KR101293650B1 - 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 하지 관절 상부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 상부 브레이스(100); 하지 관절 하부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 하부 브레이스(200); 및 상기 하지 관절 중심으로 상기 상부브레이스 및 하부 브레이스(200)가 회동되는 경우, 상기 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)의 적어도 하나의 측면에 연결되고, 상기 상부 브레이스에 고정된 격벽레버(333)로 2개의 공간으로 구획되고 유체가 채워진 로터리 실린더(330)와, 상기 로터리 실린더(330) 하부에서 상기 2개의 공간과 연결되어 유체를 이동시키는 연결관(335)과, 상기 연결관(335) 사이에서 상기 유체의 이동을 차단하는 엑츄에이터(350)로 구성된 상기 브레이스의 회동을 선택적으로 제한하는 관절 고정부(300)를 포함한다.
이와 같은 본 발명은 간단하고 용이한 구성으로 착용자의 선택에 따라 하지의 하지 관절을 중심으로 하는 회동을 선택적으로 제한하거나 차단하여, 관절을 다양한 각도로 고정 및 해제가 자동으로 이루어지게 함으로써, 하지 관절을 굽힌 상태로 서서 작업을 하여야 할 때 신체를 안정적으로 지지해 줄 수 있는 하지 지지 보조기구 및 그 동작 방법을 제공한다.

Description

로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구 및 그 동작 방법{supporting aid with rotary type automatic joint locking system for leg, and operation method thereof}

본 발명의 하지 지지 보조기구 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 하지 지지가 가능한 로터리형 자동 관절 고정 장치를 갖는 하지 지지 보조기구 및 그 동작방법에 관한 것이다.

서서 작업을 하는 경우 하지는 신체의 무게를 지탱하여야 한다. 하지 관절이 완전히 펴진 상태로 서면 체중이 관절의 안정성을 증가시키도록 작용하기 때문에 큰 노력 없이 서 있을 수 있다. 그러나 하지 관절이 굴곡된 상태로 서 있게 되면 이 자세를 유지하기 위하여 하지 근육의 수축이 필요하다. 이는 개인에게 육체적 피로와 잘못된 자세를 유발하고 이는 작업능률을 저하시키게 된다.

그리고 종래의 하지 지지 보조기구의 구조는 상부 및 하부 구조를 단순하게 연결하여 무릎을 중심으로 하지가 회동하는 관절을 수동으로 고정하여야 하였고, 자세 위치 고정부로 로봇 수트(robot suit)가 있지만, 장치가 복잡하고 단가가 높다는 단점이 있었다.

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 간단한 구성으로 자동 관절 고정 및 해제가 가능하여 다리를 굽히고 서서 작업을 할 때 안정적으로 신체를 지지해 줄 수 있는 하지 지지 보조기구를 제공하고자 함이다.

또한, 자동으로 착용자의 자세 또는 움직임을 파악하여 그 의도에 알맞게 지지 보조하는 역할을 수행하는 편리하고 간단한 하지 지지 보조기구의 동작방법을 제공하고자 함이다.

상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 제1 특징은 하지 관절 상부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 상부 브레이스(100); 하지 관절 하부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 하부 브레이스(200); 및 상기 하지 관절 중심으로 상기 상부브레이스 및 하부 브레이스(200)가 회동되는 경우, 상기 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)의 적어도 하나의 측면에 연결되고, 상기 상부 브레이스에 고정된 격벽레버(333)로 2개의 공간으로 구획되고 유체가 채워진 로터리 실린더(330)와, 상기 로터리 실린더(330) 하부에서 상기 2개의 공간과 연결되어 유체를 이동시키는 연결관(335)과, 상기 연결관(335) 사이에서 상기 유체의 이동을 차단하는 엑츄에이터(350)로 구성된 상기 브레이스의 회동을 선택적으로 제한하는 관절 고정부(300)를 포함한다.

