KR101856346B1 - Assistant robot for muscular strength of lower limb of the aged - Google Patents

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KR101856346B1
KR101856346B1 KR1020160108102A KR20160108102A KR101856346B1 KR 101856346 B1 KR101856346 B1 KR 101856346B1 KR 1020160108102 A KR1020160108102 A KR 1020160108102A KR 20160108102 A KR20160108102 A KR 20160108102A KR 101856346 B1 KR101856346 B1 KR 101856346B1
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이원영
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한국산업기술대학교산학협력단
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Abstract

고령자용 하지근력 보조 로봇 및 고령자용 하지근력 보조 로봇의 제어 방법이 제공된다. 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇은, 토크를 발생시키는 구동부; 탄성체를 이용하여 상기 토크를 사용자의 다리에 착용된 프레임에 전달하는 연결부; 상기 사용자의 다리 움직임에 따른 관절 각도의 변화를 측정하는 관절각 측정부; 상기 관절 각도의 변화에 기초하여 상기 사용자의 보행 단계를 추정하는 보행단계 추정부; 및 상기 추정한 보행 단계에 대응하는 관절 각도를 결정하고, 상기 결정된 관절 각도에 대응하는 토크가 발생하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.There is provided a control method of a leg-strength muscle-assisted robot for the elderly and a leg-strength-assisting robot for the elderly. According to an embodiment of the present invention, there is provided a leg-strength supporting robot for elderly persons comprising: a driving unit for generating a torque; A connecting portion for transmitting the torque to the frame worn by the user using an elastic body; A joint angle measuring unit for measuring a change in joint angle according to a user's leg motion; A walking step estimating unit estimating a walking step of the user based on a change in the joint angle; And a control unit for determining a joint angle corresponding to the estimated walking step and controlling the driving unit to generate a torque corresponding to the determined joint angle.

Figure R1020160108102
Figure R1020160108102

Description

고령자용 하지근력 보조 로봇{ASSISTANT ROBOT FOR MUSCULAR STRENGTH OF LOWER LIMB OF THE AGED}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a robotic assist robot for an elderly person,

아래 설명은, 고령자용 하지근력 보조 로봇 및 고령자용 하지근력 보조 로봇의 제어 방법에 관한 것이다.The following description relates to a control method for a leg-rest muscle-assisted robot for the elderly and a leg-restraint assistant robot for the elderly.

보행 보조 로봇은 보행이 불편한 환자나 노약자의 재활을 돕거나 거동을 보조하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 보행 보조 로봇은 삶의 질과 복지에 대한 관심이 높아지고 현대사회가 노령화 사회로 진입해 감에 따라 점차 관심이 집중되고 있다.The walking assist robot can be used to help rehabilitate or assist the aged or the elderly. Especially, the interest in the quality of life and welfare of the robot is increasing, and as the modern society enters into the aging society, attention is increasingly focused.

일반적으로 보행 보조 로봇은, 노인이나 장애인의 이동성 및 생활 향상을 추구하는 의료분야, 고된 노동을 필요로 하는 산업현장 분야 등에서 착용자의 근력을 증강하여 직접 작업이 어려운 일을 보조하기 위하여 사용이 증가하고 있으며, 이를 위하여 다양한 보행 보조 로봇이 개발되고 있다.
관련 선행기술로, 2011년01월27일에 등록된 한국 등록특허공보 제10-1012734호(발명의 명칭: 전동식 이동보조장치, 출원인: 재단법인 산재의료관리원)가 있다.
다른 선행기술로, 2010년04월12일에 공개된 한국 공개특허공보 제10-2010-0037833호(발명의 명칭: 약 근력자의 보행 보조시스템, 출원인: ㈜ 대호테크)가 있다.Generally, the walking-assist robot increases the strength of the wearer in the field of medical care for elderly or disabled persons seeking to improve the mobility and life of the elderly or the handicapped, Various walk assist robots are being developed for this purpose.
Korean Patent Registration No. 10-1012734 entitled " Electrolytic Mobile Assistance Device ", filed on Jan. 27, 2011, entitled "
Another prior art is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0037833 (entitled "Walking Assist System of Weak Stomach", Applicant: Daeho Tech Co., Ltd.) disclosed on Apr. 12,

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은, 토크에 따른 관절각도의 뒤틀림 및 사용자 관절 각도를 측정할 수 있다.According to one embodiment, the leg-strength-assisting robot for the elderly can measure the twist of the joint angle and the joint angle of the user according to the torque.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은, 측정된 뒤틀림, 사용자 관절 각도를 기초로 구동기 및 모터의 동작을 제어할 수 있다.According to one embodiment, the leg-strength supporting robot for the elderly can control the operation of the driver and the motor based on the measured warping and the user's joint angle.

일 실시예에 따른, 고령자용 하지근력 보조 로봇은, 토크를 발생시키는 구동부; 탄성체를 이용하여 상기 토크를 사용자의 다리에 착용된 프레임에 전달하는 연결부; 상기 사용자의 다리 움직임에 따른 관절 각도의 변화를 측정하는 관절각 측정부; 상기 관절 각도의 변화에 기초하여 상기 사용자의 보행 단계를 추정하는 보행단계 추정부; 및 상기 추정한 보행 단계에 대응하는 관절 각도를 결정하고, 상기 결정된 관절 각도에 대응하는 토크가 발생하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a leg-strength-lowering-assistance robot for the elderly includes: a driving unit for generating a torque; A connecting portion for transmitting the torque to the frame worn by the user using an elastic body; A joint angle measuring unit for measuring a change in joint angle according to a user's leg motion; A walking step estimating unit estimating a walking step of the user based on a change in the joint angle; And a control unit for determining a joint angle corresponding to the estimated walking step and controlling the driving unit to generate a torque corresponding to the determined joint angle.

