130) described later can be rotatably connected to the first rotation axis (126), and the second axis connection part (142) of the second wearing member (140) described later can be rotatably connected to the second rotation axis (128).
도 2 내지 도 6를 참조하면, 본 실시예의 제1 착용부재(130)는, 사용자(H)의 보행시 사용자(H)의 다리 전면부(H1)에 착용되는 부재로서, 다리 연동 부재(120)의 하단부 일측에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 일례로, 제1 착용부재(130)의 일단부는 다리 연동 부재(120)의 하단부에 마련된 제1 회전축(126)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. Referring to FIGS. 2 to 6, the first wearable member (130) of the present embodiment is a member worn on the front part (H1) of the leg of the user (H) when the user (H) walks, and may be rotatably connected to one side of the lower part of the leg linkage member (120). For example, one end of the first wearable member (130) may be rotatably connected to a first rotation axis (126) provided at the lower part of the leg linkage member (120).
상기와 같은 제1 착용부재(130)는, 사용자(H)의 다리를 중심으로 제2 착용부재(140)와 반대방향으로 회전 연동되는 구조로 다리 연동 부재(120)의 하단부에 마련될 수 있다. 이를 위하여, 본 실시예에서는 제1 착용부재(130)의 일단부가 제2 착용부재(140)의 일단부에 기어 구조로 연동 가능하게 연결된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 웨어러블 로봇(100)의 다리 착용 구조에 대한 설계 조건 및 상황에 따라 다양한 구조를 적용할 수도 있다. 즉, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 일단부는 연동 벨트 또는 연동 와이어, 연동 링크 등에 의해 연동 가능하게 연결될 수도 있다.The first wearing member (130) as described above may be provided at the lower end of the leg linkage member (120) with a structure that is rotationally linked in the opposite direction to the second wearing member (140) centered on the leg of the user (H). To this end, in the present embodiment, one end of the first wearing member (130) is described as being linked to one end of the second wearing member (140) with a gear structure, but is not limited thereto and various structures may be applied depending on the design conditions and situations for the leg wearing structure of the wearable robot (100). That is, one end of the first wearing member (130) and one end of the second wearing member (140) may be linked to each other by a linkage belt, a linkage wire, a linkage link, or the like.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 착용부재(130)는, 다리 연동 부재(120)의 하단부 일측에 마련된 제1 회전축(126)에 회전 가능하게 연결된 제1 축연결부(132), 제1 축연결부(132)에서 길게 연장되어 다리 전면부(H1)를 감싸는 형상으로 형성된 제1 착용부(134), 및 제1 축연결부(132)의 외주에 마련된 제1 기어부(136)를 포함할 수 있다. As illustrated in FIGS. 2 to 6, the first wearing member (130) may include a first shaft connection part (132) rotatably connected to a first rotational axis (126) provided on one side of the lower portion of the leg linkage member (120), a first wearing member (134) formed in a shape that extends long from the first shaft connection part (132) and wraps around the front portion (H1) of the leg, and a first gear part (136) provided on the outer periphery of the first shaft connection part (132).
제1 축연결부(132)의 중심부에는 제1 회전축(126)이 관통되게 배치되기 위한 축홀이 형성될 수 있다. 상기와 같은 제1 축연결부(132)는 제1 회전축(126)의 외주를 감싸는 원형 파이프 구조로 마련될 수 있다. An axial hole may be formed in the center of the first shaft connecting portion (132) to allow the first rotational shaft (126) to pass through. The first shaft connecting portion (132) as described above may be provided as a circular pipe structure that surrounds the outer circumference of the first rotational shaft (126).
제1 착용부(134)는 사용자(H)의 다리 전면부(H1)를 감싸도록 제1 축연결부(132)에서 사용자(H)의 다리 전면부(H1)를 따라 원호 형상으로 굴곡되게 연장될 수 있다. 제1 착용부(134)는 제1 축연결부(132)에 일체로 연결되어 제1 축연결부(132)와 함께 회전 작동될 수 있다. 즉, 제1 착용부(134)는, 사용자(H)의 보행시 사용자(H)의 다리 전면부(H1)에 밀착되게 배치될 수 있고, 사용자(H)의 보행 종료시 사용자(H)의 다리 전면부(H1)에서 전방으로 이격된 위치로 회전 이동될 수 있다. 상기와 같은 제1 착용부(134)에는 후술하는 고정 부재(150)의 결속 벨트(152)가 끼워지기 위한 제1 벨트 끼움홀(135)이 형성될 수 있다.The first wearing part (134) can be extended in an arc shape from the first axis connecting part (132) along the front part (H1) of the user's (H) leg to wrap around the front part (H1) of the user's (H) leg. The first wearing part (134) can be integrally connected to the first axis connecting part (132) and can be rotated together with the first axis connecting part (132). That is, the first wearing part (134) can be positioned in close contact with the front part (H1) of the user's (H) leg when the user's (H) walks, and can be rotated to a position spaced forward from the front part (H1) of the user's (H) leg when the user's (H) walks. A first belt fitting hole (135) for inserting a fastening belt (152) of a fixing member (150) described below can be formed in the first wearing part (134) as described above.