여기서, 상기 엑츄에이터(350)는, 상기 연결관(335) 사이에서 상기 유체의 이동을 차단하는 솔레노이드 엑츄에이터(350)인 것이 바람직하고, 상기 엑츄에이터(350)의 샤프트가 상기 연결관(335) 외측에서 관통하여 사기 샤프트(353)의 이동으로 상기 연결관(335) 내부의 유체 이동을 차단 또는 해제하되, 상기 샤프트(353) 일부에 형성된 샤프트 관통홀(355)이 형성되어 상기 유체 이동을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상기 상부 브레이스(100) 내측에 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지가 설치되고, 상기 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지의 측정신호에 따라 상기 관절 고정부(300)의 동작을 제어하는 것일 수 있고, 상기 브레이스 일부에 적어도 하나의 모션 감지센서(130)가 설치되는 것일 수 있다.

그리고, 본 발명의 제2 특징은 하지 관절 상부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 상부 브레이스(100); 하지 관절 하부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 하부 브레이스(200); 및 외주면을 따라 일정 간격으로 다수개의 홀이 형성된 디스크 형상으로, 상기 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)를 상기 디스크 중심축을 중심으로 회동 연결하는 관절 디스크(310)와, 상기 어느 하나의 홀(315)에 샤프트를 삽입시켜 선택적으로 상기 브레이스의 회동을 차단하는 리니어 모터(351)로 구성된 관절 고정부(300)를 포함한다.

여기서, 상기 디스크 중심에 상기 디스크의 회전량을 산출하여, 상기 리니어 모터(351)의 구동을 제어하는 엔코더(360)를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 상부 브레이스(100) 내측에 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지가 설치되고, 상기 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지의 측정신호에 따라 상기 관절 고정부(300)의 동작을 제어하는 것이 바람직하며, 상기 브레이스 일부에 적어도 하나의 모션 감지센서(130)가 설치되는 것이 바람직하다.

더하여, 본 발명의 제3 특징은 상술한 하지 지지 보조기구의 동작 방법으로, (a) 상기 모션 감지센서(130)가 착용자의 움직임을 감지하는 단계; (b) 상기 움짐임이 일정 시간 동안 없는 경우, 상기 관절 고정부(300)가 작동하여 상기 브레이스의 회동을 차단시켜 관절을 고정하는 단계; (c) 상기 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지에서 측정된 변화량 값이 미리 설정된 값(Δα) 이상인 경우, 상기 관절 고정부(300)가 상기 브레이스의 회동 차단을 해제하는 단계; 및 (d) 상기 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지에서 측정된 변화량 값이 미리 설정된 값(Δα) 미만인 경우, 상기 (b) 단계 이하를 반복하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명은 간단하고 용이한 구성으로 착용자의 선택에 따라 하지 관절을 중심으로 하는 회동을 선택적으로 제한하거나 차단하여, 자동으로 관절을 고정되게 함으로써, 하지를 굽히고 서서 작업을 할 때 신체를 안정적으로 지지해 줄 수 있는 하지 지지 보조기구를 제공한다.

또한, 하지의 지지하며 관절을 중심으로 하는 회동의 저항력을 선택하거나 제어할 수 있기 때문에 다양한 각도에서 관절 고정이 가능하여 착용자의 선택의 폭을 넓힐 수 있고, 설치구성이 컴팩트하고 용이하여 제조단가 낮다는 큰 장점이 있다.

더하여, 자동으로 착용자의 자세 또는 움직임을 파악하여 그 의도에 알맞게 지지 보조하는 역할을 수행하는 편리하고 간단한 하지 지지 보조기구의 동작방법을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하지 지지 보조기구의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 하지 지지 보조기구의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 로터리 디스크 형상의 관절 고정부를 갖는 하지 보조기구의 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 하지 지지 보조기구의 동작 방법의 흐름을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하지 지지 보조기구의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하지 지지 보조기구는 하지 관절 상부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 상부 브레이스(100); 하지 관절 하부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 하부 브레이스(200); 및 상기 하지 관절 중심으로 상기 상부브레이스 및 하부 브레이스(200)가 회동되는 경우, 상기 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)의 적어도 하나의 측면에 연결되고, 상기 상부 브레이스(100)에 고정된 격벽레버(333)로 2개의 공간으로 구획되고 유체가 채워진 로터리 실린더(330)와, 상기 로터리 실린더(330) 하부에서 상기 2개의 공간과 연결되어 유체를 이동시키는 연결관(335)과, 상기 연결관(335) 사이에서 상기 유체의 이동을 차단하는 엑츄에이터(350)로 구성된 상기 브레이스의 회동을 선택적으로 제한하는 관절 고정부(300)를 포함하여 구성된다.

