KR101315199B1 - Walking assistant robots to use passive muscle compensation device - Google Patents

Walking assistant robots to use passive muscle compensation device Download PDF

Info

Publication number
KR101315199B1
KR101315199B1 KR1020120033762A KR20120033762A KR101315199B1 KR 101315199 B1 KR101315199 B1 KR 101315199B1 KR 1020120033762 A KR1020120033762 A KR 1020120033762A KR 20120033762 A KR20120033762 A KR 20120033762A KR 101315199 B1 KR101315199 B1 KR 101315199B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frame
spring
link
user
foot
Prior art date
Application number
KR1020120033762A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김정엽
김민기
김범중
천희범
하재광
Original Assignee
서울과학기술대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울과학기술대학교 산학협력단 filed Critical 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority to KR1020120033762A priority Critical patent/KR101315199B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101315199B1 publication Critical patent/KR101315199B1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/008—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about using suspension devices for supporting the body in an upright walking or standing position, e.g. harnesses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H2003/001—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about on steps or stairways
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A61H2201/1215—Rotary drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1659—Free spatial automatic movement of interface within a working area, e.g. Robot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5071—Pressure sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/10—Leg
    • A61H2205/102—Knee
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2230/00—Measuring physical parameters of the user
    • A61H2230/80—Weight
    • A61H2230/805—Weight used as a control parameter for the apparatus

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

PURPOSE: A walking assistant robot assisting the walk of a user is provided to be mass-produced at an affordable price and hasten time when the robot is commercialized. CONSTITUTION: A walking assistant robot assisting the walk of a user comprises: a femoral region frame which supports a femoral region, is formed in the outer side of thigh and controls actively the position of a spring section by rotating a cam counterclockwise with an angle of 0-180° through a motor; a link frame which is formed between a supporting part and the spring section, applies pressure to an elastic spring as much as a gap between the supporting part and the spring section which is narrowed when knee articulation bends and removes the pressure of the elastic spring as much as a gap developed when a knee joint stretches out; a lower leg frame which supports a lower leg part, is formed at the outer side of calf and includes a spring section offsetting load which is applied to a user; and a foot frame which supports a foot, is fixed to the foot of the user and is naturally rotated according to the movement of an ankle by fixing the upper end with the lower leg frame in order to help the walk of the user. In the lower leg frame, the upper end is fixed to the femoral region frame and the bottom end is fixed to the foot frame.

Description

패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족행 보행 보조로봇{Walking assistant robots to use passive muscle compensation device}Walking assistant robots to use passive muscle compensation device

본 발명은 능동적인 제어가 가능하고, 모터 및 자동제어부품을 최소화하여 가격경쟁력을 갖추고 상용화시기를 앞당길 수 있어 보급화가 빠르게 진행될 수 있고, 오작동이나 제어오류로 인한 안전사고를 방지할 수 있는 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족형 보행 보조로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention is capable of active control, minimizing motor and automatic control parts, price competitiveness and speeding the commercialization time, so that the popularization can proceed quickly, and passive type that can prevent safety accidents due to malfunction or control error. An object of the present invention is to provide a foot type walking aid robot using a muscle strength compensation device.

보행 보조로봇은 산업화의 발전에 따라 인구의 평균연령이 높아지는 고령화 사회에 접어들며 고령자의 인구가 증가하고 근력이 쇠약해진 고령자의 보행을 보조할 수 있는 기구의 필요성이 높아짐에 따라 노약자의 보행보조기구나, 사고나 선천적인 장애로 인해 몸이 불편한 사람들의 하반신을 보조하여 보행을 도와주는 재활 보조기구나, 노동근로자들과 같은 장시간 육체적인 일을 하는 사람들의 하중을 받쳐 주는 역할을 하는 산업현장용 근력 증폭기 등에 응용되어 사회 전반적으로 널리 사용되고 있다.As the pedestrian robot enters an aging society where the average age of the population increases with the development of industrialization, the need for a pedestrian aid system for the elderly and the elderly increases as the population of the elderly increases and the necessity of a mechanism that can assist the walking of the elderly is weakened. Rehabilitation aids to assist the lower body of people who are uncomfortable due to accidents or congenital disorders, or industrial strength muscle amplifiers that support loads of long-term physical workers such as labor workers. It is widely used throughout society.

하지만, 기존의 보행 보조로봇은 각 관절마다 모터를 사용하는 능동형 제어를 하여 제어 변수가 많아져 그로 인한 오작동이나 제어오류로 인해 모터의 발진과 같은 안정성에 중요한 문제가 있고, 제품의 중량이 커 휴대 및 보관이 어렵고, 고용량의 모터 및 센서등의 능동적인 제어를 하는 다수개의 고가의 부품으로 제작되어 제작비용이 상승되어 높은 가격으로 인해 일반인들이 구매하기 어려워 상용화가 어려워 실질적으로 주 사용층인 노약자나 노동인부들이 보편적으로 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
However, the existing walking assistance robot has active control using a motor for each joint, so there are many control variables, and there are important problems in stability such as motor oscillation due to malfunction or control error. It is difficult to store, and is made of many expensive parts that actively control high capacity motors and sensors. As a result, the manufacturing cost is increased, and it is difficult for the general public to purchase due to the high price. There was a problem that laborers were not able to use universally.

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 모터 및 자동제어부품을 최소화한 보행 보조로봇을 제작하여, 저렴한 비용으로 제작이 가능하고 대량생산이 가능하여 가격경쟁력을 갖추고 상용화시기를 앞당길 수 있어 보급화가 빠르게 진행될 수 있고, 제품의 무게가 경량화되어 휴대 및 보관이 용이하고, 오작동이나 제어오류로 인한 안전사고를 방지할 수 있으며, 보행하지 않을 경우 의자에 앉거나 무릎을 구부리는 것이 용이한 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족형 보행 보조로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, the present invention manufactures a walking aid robot with a minimum of motor and automatic control parts, can be manufactured at low cost, and mass production is possible, so that the price competitiveness and the commercialization time can be accelerated. Passive strength compensation that can be carried out, the weight of the product is light and easy to carry and store, to prevent safety accidents due to malfunction or control error, and to sit on a chair or bend the knee when not walking An object of the present invention is to provide a foot-type walking assistance robot using a device.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족행 보행 보조로봇은 In order to achieve the above object, an ambulatory gait assisting robot using a passive muscle strength compensation device according to the present invention is

허벅지의 바깥쪽 측면에 형성되어 허벅지를 지지하는 대퇴부 프레임과,A thigh frame formed on the outer side of the thigh to support the thigh,

링크부는 대퇴부와 하퇴부의 사이에 형성되어 탄성스프링에 하중을 전달하는 링크 프레임과,The link unit is formed between the thigh and the lower thigh and the link frame for transmitting a load to the elastic spring,

종아리의 바깥쪽 측면에 형성되어 종아리를 지지하는 하퇴부 프레임과, A lower thigh frame formed on the outer side of the calf to support the calf,

사용자의 족부에 고정되어 보행시 발바닥을 받쳐주고 발목의 움직임에 따라 자연스럽게 회전되며 보행을 도와주는 족평부 프레임이 결합되어 구성됨으로써 달성된다.
The foot is fixed to the user's foot to support the foot when walking and is naturally rotated according to the movement of the ankle is achieved by combining the foot frame frame to help walking.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 모터 및 자동제어부품을 최소화한 보행 보조로봇을 제작하여, 저렴한 비용으로 제작이 가능하고 대량생산이 가능하여 가격경쟁력을 갖추고 상용화시기를 앞당길 수 있으며, 구입부담을 줄여주어 단체나 법인이 아닌 개인이 구입할 수 있어 보급화가 빠르게 진행될 수 있고, 제품의 무게가 경량화되어 휴대 및 보관이 용이하고, 저용량의 모터로 캠을 돌려 탄성스프링의 위치만을 액티브하게 제어하여 오작동이나 제어오류로 인한 안전사고를 방지할 수 있으며, 탄성스프링과 연결되는 링크부의 분리 및 결합이 간단하여 보행하지 않을 경우 의자에 앉거나 무릎을 구부리는 것이 용이한 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족형 보행 보조로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.
As described above, in the present invention, it is possible to manufacture a walking aid robot with a minimum of motor and automatic control parts, to be manufactured at low cost, to mass production, to have a price competitiveness and to accelerate the commercialization time, and to purchase a burden. It can be purchased by individuals, not by groups or corporations, so that it can be rapidly spread, and the weight of the product is lighter, making it easier to carry and store, and by controlling the position of the elastic spring only by turning the cam with a low-capacity motor, Foot type walking aid using passive type muscle strength compensation device that prevents safety accidents due to control errors and is easy to sit on a chair or bend knees when it is not walking because the separation and coupling of the link part connected to the elastic spring is simple. The purpose is to provide a robot.