제1 기어부(136)는 제1 축연결부(132)의 외주면에 둘레를 따라 평기어 형상으로 마련될 수 있다. 상기와 같은 제1 기어부(136)는 평기어 형상이 아닌 헬리컬 기어 형상이나 스크류 기어 형상으로도 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 제1 기어부(136)가 평기어 형상으로 마련된 것으로 설명한다.The first gear portion (136) may be provided in a spur gear shape along the outer circumference of the first shaft connecting portion (132). The first gear portion (136) as described above may also be formed in a helical gear shape or a screw gear shape instead of a spur gear shape, but in this embodiment, it is described that the first gear portion (136) is provided in a spur gear shape.
도 2 내지 도 6를 참조하면, 본 실시예의 제2 착용부재(140)는, 사용자(H)의 보행시 사용자(H)의 다리 후면부(H2)에 착용되는 부재로서, 다리 연동 부재(120)의 하단부 타측에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 일례로, 제2 착용부재(140)의 일단부는 다리 연동 부재(120)의 하단부에 마련된 제2 회전축(128)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. Referring to FIGS. 2 to 6, the second wearable member (140) of the present embodiment is a member worn on the back of the leg (H2) of the user (H) when the user (H) walks, and can be rotatably connected to the other side of the lower end of the leg linkage member (120). For example, one end of the second wearable member (140) can be rotatably connected to a second rotation axis (128) provided at the lower end of the leg linkage member (120).
상기와 같은 제2 착용부재(140)는, 사용자(H)의 다리를 중심으로 제1 착용부재(130)와 반대방향으로 회전 연동되는 구조로 다리 연동 부재(120)의 하단부에 마련될 수 있다. 이를 위하여, 본 실시예에서는 제2 착용부재(140)의 일단부가 제1 착용부재(130)의 일단부에 기어 구조로 연동 가능하게 연결될 수 있다. The second wearable member (140) as described above may be provided at the lower end of the leg linkage member (120) with a structure that rotates in the opposite direction to the first wearable member (130) around the leg of the user (H). To this end, in the present embodiment, one end of the second wearable member (140) may be linked to one end of the first wearable member (130) in a gear structure.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 착용부재(140)는, 다리 연동 부재(120)의 하단부 타측에 마련된 제2 회전축(128)에 회전 가능하게 연결된 제2 축연결부(142), 제2 축연결부(142)에서 길게 연장되어 다리 후면부(H2)를 감싸는 형상으로 형성된 제2 착용부(144), 및 제2 축연결부(142)의 외주에 마련된 제2 기어부(146)를 포함할 수 있다. As illustrated in FIGS. 2 to 6, the second wearing member (140) may include a second shaft connection part (142) rotatably connected to a second rotational shaft (128) provided on the other side of the lower end of the leg linkage member (120), a second wearing member (144) formed in a shape that extends long from the second shaft connection part (142) and wraps around the rear portion (H2) of the leg, and a second gear part (146) provided on the outer periphery of the second shaft connection part (142).
제2 축연결부(142)의 중심부에는 제2 회전축(128)이 관통되게 배치되기 위한 축홀이 형성될 수 있다. 상기와 같은 제2 축연결부(142)는 제2 회전축(128)의 외주를 감싸는 원형 파이프 구조로 마련될 수 있다. An axial hole may be formed in the center of the second shaft connecting portion (142) to allow the second rotational shaft (128) to pass through. The second shaft connecting portion (142) as described above may be provided as a circular pipe structure that surrounds the outer circumference of the second rotational shaft (128).
제2 착용부(144)는 사용자(H)의 다리 후면부(H2)를 감싸도록 제2 축연결부(142)에서 사용자(H)의 다리 후면부(H2)를 따라 원호 형상으로 굴곡되게 연장될 수 있다. 제2 착용부(144)는 제2 축연결부(142)에 일체로 연결되어 제2 축연결부(142)와 함께 회전 작동될 수 있다. 즉, 제2 착용부(144)는, 사용자(H)의 보행시 사용자(H)의 다리 후면부(H2)에 밀착되게 배치될 수 있고, 사용자(H)의 보행 종료시 사용자(H)의 다리 후면부(H2)에서 후방으로 이격된 위치로 회전 이동될 수 있다. 상기와 같은 제2 착용부(144)에는 후술하는 고정 부재(150)의 결속 벨트(152)가 끼워지기 위한 제2 벨트 끼움홀(145)이 형성될 수 있다.The second wearing part (144) may extend from the second axis connecting part (142) in an arc shape along the back part (H2) of the user's (H) leg to wrap around the back part (H2) of the user's (H) leg. The second wearing part (144) may be integrally connected to the second axis connecting part (142) and may rotate together with the second axis connecting part (142). That is, the second wearing part (144) may be positioned in close contact with the back part (H2) of the user's (H) leg when the user's (H) walks, and may be rotated to a position spaced rearward from the back part (H2) of the user's (H) leg when the user's (H) walks. A second belt fitting hole (145) may be formed in the second wearing part (144) described above to insert a fastening belt (152) of a fixing member (150) described below.
제2 기어부(146)는 제2 축연결부(142)의 외주면에 둘레를 따라 평기어 형상으로 마련될 수 있다. 상기와 같은 제2 기어부(146)는 평기어 형상이 아닌 헬리컬 기어 형상이나 스크류 기어 형상으로도 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 제1 기어부(136)와 맞물리는 평기어 형상으로 마련된 것으로 설명한다.The second gear portion (146) may be provided in a spur gear shape along the outer circumference of the second shaft connecting portion (142). The second gear portion (146) as described above may be formed in a helical gear shape or a screw gear shape instead of a spur gear shape, but in this embodiment, it is described that it is provided in a spur gear shape that meshes with the first gear portion (136).
