KR101733858B1 - Active lower leg prosthesis device - Google Patents

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KR101733858B1
KR101733858B1 KR1020150042990A KR20150042990A KR101733858B1 KR 101733858 B1 KR101733858 B1 KR 101733858B1 KR 1020150042990 A KR1020150042990 A KR 1020150042990A KR 20150042990 A KR20150042990 A KR 20150042990A KR 101733858 B1 KR101733858 B1 KR 101733858B1
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전도영
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서강대학교산학협력단
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    • A61F2/604—Joints for artificial legs
    • A61F2002/66—

Abstract

본 발명은 능동 하퇴 의지 장치에 관한 것으로, 인체의 하중을 감지하는 하중 감지부; 상기 하중 감지부가 감지한 하중에 상응한 회전 구동력을 발생시키는 액추에이터; 상기 회전 구동력을 전달받아 직선 운동으로 변환하는 리드스크류 구동부; 상기 액추에이터를 수납하고, 상기 리드스크류 구동부와 체결되며, 인체와 결합되는 상부 프레임; 및 수동 의족이 부착되고, 상기 리드스크류 구동부와 상기 상부 프레임과 각각 체결되어 상기 리드스크류 구동부의 직선 운동에 의해 상기 수동 의족을 회전 운동시키는 하부 프레임;을 포함한다.The present invention relates to an active lower limb device, including: a load sensing part for sensing a load of a human body; An actuator for generating a rotational driving force corresponding to a load sensed by the load sensing unit; A lead screw driving unit that receives the rotational driving force and converts the rotational driving force into a linear motion; An upper frame that houses the actuator, is coupled to the lead screw driving unit and is coupled to a human body; And a lower frame coupled to the leadscrew driving unit and the upper frame to rotate the passive leg by linear motion of the leadscrew driving unit.

Description

능동 하퇴 의지 장치{ACTIVE LOWER LEG PROSTHESIS DEVICE}{ACTIVE LOWER LEG PROSTHESIS DEVICE}

본 발명의 실시예는 능동 하퇴 의지 장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to an active lowered willing device.

일반적으로 하퇴 절단 환자는 보행 향상을 위해 수동(Passive)의족을 사용하였으며, 의족의 강도에 따라 변하는 탄성을 사용자의 기호에 맞춰 제작하는 방식이 사용되었으며, 균형을 맞춘 보행은 가능하지만, 수동(Passive)의족을 사용하는 환자의 보행은 정상인의 보행과는 매우 다른 양상을 보인다.Generally, passive prosthesis is used for the improvement of the walking, and the elasticity that changes according to the strength of the prosthesis is made according to the user's preference. It is possible to make a balanced walk, ) Patients using the prosthesis are very different from those of normal people.

정상인의 발목이 보행 시 발등 굽힘(Dorsiflexion)과 발바닥 굽힘(Plantarflexion) 동작을 하는데 반해, 수동(Passvie)의족은 그 형태가 고정되어 있어, 의식적으로 다리를 높이 들지 않는 한, 의족이 땅에 끌리게 된다.While the ankle of a normal person has dorsiflexion and plantarflexion movements while walking, the Passvie's legs are fixed in shape, and the prostheses are attracted to the ground unless they consciously lift their legs .

최근 들어 활발히 연구 개발되고 있는 하퇴 의지들은 기존의 수동(Passive)의족에 별도의 구동부를 결합시켜 수동(Passive)의족이 갖는 단점을 개선시킨 제품들로서, 액추에이터로 구동되는 능동의족(Motor-driven Active Prosthesis)과 댐퍼(damper)로 구동되는 능동의족(Damper-Installed Active Prosthesis)으로 분류할 수 있다.In recent years, researchers have been actively researching and developing the passive prosthesis to improve the disadvantages of the passive prosthesis by combining a separate driving part with the passive prosthesis. The motor-driven active prosthesis ) And a damper-installed active prosthesis driven by a damper.