도 1은 본 발명에 따른 족형 보행 보조로봇의 전체적인 구성요소를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 대퇴부 프레임의 구성요소를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 링크 프레임의 구성요소를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 하퇴부 프레임의 구성요소를 도시한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 족평부 프레임의 구성요소를 도시한 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 사용자가 족형 보행 보조로봇을 착용한 실시예를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 사용자의 무릎이 굽혀지며 하중이 실릴 때 이동회전부가 반시계방향으로 회전되어 지지부가 접촉되고, 탄성스프링이 압축되며 반발력이 작용하는 것을 도시한 정면도,
도 8은 본 발명에 따른 사용자의 무릎이 펴지며 지면에 떨어져 하중이 실리지 않을 때 이동회전부가 시계방향으로 회전되어 지지부가 이격되고, 탄성스프링이 복원되는 것을 도시한 정면도,
도 9는 본 발명에 따른 사용자가 족행 보행 보조로봇을 착용하고 계단에 올라가는 실시예를 도시한 정면도,
도 10은 본 발명에 따른 족평부 프레임의 하단을 도시한 저면도.1 is a perspective view showing the overall components of the foot type walking aid robot according to the present invention,
Figure 2 is a front view showing the components of the femoral frame according to the present invention,
3 is a front view showing the components of the link frame according to the present invention;
4 is a front view showing the components of the lower leg frame according to the present invention,
5 is a front view showing the components of the foot flat frame according to the present invention,
6 is a perspective view showing an embodiment in which a user wears a foot type walking aid robot according to the present invention;
7 is a front view showing that the user's knee is bent and the load is loaded, the moving rotary part rotates counterclockwise so that the support part is contacted, the elastic spring is compressed, and the repulsive force is applied.
8 is a front view showing that the user's knees are stretched and the moving rotary part is rotated clockwise when the load is not loaded on the ground so that the support part is spaced apart and the elastic spring is restored.
9 is a front view showing an embodiment in which the user climbs on the stairs wearing an ambulatory walking assistance robot according to the present invention;
Figure 10 is a bottom view showing the bottom of the foot flat frame according to the present invention.

본 발명을 설명하기에 앞서 족행 보행 보조로봇은 왼쪽과 오른쪽 다리에 대칭으로 형성되어 착용하는 것으로 왼쪽 다리에 착용되는 보조로봇을 기준으로 설명한다.
Prior to describing the present invention, the ambulatory walking assistance robot will be described based on the auxiliary robot worn on the left leg by being formed symmetrically on the left and right legs.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 족행 보행 보조로봇(1)의 전체적인 형상을 도시한 사시도에 관한 것으로, 대퇴부 프레임(100), 링크프레임(200), 하퇴부 프레임(300), 족평부 프레임(400)으로 구성된다.
1 is a perspective view showing the overall shape of the pedestrian walking auxiliary robot 1 according to the present invention, the thigh frame 100, the link frame 200, the lower thigh frame 300, the foot flat frame 400 It is composed.

먼저, 본 발명에 따른 대퇴부 프레임(100)에 관해 설명한다.First, the thigh frame 100 according to the present invention will be described.

상기 대퇴부 프레임(100)은 대퇴부를 지지하는 프레임으로 허벅지의 바깥쪽 측면에 형성되어 구동모터(110)의 동력을 전달하여 이동회전부(132)를 0 ~ 180°의 각도로 반시계·시계방향으로 회전시켜 스프링부(310)의 위치를 액티브하게 제어해주는 역할을 하는 것으로, 이는 구동모터(110), 컨베이어(120), 캠구동부(130), 지지부(140), 무릎관절부(150)로 구성된다.The thigh frame 100 is a frame for supporting the thigh and is formed on the outer side of the thigh to transmit the power of the drive motor 110 to move the rotary part 132 counterclockwise and clockwise at an angle of 0 to 180 °. Rotating to act to actively control the position of the spring 310, which is composed of a drive motor 110, a conveyor 120, a cam driving unit 130, a support 140, knee joint 150. .

상기 구동모터(110)는 캠구동부(130)의 상단에 위치하고, 컨베이어(120)를 통해 캠구동부(130)와 연결되어 회전을 통해 구동동력을 전달하는 역할을 한다.The drive motor 110 is located at the upper end of the cam driving unit 130, is connected to the cam driving unit 130 through the conveyor 120 serves to transfer the driving power through the rotation.

여기서, 구동모터(110)는 180°의 각도로 정·역회전이 가능한 모터를 사용하여 제어부에서 전달받은 하중정보를 바탕으로 발이 지면에 닿아 체중이 실리며 가장 큰 하중이 작용할 때는 반시계방향으로 180°회전되고, 발이 지면에서 떨어지면 압력값이 0이 되며 시계방향으로 180°회전된다.
Here, the drive motor 110 is based on the load information received from the control unit using a motor capable of forward and reverse rotation at an angle of 180 °, the weight is loaded on the ground and the counterclockwise direction when the largest load is applied Rotate 180 ° and when the foot falls off the ground, the pressure value becomes zero and rotates clockwise 180 °.

상기 컨베이어(120)는 구동모터(110)와 캠구동부(130)의 외부표면에 인장되어 감겨지는 밸트형상으로 구동모터(110)의 상단 외부표면과 캠구동부(130)의 하단 외부표면에 인장되도록 감겨져 구동모터(110)의 회전력을 캠 구동부(130)로 전달시키고, 이때 마찰력을 극대화시켜 공회전되거나 미끄러져 구동동력이 손실되는 것을 방지한다.
The conveyor 120 is a belt shape that is wound around the outer surfaces of the driving motor 110 and the cam driving unit 130 so as to be tensioned to the upper outer surface of the driving motor 110 and the lower outer surface of the cam driving unit 130. It is wound to transmit the rotational force of the drive motor 110 to the cam drive unit 130, at this time to maximize the friction to prevent the idling or slipping driving power is lost.

상기 캠구동부(130)는 구동모터(110)의 하단에 컨베이어(120)와 연결되도록 형성되어, 컨베이어(120)의 구동에 따라 회전되며 지지부(140)와 붙었다가 떨어짐을 반복하여 스프링부(310)의 장력을 유동적으로 조절하는 것으로 이는, 고정회전부(131), 이동회전부(132), 탈착방지부(133)로 구성된다.The cam driving unit 130 is formed to be connected to the conveyor 120 at the lower end of the driving motor 110, and rotates according to the driving of the conveyor 120, and the spring unit 310 is repeatedly attached to the support 140 and dropped. ) To flexibly adjust the tension, which is composed of a fixed rotating part 131, a moving rotating part 132, a detachment preventing part 133.

상기 고정회전부(131)는 전체적으로 도르래 형상으로 형성되어 외부표면 중앙의 틈에 컨베이어(120)가 연결되어 구동모터(110)의 180°의 각도로 정·역회전하는 회전력을 전달받고, 이동회전부(132)의 4개의 홀 중에 하나의 홀(132a)에 삽입되도록 돌출되는 핀(131a)이 형성된다.
The fixed rotation part 131 is formed in a pulley shape as a whole, and the conveyor 120 is connected to a gap in the center of the outer surface to receive a rotational force of forward and reverse rotation at an angle of 180 ° of the driving motor 110, and a moving rotation part ( A pin 131a protruding to be inserted into one hole 132a of the four holes of the 132 is formed.