한편, 본 실시예의 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)는, 서로 동일한 구조로 설계 제조할 수 있고, 그로 인하여 부품의 공용화를 구현할 수 있다. 따라서, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)는 다리 연동 부재(120)의 제1 회전축(126)과 제2 회전축(128) 중 어느 축에 조립되는지에 따라 결정될 수 있다.Meanwhile, the first wearing member (130) and the second wearing member (140) of the present embodiment can be designed and manufactured with the same structure, thereby realizing common use of parts. Accordingly, the first wearing member (130) and the second wearing member (140) can be determined depending on which axis among the first rotation axis (126) and the second rotation axis (128) of the leg linkage member (120) they are assembled to.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)는, 사용자(H)의 다리를 중심으로 서로 반대방향으로 회전 연동되는 구조로서, 제1 기어부(136)와 제2 기어부(146)를 맞물린 형태로 제1 회전축(126)과 제2 회전축(128)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)는, 다리 연동 부재(120)의 하단부를 중심으로 서로 벌어지거나 모아지는 방향으로 동시에 회전될 수 있고, 그에 따라 사용자(H)의 다리에 매우 쉽고 간편하게 착용될 수 있다. As illustrated in FIG. 5, the first wearing member (130) and the second wearing member (140) are configured to rotate in opposite directions with respect to the user's (H) leg as the center, and can be rotatably connected to the first rotation axis (126) and the second rotation axis (128) in a form in which the first gear part (136) and the second gear part (146) are interlocked. Accordingly, the first wearing member (130) and the second wearing member (140) can simultaneously rotate in directions in which they spread apart or come together with respect to the lower portion of the leg linkage part (120), and thus can be very easily and conveniently worn on the user's (H) leg.
즉, 제1 착용부재(130)가 다리 전면부(H1)에서 전방으로 이동되는 제1 방향(R1)으로 회전됨과 아울러 제2 착용부재(140)가 다리 후면부(H2)에서 후방으로 이동되는 제2 방향(R2)으로 회전되면, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)가 벌어지는 벌림 모드로 작동될 수 있다. 벌림 모드에서는 사용자(H)의 다리를 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 사이로 쉽게 넣거나 빼낼 수 있기 때문에 웨어러블 로봇(100)의 착용 편의성을 높일 수 있다. That is, when the first wearing member (130) is rotated in the first direction (R1) moving forward from the front part (H1) of the leg and the second wearing member (140) is rotated in the second direction (R2) moving backward from the back part (H2) of the leg, the first wearing member (130) and the second wearing member (140) can be operated in a spreading mode in which they spread apart. In the spreading mode, the user's (H) legs can be easily inserted or removed between the first wearing member (130) and the second wearing member (140), thereby improving the wearing convenience of the wearable robot (100).
또한, 제1 착용부재(130)가 다리 전면부(H1)를 향해 이동되는 제2 방향(R2)으로 회전됨과 아울러 제2 착용부재(140)가 다리 후면부(H2)를 향해 이동되는 제2 방향(R2)으로 회전되면, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)가 오므려지는 오므림 모드로 작동될 수 있다. 오므림 모드에서는 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)를 사용자(H)의 다리에 밀착시킬 수 있기 때문에 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)가 사용자(H)의 다리를 안정적으로 지지할 수 있다.In addition, when the first wearing member (130) is rotated in the second direction (R2) toward the front part (H1) of the leg and the second wearing member (140) is rotated in the second direction (R2) toward the back part (H2) of the leg, the first wearing member (130) and the second wearing member (140) can be operated in a folding mode in which they fold. In the folding mode, the first wearing member (130) and the second wearing member (140) can be brought into close contact with the leg of the user (H), so the first wearing member (130) and the second wearing member (140) can stably support the leg of the user (H).
도 2와 도 7을 참조하면, 본 실시예의 고정 부재(150)는, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)를 사용자(H)의 다리에 고정시키는 부재로서, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)에 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 고정 부재(150)가 제1 착용부(134)와 제2 착용부(144)를 사용자(H)의 다리에 착용된 상태로 고정시키는 벨트 부재인 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 웨어러블 로봇(100)의 다리 착용 구조에 대한 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변형할 수도 있다.Referring to FIGS. 2 and 7, the fixing member (150) of the present embodiment is a member that fixes the first wearing member (130) and the second wearing member (140) to the leg of the user (H), and may be provided on the first wearing member (130) and the second wearing member (140). Hereinafter, in the present embodiment, the fixing member (150) is described as a belt member that fixes the first wearing portion (134) and the second wearing portion (144) while being worn on the leg of the user (H), but is not limited thereto, and may be variously modified depending on the design conditions and situations for the leg wearing structure of the wearable robot (100).
예를 들면, 고정 부재(150)는, 제1 착용부(134)와 제2 착용부(144)에 결속 가능한 형태로 마련된 결속 벨트(152), 및 결속 벨트(152)의 내측면에 후술하는 센서 전선부(180)을 수용하는 포켓 형상으로 마련된 포켓부(154)를 포함할 수 있다.For example, the fixed member (150) may include a fastening belt (152) provided in a form that can be fastened to the first wearing portion (134) and the second wearing portion (144), and a pocket portion (154) provided in a pocket shape on the inner surface of the fastening belt (152) to accommodate a sensor wire portion (180) described below.