액추에이터로 구동되는 능동의족의 경우 액추에이터와 동력전달부, 수동의족부, 외골격부로 구성되어 있으며, 액추에이터가 회전하면서 수동의족부를 위, 아래로 움직여 발등 굽힘(Dorsiflexion)과 발바닥 굽힘(Plantarflexion) 동작을 가능하게 함으로써, 사용자의 발걸림 현상을 방지하게 된다. 댐퍼로 구동되는 능동의족의 경우는 댐퍼와 수동의족부, 외골격부로 구성되어 있으며, 사용자가 수동의족의 앞꿈치 뒤꿈치를 누를 때마다 일정 부하가 있는 상태에서 수동의족의 각도가 변하게 되어 사용자의 발걸림 현상을 방지하게 된다. Actuator-driven active prosthesis consists of actuator, power transmission unit, manual foot, and exoskeleton. By rotating the actuator, the manual foot is moved up and down to perform dorsiflexion and plantarflexion motion. Thereby preventing a user's foot catching phenomenon. The damper driven active prosthesis consists of a damper, a manual foot, and an exoskeleton. When the user presses the heel of the manual prosthesis, the angle of the manual prosthesis changes with a constant load, .

종래의 액추에이터로 구동되는 능동의족의 경우 액추에이터의 회전동력이 동력전달부로 전달되어 직선운동이 수행되며, 결과적으로 수동의족부가 움직이게 된다. 역으로 수동의족부에 하중이 걸리면 동력전달부로 직선운동이 전달되어, 액추에이터를 회전시키게 된다. 이를 방지하기 위해 액추에이터와 리드스크류(Lead-screw)가 일체형으로 구성되어 있는 구동부를 사용하여 외부의 하중에 대응하는 메커니즘을 채택하고 있다.In the case of an active prosthesis driven by a conventional actuator, the rotational power of the actuator is transmitted to the power transmitting portion to perform the linear motion, resulting in the movement of the passive foot. Conversely, when a load is applied to the passive foot portion, the linear motion is transmitted to the power transmitting portion, and the actuator is rotated. In order to prevent this, a mechanism corresponding to an external load is adopted by using a driving unit in which an actuator and a lead-screw are integrally formed.

그러나, 종래의 능동의족(하퇴 의지 장치)는 수직 하중에 의해 직선 운동이 회전운동으로 변환되어 액추에이터의 역구동이 발생할 수 있고, 발목 각도를 일정하게 유지하기 위해서는 액추에이터가 지속적으로 구동되어야 하는 단점이 있었다.However, in the conventional active prosthesis (lower limb device), linear motion is converted into rotational motion by a vertical load, and reverse driving of the actuator may occur. In order to keep the ankle angle constant, the actuator must be continuously driven there was.

한편, 관련 선행기술로는 "족관절 회전장치(한국 등록번호 10-0555004: 공개일자: 2000년 01월 15일)"가 있다.On the other hand, as related prior art, there is an "ankle joint rotating device (Korean Registration No. 10-0555004: public date: January 15, 2000) ".

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지면에 따라 사용자에게 가장 적합한 발목각도로 수동의족을 변경하고 유각기(Swing)에서의 발걸림 현상을 방지하여 사용자의 사용 편의성을 개선한 하퇴 의지 장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for changing a passive prosthesis at an ankle angle most suitable for a user according to a ground, Willingness device.

또한, 본 발명은 액추에이터로 구동되는 능동의족의 형태를 바탕으로 하퇴 의지 구동 시 액추에이터의 지속적인 구동을 방지하고자, 회전운동이 없을 시 직선운동이 일어나지 않는 특징을 가진 리드스크류(Lead-screw)를 이용해 동력을 전달하는 하퇴 의지를 제공하고자 한다.In addition, the present invention uses a lead-screw having a feature that linear motion does not occur when there is no rotational motion in order to prevent the actuator from being continuously driven when the lower limb is driven, based on the active prosthesis of the actuator driven by the actuator We want to provide a willingness to transmit power.

또한, 본 발명은 액추에이터와 리드스크류(Lead-screw)를 종래의 일체형이 아닌 분리형으로 구성하여, 수리 및 유지가 용이한 하퇴 의지 장치를 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a re-arresting device in which an actuator and a lead-screw are separated from each other so as to be easy to repair and maintain.