하지 지지 보조 기구는 일반적으로 관절을 중심으로 상부 브레이스(100)와 하부 브레이스(200) 및 상기 브레이스의 회동을 선택적으로 차단하는 자세관절 고정부가 연결되어 일체화된 구조로 구성된다. 탈장착 가능한 형태로 각각 허벅지와 종아리 부분을 감싸며 상부 및 하부의 하지를 지지하는 구조이다. 또 종아리 부분과 족부를 감싸는 구조로 구성될 수 있다.

그러나 종래의 구조는 상부 및 하부 브레이스를 단순하게 연결하여 관절을 중심으로 하지가 회동하는 경우 수동으로 고정하여야 하는 문제점이 있었고, 관절 고정부로 로봇 수트와 같이 외부의 복잡한 장치를 통해 관절를 고정하거나 지지하는 구조를 제안하였지만, 장치가 복잡하고 단가가 높다는 단점이 있었다.

이에 본 발명의 실시예에는 상부 및 하부 브레이스를 연결하는 관절부위에 로터리 실린더(330) 및 엑츄에이터(350)로 구성된 관절 고정 장치를 연결하는 구조로서, 상기 상부 브레이스(100)의 회동에 따라 상기 로터리 실리더(330)에 채워진 유체가 이동하게 되고, 상기 유체의 이동을 상기 엑츄에이터(350)로 선택적으로 차단시킴으로써, 착용자가 필요에 따라 관절을 고정할 수 있는 편리하고 안정적인 하지 보조 기구를 제안한다.

도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하지 지지 보조기구는 하지에 탈장착이 가능하고 하지를 감싸서 지지하는 상부 및 하부 브레이스(100,200)와, 상부 및 하부 브레이스(200) 측면에 회동 지지되어 서로 연결되는 로터리 실리더 구동 형태의 관절 고정부(300)로 구성된다. 여기서 관절 고정부(300)는 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)의 사이의 관절부위에 장착된 로터리 실리더와 상기 실린더 내부의 유체의 이동을 연결하는 연결관(335)과, 상기 연결관(335) 사이에서 상기 유체의 이동을 선택적으로 차단하는 엑츄에이터(350)로 구성된다.

즉, 착용자가 본 발명의 실시예에 따른 하지 지지 보조기구를 착용하여 관절을 구부리게 되면, 2개의 공간으로 구획된 로터리 실린더(330) 내부에 위치한 상부 브레이스(100)와 고정 연결된 격벽레버(333)가 중심축을 중심으로 회동하게 되고, 상기 격벽레버(333)에 의해 로터리 실린더(330) 내부에 채워진 유체가 연결관(335)을 따라 상기 2개의 공간을 왕복운동 하게 된다. 그리고, 샤프트(353)의 구동을 유도하는 솔레노이드 엑츄에이터(350)가 상기 샤프트(353)를 상기 연결관(335) 사이를 관통시켜 상기 유체의 이동을 선택적으로 차단하여 상기 브레이스의 회동을 차단하게 되는 구조이다.

이와 같은 본 발명의 실시예는 간단하고 용이한 구성으로 착용자의 선택에 따라 하지의 관절을 중심으로 하는 회동을 선택적으로 제한하거나 차단할 수 있기 때문에, 용이하게 특정한 각도로 고정 및 해제가 용이하여 하지 관절을 굽히고 서서 작업을 하여야 할 때 신체를 안정적으로 지지해 줄 수 있다는 큰 장점이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 하지 지지 보조기구의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 관절 고정부(300)에서 로터리 실린더(330)(370)는 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)의 연결 부위에 장착되고, 상부 브레이스가 상기 실리더 내부에서 2개의 공간으로 구획시키는 격벽레버(333)와 고정 연결되어 있다. 그리고, 연결관(335)이 각 공간 하부로 연장되어 연결되어 있고, 상기 연결관(335) 사이에서 내부에 채워진 유체의 이동을 선택적으로 차단할 수 있도록 샤프트의 구동을 유도하는 솔레노이드 엑츄에이터(350)가 설치되되, 상기 샤프트(353)에는 유체가 관통할 수 있는 샤프트 관통홀(355)이 형성되어 있는 구조라는 점이 상기 실시예의 특징이다.