여기서, 결속 벨트(152)는 탄성력이 거의 없고 강도가 우수한 소재로 제작되되, 제1 착용부(134)의 제1 벨트 끼움홀(135) 및 제2 착용부(144)의 제2 벨트 끼움홀(145)에 끼워진 형태로 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)에 배치될 수 있다. 결속 벨트(152)에는 결속을 위한 벨크로가 적용될 수 있다. 그에 따라서, 사용자(H)는 결속 벨트(152)를 간편하게 결속시키거나 결속 상태를 해제할 수 있다. Here, the binding belt (152) is made of a material with little elasticity and excellent strength, and can be placed on the first wearing member (130) and the second wearing member (140) in a form that is inserted into the first belt insertion hole (135) of the first wearing member (134) and the second belt insertion hole (145) of the second wearing member (144). A Velcro for binding can be applied to the binding belt (152). Accordingly, the user (H) can easily bind or release the binding state of the binding belt (152).
그리고, 포켓부(154)는 결속 벨트(152)의 내측면에 센서 전선부(180)가 관통되게 수용되기 위해 포켓 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 포켓부(154)는 센서 전선부(180)가 외부로 노출되는 것을 최소화시킬 수 있고, 그로 인하여 센서 전선부(180)에 작용되는 외부 충격 및 마찰을 최소화시켜 센서 전선부(180)의 손상 및 단선을 미연에 방지할 수 있다. In addition, the pocket portion (154) may be formed as a pocket structure so that the sensor wire portion (180) may be received by penetrating the inner surface of the binding belt (152). Accordingly, the pocket portion (154) may minimize the sensor wire portion (180) from being exposed to the outside, thereby minimizing external impact and friction applied to the sensor wire portion (180), thereby preventing damage and disconnection of the sensor wire portion (180) in advance.
상기와 다르게, 포켓부(154)는 결속 벨트(152)의 내측면이 아닌 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 내측면에 형성되는 것도 가능하다. 다만, 본 실시예에서는 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 재질이 금속과 같은 경질의 고강도 소재인 것으로 설명하고 있으므로, 유연성 있는 결속 벨트(152)를 이중 구조로 만들어 결속 벨트(152)의 내측면에 포켓부(154)를 형성하는 것이 더 바람직하다.Unlike the above, the pocket portion (154) may be formed on the inner surface of the first wearing member (130) and the second wearing member (140) rather than on the inner surface of the binding belt (152). However, in the present embodiment, since the material of the first wearing member (130) and the second wearing member (140) is described as a hard, high-strength material such as metal, it is more preferable to form the pocket portion (154) on the inner surface of the binding belt (152) by making the flexible binding belt (152) into a double structure.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 다리 착용 모듈(200)은, 제1 힘측정 센서(160), 제2 힘측정 센서(170), 및 센서 전선부(180)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 6, the leg-worn module (200) of the present embodiment may further include a first force measuring sensor (160), a second force measuring sensor (170), and a sensor wire section (180).
즉, 웨어러블 로봇(100)을 착용한 사용자(H)가 보행하는 경우, 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)를 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)에 설치하여 사용자(H)의 다리가 다리 착용 모듈(200)에 작용하는 다리 힘(F)을 측정할 수 있다. 본 실시예에서는, 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)에 측정된 측정 결과를 이용하여 사용자(H)의 보행 상태를 실시간으로 파악할 수 있고, 더 나아가 사용자(H)의 보행을 보조하기 위한 기능을 적절하게 실시할 수 있다.That is, when a user (H) wearing a wearable robot (100) walks, a first force measuring sensor (160) and a second force measuring sensor (170) can be installed in the first wearing member (130) and the second wearing member (140) to measure the leg force (F) that the user's (H's) leg exerts on the leg wearing module (200). In this embodiment, the walking state of the user (H) can be identified in real time by using the measurement results measured by the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170), and further, a function for assisting the walking of the user (H) can be appropriately implemented.
제1 힘측정 센서(160)는 제1 착용부재(130)의 내측면에 배치될 수 있다. 상기와 같은 제1 힘측정 센서(160)는 제1 착용부재(130)의 제1 착용부(134)에 전방을 향해 작용되는 사용자(H)의 다리 힘(F)을 측정할 수 있다. 한편, 제1 착용부재(130)의 제1 착용부(134)의 내측면에는 제1 힘측정 센서(160)를 부착시키기 위한 제1 센서 설치면(162)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 센서 설치면(162)은 사용자(H)의 다리 전면부(H1)에 대해 평탄한 형상으로 마련될 수 있다. The first force measuring sensor (160) may be arranged on the inner surface of the first wearing member (130). The first force measuring sensor (160) as described above may measure the leg force (F) of the user (H) applied forward to the first wearing portion (134) of the first wearing member (130). Meanwhile, a first sensor installation surface (162) for attaching the first force measuring sensor (160) may be formed on the inner surface of the first wearing portion (134) of the first wearing member (130). At this time, the first sensor installation surface (162) may be provided in a flat shape with respect to the front portion (H1) of the leg of the user (H).