일 실시예에 따른, 상기 제어부는, 상기 측정된 관절 각도의 변화를 기초로 목표 토크를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the control unit may generate a target torque based on the change in the measured joint angle.

일 실시예에 따른, 상기 제어부는, 상기 추정된 사용자의 보행 단계와 상기 측정된 관절 각도의 변화를 기초로 목표 관절 각도를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the controller may generate a target joint angle based on the estimated walking step of the user and the measured change in the joint angle.

일 실시예에 따른, 상기 제어부는, 상기 측정된 관절 각도의 변화와 상기 목표 관절 각도를 기초로 목표 토크를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the control unit may generate a target torque based on the measured change in the joint angle and the target joint angle.

일 실시예에 따른, 상기 제어부는, 상기 토크에 따른 관절 각도의 뒤틀림을 기초로 상기 구동부를 제어할 수 있다.According to an embodiment, the control unit may control the driving unit based on a twist of a joint angle according to the torque.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은, 탄성체인 스프링을 이용하여 토크에 따른 관절각도의 뒤틀림을 측정하고, 사용자 관절 각도를 측정할 수 있다는 효과가 있다.According to one embodiment, the leg-strength-aiding assistant robot for the elderly has the effect of measuring the twist of the joint angle according to the torque using the elastic spring, and measuring the joint angle of the user.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은, 전류에 의한 토크 피드백이 어려운 구동장치 등에 적용하여, 탄성체를 이용하여 측정된 뒤틀림과 사용자 관절 각도를 기초로 보행 단계를 추정함으로써 구동기 및 모터의 동작을 제어할 수 있다는 효과가 있다.According to one embodiment, the leg-strength supporting arm for the elderly is applied to a driving device or the like which has difficulty in torque feedback by the current, and estimates the walking step based on the twist measured by using the elastic body and the user's joint angle, There is an effect that the operation can be controlled.

도 1은 고령자용 하지근력 보조 로봇의 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇을 나타내는 블록도이다.
도 2는 고령자용 하지근력 보조 로봇의 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇의 사용자 신체에 착용된 프레임과 구동기 간의 연결 구조를 나타내는 것이다.
도 3은 고령자용 하지근력 보조 로봇의 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇의 탄성체 구조를 나타내는 것이다.
도 4는 고령자용 하지근력 보조 로봇의 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇을 나타내는 것이다. FIG. 1 is a block diagram showing a leg-strength-force assist robot for the elderly according to an embodiment of the leg-strength-restoring robot for the elderly.
2 shows a connection structure between a frame and a driver, which is worn on the user's body, of the leg-rest muscle strength assisting robot for the elderly according to an embodiment of the leg-strength assisting robot for the elderly.
Fig. 3 shows an elastic body structure of a leg-rest muscle force assist robot for the elderly according to an embodiment of the leg-strength-restraining robot for the elderly.
Fig. 4 shows a leg-rest muscle strength assist robot for the elderly according to an embodiment of the leg-strength-restraining robot for the elderly.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of embodiments are set forth for illustration purposes only and may be embodied with various changes and modifications. Accordingly, the embodiments are not intended to be limited to the specific forms disclosed, and the scope of the disclosure includes changes, equivalents, or alternatives included in the technical idea.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first or second, etc. may be used to describe various elements, but such terms should be interpreted solely for the purpose of distinguishing one element from another. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, although other elements may be present in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are used to specify one or more of the described features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.

도 1은 고령자용 하지근력 보조 로봇의 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇을 나타내는 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram showing a leg-strength-force assist robot for the elderly according to an embodiment of the leg-strength-restraining robot for the elderly.

도 1을 참조하면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 제1 제어부(111), 제2 제어부(112), 제3 제어부(113)을 포함하는 제어부(110, 미도시), 구동부(120), 감속부(130), 제1 연결부(141, 미도시), 제2 연결부(142, 미도시), 뒤틀림 측정부(160), 뒤틀림 토크 변환부(170), 관절각 측정부(180), 보행단계 추정부(190)을 포함할 수 있다.1, the leg-strength supporting arm for the elderly includes a control unit 110 (not shown) including a first control unit 111, a second control unit 112, a third control unit 113, a driving unit 120, A torsion measuring unit 160, a torsion torque converting unit 170, a joint angle measuring unit 180, a gait measuring unit 160, a gait measuring unit 170, And may include an estimator 190.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 하지 근력이 약화된 사용자의 근력을 보조하기 위하여, 사용자 하지 관절에 구동기를 배치하여 사용자의 보행에 따른 관절 토크를 능동적으로 보조 수행할 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇은 하지 관절을 구동하기 위하여 보행에 따른 사용자 토크를 추정하고 완충작용을 위하여 탄성체를 이용할 수 있다. 또한, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 직렬탄성구동기를 사용할 수도 있다.According to one embodiment, the leg-strength-assisting robot for the elderly can actively assist the joint torque according to the user's walking by disposing a driver on the user's lower limb to assist the weakness of the lower leg strength. In order to drive the lower extremity joint, the leg-strength muscle-assisted robot for the elderly can estimate the user's torque according to the gait and use an elastic body for buffering action. In addition, a leg elastic driver may be used for the leg-strength supporting robot for the elderly.