여기서 솔레노이드 엑츄에이터(350)의 샤프트에 관통홀(355)을 형성시킨 것은, 상기 샤프트 관통홀(355)이 연결관(335) 사이에 삽입되면, 상기 샤프트 관통홀(355)이 상기 연결관(335)에서 열리는 정도에 따라 유체를 이동시킬 수 있기 때문에, 샤프트 관통홀(355)이 형성된 샤프트의 구동만으로 이동시킬 수 있는 유체의 이동을 제어할 수 있고, 이를 통해 상기 브레이스의 회동의 저항력을 조절 또는 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 샤프트에 샤프트 관통홀(355)을 형성시키게 되면, 상기 샤프트 관통홀(355)이 연결관(335)에 열리는 정도에서만 유체가 통과할 수 있기 때문에 정밀한 제어가 가능할 뿐만 아니라, 상기 샤프트(353)를 상기 연결관(335) 이동하면서 발생 될 수 있는 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있어서 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.

더하여, 상기 샤프트 관통홀(355)이 열려있는 정도에 따라 유체 이동의 저항력을 제어할 수 있기 때문에 착용자가 관절의 움직임을 제한하는 선택의 폭을 넓힐 수 있는 큰 장점이 있다.

도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 로터리 디스크 형상의 관절 고정부를 갖는 하지 보조기구의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하지 보조 기구는 하지 관절 상부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 상부 브레이스(100); 하지 관절 하부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 하부 브레이스(200); 및 외주면을 따라 일정 간격으로 다수개의 홀(315)이 형성된 디스크 형상으로, 상기 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)를 상기 디스크 중심축을 중심으로 회동 연결하는 관절 디스크(310)와, 상기 어느 하나의 홀(315)에 샤프트를 삽입시켜 선택적으로 상기 브레이스의 회동을 차단하는 리니어 모터(351)로 구성된 관절 고정부를 포함하여 구성된다.

여기서, 리니어 모터(351)는 적어도 하나로 설치되는 것이 가능하고, 기구의 설계에 맞게 다수 설치하는 것도 가능하다. 리니어 모터(351)의 구동은 착용자가 선택적으로 스위칭하여 구동시키는 것도 가능하고, 착용자의 움직임이나 브레이스에 가해지는 압력을 감지하여 상황에 따라 자동으로 구동이 가능하도록 하여 착용자의 편의성을 증대시키는 것도 가능하다.(도 5 참조)

그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 관절 디스크의 외주면을 따라 형성된 일정 간격을 갖는 다수의 홀(315)에 상기 리니어 샤프트가 삽입되도록 하기 위해서는 관절 디스크(310)의 회전 이동 거리를 정확히 파악해야 하므로, 본 발명의 실시예에서는 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)가 힌지 등을 통하여 회동 연결되고, 관절 디스크(310)의 중심부에 엔코더(360)를 설치하여 상기 상부 또는 하부 브레이스의 회전비 또는 회전량을 측정하여 상기 홀(315)의 위치를 파악하여 상기 리니터 모터(351)가 구동되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 엔코더(360)를 통해 상기 관절 디스크의 회전 이동거리를 정확하게 파악해야 상기 홀(335)과 상기 관절 디스크(310) 외부에서 삽입되는 리니어 샤프트를 정확하게 끼워 맞출 수 있기 때문이다.

그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상부 및 하부 브레이스(100,200) 어느 한 쪽에 기울기 센서, 자이로 센서, 또는 가속도 센서와 같은 모션 감지 센서(130)를 장착하고, 착용자의 모션을 감지하여 상술한 관절 고정부(300)에 전달함으로써, 특정한 자세에서 관절을 자동적으로 고정할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 브레이스 내측면에는 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지 등을 장착하여 착용자가 브레이스에 가하는 압력의 변화량 값이 기준을 넘어서게 되면, 자세의 변화를 시작하는 것으로 볼 수 있기 때문에 상기 감지신호는 상기 관절 고정부(300)의 구동 기준점 신호 역할을 할 수 있다.