제2 힘측정 센서(170)는 제2 착용부재(140)의 내측면에 배치될 수 있다. 상기와 같은 제2 힘측정 센서(170)는 제2 착용부재(140)의 제2 착용부(144)에 후방을 향해 작용되는 사용자(H)의 다리 힘(F)을 측정할 수 있다. 한편, 제2 착용부재(140)의 제2 착용부(144)의 내측면에는 제2 힘측정 센서(170)를 부착시키기 위한 제2 센서 설치면(172)이 형성될 수 있다. 이때, 제2 센서 설치면(172)은 사용자(H)의 다리 후면부(H2)에 대해 평탄한 형상으로 마련될 수 있다.The second force measuring sensor (170) may be arranged on the inner surface of the second wearable member (140). The second force measuring sensor (170) as described above may measure the leg force (F) of the user (H) applied toward the rear to the second wearing portion (144) of the second wearable member (140). Meanwhile, a second sensor installation surface (172) for attaching the second force measuring sensor (170) may be formed on the inner surface of the second wearing portion (144) of the second wearable member (140). At this time, the second sensor installation surface (172) may be provided in a flat shape with respect to the rear surface (H2) of the leg of the user (H).
상기와 같이 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)는, 평탄한 구조의 제1 센서 설치면(162)과 제2 센서 설치면(172)에 배치될 수 있고, 제1 센서 설치면(162)과 제2 센서 설치면(172)은 서로 마주보도록 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 내측면에 형성될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)를 사용자(H)의 다리 전면부(H1)와 다리 후면부(H2)에 안정적으로 밀착시킬 수 있고, 사용자(H)의 보행 과정에서 제1 힘측정 센서(160)와 다리 전면부(H1)의 사이에 공극이 발생하거나 제2 힘측정 센서(170)와 다리 후면부(H2)의 사이에 공극이 발생하는 문제를 미연에 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)는 제1 센서 설치면(162)과 제2 센서 설치면(172)을 평탄한 구조로 형성함으로써 제1 센서 설치면(162)과 제2 센서 설치면(172)을 비평탄한 구조보다 더 안정적으로 부착 고정시킬 수 있다.As described above, the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170) can be arranged on the first sensor installation surface (162) and the second sensor installation surface (172) having a flat structure, and the first sensor installation surface (162) and the second sensor installation surface (172) can be formed on the inner surfaces of the first wearing member (130) and the second wearing member (140) so as to face each other. Therefore, in the present embodiment, the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170) can be stably attached to the front part (H1) of the leg and the back part (H2) of the leg of the user (H), and the problem of a gap occurring between the first force measuring sensor (160) and the front part (H1) of the leg or between the second force measuring sensor (170) and the back part (H2) of the leg during the walking process of the user (H) can be prevented in advance. In addition, the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170) can be attached and fixed more stably than when the first sensor installation surface (162) and the second sensor installation surface (172) are formed with a flat structure, by forming the first sensor installation surface (162) and the second sensor installation surface (172) with a flat structure.
센서 전선부(180)는 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)에 전기적으로 연결되는 부재로서, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 내측면을 따라 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 센서 전선부(180)는 외부 전기를 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)에 공급하거나 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)의 측정값을 외부로 전송하는 기능을 수행할 수 있다.The sensor wire portion (180) is a member that is electrically connected to the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170), and can be electrically connected to the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170) along the inner side of the first wearing member (130) and the second wearing member (140). That is, the sensor wire portion (180) can perform a function of supplying external electricity to the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170) or transmitting measurement values of the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170) to the outside.
여기서, 센서 전선부(180)의 일단부는 제1 힘측정 센서(160)에 전기적으로 연결될 수 있고, 센서 전선부(180)의 타단부는 제2 힘측정 센서(170)에 전기적으로 연결될 수 있다. Here, one end of the sensor wire portion (180) can be electrically connected to the first force measuring sensor (160), and the other end of the sensor wire portion (180) can be electrically connected to the second force measuring sensor (170).
그리고, 센서 전선부(180)의 일단부와 타단부를 제외한 부분은, 결속 벨트(152)의 내측면에 마련된 포켓부(154)의 내부에 안정적으로 수용될 수 있다. 그로 인하여, 센서 전선부(180)가 사용자(H)의 보행시 손상되거나 단선되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, the portion of the sensor wire section (180) except for one end and the other end can be stably accommodated inside the pocket section (154) provided on the inner surface of the binding belt (152). As a result, the sensor wire section (180) can be prevented from being damaged or broken when the user (H) walks.
한편, 도 8과 도 9에는 본 발명의 일실시예에 따른 웨어러블 로봇(100)에 대하여 사용자(H)의 보행시 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 작동 상태가 도시되어 있다. 이때, 도 8은 본 실시예의 웨어러블 로봇(100)에 적용된 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 작동 상태를 나타내고, 도 9는 본 실시예의 웨어러블 로봇(100)과 다르게 제1,2 기어부(136, 146)를 생략할 경우에 발생되는 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)의 작동 상태를 나타낸다.Meanwhile, FIGS. 8 and 9 illustrate the operating states of the first wearing member (130) and the second wearing member (140) when the user (H) walks in the wearable robot (100) according to one embodiment of the present invention. At this time, FIG. 8 illustrates the operating states of the first wearing member (130) and the second wearing member (140) applied to the wearable robot (100) of the present embodiment, and FIG. 9 illustrates the operating states of the first wearing member (130) and the second wearing member (140) that occur when the first and second gear parts (136, 146) are omitted, unlike the wearable robot (100) of the present embodiment.
도 8에 도시된 바와 같이, 사용자(H)의 다리 전면부(H1)가 제1 착용부재(130)에 전방으로 다리 힘(F)을 작용하면, 제1 착용부재(130)는 제1 방향(R1)으로 회전하려 하고, 제2 착용부재(140)는 제1 기어부(136)와 제2 기어부(146)의 연동 작용에 의해 제2 방향(R2)으로 회전하려 한다.As illustrated in FIG. 8, when the front leg (H1) of the user (H) applies a leg force (F) forward to the first wearing member (130), the first wearing member (130) attempts to rotate in the first direction (R1), and the second wearing member (140) attempts to rotate in the second direction (R2) by the interlocking action of the first gear portion (136) and the second gear portion (146).