일 실시예에 따르면, 제어부(110, 미도시)는 제1 제어부(111), 제2 제어부(112), 제3 제어부(113)을 포함할 수 있다. 제1 제어부(111)는 생성된 관절각도에 따라 구동기의 위치제어를 수행하는 관절각도 제어기일 수 있다. 제1 제어부(111)는 생성된 관절각도와 현재 관절각도에 따라 폐루프 제어를 수행하는 각도 제어기일 수 있다.According to one embodiment, the controller 110 (not shown) may include a first controller 111, a second controller 112, and a third controller 113. The first controller 111 may be a joint angle controller that controls the position of the actuator according to the generated joint angle. The first controller 111 may be an angle controller that performs closed loop control according to the generated joint angle and the current joint angle.

제2 제어부(112)는 입력된 관절각도에 따라 필요한 관절 토크를 생성하는 것을 제어하는 관절 구동 제어기일 수 있다. 제3 제어부(111)는 입력된 사용자의 보행단계에 따른 관절 각도를 생성하는 보행단계별 관절각도 생성기일 수 있다. 제3 제어부(111)는 보행단계 및 현재 관절각에 따른 관절각도를 생성할 수 있다.The second controller 112 may be a joint drive controller that controls generation of required joint torque according to the inputted joint angle. The third controller 111 may be a gait joint angle generator for generating a joint angle according to the walking step of the inputted user. The third controller 111 may generate the walking angle and the joint angle according to the current joint angle.

일 실시예에 따르면, 제어부(110, 미도시)는 보행단계 추정부(190)를 포함할 수도 있다. 보행단계 추정부(190)는, 사용자의 현재 관절각도 및 변화에 따라 보행 단계를 추정할 수 있다. 보행단계 추정부(190)는, 관절 각도 제어를 위한 현재 관절 각도 와 관절각도의 변화에 따른 보행단계를 추정하는 보행단계 추정기일 수 있다.According to one embodiment, the control unit 110 (not shown) may include a walking step estimating unit 190. The walking step estimating unit 190 can estimate the walking step according to the user's current joint angle and change. The gait step estimator 190 may be a gait step estimator that estimates a gait step according to a change in the current joint angle and the joint angle for joint angle control.

일 실시예에 따르면, 제2 제어부(112)는 측정된 뒤틀림을 기초로 구동부(120)의 동작을 제어할 수 있다. 구동부(120)는 토크를 발생시키는 구동기 및 모터일 수 있고, 감속부(130)는 웜기어 형태의 감속기일 수 있다.According to one embodiment, the second control unit 112 may control the operation of the driving unit 120 based on the measured warping. The driving unit 120 may be a driver and a motor that generate torque, and the deceleration unit 130 may be a worm gear type speed reducer.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 기구적 완충을 위한 스프링 구조를 포함할 수 있다. 제1 연결부(141, 미도시)는 회전체로서 토크가 전달되는 탄성체를 포함할 수 있다. 이때, 탄성체는 스프링(140)일 수 있다. 스프링(140)은 4개의 스프링으로서 토크가 전달되는 축을 중심으로 소정의 거리를 가지고 원형으로 배치될 수 있다. 4개의 스프링은 토크가 전달되는 축과 동일한 거리를 가지고 원형으로 배치될 수 있다. 또한, 4개의 스프링의 적어도 일부는 이완과 수축에 따라 토크가 전달되는 축과 동일한 거리를 가지고 곡선 운동을 할 수도 있다.According to one embodiment, the leg muscle strength assist robot for the elderly may include a spring structure for mechanical buffering. The first connection portion 141 (not shown) may include an elastic body to which a torque is transmitted as a rotating body. At this time, the elastic body may be the spring 140. The spring 140 may be arranged in a circle with a predetermined distance about an axis through which the torque is transmitted as four springs. The four springs can be arranged in a circle with a distance equal to the axis through which the torque is transmitted. Also, at least a portion of the four springs may be curved with the same distance as the axis through which the torque is transmitted along with relaxation and contraction.

일 실시예에 따르면, 제2 연결부(142, 미도시)는 회전체로서 제1 연결부(141, 미도시)의 탄성체의 탄성력에 기초하여 사용자 신체에 착용된 프레임을 이동시킬 수 있다. 뒤틀림 측정부(160)는 토크에 따른 관절각도의 뒤틀림을 측정할 수 있다.According to one embodiment, the second connecting portion 142 (not shown) can move a frame worn on the user's body based on the elastic force of the elastic body of the first connecting portion 141 (not shown) as a rotating body. The warp measuring section 160 can measure the distortion of the joint angle according to the torque.

일 실시예에 따르면, 토크에 따른 관절 각도 뒤틀림을 발생할 수 있으므로, 뒤틀림 측정부(160)는 사용자의 관절 토크 감지를 위해 뒤틀림을 측정하기 위한 위치 측정 센서를 이용할 수 있다. 물론, 뒤틀림 측정부(160)는 사용자의 관절 토크 감지를 위해 뒤틀림을 측정하기 위한 위치 측정 센서로서 엔코더일 수도 있다.According to one embodiment, since the torque may cause joint angle distortion, the distortion measurement unit 160 may use a position measurement sensor for measuring the distortion to sense the user's joint torque. Of course, the warp measuring unit 160 may be an encoder as a position measuring sensor for measuring a warp for detecting the joint torque of the user.