이와 같이, 도 1 및 도 3의 실시예에서 나타난 바와 같이, 로터리형 관절 고정부를 착용자의 관절부위에 설치하여 자동으로 브레이스의 회동을 차단 또는 해제하게 함으로써, 하지를 굴곡하고 작업해야 할때 체중을 지지하는 안정되고 편리한 하지 보조기구를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 설치구성이 컴팩트하고 용이하여 제조단가 낮다는 큰 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 하지 지지 보조기구의 동작 방법의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하지 지지 보조기구의 동작 방법은 (a) 상기 모션 감지센서가 상기 착용자의 움직임을 감지하는 단계(S100); (b) 움짐임이 일정 시간동안 없는 경우(S210), 상기 관절 고정부(300)가 작동하여 상기 브레이스의 회동을 차단시켜 자세를 고정하는 단계(S230); (c) 상기 압력센서 또는 스트레인 게이지에서 측정된 변화량 값이 미리 설정된 값(Δα) 이상인 경우(S310), 상기 관절 고정부(300)가 상기 브레이스의 회동 차단을 해제하는 단계(S330); 및 (d) 상기 압력센서 또는 스트레인 게이지에서 측정된 변화량 값이 미리 설정된 값(Δα) 미만인 경우(S315), 상기 (b) 단계 이하를 반복하는 단계를 포함하여 구성된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 착용자가 본 발명의 실시예에 따른 하지 지지 보조기구를 착용하면, 도 3의 실시예에서 나타낸 바와 같이, 브레이스에 장착된 모션 감지센서가 착용자의 움직임 또는 자세를 감지하고(S100), 일정시간 동안 움직임이 없는 경우(S210), 관절 고정부(300)가 자동으로 브레이스의 회동을 차단시켜 관절을 고정한다.(S230)

예를 들어 착용자가 가만히 일정 시간 동안 한 자세로 서 있는 경우, 움직임이 일정시간 동안 없기 때문에, 관절 고정부(300)의 리니어 모터(350)가 가지관(375)에 리니어 샤프트가 삽입되어 유체의 이동을 차단시켜 관절을 고정시키게 됨으로써, 착용자는 하지 근육의 수축 없이 자세를 유지할 수 있게 된다.

그리고 나서, 다시 착용자가 자세를 변화시키거나 움직이게 되면, 브레이스 내측에 설치된 압력센서 또는 스트레인 게이지에 압력이 변화가 발생하고, 센서에서 측정된 변화량 값이 미리 설정해 놓은 변화량 값(Δα) 이상인 경우(S310), 상기 관절 고정을 해제함으로써(S330), 착용자의 행동에 따른 의도를 파악하여 관절 고정을 자동으로 해제하여, 손으로 관절 고정부(300)를 조작할 필요 없이 편리하게 착용자의 하지를 지지하고 보조할 수 있는 장치를 제공할 수 있게 된다. 여기서 착용자의 움직임에 의한 압력센서 등의 측정된 변화량 값이 특정 값(Δα) 미만인 경우(S315), 관절 고정은 지속되게 된다.(S230)

이와 같은 측정된 변화량 값을 적용하는 것은 브레이스 어느 한 부분에서 설치된 압력센서 또는 스트레인 게이지의 측정값에 변화량이 (Δα)을 미리 설정하여 그 미만인 경우는 착용자의 자세 변화가 없는 경우로 판단하여 위치 고정을 유지하고, (Δα) 이상인 경우 압력 등의 변화가 많은 것이어서 착용자의 자세 변화를 의도하는 것으로 파악하여 관절 고정부의 고정을 해제하여 착용자의 행동 변화에 따라 그에 알맞게 작동하는 방법을 제공하기 위함이다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 계속적인 움직임 있는 상태는 항상 관절 고정부(300)가 고정이 해제된 상태를 유지하게 되고, 착용자가 움직임 없는 경우에만 위치를 고정하여 안정적으로 지지할 수 있게 함으로써, 자동으로 착용자의 자세 또는 움직임을 파악하여 그 의도에 알맞게 지지 보조하는 역할을 수행하는 편리하고 간단한 하지 지지 보조기구의 동작방법을 제공하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 상부 브레이스, 130: 모션 감지센서, 150: 압력센서,
200: 하부 브레이스, 300: 관절 고정부,
310: 관절 디스크, 315: 관통홀, 350: 리니어 모터,
330: 로터리 실린더, 333: 격벽레버, 335: 연결관,
350: 솔레노이드 엑츄에이터, 351: 리니어 모터, 353: 샤프트,
355: 샤프트 관통홀, 360: 엔코더,