하지만, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)를 결속 벨트(152)로 결속 고정한 상태이므로, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)는 벌림 모드와 같이 벌어지지 않으면서 초기 자세를 그대로 유지할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 사용자(H)의 보행시 사용자(H)의 다리 힘(F)에 의해 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)가 정위치에서 벗어나거나 다리 착용 모듈(200)의 구조가 비틀리는 것과 같은 구조적인 변형을 미연에 방지할 수 있다.However, since the first wearing member (130) and the second wearing member (140) are fastened and fixed with the fastening belt (152), the first wearing member (130) and the second wearing member (140) can maintain the initial posture without being spread apart as in the spread mode. Therefore, in the present embodiment, structural deformation, such as the first wearing member (130) and the second wearing member (140) being displaced from the original position or the structure of the leg wearing module (200) being twisted due to the leg force (F) of the user (H) when the user (H) walks, can be prevented in advance.
도 9에 도시된 바와 같이, 사용자(H)의 다리 전면부(H1)가 제1 착용부재(130)에 전방으로 다리 힘(F)을 작용하면, 제1 착용부재(130)는 제1 방향(R1)으로 회전하려 하고, 제2 착용부재(140)는 제1 기어부(136)와 제2 기어부(146)에 의해 연결된 상태가 아니기 때문에 결속 벨트(152)에 의해 제1 방향(R1)으로 회전하려 한다. As illustrated in FIG. 9, when the front leg (H1) of the user (H) applies a leg force (F) forward to the first wearing member (130), the first wearing member (130) tries to rotate in the first direction (R1), and the second wearing member (140) tries to rotate in the first direction (R1) by the binding belt (152) because it is not connected by the first gear part (136) and the second gear part (146).
즉, 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)는 사용자(H)의 보행시 사용자(H)의 다리 힘(F)이 작용되는 방향을 따라 다리 연동 부재(120)를 중심으로 회전하거나 비틀리는 구조적인 변형을 일으킬 수 있고, 이로 인하여 사용자(H)의 보행이 불편해질 수 있고, 제1 힘측정 센서(160)와 제2 힘측정 센서(170)에 측정되는 측정 결과에도 오류가 발생할 수 있다.That is, the first wearable member (130) and the second wearable member (140) may cause structural deformation that rotates or twists around the leg linkage member (120) along the direction in which the leg force (F) of the user (H) is applied when the user (H) walks, which may cause the user (H) to have difficulty walking, and errors may also occur in the measurement results measured by the first force measuring sensor (160) and the second force measuring sensor (170).
결론적으로, 본 실시예에서는 제1 기어부(136)와 제2 기어부(146)의 기어 연결 구조로 인하여 제1 착용부재(130)와 제2 착용부재(140)가 서로 반대방향으로 연동되는 구조이므로, 웨어러블 로봇(100)의 다리 착용 구조를 개선하여 보행 안정성, 착용감 및 다리 힘(F)의 측정 정확도 등을 향상시킬 수 있다.In conclusion, in this embodiment, since the first wearing member (130) and the second wearing member (140) are structured to be linked in opposite directions due to the gear connection structure of the first gear part (136) and the second gear part (146), the leg wearing structure of the wearable robot (100) can be improved, thereby improving walking stability, wearing comfort, and measurement accuracy of leg power (F).
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, in the embodiments of the present invention, specific matters such as specific components, and limited examples and drawings have been described, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments described above, and those with common knowledge in the field to which the present invention pertains can make various modifications and variations from this description. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all things that are equivalent or equivalent to the claims below as well as the claims are considered to belong to the scope of the spirit of the present invention.
100: 웨어러블 로봇
110: 로봇 본체
120: 다리 연동 부재
130: 제1 착용부재
136: 제1 기어부
140: 제2 착용부재
146: 제2 기어부
150: 고정 부재
152: 결속 벨트
154: 포켓부
160: 제1 힘측정 센서
162: 제1 센서 설치면
170: 제2 힘측정 센서
172: 제2 센서 설치면
180: 센서 전선부
200: 다리 착용 모듈
D1: 전방
D2: 후방100: Wearable Robots
110: Robot body
120: Absence of bridge linkage
130: First wearable
136: 1st gear
140: Second wearable
146: 2nd gear
150: Fixed Absence
152: Binding Belt
154: Pocket
160: 1st force measuring sensor
162: 1st sensor installation surface
170: 2nd force measurement sensor
172: 2nd sensor installation surface
180: Sensor wire section
200: Leg Wear Module
D1: Forward
D2: Rear
Claims (9)
상기 로봇 본체에 상단부가 회전 가능하게 연결되고, 상기 사용자의 다리를 향해 하단부가 길게 연장되는 다리 연동 부재;
상기 다리 연동 부재의 하단부 일측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고, 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 전면부에 착용되는 제1 착용부재;
상기 다리 연동 부재의 하단부 타측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고, 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 후면부에 착용되는 제2 착용부재;
상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재를 상기 사용자의 다리에 고정시키도록 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재에 마련된 고정 부재;
상기 제1 착용부재에 전방으로 작용되는 상기 사용자의 다리 힘을 측정하도록 상기 제1 착용부재의 내측면에 배치된 제1 힘측정 센서; 및
상기 제2 착용부재에 후방으로 작용되는 상기 사용자의 다리 힘을 측정하도록 상기 제2 착용부재의 내측면에 배치된 제2 힘측정 센서;를 포함하고,
상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재는, 상기 사용자의 다리를 중심으로 서로 반대방향으로 회전시키도록 상기 다리 연동 부재의 하단부에 연동 가능하게 마련되며,
상기 제1 착용부재의 내측면에는 상기 제1 힘측정 센서를 부착시키기 위한 제1 센서 설치면이 형성되고, 상기 제2 착용부재의 내측면에는 상기 제1 센서 설치면과 서로 마주보도록 상기 제2 힘측정 센서를 부착시키기 위한 제2 센서 설치면이 형성되며,
상기 제1,2 센서 설치면은, 상기 제1,2 힘측정 센서를 더 안정적으로 부착 고정시키도록 평탄한 구조로 형성되되, 상기 제1,2 착용부재의 내측면보다 상기 사용자의 다리를 향해 융기된 형상으로 마련되어 상기 사용자의 다리에 안정적으로 밀착된 것을 특징으로 하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇.