상기 이동회전부(132)는 고정회전부(131)와 탈착방지부(133)의 사이에 위치하고, 180° 반시계방향으로 회전되어 하단으로 이동되었을 때 지지부(140)가 맞닿으며 스프링부(310)와 연결되도록 형성되는 것으로, 원을 중심으로 4방향의 홀(132a)이 형성되고 하나의 홀(132a)에 핀(131a)이 삽입되어 고정회전부(131)가 구동모터에 의해 반시계방향으로 180°로 회전하게 되면 핀(131a)이 삽입된 부분이 회전되며 가장 낮은 위치로 이동하게 되고, 시계방향으로 180°로 회전하게 되면 핀(131a)이 삽입된 부분이 회전되었던 방향으로 회전하며 가장 높은 위치로 이동하게 된다.The movable rotating part 132 is located between the fixed rotating part 131 and the detachable preventing part 133, and rotates 180 ° in a counterclockwise direction so that the support part 140 abuts against the spring part 310. Four holes 132a are formed around the circle, and a pin 131a is inserted into one hole 132a so that the fixed rotation part 131 is rotated 180 ° counterclockwise by the driving motor. Rotate to the position where the pin 131a is inserted is rotated and moved to the lowest position, when rotated clockwise 180 ° rotates in the direction in which the pin 131a is inserted is the highest position Will be moved to.

여기서, 이동회전부(132)가 가장 낮은 위치로 이동하게 되면 지지부(140)와 접촉하며 링크 프레임(200)을 통해 스프링부(310)가 압축되어 탄성스프링에 탄성력이 작용하게 되고, 가장 높은 위치로 이동하게 되면 지지부(140)와 이격되며 스프링에 탄성력이 작용하지 않게 된다.
In this case, when the moving rotation part 132 moves to the lowest position, it contacts the support part 140 and the spring part 310 is compressed through the link frame 200 so that the elastic force acts on the elastic spring, and moves to the highest position. When moved, it is spaced apart from the support 140 and the elastic force is not applied to the spring.

상기 탈착방지부(133)는 이동회전부(132)에 삽입되어 축을 이루는 핀(131a)의 돌출된 부분과 대퇴부 프레임(100)을 연결 지지하여 이동회전부(132)가 회전되며 이동할 때 수직방향으로 가해지는 하중이나 외력에 의해 외부로 탈착되는 것을 방지하는 역할을 한다.
The detachable preventing part 133 is inserted into the moving rotating part 132 and supports the projecting part of the pin 131a constituting the shaft and the femoral frame 100 to connect and move the moving rotating part 132 in a vertical direction when the moving part rotates. Losing weight prevents detachment to the outside by load or external force.

상기 지지부(140)는 상단에 이동회전부(132)가 형성되고 제1 지지축(211)을 통해 제1 링크부(210)와 결합되어 형성되는 것으로, 이동회전부(132)가 반시계방향으로 회전하여 하강하면 접촉되며 하단에 연결된 스프링부(310)에 반발력이 생기게 하고, 시계방향으로 회전하여 상승하면 이격되어 스프링부(310)에 반발력이 생기지 않도록 한다.The support portion 140 is formed by moving the rotating portion 132 is formed on the top and coupled to the first link portion 210 through the first support shaft 211, the moving rotating portion 132 is rotated counterclockwise When the lowering is in contact with the spring portion 310 connected to the lower end to generate a repulsive force, and rotates clockwise to rise so that the repulsive force is not generated in the spring portion 310.

여기서, 제어부를 통해 사용자의 몸무게에 따라 최대의 하중을 설정하여 압력센서부(421)에서 측정된 하중을 바탕으로 구동모터(110)의 회전을 조절하여 캠 구동부(130)의 회전범위를 조절하고 탄성스프링의 탄성력을 사용자의 기호에 따라 조절할 수 있도록 한다.
Here, by setting the maximum load according to the user's weight through the control unit to adjust the rotation range of the cam drive unit 130 by adjusting the rotation of the drive motor 110 based on the load measured in the pressure sensor unit 421 The elastic force of the elastic spring can be adjusted according to the user's preference.

상기 무릎관절부(150)는 대퇴부 프레임(100)의 하단에 형성되어 대퇴부 프레임(100)과 하퇴부 프레임(300)의 사이를 결합시켜주고 관절역할을 하는 축으로, 사용자의 무릎 내측면에 형성되어 무릎이 구부러지고 펴짐에 따라 회전되며 자연스러운 보행을 도와주는 역할을 한다.
The knee joint 150 is formed at the lower end of the femoral frame 100 to couple between the femoral frame 100 and the lower thigh frame 300 and serves as a joint, and formed on the inner surface of the knee of the user's knee It rotates as it is bent and unfolded, and helps to walk naturally.

다음으로, 본 발명에 따른 링크 프레임(200)에 관해 설명한다.Next, the link frame 200 according to the present invention will be described.

상기 링크 프레임(200)은 지지부(140)와 스프링부(310) 사이에 형성되어 무릎관절부(150)가 굽혀지며 지지부(140)와 스프링부(310) 사이의 간격이 좁아지는 만큼 탄성스프링에 하단방향으로 압력을 가하여 반발력이 생기게 하고, 무릎관절이 펴질 때 사이의 간격이 벌어지는 만큼 복귀되며 탄성스프링의 압력을 제거하여 압축된 탄성스프링이 복원되도록 하는 것으로, 이는 제1 링크부(210), 제2 링크부(220), 제3 링크부(230)로 구성된다.The link frame 200 is formed between the support part 140 and the spring part 310 so that the knee joint 150 is bent and the gap between the support part 140 and the spring part 310 is narrowed to the bottom of the elastic spring. The pressure in the direction to create a repulsive force, the gap between the expansion of the knee joint is widened to return and to remove the pressure of the elastic spring to restore the compressed elastic spring, which is the first link portion 210, It is composed of a second link unit 220, a third link unit 230.

상기 제1 링크부(210)는 상단이 지지부(140)의 하단과 제1 지지축(211)을 통해 결합되고, 하단이 제2 링크부(220)의 상단의 제1 회전축(221)과 결합되어 형성된다.
The upper end of the first link unit 210 is coupled to the lower end of the support unit 140 and the first support shaft 211, and the lower end is coupled to the first rotation shaft 221 of the upper end of the second link unit 220. It is formed.

상기 제2 링크부(220)는 상단이 제1 링크부(210)와 제1 회전축(221)을 통해 결합되고, 하단이 제3 링크부(230)와 제2 회전축(222)을 통해 결합되며, 중앙에 레버(223)가 형성된다.The upper end of the second link unit 220 is coupled through the first link unit 210 and the first rotation shaft 221, and the lower end is coupled through the third link unit 230 and the second rotation shaft 222. The lever 223 is formed in the center.

상기 레버(223)는 내부의 외경에 스프링이 감겨져 있는 형상으로 제1 링크부(210)의 하단과, 제3 링크부(230)의 상단을 관통되도록 형성된다.The lever 223 has a shape in which a spring is wound around an inner diameter of the lever 223 so as to pass through a lower end of the first link part 210 and an upper end of the third link part 230.

여기서, 잠금장치의 레버(223a)를 잡아당겨 제1 회전축(221)과 제2 회전축(222)을 탈착시킴에 따라 제2 링크부(220)에 결합된 제1 링크부(210)와 제3 링크부(230)가 분리되어 좌식으로 의자에 앉거나 다리를 굽혀 휴식을 취할 때 불필요한 스프링부(310)의 반발력을 제거하여 다리를 굽히고 앉을 수 있도록 하고, 레버(223a)를 밀어넣어 제1 회전축(221)과 제2 회전축(222)을 장착시킴에 따라 제1 링크부(210)와 제3 링크부(230)가 결합되며 스프링부(310)의 반발력을 유지하여 입식으로 보행시 근력을 보상받을 수 있도록 형태를 변형시킨다.
Here, the first link unit 210 and the third coupled to the second link unit 220 as the first rotary shaft 221 and the second rotary shaft 222 are detached by pulling the lever 223a of the locking device. When the link unit 230 is separated and sits on a chair with a legless seat or takes a break to rest, the unnecessary repulsion force of the spring unit 310 is removed to allow the leg to bend and sit, and the lever 223a is pushed into the first rotating shaft. As the 221 and the second rotating shaft 222 are mounted, the first link portion 210 and the third link portion 230 are coupled to each other, and retain the repulsive force of the spring portion 310 to compensate muscle strength when walking by standing. Change the form to receive.