전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 능동 하퇴 의지 장치는, 인체의 하중을 감지하는 하중 감지부; 상기 하중 감지부가 감지한 하중에 상응한 회전 구동력을 발생시키는 액추에이터; 상기 회전 구동력을 전달받아 직선 운동으로 변환하는 리드스크류 구동부; 상기 액추에이터를 수납하고, 상기 리드스크류 구동부와 체결되며, 인체와 결합되는 상부 프레임; 및 수동 의족이 부착되고, 상기 리드스크류 구동부와 상기 상부 프레임과 각각 체결되어 상기 리드스크류 구동부의 직선 운동에 의해 상기 수동 의족을 회전 운동시키는 하부 프레임;을 포함한다.In order to solve the above-mentioned problems, the active-left will apparatus according to the present embodiment includes a load sensing unit for sensing a load of a human body; An actuator for generating a rotational driving force corresponding to a load sensed by the load sensing unit; A lead screw driving unit that receives the rotational driving force and converts the rotational driving force into a linear motion; An upper frame that houses the actuator, is coupled to the lead screw driving unit and is coupled to a human body; And a lower frame coupled to the leadscrew driving unit and the upper frame to rotate the passive leg by linear motion of the leadscrew driving unit.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 액추에이터와 체결되는 제1 풀리, 상기 리드스크류 구동부와 체결되는 제2 풀리와 체결되어, 상기 액추에이터의 회전 구동력을 상기 리드스크류 구동부로 전달하는 타이밍 벨트;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a timing belt comprising: a first pulley engaged with the actuator; a timing belt coupled to a second pulley engaged with the lead screw driving unit and transmitting a rotational driving force of the actuator to the lead screw driving unit; .

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 상부 프레임은 상기 리드스크류 구동부와 제1 체결 핀에 의해 체결되고, 상기 하부 프레임은 상기 리드스크류 구동부와 하부 제2 체결 핀에 의해 체결되고 상기 상부 프레임과 제3 체결 핀에 의해 체결될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the upper frame is fastened by the lead screw driving part and the first fastening pin, the lower frame is fastened by the lead screw driving part and the lower second fastening pin, And can be fastened by the third fastening pin.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 수동 의족 또는 상기 하부 프레임은, 상기 리드스크류 구동부의 직선 운동에 의해 상기 제3 체결 핀을 축으로 하여 회전 운동할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the passive prosthesis or the lower frame may be rotated with the third fastening pin as an axis by linear motion of the lead screw driving part.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 리드스크류 구동부는 리드스크류(Lead-screw)와 상기 리드스크류가 삽입되는 너트(Nut)를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the lead screw driving unit may include a lead-screw and a nut into which the lead screw is inserted.

본 발명의 실시예에 따르면 지면에 따라 사용자에게 가장 적합한 발목각도로 수동의족을 변경하고 유각기에서의 발걸림 현상을 방지하여 사용자의 사용 편의성을 개선한 하퇴 의지 장치를 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a lowered shoulder device in which the user's legibility is improved by changing the manual prosthesis with the ankle angle most suitable for the user according to the ground, and preventing foot-

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 액추에이터로 구동되는 능동의족의 형태를 바탕으로 하퇴 의지 구동 시 액추에이터의 지속적인 구동을 방지하고자, 회전운동이 없을 시 직선운동이 일어나지 않는 특징을 가진 리드스크류(Lead-screw)를 이용해 동력을 전달할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, in order to prevent the actuator from being continuously driven upon driving the lower limb based on the active arm type driven by the actuator, a lead- screw can be used to transmit power.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 액추에이터와 리드스크류(Lead-screw)를 종래의 일체형이 아닌 분리형으로 구성하여, 수리 및 유지가 용이하다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the actuator and the lead-screw are formed into a separate type rather than a conventional integral type, and repair and maintenance are easy.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하퇴 의지 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하퇴 의지 장치의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터와 리드스크류 구동부의 사시도이다.1 is a perspective view of a lower limb device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded view of a lower limb device in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of an actuator and a lead screw driving unit according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention. In addition, the size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean a size actually applied.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하퇴 의지 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a lower limb device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 하퇴 의지 장치를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 1, a lower limb device according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 하퇴 의지 장치는 액추에이터(110), 리드스크류 구동부(100), 상부 프레임(130), 하부 프레임(140), 타이밍 벨트(120) 및 하중 감지부(160)를 포함하여 구성된다.1, a lower limb device according to an embodiment of the present invention includes an actuator 110, a lead screw driver 100, an upper frame 130, a lower frame 140, a timing belt 120, And a sensing unit 160.