A robot body worn on the user's body to assist the user's walking motion;
A leg linkage member having an upper portion rotatably connected to the robot body and a lower portion extending toward the user's legs;
A first wearable member, one end of which is rotatably connected to one side of the lower end of the above-mentioned bridge linkage member and is worn on the front part of the user's leg when the user walks;
A second wearable member, one end of which is rotatably connected to the other end of the lower end of the above-mentioned bridge linkage member and is worn on the back of the user's leg when the user walks;
A fixing member provided on the first wearing member and the second wearing member to fix the first wearing member and the second wearing member to the user's leg;
A first force measuring sensor arranged on the inner side of the first wearable member to measure the user's leg force applied forward to the first wearable member; and
A second force measuring sensor is disposed on the inner side of the second wearable member to measure the user's leg force applied backwards to the second wearable member;
The first wearable member and the second wearable member are provided so as to be linked to the lower part of the leg linkage member so as to rotate in opposite directions around the user's leg.
A first sensor installation surface for attaching the first force measuring sensor is formed on the inner surface of the first wearable member, and a second sensor installation surface for attaching the second force measuring sensor is formed on the inner surface of the second wearable member so as to face the first sensor installation surface.
The above first and second sensor installation surfaces are formed with a flat structure to more stably attach and fix the first and second force measuring sensors, but are formed with a raised shape toward the user's legs rather than the inner surface of the first and second wearing members, so that they are stably attached to the user's legs. A wearable robot with an improved leg-wearing structure characterized by:
상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재의 일단부는, 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재를 반대방향으로 회전시키도록 서로 간에 기어 구조로 연동 가능하게 연결되고,
상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재는, 상기 다리 연동 부재의 하단부를 중심으로 서로 벌어지거나 모아지는 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇.
In the first paragraph,
One end of the first wearing member and the second wearing member are interlocked with each other in a gear structure so as to rotate the first wearing member and the second wearing member in opposite directions,
A wearable robot with an improved leg wearing structure, characterized in that the first wearing member and the second wearing member rotate in a direction in which they spread apart or come together with respect to the lower part of the leg linkage member as the center.
상기 제1 착용부재는, 상기 다리 연동 부재의 하단부 일측에 회전 가능하게 연결된 제1 축연결부; 상기 제1 축연결부에서 길게 연장되어 상기 다리 전면부를 감싸는 형상으로 형성된 제1 착용부; 및 상기 제1 축연결부의 외주에 마련된 제1 기어부;를 포함하며,
상기 제2 착용부재는, 상기 다리 연동 부재의 하단부 타측에 회전 가능하게 연결된 제2 축연결부; 상기 제2 축연결부에서 길게 연장되어 상기 다리 후면부를 감싸는 형상으로 형성된 제2 착용부; 및 상기 제2 축연결부의 외주에 마련되고, 상기 제1 기어부와 결합된 제2 기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇.
In the second paragraph,
The first wearing member includes: a first shaft connecting portion rotatably connected to one side of the lower portion of the leg linking member; a first wearing portion formed in a shape that extends long from the first shaft connecting portion and wraps around the front portion of the leg; and a first gear portion provided on the outer periphery of the first shaft connecting portion.
A wearable robot with an improved leg wearing structure, characterized in that the second wearing member includes: a second shaft connecting portion rotatably connected to the other side of the lower end of the leg linkage member; a second wearing portion formed in a shape that extends long from the second shaft connecting portion and wraps around the rear end of the leg; and a second gear portion provided on the outer periphery of the second shaft connecting portion and coupled with the first gear portion.
상기 고정 부재는,
상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부를 상기 사용자의 다리에 착용된 상태로 고정시키도록 상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부에 결속 가능한 형태로 마련된 결속 벨트로 제공되는 것을 특징으로 하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇.
In the third paragraph,
The above fixed member is,
A wearable robot with an improved leg-worn structure, characterized in that it is provided with a fastening belt that is provided in a form that can be fastened to the first worn part and the second worn part to secure the first worn part and the second worn part in a state of being worn on the user's leg.