일 실시예에 따르면, 제어부(110, 미도시)는 측정된 뒤틀림을 기반으로 제어하는 제어기일 수 있으며, 제2 제어부(112)와 뒤틀림 토크 변환부(170)를 포함할 수도 있다. 뒤틀림 토크 변환부(170)는 측정된 뒤틀림을 사용자 관절 토크로 변환하는 토크 변환기로서 선형화 필터일 수 있다. 제2 제어부(112)는 구동 제어기로서 추정된 사용자 토크에 따라 폐루프 제어를 실시할 수 있다.According to one embodiment, the control unit 110 (not shown) may be a controller that controls based on the measured warp, and may include a second control unit 112 and a twist torque conversion unit 170. The torsion torque converter 170 may be a linearization filter as a torque converter that converts the measured torsion into a user's joint torque. The second control unit 112 can perform closed loop control according to the estimated user torque as a drive controller.

일 실시예에 따르면, 제2 제어부(112)는 측정된 뒤틀림에 따라 토크가 생성되도록 제어할 수 있다. 제2 제어부(112)는 뒤틀림의 정도에 따라 토크가 증가하거나 감소하도록 조절할 수 있다.According to one embodiment, the second controller 112 can control the torque to be generated in accordance with the measured distortion. The second control unit 112 can adjust the torque to increase or decrease according to the degree of distortion.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 근력을 강화하고 근력을 보조하기 위한 로봇의 관절 구동기일 수 있다. 예를 들어, 착용형 보행 보조 로봇 등에서와 같이 전류에 의한 토크 피드백이 어려운 구동장치에 있어서 고령자용 하지근력 보조 로봇을 적용하여, 탄성체를 이용하여 토크를 추정하고 완충 작용을 수행할 수 있다.According to one embodiment, the leg-strength-lowering assistance robot for the elderly may be a joint actuator of the robot for strengthening the muscular strength and assisting the strength. For example, in a driving device in which torque feedback by a current is difficult, as in a wearable type walking-assist robot, etc., a leg-lowering muscle-assisted robot for an elderly person can be applied to estimate a torque and perform a buffering action by using an elastic body.

일 실시예에 따르면, 초기 보행이 시작 전 단계로서 제3 제어부(113)를 통한 관절각도를 산출하는 것은 어렵기 때문에, 관절각 측정부(180)이 측정한 사용자 관절 각도(181)의 현재 관절 각도를 초기 관절각도(105)로서 제1 제어부(111)에 입력될 수 있다. 이때, 제1 제어부(111)는 0으로 생성된 오차를 입력 받을 수 있다. According to one embodiment, since it is difficult to calculate the joint angle through the third control unit 113 as a pre-start step, the current joint of the user joint angle 181 measured by the joint angle measuring unit 180 The angle may be input to the first controller 111 as the initial joint angle 105. [ At this time, the first controller 111 can receive the error generated as zero.

한편, 제1 제어부(111)는 입력된 오차각에 따른 목표 토크 출력을 제2 제어부(112)에 입력하여 사용자 관절(150)을 움직이게 할 수 있다. 사용자 관절(150)의 움직임 이후 사용자 관절 각도(181)를 관절각 측정부(180)가 측정할 수 있다. 이때, 관절각 측정부(180)는 엔코더일 수 있다. 보행단계 추정부(190)는, 측정된 관절각에 따라 보행 단계를 추정할 수 있다. 예를 들어, 일련의 관절각에 대응하는 보행 단계에 대한 정보가 미리 저장되어 있고, 보행단계 추정부(190)는 해당 정보를 이용하여 측정된 관절각에 대응하는 보행 단계를 추정할 수 있다.The first control unit 111 may input the target torque output according to the input error angle to the second control unit 112 to move the user joint 150. The joint angle measuring unit 180 can measure the user's joint angle 181 after the movement of the user's joint 150. [ At this time, the joint angle measuring unit 180 may be an encoder. The walking step estimating unit 190 can estimate the walking step according to the measured joint angle. For example, information on a walking step corresponding to a series of joint angles is stored in advance, and the walking step estimating unit 190 can estimate a walking step corresponding to the joint angle measured using the information.

제3 제어부(113)는, 추정된 보행단계와 현재 관절 각도를 기반으로 현시점에서의 목표 관절각도를 결정할 수 있다. 제3 제어부(113)는 추정된 보행 단계에 대응하는 관절 각도에 기초하여 사용자의 관절이 현시점에서 어느 정도의 각도를 이루어야 하는지를 나타내는 목표 관절각도를 결정할 수 있다. 한편, 관절각 측정부(180)로부터 피드백(Feed-Back)된 관절각도와 제3 제어부(113)로부터 출력된 목표 관절각도의 오차가 산출되어 제1 제어부(111)에 입력될 수 있다.The third controller 113 can determine the target joint angle at the current point based on the estimated walking step and the current joint angle. The third control unit 113 can determine the target joint angle indicating how much the user's joint should be at the current point based on the joint angle corresponding to the estimated walking step. An error between the joint angle fed back from the joint angle measuring unit 180 and the target joint angle output from the third control unit 113 may be calculated and input to the first controller 111. [

일 실시예에 따르면, 상기 제1 제어부(111)로부터 제3 제어부(113)가 수행하는 고령자용 하지근력 보조 로봇의 제어 방법은 반복적으로 수행될 수 있다.According to an embodiment, the control method of the leg-restoring muscles auxiliary robot for the elderly performed by the third control unit 113 from the first control unit 111 may be repeatedly performed.