하중 감지부(160)는 인체의 하중을 감지하며, 액추에이터(110)는 상기 하중 감지부(160)가 감지한 하중에 상응한 회전 구동력을 발생시킨다.The load sensing unit 160 senses the load of the human body and the actuator 110 generates the rotational driving force corresponding to the load sensed by the load sensing unit 160.

이때, 상기 액추에이터(110)와 리드스크류 구동부(100)는 타이밍벨트-풀리(Timing-belt & Pulley)구조로 체결되며, 상기 구조에 의해 액추에이터(110)의 회전운동이 리드스크류 구동부(100)로 전달된다. At this time, the actuator 110 and the lead screw driver 100 are fastened with a timing belt-and-pulley structure, and the rotational motion of the actuator 110 is transmitted to the lead screw driver 100 .

상기 리드스크류 구동부(100)는 상기 회전 구동력을 전달받아 직선 운동으로 변환한다.The lead screw driving unit 100 receives the rotational driving force and converts the rotational driving force into a linear motion.

한편, 상부 프레임(130)은 인체와 결합되며, 보다 구체적으로 인체의 대퇴부와 결합될 수 있다. 또한, 상기 상부 프레임(130)은 상기 액추에이터(110)를 수납하며, 상기 리드스크류 구동부(100)와 체결된다.On the other hand, the upper frame 130 is coupled to the human body, and more specifically, can be coupled to the thigh of the human body. The upper frame 130 houses the actuator 110 and is fastened to the lead screw driving part 100.

보다 구체적으로 상기 상부 프레임(130)은 상기 리드스크류 구동부(100)와 제1 체결 핀(171)에 의해 체결될 수 있다.More specifically, the upper frame 130 may be fastened by the lead screw driver 100 and the first fastening pin 171.

하부 프레임(140)에는 수동 의족(150)이 부착되며, 상기 하부 프레임(140)은 상기 리드스크류 구동부(100) 및 상기 상부 프레임(130)과 각각 체결된다.A passive leg 150 is attached to the lower frame 140 and the lower frame 140 is fastened to the lead screw driving part 100 and the upper frame 130, respectively.

또한, 상기 하부 프레임(140)은 상기 리드스크류 구동부(100)와 제2 체결 핀(172)에 의해 체결되고, 상기 상부 프레임(130)과 제3 체결 핀(173)에 의해 체결될 수 있다.The lower frame 140 is fastened by the lead screw driving part 100 and the second fastening pin 172 and fastened by the upper frame 130 and the third fastening pin 173.

따라서, 상시 하부 프레임(140)은 상기 리드스크류 구동부(100)의 직선 운동에 의해 상기 제3 체결 핀(173)을 축으로 하여 상기 수동 의족(150)을 일정한 각도로 회전 운동시킬 수 있다.Therefore, the normally lower frame 140 can rotate the passive leg 150 at a predetermined angle around the third fastening pin 173 by the linear motion of the lead screw driving part 100.

즉, 상기 리드스크류 구동부(100)는 상부 프레임(130)과 하부 프레임(140)에 각각 체결 핀(171, 172)으로 체결되어 있으며, 상부 프레임(130)과 하부 프레임(140)은 상호간에 제3 체결 핀(173)에 의해 체결될 수 있다.That is, the lead screw driving unit 100 is fastened to the upper frame 130 and the lower frame 140 with fastening pins 171 and 172, respectively, and the upper frame 130 and the lower frame 140 are fixed to each other 3 fastening pin 173. As shown in Fig.

그러므로, 3개의 체결 핀(171, 172, 173)으로 체결되어 있는 상부 프레임(130)과 하부 프레임(140) 그리고 리드스크류 구동부(100)는 4절 링크(Four-bar linkage) 구조를 형성하고, 이중 리드스크류 구동부(100)의 길이가 변하면 상부 프레임(130)과 하부 프레임(140)을 체결하는 제3 체결 핀(173)을 회전 중심으로 하여 상기 하부 프레임(140)이 회전할 수 있다.Therefore, the upper frame 130, the lower frame 140, and the lead screw driver 100, which are fastened with the three fastening pins 171, 172 and 173, form a four-bar linkage structure, The lower frame 140 can be rotated about the third fastening pin 173 which fastens the upper frame 130 and the lower frame 140 when the length of the dual lead screw driving part 100 is changed.