상기 제1 힘측정 센서와 상기 제2 힘측정 센서에 전기적으로 연결되는 센서 전선부;를 더 포함하고,
상기 센서 전선부는 상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부의 내측면을 따라 배치되며,
상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부의 내측면 또는 상기 고정 부재의 내측면 중 어느 하나에는, 상기 센서 전선부를 내부에 삽입하는 형태로 수용되기 위한 포켓부가 마련되고,
상기 포켓부의 양측은 상기 제1,2 힘측정 센서에 연결되는 상기 센서 전선부의 양단부를 외부로 꺼내도록 상기 제1,2 힘측정 센서를 향해 개구되게 형성된 것을 특징으로 하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇.
In any one of claims 1 to 4,
Further comprising a sensor wire section electrically connected to the first force measuring sensor and the second force measuring sensor;
The above sensor wire portion is arranged along the inner surface of the first wearing portion and the second wearing portion,
A pocket is provided on one of the inner surface of the first wearable portion and the second wearable portion or the inner surface of the fixing member to accommodate the sensor wire portion by inserting it therein.
A wearable robot with an improved leg-wearing structure, characterized in that both sides of the pocket portion are formed to be open toward the first and second force measuring sensors so that both ends of the sensor wire portion connected to the first and second force measuring sensors can be brought out to the outside.
상기 로봇 본체에 상단부가 회전 가능하게 연결되고, 상기 사용자의 다리를 향해 하단부가 길게 연장되는 다리 연동 부재;
상기 다리 연동 부재의 하단부 일측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고, 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 전면부에 착용되는 제1 착용부재;
상기 다리 연동 부재의 하단부 타측에 일단부가 회전 가능하게 연결되고, 상기 사용자의 보행시 상기 사용자의 다리 후면부에 착용되는 제2 착용부재;
상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재를 상기 사용자의 다리에 고정시키도록 상기 제1 착용부재와 상기 제2 착용부재에 마련된 고정 부재;
상기 제1 착용부재에 전방으로 작용되는 상기 사용자의 다리 힘을 측정하도록 상기 제1 착용부재의 내측면에 배치된 제1 힘측정 센서;
상기 제2 착용부재에 후방으로 작용되는 상기 사용자의 다리 힘을 측정하도록 상기 제2 착용부재의 내측면에 배치된 제2 힘측정 센서; 및
상기 제1 힘측정 센서와 상기 제2 힘측정 센서에 전기적으로 연결되는 센서 전선부;를 포함하고,
상기 센서 전선부는 상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부의 내측면을 따라 배치되며,
상기 제1 착용부와 상기 제2 착용부의 내측면 또는 상기 고정 부재의 내측면 중 어느 하나에는, 상기 센서 전선부를 내부에 삽입하는 형태로 수용하기 위한 포켓부가 마련되고,
상기 포켓부의 양측은 상기 제1,2 힘측정 센서에 연결되는 상기 센서 전선부의 양단부를 외부로 꺼내도록 상기 제1,2 힘측정 센서를 향해 개구되게 형성된 것을 특징으로 하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇.
A robot body worn on the user's body to assist the user's walking motion;
A leg linkage member having an upper portion rotatably connected to the robot body and a lower portion extending toward the user's legs;
A first wearable member, one end of which is rotatably connected to one side of the lower end of the above-mentioned bridge linkage member and is worn on the front part of the user's leg when the user walks;
A second wearable member, one end of which is rotatably connected to the other end of the lower end of the above-mentioned bridge linkage member and is worn on the back of the user's leg when the user walks;
A fixing member provided on the first wearing member and the second wearing member to fix the first wearing member and the second wearing member to the user's leg;
A first force measuring sensor arranged on the inner side of the first wearable member to measure the user's leg force applied forward to the first wearable member;
A second force measuring sensor arranged on the inner side of the second wearable member to measure the user's leg force applied backwards to the second wearable member; and
A sensor wire section electrically connected to the first force measuring sensor and the second force measuring sensor is included;
The above sensor wire portion is arranged along the inner surface of the first wearing portion and the second wearing portion,
A pocket is provided on one of the inner surface of the first wearable portion and the second wearable portion or the inner surface of the fixing member to accommodate the sensor wire portion by inserting it therein.
A wearable robot with an improved leg-wearing structure, characterized in that both sides of the pocket portion are formed to be open toward the first and second force measuring sensors so that both ends of the sensor wire portion connected to the first and second force measuring sensors can be brought out to the outside.
상기 제1 착용부재의 내측면에는 상기 제1 힘측정 센서를 부착시키기 위한 제1 센서 설치면이 형성되고, 상기 제2 착용부재의 내측면에는 상기 제1 센서 설치면과 서로 마주보도록 상기 제2 힘측정 센서를 부착시키기 위한 제2 센서 설치면이 형성되며,
상기 제1,2 센서 설치면은, 상기 제1,2 힘측정 센서를 더 안정적으로 부착 고정시키도록 평탄한 구조로 형성되되, 상기 제1,2 착용부재의 내측면보다 상기 사용자의 다리를 향해 융기된 형상으로 마련되어 상기 사용자의 다리에 안정적으로 밀착된 것을 특징으로 하는 다리 착용 구조를 개선한 웨어러블 로봇.In Article 8,
A first sensor installation surface for attaching the first force measuring sensor is formed on the inner surface of the first wearable member, and a second sensor installation surface for attaching the second force measuring sensor is formed on the inner surface of the second wearable member so as to face the first sensor installation surface.
The above first and second sensor installation surfaces are formed with a flat structure to more stably attach and fix the first and second force measuring sensors, but are formed with a raised shape toward the user's legs rather than the inner surface of the first and second wearing members, so that they are stably attached to the user's legs. A wearable robot with an improved leg-wearing structure characterized by:
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