상기 제3 링크부(230)는 상단이 제2 링크부(220)의 하단과 제2회전축(222)을 통해 결합되고, 하단이 제2 지지축(231)을 통해 상단 스프링고정부(311)와 결합되어 형성된다.The third link unit 230 has an upper end coupled to the lower end of the second link unit 220 and the second rotation shaft 222, and the lower end of the third link unit 230 through the second support shaft 231. It is formed in combination with.

여기서, 사용자의 무릎이 굽혀지며 대퇴부 프레임(100)과 하퇴부 프레임(300)이 접어질 때 간격이 좁혀지고, 그 사이를 연결하는 링크프레임(200)은 고정되어 간격이 줄어드는 만큼 링크 프레임(200)이 스프링부(310)에 하단방향으로 압력이 가해지며 탄성스프링(313)이 압축된다.Here, the user's knees are bent and the gap is narrowed when the thigh frame 100 and the lower thigh frame 300 is folded, the link frame 200 connecting therebetween is fixed so that the gap is reduced, the link frame 200 Pressure is applied to the spring portion 310 in the lower direction, and the elastic spring 313 is compressed.

이때, 탄성스프링(313)에 상단방향으로 반발력이 발생하고 상단으로 중량을 받치는 힘이 작용하게 되어 보행시 지면에 전달되는 사용자의 하중을 상쇄시켜 무리가 가지 않고 적은 힘으로 보행을 할 수 있도록 한다.
At this time, a repulsive force is generated in the upper direction to the elastic spring 313 and a force supporting the weight is applied to the top to offset the user's load transmitted to the ground when walking so that the user can walk with little force without walking. .

다음으로, 본 발명에 따른 하퇴부 프레임(300)에 관해 설명한다.Next, the lower leg frame 300 according to the present invention will be described.

상기 하퇴부 프레임(300)은 종아리의 바깥쪽 측면에 형성되어 종아리를 지지하는 프레임으로, 상단이 무릎관절부(150)에 의해 대퇴부 프레임(100)과 고정되고 하단이 발목관절부(411)에 의해 족평부 프레임(400)에 고정되어 형성되는 것으로, 이는 스프링부(310), 상단 스프링 길이조절홈(320), 하단 스프링 길이조절홈(330)으로 구성된다.
The lower thigh frame 300 is formed on the outer side of the calf to support the calf, the upper end is fixed to the femoral frame 100 by the knee joint 150 and the lower end by the ankle joint 411 It is fixed to the frame 400, which is composed of a spring portion 310, the upper spring length adjusting groove 320, the lower spring length adjusting groove 330.

상기 스프링부(310)는 제3 링크부(230)와 발목링크부(412)에 의해 하중을 받아 압축되는 압축량만큼 비례적으로 반발력이 발생되어 사용자의 하중을 상쇄시켜 근력을 보상받을 수 있도록 하는 것으로 이는, 상단 스프링고정부(311), 하단 스프링고정부(312), 탄성스프링(313)으로 구성된다.The spring 310 is generated by the third link portion 230 and the ankle link portion 412 in proportion to the amount of compression compressed by the compression amount is generated so that the user's load can be offset to compensate for the muscle strength This is composed of the upper spring fixing section 311, the lower spring fixing section 312, the elastic spring 313.

상기 상단 스프링고정부(311)는 제3 링크부(230)의 하단에 제2 지지축(231)을 통해 결합되고 탄성스프링(313)의 상단에 고정되어 링크 프레임(200)으로부터 하단방향으로 압력을 받아 하강하는 만큼 탄성스프링(313)을 압축시킨다.
The upper spring fixing part 311 is coupled to the lower end of the third link portion 230 through the second support shaft 231 and fixed to the upper end of the elastic spring 313 to be pressed downward from the link frame 200. Receive compresses the elastic spring 313 as much as descending.

상기 하단 스프링고정부(312)는 발목링크부(412)와 제3 지지축(412a)을 통해 결합되고 상단에 탄성스프링(313)의 하단에 고정되어 발목링크부(412)로부터 상단방향으로 압력을 받아 상승하는 만큼 탄성스프링(313)을 압축시킨다.
The lower spring fixing part 312 is coupled through the ankle link portion 412 and the third support shaft 412a and is fixed to the lower end of the elastic spring 313 at the upper end to press the ankle link portion 412 upward. The elastic spring 313 is compressed as much as it is received.

상기 탄성스프링(313)은 상단 스프링고정부(311)와 하단 스프링고정부(312)의 사이에 고정되어 제3 링크부(230)와 발목링크부(412)에 의해 압력을 받아 수축되는 만큼 생기는 반발력을 통해 사용자의 하중을 상쇄시키는 역할을 한다.The elastic spring 313 is fixed between the upper spring fixing portion 311 and the lower spring fixing portion 312 is generated by the contraction under pressure by the third link portion 230 and the ankle link portion 412 Counteracts the user's load through repulsive force.

여기서, 탄성스프링(313)은 사용자의 하중을 견딜 수 있고 하중에 대해 반발할 수 있는 탄성력을 가지는 것으로서, 더욱 상세하게는 고내식성, 고강도, 고탄성, 고피로강도의 특성을 갖는 코발트합금 스프링을 사용한다.Here, the elastic spring 313 has an elastic force that can withstand the load of the user and rebound against the load, and more specifically, a cobalt alloy spring having characteristics of high corrosion resistance, high strength, high elasticity, and high fatigue strength is used. do.

상기 코발트합금 스프링은 일반 성인의 평균 체중인 60~80kg의 하중을 충분히 견디면서 하중에 대한 최적의 반발 탄성력을 가질 수 있도록 하기 위하여, 코발트(Co) 50~65wt%, 크롬(Cr) 20~35wt%, 몰리브덴(Mo) 5~15wt%의 혼합으로 조성된 코발트합금으로 이루어진다.The cobalt alloy spring is cobalt (Co) 50-65wt%, chromium (Cr) 20-35wt in order to sufficiently withstand the weight of 60 ~ 80kg of the average adult weight and have an optimal resilience to the load %, Molybdenum (Mo) is made of a cobalt alloy composed of a mixture of 5 ~ 15wt%.

이와 같이, 코발트(Co), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)의 합금을 이용하여 스프링을 제조함으로써, 응력, 탄성력이 뛰어나 반발력을 통해 사용자의 발목에 작용되는 하중을 상쇄시키고, 사이 각도가 커지면 발목링크부(412)가 스프링 하단을 잡아당겨 스프링이 복원되며 다음 동작을 준비할 수 있도록 한다.
As such, by manufacturing a spring using an alloy of cobalt (Co), chromium (Cr) and molybdenum (Mo), the stress and elasticity is excellent, and the load applied to the user's ankle through the repulsive force to offset the angle between, The ankle link portion 412 pulls the bottom of the spring to restore the spring and to prepare for the next operation.

상기 코발트(Co)는 주기율표 9족 4주기에 속하는 철족원소(鐵族元素)로 원소기호는 Co, 원자량 58.933g/mol, 녹는점 1,495℃, 끓는점 2,927℃, 밀도 8.90g/㎤인 금속으로서, 그 사용량이 50wt% 미만인 경우에는 고탄성, 고피로강도 특성이 떨어질 수 있고, 65wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 다른 성분의 함량이 줄어들어, 고내식성, 고강도특성이 떨어지는 문제가 있으므로, 상기 코발트(Co)의 사용량은 전체 코발트합금에 대해 50~65wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
Cobalt (Co) is an iron group element (鐵 族 元 4) belonging to the 4th group of the periodic table, the element symbol is Co, atomic weight 58.933g / mol, melting point 1,495 ℃, boiling point 2,927 ℃, density 8.90 g / ㎠, If the amount is less than 50wt%, high elasticity, high fatigue strength characteristics may be lowered, and if the amount exceeds 65wt%, the content of other components is relatively reduced, so high corrosion resistance and high strength characteristics are deteriorated, so that the cobalt ( The amount of Co) is preferably limited within the range of 50 to 65 wt% based on the total cobalt alloy.