Claims (10)

1. 하지 관절 상부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 상부 브레이스(100);
   하지 관절 하부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 하부 브레이스(200); 및
   상기 하지 관절 중심으로 상기 상부브레이스 및 하부 브레이스(200)가 회동되는 경우, 상기 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)의 적어도 하나의 측면에 연결되고, 상기 상부 브레이스에 고정된 격벽레버(333)로 2개의 공간으로 구획되고 유체가 채워진 로터리 실린더(330)와, 상기 로터리 실린더(330) 하부에서 상기 2개의 공간과 연결되어 유체를 이동시키는 연결관(335)과, 상기 연결관(335) 사이에서 상기 유체의 이동을 차단하는 엑츄에이터(350)로 구성된 상기 브레이스의 회동을 선택적으로 제한하는 관절 고정부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 엑츄에이터(350)는,
   상기 연결관(335) 사이에서 상기 유체의 이동을 차단하는 솔레노이드 엑츄에이터(350)인 것을 특징으로 하는 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 엑츄에이터(350)의 샤프트가 상기 연결관(335) 외측에서 관통하여 사기 샤프트(353)의 이동으로 상기 연결관(335) 내부의 유체 이동을 차단 또는 해제하되, 상기 샤프트(353) 일부에 형성된 샤프트 관통홀(355)이 형성되어 상기 유체 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 상부 브레이스(100) 내측에 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지가 설치되고, 상기 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지의 측정신호에 따라 상기 관절 고정부(300)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 브레이스 일부에 적어도 하나의 모션 감지센서(130)가 설치되는 것을 특징으로 하는 하지 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 지지 보조기구.
   
6. 하지 관절 상부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 상부 브레이스(100);
   하지 관절 하부에 위치하여 하지를 지지하고, 탈장착이 가능한 구조의 하부 브레이스(200);
   외주면을 따라 일정 간격으로 다수개의 홀이 형성된 디스크 형상으로, 상기 상부 브레이스(100) 및 하부 브레이스(200)를 상기 디스크 중심축을 중심으로 회동 연결하는 관절 디스크(310)와, 상기 어느 하나의 홀(315)에 샤프트를 삽입시켜 선택적으로 상기 브레이스의 회동을 차단하는 리니어 모터(351)로 구성된 관절 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 디스크 중심에 상기 디스크의 회전량을 산출하여, 상기 리니어 모터(351)의 구동을 제어하는 엔코더(360)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 상부 브레이스(100) 내측에 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지가 설치되고, 상기 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지의 측정신호에 따라 상기 관절 고정부(300)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 브레이스 일부에 적어도 하나의 모션 감지센서(130)가 설치되는 것을 특징으로 하는 로터리형 자동 관절 고정장치를 갖는 하지 지지 보조기구.
   
10. 제5항 또는 제9항의 하지 지지 보조기구의 동작방법에 있어서,
    (a) 상기 모션 감지센서(130)가 착용자의 움직임을 감지하는 단계;
    (b) 상기 움짐임이 일정 시간 동안 없는 경우, 상기 관절 고정부(300)가 작동하여 상기 브레이스의 회동을 차단시켜 관절을 고정하는 단계;
    (c) 상기 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지에서 측정된 변화량 값이 미리 설정된 값(Δα) 이상인 경우, 상기 관절 고정부(300)가 상기 브레이스의 회동 차단을 해제하는 단계; 및
    (d) 상기 압력센서(150) 또는 스트레인 게이지에서 측정된 변화량 값이 미리 설정된 값(Δα) 미만인 경우, 상기 (b) 단계 이하를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 지지 보조기구 동작 방법.
    
    
    
    

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