상기 하부 프레임(140)에는 수동의족(150)이 결합되어 있으며, 상기 제3 체결 핀(173)을 중심으로 하부 프레임(140)이 회전함에 따라 수동의족(150)이 동일한 각도로 회전할 수 있다.A passive leg 150 is coupled to the lower frame 140. The passive leg 150 can rotate at the same angle as the lower frame 140 rotates about the third fastening pin 173 .

이때, 상기 하부 프레임(140) 또는 상기 수동의족(150)의 회전방향은 상기 4절 링크(Four-bar linkage) 구조에서 리드스크류 구동부(100)의 길이 변화에 따라 결정된다. 리드스크류 구동부(100)의 길이가 길어질 경우에는 수동의족(150)이 발등 쪽으로 회전하여 발등 굽힘(Dorsiflexion) 동작이 수행되며, 길이가 줄어들 경우에는 수동의족이 발바닥 쪽으로 회전하는 발바닥 굽힘(Plantarflexion) 동작이 수행된다.At this time, the rotational direction of the lower frame 140 or the passive leg 150 is determined according to the change of the length of the lead screw driver 100 in the four-bar linkage structure. When the lead screw driving part 100 is long, the manual prosthesis 150 is rotated toward the foot so that a dorsiflexion operation is performed. When the lead screw driving part 100 is shortened, a plantar flexion operation in which the passive prosthesis is rotated toward the sole Is performed.

이와 같이, 본 발명에 따른 하퇴 의지 장치는 축 방향의 수직하중을 받더라도 회전하지 않는 특징을 가진 리드스크류 구동부(100)를 사용함으로써, 액추에이터(110)의 회전운동을 리드스크류 구동부(100)의 직선운동으로 변환되도록 하되, 수직 하중에 의한 직선운동에 의해 액추에이터(110)에 회전운동이 전달되지 않도록 한다.As described above, the present invention uses the lead screw driver 100 having the feature that it does not rotate even under a vertical load in the axial direction, so that the rotational motion of the actuator 110 is transmitted to the lead screw driver 100 through the straight line So that the rotational motion is not transmitted to the actuator 110 by the linear motion due to the vertical load.

만약, 수직 하중에 의해 직선 운동이 회전운동으로 변환되면, 액추에이터(110)는 발목 각도를 일정하게 유지하기 위해 지속적으로 구동되어야 하며, 그에 따라 내구성의 감소가 발생할 수 있다.If the linear motion is converted to rotational motion by the vertical load, the actuator 110 must be continuously driven to keep the ankle angle constant, thereby reducing the durability.

그러나, 본 발명에 따르면 하퇴 의지 장치의 구동전원이 방전되는 경우에도, 액추에이터(110)의 구동 없이도 수동의족 각도가 일정 각도로 유지될 수 있다.
However, according to the present invention, even when the driving power source of the lower limb device is discharged, the manual prosthesis angle can be maintained at a constant angle without driving the actuator 110.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하퇴 의지 장치의 분해도이다.2 is an exploded view of a lower limb device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 하퇴 의지 장치의 구성을 보다 상세하게 설명하기로 한다.The configuration of the lower limb device according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 2에 도시된 바와 같이 액츄에이터(110)에는 제1 풀리(220)가 체결되고, 리드스크류 구동부(100)에는 제2 풀리(230)가 체결된다.2, the first pulley 220 is fastened to the actuator 110, and the second pulley 230 is fastened to the lead screw driver 100.

리드스크류 구동부(100)와 액츄에이터(110)는 타이밍벨트-풀리 구조로 연결되며, 리드스크류 구동부(100)는 상부프레임(130)과 하부프레임(140)에 각각 체결 핀(171, 172)에 의해 결합된다.The lead screw driver 100 and the actuator 110 are connected by a timing belt-pulley structure and the lead screw driver 100 is connected to the upper frame 130 and the lower frame 140 by fastening pins 171 and 172, respectively .