상기 크롬(Cr)은 원자번호 24, 원자량 51.995로서 원소기호 Cr로 표시되는 은백색의 금속으로서, 그 사용량이 20wt% 미만인 경우에는 변색방지, 부식방지 기능성이 떨어지고, 35wt를 초과하게 되는 경우에는 고탄성 특성이 떨어질 수 있으므로, 상기 크롬(Cr)의 사용량은 전체 코발트합금에 대해 20~35wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
The chromium (Cr) is a silver white metal represented by the element symbol Cr with an atomic number of 24 and an atomic weight of 51.995. When the amount is less than 20wt%, the discoloration prevention and corrosion protection are inferior, and when the amount exceeds 35wt, high elasticity characteristics Since it may fall, the amount of the chromium (Cr) is preferably limited in the range of 20 to 35wt% based on the total cobalt alloy.

상기 몰리브덴(Mo)은 원소기호 Mo, 원자번호 42, 원자량 95.94로서, 그 사용량이 5wt% 미만인 경우에는 내식성이 떨어지는 문제가 있고, 15wt를 초과하게 되는 경우에는 고탄성 특성이 떨어질 수 있으므로, 상기 몰리브덴(Mo)의 사용량은 전체 코발트합금에 대해 5~15wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
The molybdenum (Mo) is the element symbol Mo, atomic number 42, atomic weight 95.94, when the amount is less than 5wt% there is a problem of poor corrosion resistance, when the molybdenum exceeds 15wt, the high-elasticity properties may be reduced, the molybdenum ( The amount of Mo) is preferably limited within the range of 5 to 15 wt% based on the total cobalt alloy.

보다 구체적으로는, 상기 코발트합금은 코발트(Co) 55wt%, 크롬(Cr) 30wt%, 몰리브덴(Mo) 15wt%의 혼합으로 조성된다.
More specifically, the cobalt alloy is composed of a mixture of 55 wt% cobalt (Co), 30 wt% chromium (Cr), and 15 wt% molybdenum (Mo).

상기 상단 스프링 길이조절홈(320)은 링크 프레임(200)에서 전달되는 하중에 의해 탄성스프링(313)이 하단방향으로 압축되고 탄성 복원되어 제2 지지축(231)에 고정된 상단 스프링고정부(311)가 상하 왕복운동 할 수 있도록 형성된 홈이다.
The upper spring length adjusting groove 320 is the upper spring fixing part fixed to the second support shaft 231 is elastic spring 313 is compressed to the lower direction by the load transmitted from the link frame 200 and elastically restored ( 311) is a groove formed to reciprocate up and down.

상기 하단 스프링 길이조절홈(330)은 발목링크부(412)에서 전달되는 하중에 의해 탄성스프링(313)이 상단방향으로 압축되고 탄성 복원되어 제3 지지축(412a)에 고정된 하단 스프링고정부(312)가 상하 왕복운동 할 수 있도록 형성된 홈이다.
The lower spring length adjusting groove 330 is compressed by the elastic spring 313 in the upper direction by the load transmitted from the ankle link portion 412 and elastically restored by fixing the lower spring fixed to the third support shaft (412a) 312 is a groove formed so as to reciprocate up and down.

다음으로, 본 발명에 따른 족평부 프레임(400)에 관해 설명한다.Next, the foot flat frame 400 according to the present invention will be described.

상기 족평부 프레임(400)은 사용자의 발에 고정되어 보행시 발바닥을 받쳐주고 발목의 움직임에 따라 자연스럽게 회전되며 보행을 도와주는 역할을 하는 것으로 이는 족평기둥부(410), 족평바닥부(420)로 구성된다.The foot flat frame 400 is fixed to the foot of the user to support the soles when walking and rotates naturally according to the movement of the ankle to serve to help the foot flat foot 410, foot flat bottom 420 It consists of.

상기 족평기둥부(410)는 하퇴부 프레임(300)과 족평바닥부(420) 사이에 형성되는 것으로, 하퇴부 프레임(300)의 하단과 연결되어 족평바닥부(420)를 회전시키는 발목관절부(411)가 형성되어 보행시 발목의 움직임에 따라 자연스럽게 회전되도록 하고, 전면상단과 하단 스프링고정부(312) 사이에 발목링크부(412)가 형성되어 보행시 하퇴부 프레임(300)과 족평바닥부(420)의 사이 각도가 작아지면 간격이 줄어들어 발목링크부(412)에 의해 하단 스프링고정부(312)가 상승되어 탄성스프링(313)이 압축되며 반발력을 통해 발목에 작용되는 하중을 상쇄시키고, 사이 각도가 커지면 간격이 늘어나 하단 스프링고정부(312)가 하강하여 탄성스프링(313)이 복원되는 상하운동을 통해 사용자의 발목에 작용하는 하중을 상쇄시켜 근력을 보상받을 수 있도록 구성된다.
The foot flat pillar 410 is formed between the lower leg 300 and the foot bottom 420, the ankle joint 411 is connected to the lower end of the lower leg 300 to rotate the foot flat bottom 420 Is formed so as to naturally rotate according to the movement of the ankle when walking, ankle link portion 412 is formed between the front upper and lower spring fixing part 312, when walking the lower thigh frame 300 and the foot flat bottom portion 420 When the angle between the decreases the gap is reduced by the ankle link portion 412, the lower spring fixing portion 312 is raised, the elastic spring 313 is compressed and offset the load acting on the ankle through the repulsive force, the angle between When the gap is increased, the lower spring fixing part 312 is lowered and the elastic spring 313 is configured to compensate for the strength by offsetting the load acting on the user's ankle through the vertical movement.

상기 족평바닥부(420)는 족평기둥부(410)의 하단에 형성되어 사용자의 발바닥을 받쳐주며 지면과 맞닿는 신발 역할을 하고, 보행시 하중에 의한 압력을 측정하는 것으로, 사용자의 발 사이즈에 따라 신체에 맞게 조절하여 신을 수 있도록 양쪽에 형성된 발목고정 벨크로 테이프(423)가 포개져 접착되도록 형성된다.The foot flat bottom portion 420 is formed at the bottom of the foot flat pillar 410 to support the soles of the user and serves as a shoe contacting the ground, and to measure the pressure by the load during walking, according to the foot size of the user Ankle fixing velcro tape 423 formed on both sides to be adjusted to fit the body is formed to overlap and adhere.

여기서, 일반적으로 보행의 바른 자세는 발 뒷꿈치가 지면에 먼저 닫고, 발바닥 전체가 지면에 닿으며, 발 뒷꿈치가 먼저 떨어고 발바닥 전면이 지면에서 완전히 떨어진 후 반대쪽 발이 지면에 닫으며 무게중심이 옮겨가며 걷게 된다.Here, in general, the correct posture of walking is that the heel closes to the ground first, the entire sole of the foot touches the ground, the heel falls first, the front of the sole completely falls off the ground, the opposite foot closes to the ground, and the center of gravity shifts. You walk.

이때, 사용자의 하중을 감지하여 측정된 정보를 바탕으로 하중을 계산하여 제어기에 변수 형태로 전달하는 압력센서부(421)가 형성된다.At this time, the pressure sensor unit 421 is formed to detect the load of the user and calculate the load on the basis of the measured information and transmit it to the controller in a variable form.

상기 압력센서부(421)는 발바닥 전면에 설치되는 제1 압력센서(421)와 발 뒷꿈치부분에 설치되는 제2 압력센서(422)로 구성되어 보행시 하중에 의해 발바닥과 지면 사이에 발생하는 압력을 측정하게 되고, 측정된 정보를 바탕으로 하중을 계산하여 제어기에 변수 형태로 전달되는데, 족평바닥부(420)가 지면에 닿으며 압력센서가 가장 큰 하중을 받을 때 구동모터(110)가 반시계방향으로 180°회전하여 이동회전부(132)를 하단으로 이동시켜 탄성스프링(313)을 가장 큰 힘으로 압축하게 되고, 탄성스프링(313)이 압축되는 만큼 생기는 반발력이 대퇴부의 무게를 지탱하여 작은 힘으로도 사용자의 보행을 보조해 주는 역할을 하고, 족평바닥부(420)가 지면에서 떨어지며 압력센서의 측정값이 0이 되면 구동모터가 시계방향으로 180°회전하여 이동회전부(132)를 상단으로 이동시키며 압축되어있는 탄성스프링(313)을 복원시키는 것으로, 사용자가 발을 내딛을 때마다 구동모터(110)가 반시계·시계방향회전을 반복하며 보행을 수동형으로 보조하게 된다.
The pressure sensor unit 421 is composed of a first pressure sensor 421 is installed on the front of the sole and a second pressure sensor 422 is installed on the heel portion, the pressure generated between the sole and the ground by the load during walking And the load is calculated on the basis of the measured information and transmitted to the controller in the form of a variable, when the foot flat bottom 420 touches the ground and the pressure sensor receives the greatest load when the drive motor 110 is half Rotate 180 ° clockwise to move the moving rotary part 132 to the bottom to compress the elastic spring 313 with the greatest force, and the repulsive force generated as the elastic spring 313 is compressed to support the weight of the thigh It also serves to assist the user's walking with force. When the foot flat part 420 falls from the ground and the measured value of the pressure sensor becomes 0, the driving motor rotates 180 ° clockwise to move the upper part of the moving rotating part 132 upward. to By restoring the compressed elastic spring 313 while moving, the driving motor 110 repeats the counterclockwise and clockwise rotation every time the user steps out and assists walking with a passive type.