도 2는 고령자용 하지근력 보조 로봇의 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇의 사용자 신체에 착용된 프레임과의 연결 구조를 나타내는 것이다.FIG. 2 shows a connection structure of a leg-rest muscle-assisted robot for the elderly according to an embodiment of the present invention, which is worn on a user's body.

도 2를 참조하면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 구동부(210), 프레임 연결면(220), 뒤틀림 측정부(230), 관절각 측정부(240)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the leg-strength supporting robot for the elderly may include a driving unit 210, a frame connecting surface 220, a warp measuring unit 230, and a joint angle measuring unit 240.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 사용자 신체의 제한된 관절 각도 및 회전 범위 내 정밀 위치 측정을 위하여 높은 회전비의 가속장치를 이용할 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇은 구동기에 있어 동력 전달 및 체결을 원활이 할 수 있도록 최종 출력이 축이 아닌 면으로 체결할 수 있다.According to one embodiment, the leg-strength support robot for the elderly can utilize a high-speed acceleration device for accurate position measurement within a limited joint angle and rotation range of the user's body. For the elderly, the leg power assistant robot can be fastened with the final output to the non-axis so that the power transmission and fastening are smooth in the actuator.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 사용자 신체에 착용된 프레임인 사용자의 하지 프레임과 연결된 하지 프레임 연결면으로서 프레임 연결면(220)을 포함할 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇은 사용자의 관절 토크 추정 및 완충 효과를 위해 스프링을 이용하여 구동기-스프링-출력 형태의 연결구조를 적용할 수 있다. 프레임 연결면(220)은 프레임 연결을 위하여 복수의 여러 개의 홀을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 여러 개의 홀은 사용자 신체에 착용된 프레임과 탈부착이 되도록 체결될 수도 있으며, 접착되도록 접착 물질에 의하여 사용자 신체에 착용된 프레임의 홀과 부착될 수도 있다. 또한, 복수의 여러 개의 홀 중 적어도 일부는 탄성체와 연결된 부위와 연결되도록 이용될 수도 있으며, 사용자 신체에 착용된 프레임과 동시에 연결되도록 이용될 수도 있다.According to one embodiment, the leg-strength-aiding robot for the elderly may include a frame connection surface 220 as a base frame connection surface connected to a user's base frame, which is a frame worn by the user's body. In order to estimate the user's joint torque and to buffer the effect, the leg-supported muscle-assisted robot for the elderly can apply the actuator-spring-output type connection structure using a spring. The frame connection surface 220 may include a plurality of holes for frame connection. At this time, the plurality of holes may be fastened to detachably attach to the frame worn by the user's body, or may be attached to the hole of the frame worn by the user's body by the adhesive material to be glued. Also, at least some of the plurality of holes may be used to connect with a portion connected to the elastic body, or may be used to be connected to a frame worn on the user's body at the same time.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇의 구동부(210)는 구동용 웜기어드 모터의 감속기를 포함할 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇의 감속기는 고령자의 하지 근력을 보조하기 위하여 낮은 두께를 적용한 웜기어 형태의 감속기일 수 있다.According to one embodiment, the driving unit 210 of the leg-strength supporting robot for the elderly may include a speed reducer of the driving worm gear motor. The decelerator of the lower extremity robotic arm for the elderly may be a worm gear type reducer applying a low thickness to assist the leg strength of the elderly.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇의 뒤틀림 측정부(230)는 비틀림(모멘트) 측정용 엔코더일 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇의 관절각 측정부(240)는 관절각 측정용 엔코더일 수 있다.According to one embodiment, the distortion measurement unit 230 of the leg-strength-aiding assistant robot for the elderly may be an encoder for measuring a torsion (moment). The joint angle measuring unit 240 of the leg-strength-strength assist robot for the elderly may be an encoder for joint angle measurement.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 사용자의 하체에 착용하는 외골격, 외골격을 연결하는 암 또는 좌우측 다리 프레임 등의 프레임들 중 적어도 하나 또는 일부를 포함하고, 포함된 프레임을 구동기와 연결할 수 있다. 외골격은 좌우측 다리 프레임에 각각 고관절부와 슬관절부가 배치될 수 있다. According to one embodiment, the leg-strength supporting robot for the elderly includes at least one or a part of frames such as an exoskeleton worn by the user's lower body, an arm connecting the exoskeleton, or left and right leg frames, . The exoskeleton may be arranged in the left and right leg frames with the hip and knee joints, respectively.

도 3은 고령자용 하지근력 보조 로봇의 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇의 탄성체 구조를 나타내는 것이다.Fig. 3 shows an elastic body structure of a leg-rest muscle force assist robot for the elderly according to an embodiment of the leg-strength-restraining robot for the elderly.