또한, 하중 감지부(160)는 상부 프레임(130)과 결합되며, 하부프레임(140)은 수동의족(150)과 결합된다.The load sensing unit 160 is coupled to the upper frame 130 and the lower frame 140 is coupled to the passive leg 150.

그에 따라, 리드스크류 구동부(100), 상부프레임(130) 및 하부프레임(14)은 4절 링크(Four-bar linkage)구조를 구성할 수 있다.
Accordingly, the lead screw driver 100, the upper frame 130, and the lower frame 14 may form a four-bar linkage structure.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터와 리드스크류 구동부의 사시도이다.3 is a perspective view of an actuator and a lead screw driving unit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터와 리드스크류 구동부의 구성에 대하여 설명하기로 한다.Referring to FIG. 3, the structure of the actuator and the lead screw driver according to the embodiment of the present invention will be described.

액추에이터(110)의 회전축에는 제1 풀리(220)가 체결되어 있으며, 리드스크류 구동부(100)의 회전축에는 제2 풀리(230)가 체결되어 있으며, 상기 제1 풀리(220)와 제2 풀리(230)는 타이밍 벨트(210)에 의해 연결된다.The first pulley 220 is fastened to the rotating shaft of the actuator 110 and the second pulley 230 is fastened to the rotating shaft of the lead screw driving part 100. The first pulley 220 and the second pulley 230 are connected by a timing belt 210.

또한, 타이밍벨트의 장력을 유지하기 위해 별도의 체결부(250)가 리드스크류 구동부(100)와 액추에이터(110)를 체결할 수 있다.In order to maintain the tension of the timing belt, another fastening part 250 can fasten the lead screw driving part 100 and the actuator 110.

액추에이터(110)가 구동되면 회전운동이 상기 액추에이터(110)의 제1 풀리(220)에 전달된다. 상기 액추에이터(110)의 회전력은 상기 제1 풀리(220) 와 타이밍 벨트(210)를 통해 리드스크류 구동부(100)와 결합된 제2 풀리(230)에 전달된다.When the actuator 110 is driven, the rotational motion is transmitted to the first pulley 220 of the actuator 110. The rotational force of the actuator 110 is transmitted to the second pulley 230 coupled to the lead screw driving unit 100 through the first pulley 220 and the timing belt 210.

상기 리드스크류 구동부(100)는 리드스크류(Lead-screw: 101)와 너트(Nut: 102)로 구성되어 있으며, 상기 제2 풀리(230)의 회전력에 의해 리드스크류(Lead-screw: 101)가 한 바퀴 회전할 때마다 상기 리드스크류(101)의 나사선 높이만큼 상기 리드스크류 구동부(100)가 직선 운동 한다.The lead screw driving unit 100 includes a lead-screw 101 and a nut 102. The lead screw 101 is rotated by the rotational force of the second pulley 230, The lead screw driving unit 100 linearly moves by a height of the thread of the lead screw 101 every time when it rotates one turn.

이때, 리드스크류(101)의 특성상, 역으로 직선운동이 가해지더라도 회전운동으로의 변환이 일어나지 않으므로, 액추에이터(110)의 역구동이 발생하지 않는다.At this time, due to the characteristics of the lead screw 101, even if the linear motion is applied in the reverse direction, no conversion into rotational motion occurs, and the actuator 110 is not driven in the reverse direction.

따라서, 본 발명에 따르면 지면에 따라 사용자에게 가장 적합한 발목각도로 수동의족을 변경하고 유각기에서의 발걸림 현상을 방지하여 사용자의 사용 편의성을 개선한 하퇴 의지 장치를 제공할 수 있으며, 리드스크류(Lead-screw)를 이용해 회전운동이 없을 시 직선운동이 일어나지 않도록 하고, 액추에이터와 리드스크류(Lead-screw)를 종래의 일체형이 아닌 분리형으로 구성하여, 수리 및 유지가 용이한 장점이 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a lowered shoulder device in which the user's ease of use is improved by changing the manual prosthesis at the ankle angle most suitable for the user according to the ground and preventing foot- The lead-screw is used to prevent linear motion when there is no rotational motion, and the actuator and lead-screw are configured as a separate type rather than a conventional integrated type, which facilitates repair and maintenance.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention, but should be determined by the claims and equivalents thereof.