이하, 본 발명에 따른 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족행 보행 보조로봇의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
Hereinafter, a detailed operation process of an ambulatory gait assisting robot using a passive muscle strength compensation device according to the present invention will be described.

먼저, 사용자의 허벅지, 종아리, 발의 사이즈에 맞게 족행 보행 보조로봇의 벨크로 테이프를 조절하여 고정시킨다.
First, it is fixed by adjusting the Velcro tape of the ambulatory gait assist robot according to the size of the user's thigh, calf and foot.

다음으로, 사용자가 보행을 시작하여 한쪽 발을 지면에서 떼면 지면에 닿아 있는 쪽 하체에 체중이 실리며 압력센서를 통해 압력을 감지하여 제어부를 통해 구동모터에 신호를 보낸다.
Next, when the user starts walking and removes one foot from the ground, the weight is placed on the lower body touching the ground, and the pressure sensor senses the pressure and sends a signal to the driving motor through the control unit.

다음으로, 제어부로부터 신호를 전달받은 구동모터가 180° 반시계방향으로 회전되며 이동회전부와 연결된 링크 프레임을 하강시켜 스프링부에 압력을 가하여 탄성스프링이 압축된다.Next, the drive motor receives a signal from the control unit is rotated 180 ° counterclockwise, and the elastic spring is compressed by applying a pressure to the spring by lowering the link frame connected to the moving rotation unit.

이때, 하퇴부 프레임과 족평바닥부의 사이 각도가 작아지며 발목링크부가 스프링부의 하단에 압력을 가하여 탄성스프링이 압축된다.At this time, the angle between the lower thigh frame and the foot flat portion is reduced and the elastic link is compressed by applying pressure to the lower end of the spring link portion.

여기서, 압축된 탄성스프링에서 발생하는 반발력만큼 사용자에게 작용되는 하중을 상쇄시킨다.Here, the load applied to the user cancels out by the repulsive force generated in the compressed elastic spring.

다음으로, 사용자의 뒷꿈치가 들리며 다음 동작을 이어나갈 때 하퇴부 프레임과 족평부 프레임의 사이 간격이 벌어지며 탄성스프링이 인장된다.
Next, when the user's heel is lifted and the next motion is continued, the gap between the lower leg frame and the foot flat frame is opened and the elastic spring is tensioned.

다음으로, 사용자의 반대쪽 하체가 지면을 딛이며 하체에 체중이 실리며 위와 같은 동작과정을 반복한다.
Next, the lower body on the opposite side of the user hits the ground and the weight is placed on the lower body, and the above operation is repeated.

100 : 대퇴부 프레임 110 : 구동모터
130 : 캠구동부 140 : 지지부
150 : 무릎관절부 200 : 링크 프레임
300 : 하퇴부 프레임 310 : 스프링부
400 : 족평부 프레임 410 : 족평기둥부
420 : 족평바닥부100: thigh frame 110: drive motor
130: cam drive portion 140: support portion
150: knee joint 200: link frame
300: lower thigh frame 310: spring portion
400: foot flat frame 410: foot flat pillar
420: foot flat bottom

Claims (6)

사용자의 보행을 보조하는 족행 보행 보조로봇에 있어서,
대퇴부를 지지하는 프레임으로 허벅지의 바깥쪽 측면에 형성되어 모터를 통해 캠을 0 ~ 180°의 각도로 반시계·시계방향으로 회전시켜 스프링부(310)의 위치를 액티브하게 제어해주는 대퇴부 프레임(100)과,
지지부(140)와 스프링부(310)의 사이에 형성되어 무릎관절부(150)가 굽혀지며 지지부(140)와 스프링부(310) 사이의 간격이 좁아지는 만큼 탄성스프링(313)에 하단방향으로 압력을 가하고, 무릎관절이 펴질 때 간격이 벌어지는 만큼 탄성스프링(313)에 압력을 제거시키는 링크프레임(200)과,
하퇴부를 지지하는 프레임으로 종아리의 바깥쪽 측면에 형성되고 상단이 대퇴부 프레임(100)과 고정되고, 하단이 족평부 프레임(400)에 고정되며, 사용자가 받는 하중을 상쇄시키는 스프링부(310)가 형성되는 하퇴부 프레임(300)과,
족부를 지지하는 프레임으로 사용자의 발에 고정되고 상단이 하퇴부 프레임(300)과 고정되어 발목의 움직임에 따라 자연스럽게 회전되며 보행을 도와주는 역할을 하는 족평부 프레임(400)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족행 보행 보조로봇.
In the gait walking assistance robot that assists the user walking,
The thigh frame 100 is formed on the outer side of the thigh and supports the thigh and rotates the cam counterclockwise and clockwise at an angle of 0 to 180 ° through the motor to actively control the position of the spring 310. )and,
It is formed between the support 140 and the spring 310, the knee joint 150 is bent and the pressure between the elastic spring 313 in the lower direction as the gap between the support 140 and the spring 310 is narrowed And the link frame 200 to remove the pressure to the elastic spring 313 as the gap is widened when the knee joint is extended,
A frame supporting the lower thigh is formed on the outer side of the calf and the upper end is fixed to the femoral frame 100, the lower end is fixed to the foot flat frame 400, the spring portion 310 to offset the load received by the user is Lower frame 300 is formed,
The foot support frame is fixed to the user's foot and the top is fixed to the lower leg frame 300 is naturally rotated according to the movement of the ankle, characterized in that consisting of a foot flat frame 400 that serves to help walking Ambulatory walking assistance robot using passive muscle strength compensation device.
제1항에 있어서, 대퇴부 프레임(100)은
컨베이어(120)를 통해 캠구동부(130)와 연결되어 구동동력을 전달하는 구동모터(110)와,
구동모터(110)와 캠구동부(130)의 외부표면에 인장되도록 감겨져 회전력을 전달시키는 컨베이어(120)와,
컨베이어(120)의 구동에 따라 이동회전부(132)가 회전되며 지지부(140)와 접촉 및 이격이 반복되며 스프링부(310)의 탄성력을 유동적으로 조절하는 캠구동부(130)와,
이동회전부(132)의 위치변경에 따라 링크 프레임(200)의 방향을 변경시켜주는 지지부(140)와,
대퇴부 프레임(100)과 하퇴부 프레임(300)의 사이를 연결시켜 주고 무릎의 움직임에 따라 회전되는 무릎관절부(150)로 구성되는 것을 특징으로 하는 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족행 보행 보조로봇.
The thigh frame 100 according to claim 1, wherein
A driving motor 110 connected to the cam driving unit 130 through a conveyor 120 to transmit driving power;
A conveyor 120 wound around the outer surface of the driving motor 110 and the cam driving unit 130 to transmit rotational force,
In accordance with the driving of the conveyor 120, the moving rotary part 132 is rotated and the contact and spaced with the support 140 is repeated and the cam driving unit 130 for dynamically adjusting the elastic force of the spring portion 310,
Support unit 140 for changing the direction of the link frame 200 in accordance with the change of the position of the moving rotary unit 132,
An ambulatory gait assisting robot using a passive muscle strength compensation device, characterized in that the connection between the femoral frame 100 and the lower thigh frame 300 and the knee joint portion 150 is rotated according to the movement of the knee.
제1항에 있어서, 링크 프레임(200)은
레버(223a)를 탈착시킴에 따라 제2 링크부(220)에 결합된 제1 링크부(210)와 제3 링크부(230)가 분리되며 탄성스프링(313)의 장력이 제거되어 좌식으로 앉을 수 있고, 레버(223a)를 장착시킴에 따라 제1 링크부(210)와 제3 링크부가 결합되며 스프링부의 장력을 유지하여 입식으로 보행시 근력을 보상받을 수 있도록 형태를 변형시킬 수 있는 제2 링크부(220)를 특징으로 하는 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족행 보행 보조로봇.
The method of claim 1, wherein the link frame 200
As the lever 223a is detached and detached, the first link portion 210 and the third link portion 230 coupled to the second link portion 220 are separated, and the tension of the elastic spring 313 is removed to allow sitting. The second link may be deformed so that the first link unit 210 and the third link unit are coupled to each other by mounting the lever 223a, and the shape of the second link unit 210 and the third link unit may be deformed to maintain the tension of the spring unit to compensate for muscle strength when walking. An ambulatory gait assisting robot using a passive muscle strength compensation device characterized by a link unit 220.
제1항에 있어서, 하퇴부 프레임(300)은
제3 링크부(230)와 발목링크부(412)에 의해 하중을 받아 압축되는 압축량만큼 비례적으로 반발력이 발생되어 사용자의 하중을 상쇄시켜 근력을 보상받을 수 있는 탄성스프링(313)이 형성된 스프링부(310)가 구성되는 것을 특징으로 하는 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족행 보행 보조로봇.
The method of claim 1, wherein the lower leg 300 is
The elastic spring 313 is formed to proportionally compensate for the amount of compression generated by the third link unit 230 and the ankle link unit 412 to compensate for the muscle strength by offsetting the user's load. Ambulatory walking assistance robot using a passive muscle strength compensation device, characterized in that the spring portion 310 is configured.
삭제delete 제1항에 있어서, 족평부 프레임(400)은
발목의 움직임에 따라 하퇴부 프레임(300)와 족평바닥부(420)의 사이 각도가 작아지면 하단 스프링고정부(312)가 상승되어 탄성스프링(313)이 상단으로 압축되고, 사이 각도가 커지면 하단 스프링고정부(312)가 하강하여 탄성스프링(313)이 복원되는 상하운동을 통해 사용자의 발목에 작용하는 하중을 상쇄시켜 근력을 보상받을 수 있는 발목링크부(412)와,
족평바닥부(420)에 형성되어 보행시 사용자의 하중을 감지하여 측정된 정보를 바탕으로 하중을 계산하여 제어기에 변수 형태로 전달하는 압력센서부(421)가 구성되는 것을 특징으로 하는 패시브형 근력 보상 장치를 이용한 족행 보행 보조로봇.The method of claim 1, wherein the foot flat frame 400 is
As the angle between the lower leg 300 and the foot bottom 420 decreases as the ankle moves, the lower spring fixing part 312 is raised to compress the elastic spring 313 to the upper end, and the lower spring when the angle between the ankles is increased. Ankle link portion 412 that can be compensated for muscle strength by offsetting the load acting on the user's ankle through the vertical movement of the fixing portion 312 is lowered and the elastic spring 313 is restored,
Passive muscle strength is formed on the foot flat portion 420 is configured to detect the user's load when walking and calculates the load based on the measured information and transmits it to the controller in a variable form Ambulatory walking assistance robot using compensation device.
KR1020120033762A 2012-04-02 2012-04-02 Walking assistant robots to use passive muscle compensation device KR101315199B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120033762A KR101315199B1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Walking assistant robots to use passive muscle compensation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120033762A KR101315199B1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Walking assistant robots to use passive muscle compensation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101315199B1 true KR101315199B1 (en) 2013-10-07