도 3을 참조하면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 제어부(310), 뒤틀림 측정부(330), 탄성체(320)를 포함할 수 있다. 이때, 뒤틀림 측정부(330)는 비틀림을 측정하기 위한 위치 측정 센서이고, 탄성체(320)는 뒤틀림을 감지하고 완충을 위해 배치된 스프링일 수 있다.Referring to FIG. 3, the leg-strength supporting robot for the elderly may include a control unit 310, a warp measuring unit 330, and an elastic body 320. At this time, the warp measuring unit 330 is a position measuring sensor for measuring twist, and the elastic body 320 may be a spring arranged to sense a warp and to buffer.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 근력을 강화하거나 근력을 보조하기 위한 로봇의 관절 구동기를 포함할 수 있다. 특히, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 착용형 고령자용 하지근력 보조 로봇에서 전류에 의한 토크 피드백이 어려운 구동 장치에 적용하여 탄성체를 이용하여 토크를 추정하고 완충 작용을 수행할 수 있다.According to one embodiment, the leg-strength-aiding assistant robot for the elderly may include a joint actuator of the robot for enhancing muscle strength or assisting muscle strength. In particular, the leg-restraint assistant robots for the elderly can be applied to a driving device in which torque feedback by current is difficult in a wearable leg-assistance robot for wearable elderly persons, so that the elasticity can be used to estimate the torque and perform the buffering action.

일 실시예에 따르면, 토크에 따른 관절 각도 뒤틀림이 발생될 수 있으므로, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 사용자의 관절 토크 감지를 위해 기구적으로 완충을 위하여 스프링 구조인 탄성체(320)를 포함할 수 있다. 이때, 스프링의 일부는 고정될 수 있으며, 적어도 다른 일부는 구동기의 축 또는 구동기와 연결된 축과 연결되어 축에 따라 이완 또는 수축될 수 있다. 스프링은, 원통형 코일 스프링 형태일 수 있다. 경우에 따라서, 스프링은, 압축 코일 스프링일 수도 있다. 또한, 경우에 따라서, 스프링은, 사각 등 다른 형태의 동일한 크기로 반복되는 코일을 포함하는 스프링일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to the embodiment, since the joint angle distortion according to the torque may be generated, the leg-strength-lowering-assistance robot for the elderly may include the elastic body 320 which is a spring structure for mechanically buffering for sensing the joint torque of the user . At this time, a part of the spring can be fixed, and at least another part can be connected to an axis of the actuator or an axis connected to the actuator to relax or contract along the axis. The spring may be in the form of a cylindrical coil spring. Optionally, the spring may be a compression coil spring. Also, as the case may be, the spring may be, but is not limited to, a spring including a coil which is repeated in the same size as another shape, such as a square.

일 실시예에 따르면, 탄성체(320)는 복수개의 스프링일 수 있다. 탄성체(320)인 스프링들은 토크가 전달되는 축과 동일한 거리를 가지고 원형으로 배치될 수 있으며, 스프링들의 적어도 일부의 코일은 이완과 수축에 따라 토크가 전달되는 축과 동일한 거리를 가지고 원호 형태의 곡선 운동을 할 수도 있다. 스프링들은 각각 열호 형태로 배치될 수도 있다. 또한 스프링들에 연결되고, 프레임 연결면에 연결된 특정 연결 부분도 스프링들의 이완과 수축에 따라 토크가 전달되는 축과 동일한 거리를 가지고 원호 형태의 곡선 운동을 할 수도 있다.According to one embodiment, the elastic body 320 may be a plurality of springs. The springs, which are the elastic body 320, can be arranged in a circle with the same distance as the axis through which the torque is transmitted, and the coil of at least a part of the springs has a curvature of arc with the same distance as the axis to which the torque is transmitted, You can also exercise. The springs may be arranged in the form of tangs, respectively. Also, certain connection portions connected to the springs and connected to the frame connection surface may also perform an arcuate curvilinear motion with the same distance as the axis through which the torque is transmitted as the springs relax and contract.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇의 뒤틀림 측정부(330)는 위치에서 독립적으로 뒤틀림을 측정하기 위하여 위치 측정 센서일 수 있다. 뒤틀림 측정부(330)는 탄성체(320)의 움직임에 따라 발생하는 회전을 기초로 뒤틀림을 측정할 수 있다. 물론, 탄성체(320)와 연결된 회전체의 회전을 기초로 뒤틀림이 측정될 수도 있다. 이때, 뒤틀림 측정부(330)는 연결된 회전축에 따라 동일한 방향으로 계속 움직이는 연결체 고리, 체인 등을 이용할 수도 있다. 뒤틀림 측정부(330)는 회전체에 연결된 적어도 일부분 또는 회전체의 위치 또는 회전 속도 등을 측정할 수도 있다.According to one embodiment, the warp measuring portion 330 of the leg-strength supporting robot for the elderly may be a position measuring sensor for measuring the warp independently in position. The warp measuring unit 330 can measure the warpage based on the rotation that occurs in accordance with the movement of the elastic body 320. Of course, the warpage may be measured based on the rotation of the rotating body connected to the elastic body 320. At this time, the warp measuring unit 330 may use a chain, a chain, or the like that continuously moves in the same direction along the connected rotary shaft. The warp measuring unit 330 may measure at least a part connected to the rotating body, or a position or rotation speed of the rotating body.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 측정된 뒤틀림을 기초로 구동기를 제어하는 제어부(310)를 포함할 수 있다. 이때, 제어부(310)는 뒤틀림 토크 변환부, 구동 제어기를 포함할 수 있다. 뒤틀림 토크 변환부는 측정된 뒤틀림을 사용자 관절 토크로 변환하는 토크 변환기일 수도 있다. 구동 제어기는 외부 토크 및 추정된 사용자 토크에 따라 폐루프 제어를 수행할 수도 있다. 물론, 경우에 따라서, 제어부(310)는 구동 제어기로 구성되고, 뒤틀림 토크 변환부는 뒤틀림 측정부와 근접한 위치에 따로 배치될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the leg-strength-aiding assistant robot for the elderly may include a controller 310 that controls the actuator based on the measured warping. At this time, the control unit 310 may include a twist torque converting unit and a driving controller. The torsion torque converter may be a torque converter that converts the measured torsion into a user's joint torque. The drive controller may perform closed loop control according to the external torque and the estimated user torque. Of course, in some cases, the control unit 310 may be configured as a drive controller, and the twist torque conversion unit may be separately disposed at a position close to the twist measurement unit, but the present invention is not limited thereto.