110: 액추에이터
120: 타이밍 벨트
130: 상부 프레임
140: 하부 프레임
150: 수동 의족
160: 하중 감지부
171: 제1 체결핀
172: 제2 체결핀
173: 제3 체결핀
210: 타이밍 벨트
220: 제1 풀리
230: 제2 풀리
250: 체결부110: Actuator
120: timing belt
130: upper frame
140:
150: Manual prostheses
160: Load sensing unit
171: first fastening pin
172: second fastening pin
173: third fastening pin
210: timing belt
220: first pulley
230: second pulley
250: fastening portion

Claims (5)

인체의 하중을 감지하는 하중 감지부;
상기 하중 감지부가 감지한 하중에 상응한 회전 구동력을 발생시키는 액추에이터;
상기 회전 구동력을 전달받아 직선 운동으로 변환하는 리드스크류 구동부;
상기 액추에이터를 수납하고, 상기 리드스크류 구동부와 체결되며, 인체와 결합되는 상부 프레임;
수동 의족이 부착되고, 상기 리드스크류 구동부와 상기 상부 프레임과 각각 체결되어 상기 리드스크류 구동부의 직선 운동에 의해 상기 수동 의족을 회전 운동시키는 하부 프레임; 및
상기 액추에이터와 체결되는 제1 풀리, 상기 리드스크류 구동부와 체결되는 제2 풀리와 체결되어, 상기 액추에이터의 회전 구동력을 상기 리드스크류 구동부로 전달하는 타이밍 벨트;를 포함하되,
상기 상부 프레임은 상기 리드스크류 구동부와 제1 체결 핀에 의해 체결되고, 상기 하부 프레임은 상기 리드스크류 구동부와 하부 제2 체결 핀에 의해 체결되고, 상기 상부 프레임과 제3 체결 핀에 의해 체결되고,
상기 리드스크류 구동부는 리드스크류(Lead-screw)와 상기 리드스크류가 삽입되는 너트(Nut)를 포함하되, 상기 타이밍 벨트 및 풀리 구조를 통해 상기 액추에이터의 측부에 나란히 연결 및 배치되고,
상기 수동 의족 또는 상기 하부 프레임은 상기 리드스크류 구동부의 직선 운동에 의해 상기 제3 체결 핀을 축으로 하여 회전 운동함으로써,
상기 리드스크류 구동부의 길이가 길어질 경우에는 수동의족이 발등 쪽으로 회전하여 발등 굽힘(Dorsiflexion) 동작이 수행되며, 길이가 줄어들 경우에는 수동의족이 발바닥 쪽으로 회전하는 발바닥 굽힘(Plantarflexion) 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 능동 하퇴 의지 장치.A load sensing unit for sensing a load of a human body;
An actuator for generating a rotational driving force corresponding to a load sensed by the load sensing unit;
A lead screw driving unit that receives the rotational driving force and converts the rotational driving force into a linear motion;
An upper frame that houses the actuator, is coupled to the lead screw driving unit and is coupled to a human body;
A lower frame attached with a manual prosthesis and fastened to the lead screw driving part and the upper frame to rotate the manual prosthesis by rectilinear motion of the lead screw driving part; And
A first pulley coupled to the actuator and a timing belt coupled to a second pulley coupled to the lead screw driving unit to transmit rotational driving force of the actuator to the lead screw driving unit,
The upper frame is fastened by the lead screw driving part and the first fastening pin, the lower frame is fastened by the lead screw driving part and the lower second fastening pin, fastened by the upper frame and the third fastening pin,
Wherein the lead screw driving unit includes a lead screw and a nut into which the lead screw is inserted and is connected and disposed side by side on the side of the actuator through the timing belt and the pulley structure,
The passive leg or the lower frame rotates about the third fastening pin by the linear motion of the lead screw driving unit,
When the length of the lead screw driving unit is long, the manual prosthesis is rotated toward the foot and the dorsiflexion operation is performed. When the length of the lead screw driving unit is reduced, a plantar flexion operation is performed in which the passive prosthesis is rotated toward the sole Active lowering device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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