Family

ID=49637781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120033762A KR101315199B1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Walking assistant robots to use passive muscle compensation device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101315199B1 (en)

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101482455B1 (en) * 2013-12-06 2015-01-13 주식회사 포스코 Load adaptive joint device and power-assist robot using same
KR101486808B1 (en) 2013-12-19 2015-01-29 한국과학기술연구원 Walking assisting apparatus adjustable a range of external force using spring
KR20150097237A (en) * 2014-02-18 2015-08-26 삼성전자주식회사 A walk-assistive apparatus and a method for controlling the walk-assistive apparatus
KR101650101B1 (en) * 2015-03-23 2016-08-23 한국기계연구원 Wearable device for supporting ankle stiffness and that method
CN106863279A (en) * 2017-04-11 2017-06-20 山东农业大学 A kind of knob woods fruit operation booster
US9782275B2 (en) 2015-07-06 2017-10-10 Hyundai Motor Company Method and system for controlling walking of wearable boot
CN107243886A (en) * 2017-06-01 2017-10-13 浙江大学 A kind of exoskeleton robot knee joint of adjustable force increasing ratio
KR101828256B1 (en) * 2016-03-25 2018-02-13 국방과학연구소 Robot for lower limb with multi-link type knee joint and method for controlling the same
WO2017179948A3 (en) * 2016-04-15 2018-08-02 김미정 Walking assistance device
KR20180099128A (en) 2017-02-28 2018-09-05 주식회사 에프알티 Soft exoskeleton suit assisting muscular strength using metamaterial
KR20180120435A (en) * 2017-04-27 2018-11-06 경상대학교산학협력단 Knee supporting device for walking assist
CN108945146A (en) * 2018-07-30 2018-12-07 中国矿业大学 A kind of game spider robot leg mechanism and working method
KR101978715B1 (en) 2018-12-24 2019-05-16 이동찬 Fabric structure used for fabrication of wearable soft exoskeleton suit and wearable soft exoskeleton suit fabricated by the same
US10315062B2 (en) 2016-07-25 2019-06-11 FRT Co., Ltd. Wearable soft exoskeleton apparatus
CN109986536A (en) * 2017-12-29 2019-07-09 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 A kind of foot structure
KR102002635B1 (en) * 2018-02-13 2019-10-01 경북대학교 산학협력단 Apparatus and method for observing feedback force of wearable exoskeleton system
US10441441B2 (en) 2014-08-07 2019-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Driving module, motion assistance apparatus including the driving module, and method of controlling the motion assistance apparatus
US10548801B2 (en) 2017-02-16 2020-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus
US10617590B2 (en) 2016-12-26 2020-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus
KR20200054388A (en) * 2018-11-09 2020-05-20 현대로템 주식회사 Joint device
CN111300382A (en) * 2020-03-09 2020-06-19 北京海益同展信息科技有限公司 Leg exoskeleton actuating mechanism and exoskeleton robot with same
CN111531523A (en) * 2020-04-30 2020-08-14 宁波大学 Power-assisted walking and auxiliary supporting mechanism
CN111821084A (en) * 2019-04-19 2020-10-27 厦门再奔医疗科技有限公司 Load-free controllable lower limb rehabilitation device
WO2021045696A1 (en) * 2019-09-02 2021-03-11 Astride Bionics Company Limited Wearable lower-body support with gravity compensation mechanism
CN112476416A (en) * 2020-11-26 2021-03-12 杭州添翼机器人有限公司 Active and passive combined waist assisting exoskeleton
CN112569530A (en) * 2020-08-11 2021-03-30 河北体育学院 Rotator cuff muscle group strength training device
CN112677138A (en) * 2020-12-18 2021-04-20 华中科技大学 Auxiliary force controllable wearable passive ankle exoskeleton and control method thereof
WO2022057135A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-24 中国科学院深圳先进技术研究院 Power-assisted exoskeleton
CN114851175A (en) * 2022-07-11 2022-08-05 佛山科学技术学院 Mechanical exoskeleton
CN115533881A (en) * 2022-11-18 2022-12-30 合肥工业大学 Ankle joint assistance exoskeleton based on adaptive nonlinear parallel elastic driver and control method thereof
KR20230087893A (en) * 2021-12-10 2023-06-19 대한민국(국립재활원장) Upper limb assistance device capable of moving point of application of load compensation spring