도 4는 고령자용 하지근력 보조 로봇의 일 실시예에 따른 고령자용 하지근력 보조 로봇을 나타내는 것이다. Fig. 4 shows a leg-rest muscle strength assist robot for the elderly according to an embodiment of the leg-strength-restraining robot for the elderly.

도 4를 참조하면, 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 관절 구동 장치로서, 사용자가 착용하도록 배치된 대퇴 고정부(420)와 고정을 위한 허리 지지부(430)에 연결되도록 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4, the leg-restoring muscles auxiliary robot for the elderly 410 may be arranged to be connected to a hip support part 430 for fixing and a femoral fixation part 420 arranged to be worn by a user.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은, 경우에 따라서, 관절 구동 장치(410)와 대퇴 고정부(420)와 고정을 위한 허리 지지부(430)를 포함할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 관절 구동 장치(410)는 제어부, 구동부, 감속부, 제1 연결부, 제2 연결부, 뒤틀림 측정부, 뒤틀림 토크 변환부, 관절각 측정부, 보행단계 추정부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the leg-strength-aiding assistant robot for the elderly may include a hip support 430 for fixation with the joint drive device 410 and the femoral fixation portion 420, no. At this time, the joint drive device 410 may include at least one of a control unit, a driving unit, a deceleration unit, a first connection unit, a second connection unit, a distortion measurement unit, a twist torque conversion unit, a joint angle measurement unit, .

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 뒤틀림 측정부인 뒤틀림 측정용 엔코더, 뒤틀림 측정용 타이밍 벨트, 관절각도 측정용 타이밍 벨트, 관절각 측정부인 관절각도 측정용 엔코더, 구동부인 웜기어 모터, 중간 회전판, 탄성 스프링, 최종 회전판을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the leg-restoring muscles auxiliary robot for the elderly 410 includes an encoder for measuring a twist, a timing belt for measuring a twist, a timing belt for measuring a joint angle, an encoder for measuring a joint angle, A motor, an intermediate rotating plate, an elastic spring, and a final rotating plate.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 웜기어 모터인 구동부를 구동하여 중간 회전판을 회전시킬 수 있다. 이때, 탄성 스프링의 변형이 발생될 수 있다. 근력 보조 로봇용 구동 장치는 뒤틀림 측정용 엔코더인 뒤틀림 측정부를 이용하여 틀어짐을 측정할 수 있다. According to one embodiment, the leg-strength-lowering-assistance robot 410 for the elderly may rotate the intermediate rotating plate by driving the driving unit, which is a worm gear motor. At this time, deformation of the elastic spring may occur. The driving device for the muscle-assisted robot can measure the tilting by using the tilting measuring part which is an encoder for measuring the tilting.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 측정된 틀어짐을 토크로 변환시킬 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 오차 토크에 따라 웜기어 모터인 구동부를 구동시킬 수 있다. 이때, 중간 회전판이 회전될 수 있고, 탄성 스프링의 일정량의 목표 토크 변형 복귀가 발생할 수 있다.According to one embodiment, the leg-strength-lowering assist robot 410 for the elderly can convert the measured deformation into torque. The leg-strength-free muscle-strength auxiliary robot for the elderly 410 can drive the driving unit which is the worm gear motor according to the error torque. At this time, the intermediate rotary plate can be rotated, and a certain amount of the elastic spring can return to the target torque deformation.

일 실시예에 따르면, 사용자 외력 작용시 사용자 관절이 회전할 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 회전 발생으로 인하여 탄성 스프링의 변형이 발생할 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 뒤틀림 측정부인 뒤틀림 측정용 엔코더를 이용하여 틀어짐을 측정할 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 측정된 틀어짐을 토크로 변환시킬 수 있다. 고령자용 하지근력 보조 로봇(410)은 토크에 따라 구동부인 웜기어 모터를 구동시킬 수 있다. 중간 회전판이 회전됨으로써 탄성 스프링의 변형 복귀가 발생될 수 있다.According to one embodiment, the user's joint may rotate during user external action. The elastic leg spring 410 for the elderly may be deformed due to rotation. The leg-restoring force assist robot 410 for the elderly can measure the deflection using an encoder for measuring a warping, which is a warping measuring part. The leg-restoring force assist robot 410 for the elderly can convert the measured disturbance into a torque. The leg-and-leg strength-assisting robot for the elderly 410 can drive the worm gear motor as a driving unit according to the torque. The rotation of the intermediate rotary plate may cause deformation recovery of the elastic spring.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 모터 측의 각도와 탄성체 출력 이후의 각도인 관절의 각도의 비교를 통하여 튀틀림 각을 측정하는 것이 아니라, 비틀림 측정 기기로서 뒤틀림 측정부를 출력단에 부착하여 비틀림만을 측정할 수 있다는 장점이 있다.According to one embodiment, the leg-strength-assisting robot for the elderly does not measure the torsion angle by comparing the angle of the motor side and the angle of the joint after the elastic output, but the torsion measuring device So that only distortion can be measured.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 모터 축과 출력측의 위치 비교를 통해 틀어짐을 측정하지 않으므로, 비틀어짐만을 측정 및 연산하도록 제작되어 보다 낮은 연산수행만으로 관절의 비틀어짐 및 보정 제어를 수행할 수 있다는 효과가 있다.According to one embodiment, since the leg-strength-assisting robot for the elderly does not measure the deflection through the positional comparison between the motor shaft and the output side, it is manufactured to measure and calculate only the torsion, and the torsion and correction control It has the effect of being able to carry out.

일 실시예에 따르면, 고령자용 하지근력 보조 로봇은 관절 위치를 측정하는 관절각 측정부와 틀어짐을 측정하는 뒤틀림 측정부에 있어서, 보다 정밀한 위치 측정을 할 수 있도록 높은 비율의 감속비를 갖도록 하였으며, 별도의 감속기를 부착하지 않고 프레임 일체형 풀리구조를 적용함으로써 소형화할 수 있다는 장점이 있다.According to one embodiment, the leg-strength-assisting robot for the elderly has a joint ratio measuring unit for measuring the joint position and a distortion measuring unit for measuring the displacement, so as to have a high rate of reduction ratio so that more accurate position measurement can be performed. It is possible to reduce the size by applying the frame-integrated pulley structure without attaching the speed reducer of the frame-type pulley structure.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented in hardware components, software components, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, such as an array, a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. Program instructions to be recorded on a computer-readable medium may be those specially designed and constructed for an embodiment or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the drawings, various technical modifications and variations may be applied to those skilled in the art. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

Claims (5)

고령자용 하지근력 보조 로봇에 있어서,
토크를 발생시키는 구동부;
탄성체를 이용하여 상기 토크를 사용자의 다리에 착용된 프레임에 전달하는 연결부;
상기 사용자의 다리 움직임에 따른 관절 각도의 변화를 측정하는 관절각 측정부;
상기 관절 각도의 변화에 기초하여 상기 사용자의 보행 단계를 추정하는 보행단계 추정부;
상기 추정한 보행 단계에 대응하는 관절 각도를 결정하고, 상기 결정된 관절 각도에 대응하는 토크가 발생하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;
상기 토크가 전달되는 축과 동일한 거리를 가지며 원형으로 배치되고, 수축과 이완을 통해 상기 토크가 전달되는 축과 동일한 거리를 가지고 원호 형태의 곡선 운동을 하는 복수의 스프링; 및
상기 스프링의 변형에 따라 발생하는 곡선 운동에 기초하여 뒤틀림을 측정하는 뒤틀림 측정부
를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 측정된 뒤틀림을 변환함으로써 획득한 토크에 기초하여 상기 측정된 관절 각도의 변화에 기초하여 결정된 목표 토크를 생성하는 고령자용 하지근력 보조 로봇.BACKGROUND ART [0002] In a leg-strength force assist robot for the elderly,
A driving unit for generating torque;
A connecting portion for transmitting the torque to the frame worn by the user using an elastic body;
A joint angle measuring unit for measuring a change in joint angle according to a user's leg motion;
A walking step estimating unit estimating a walking step of the user based on the change of the joint angle;
A control unit for determining a joint angle corresponding to the estimated walking step and controlling the driving unit to generate a torque corresponding to the determined joint angle;
A plurality of springs which are arranged in a circle with the same distance as the axis through which the torque is transmitted and which perform a curved movement in the form of an arc having the same distance as the axis through which the torque is transmitted through contraction and relaxation; And
A torsion measuring unit for measuring a torsion on the basis of a curvilinear motion caused by the deformation of the spring,
Lt; / RTI >
Wherein,
And generates a target torque determined based on a change in the measured joint angle based on the torque obtained by converting the measured warping. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추정된 사용자의 보행 단계와 상기 측정된 관절 각도의 변화를 기초로 목표 관절 각도를 생성하는, 고령자용 하지근력 보조 로봇.The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the target joint angle is generated based on the estimated walking step of the user and the measured change in joint angle. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 측정된 관절 각도의 변화와 상기 목표 관절 각도를 기초로 목표 토크를 생성하는, 고령자용 하지근력 보조 로봇.3. The method of claim 2,
Wherein,
And generates a target torque based on the measured change in joint angle and the target joint angle. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 토크에 따른 관절 각도의 뒤틀림을 기초로 상기 구동부를 제어하는, 고령자용 하지근력 보조 로봇.The method according to claim 1,
Wherein,
And controls the driving unit based on a twist of a joint angle according to the torque. 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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