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080044331A (en) * 2006-06-29 2008-05-20 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 Walk assistance device
JP2009178369A (en) 2008-01-31 2009-08-13 Toyota Motor Corp Walking assisting device
KR20100095809A (en) * 2009-02-23 2010-09-01 주식회사 피앤에스미캐닉스 An walk aid robot
KR20110083143A (en) * 2010-01-13 2011-07-20 한국생산기술연구원 Wearable robot

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080044331A (en) * 2006-06-29 2008-05-20 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 Walk assistance device
JP2009178369A (en) 2008-01-31 2009-08-13 Toyota Motor Corp Walking assisting device
KR20100095809A (en) * 2009-02-23 2010-09-01 주식회사 피앤에스미캐닉스 An walk aid robot
KR20110083143A (en) * 2010-01-13 2011-07-20 한국생산기술연구원 Wearable robot

Cited By (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101482455B1 (en) * 2013-12-06 2015-01-13 주식회사 포스코 Load adaptive joint device and power-assist robot using same
KR101486808B1 (en) 2013-12-19 2015-01-29 한국과학기술연구원 Walking assisting apparatus adjustable a range of external force using spring
KR20150097237A (en) * 2014-02-18 2015-08-26 삼성전자주식회사 A walk-assistive apparatus and a method for controlling the walk-assistive apparatus
KR102253243B1 (en) * 2014-02-18 2021-05-20 삼성전자주식회사 A walk-assistive apparatus and a method for controlling the walk-assistive apparatus
US10441441B2 (en) 2014-08-07 2019-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Driving module, motion assistance apparatus including the driving module, and method of controlling the motion assistance apparatus
KR101650101B1 (en) * 2015-03-23 2016-08-23 한국기계연구원 Wearable device for supporting ankle stiffness and that method
US9782275B2 (en) 2015-07-06 2017-10-10 Hyundai Motor Company Method and system for controlling walking of wearable boot
KR101828256B1 (en) * 2016-03-25 2018-02-13 국방과학연구소 Robot for lower limb with multi-link type knee joint and method for controlling the same
WO2017179948A3 (en) * 2016-04-15 2018-08-02 김미정 Walking assistance device
US10315062B2 (en) 2016-07-25 2019-06-11 FRT Co., Ltd. Wearable soft exoskeleton apparatus
US10617590B2 (en) 2016-12-26 2020-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus
US10548801B2 (en) 2017-02-16 2020-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Motion assistance apparatus
KR20180099128A (en) 2017-02-28 2018-09-05 주식회사 에프알티 Soft exoskeleton suit assisting muscular strength using metamaterial
CN106863279A (en) * 2017-04-11 2017-06-20 山东农业大学 A kind of knob woods fruit operation booster
CN106863279B (en) * 2017-04-11 2023-08-25 山东农业大学 Hilly area forest fruit operation booster
KR20180120435A (en) * 2017-04-27 2018-11-06 경상대학교산학협력단 Knee supporting device for walking assist
KR101947267B1 (en) 2017-04-27 2019-02-12 경상대학교산학협력단 Knee supporting device for walking assist
CN107243886A (en) * 2017-06-01 2017-10-13 浙江大学 A kind of exoskeleton robot knee joint of adjustable force increasing ratio
CN109986536A (en) * 2017-12-29 2019-07-09 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 A kind of foot structure
KR102002635B1 (en) * 2018-02-13 2019-10-01 경북대학교 산학협력단 Apparatus and method for observing feedback force of wearable exoskeleton system
CN108945146A (en) * 2018-07-30 2018-12-07 中国矿业大学 A kind of game spider robot leg mechanism and working method
CN108945146B (en) * 2018-07-30 2021-12-07 中国矿业大学 Spider robot leg mechanism for game and working method
KR20200054388A (en) * 2018-11-09 2020-05-20 현대로템 주식회사 Joint device
KR102172546B1 (en) 2018-11-09 2020-11-03 현대로템 주식회사 Joint device
KR101978715B1 (en) 2018-12-24 2019-05-16 이동찬 Fabric structure used for fabrication of wearable soft exoskeleton suit and wearable soft exoskeleton suit fabricated by the same
CN111821084A (en) * 2019-04-19 2020-10-27 厦门再奔医疗科技有限公司 Load-free controllable lower limb rehabilitation device
CN111821084B (en) * 2019-04-19 2024-04-30 中国人民解放军联勤保障部队第九O九医院 Lower limb load-free controllable rehabilitation device
WO2021045696A1 (en) * 2019-09-02 2021-03-11 Astride Bionics Company Limited Wearable lower-body support with gravity compensation mechanism
CN111300382A (en) * 2020-03-09 2020-06-19 北京海益同展信息科技有限公司 Leg exoskeleton actuating mechanism and exoskeleton robot with same
CN111531523A (en) * 2020-04-30 2020-08-14 宁波大学 Power-assisted walking and auxiliary supporting mechanism
CN111531523B (en) * 2020-04-30 2021-08-20 宁波大学 Power-assisted walking and auxiliary supporting mechanism
CN112569530B (en) * 2020-08-11 2021-10-19 河北体育学院 Rotator cuff muscle group strength training device
CN112569530A (en) * 2020-08-11 2021-03-30 河北体育学院 Rotator cuff muscle group strength training device
WO2022057135A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-24 中国科学院深圳先进技术研究院 Power-assisted exoskeleton
CN112476416A (en) * 2020-11-26 2021-03-12 杭州添翼机器人有限公司 Active and passive combined waist assisting exoskeleton
CN112677138A (en) * 2020-12-18 2021-04-20 华中科技大学 Auxiliary force controllable wearable passive ankle exoskeleton and control method thereof
CN112677138B (en) * 2020-12-18 2022-01-04 华中科技大学 Auxiliary force controllable wearable passive ankle exoskeleton and control method thereof
KR20230087893A (en) * 2021-12-10 2023-06-19 대한민국(국립재활원장) Upper limb assistance device capable of moving point of application of load compensation spring
KR102621004B1 (en) 2021-12-10 2024-01-04 대한민국(국립재활원장) Upper limb assistance device capable of moving point of application of load compensation spring
CN114851175A (en) * 2022-07-11 2022-08-05 佛山科学技术学院 Mechanical exoskeleton
CN114851175B (en) * 2022-07-11 2022-10-28 佛山科学技术学院 Mechanical exoskeleton
CN115533881A (en) * 2022-11-18 2022-12-30 合肥工业大学 Ankle joint assistance exoskeleton based on adaptive nonlinear parallel elastic driver and control method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101315199B1 (en) Walking assistant robots to use passive muscle compensation device
EP2923685B1 (en) Walking assist device
JP6757971B2 (en) Lower limb joint exercise device
KR101247078B1 (en) Tendon-Driven Exoskeletal Power Assistive Robot and Driving Method Thereof
KR101508973B1 (en) Gait rehabilitation having passive mechanism for shifting center of fravity
WO2010070807A1 (en) Body weight support device
TWI435743B (en) Sport assistive device
TW201639533A (en) Interactive exoskeleton robotic knee system
JP5894921B2 (en) Strength training equipment
KR101494685B1 (en) Apparatus for training the lower extremities
JP2016059763A (en) Lower limb motion support apparatus
JP6366049B2 (en) Leg assist device
KR101025512B1 (en) Walking Assistant Apparatus for High Walking Stability
NAITO et al. An ankle-foot orthosis with a variable-resistance ankle joint using a magnetorheological-fluid rotary damper
Tanaka et al. Development of a walking assistance apparatus for gait training and promotion of exercise
Hassan et al. Optimized design of a variable viscosity link for robotic AFO
US20110021956A1 (en) Exercise assisting device
KR102071611B1 (en) Auxiliary apparatus for assisting muscular strength of ankle
KR101975493B1 (en) a walking buffer orthosis
Kikuchi et al. Novel ankle orthosis with elastomer-embedded flexible joint
CN112569030B (en) Child's knee hyperextension unscrambler
Abe et al. Ankle-foot orthosis using elastomer-embedded flexible joint
KR20100134943A (en) Orthopedic joint brace for knee muscle strengthening
KR102496246B1 (en) Apparatus for therapeutic exercise integrating trider and inline skate
TWI783452B (en) Wearable support for loading exoskeleton

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160921

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170925

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee