KR101867324B1

KR101867324B1 - Ratchet gear and bi-stable toggle switch mechanism for passive elastic ankle exoskeleton and that method

Info

Publication number: KR101867324B1
Application number: KR1020160130437A
Authority: KR
Inventors: 김세영; 손영수; 이성휘; 김병인; 윤동원
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2018-06-15
Also published as: KR20180039313A

Abstract

본 발명은 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치에 과한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체의 보행 시 하퇴와 발이 이루는 각도가 변형되며 발생하는 힘을 탄성체에 저장 후 방출하여 이동에 필요한 추진력을 보조하되, 탄성체에 힘이 저장되고 방출되는 시점을 클러치 메커니즘을 통해 효율적으로 제어하여, 보행의 편의성 및 효율성을 향상시킨 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치와 그 작동방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ankle-walking type walking assist device using a ratchet gear and a vise table spring toggle switch. More particularly, the present invention relates to an ankle- A ratchet gear and a vise table spring toggle switch that improves the ease and efficiency of walking by effectively controlling the timing when the force is stored and discharged through the clutch mechanism by assisting the propulsive force required for the elastic body, And a method of operating the same.

Description

라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치 및 방법{Ratchet gear and bi-stable toggle switch mechanism for passive elastic ankle exoskeleton and that method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ankle walking assist device and method using a spring toggle switch and a ratchet gear and a vise table.

본 발명은, 보행 시 하퇴와 발이 이루는 각도가 변형되어 발생하는 힘을 탄성체에 저장 후 방출하여, 이동에 필요한 추진력을 더해줌으로서, 인체의 근육, 힘줄과 인대에 가해지는 부담을 보조해 주되, 신발이 지면과 접촉될 시에만 작동되도록 구성되어 공중동작에서 발생될 수 있는 보행의 불편함을 최소화한, 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치에 관한 것이다.The present invention assists the burden imposed on the muscles, tendons and ligaments of the human body by storing the force generated by deforming the angle formed by the foot and foot at the time of walking and discharging it to the elastic body and adding the driving force necessary for the movement, The present invention relates to an ankle-walking type walking assist device using a ratchet gear and a vise-table spring toggle switch, which is configured to be operated only when the shoe comes in contact with the ground, thereby minimizing the inconvenience of walking,

일반적으로, 보행자가 걸을 시 무릎과 발목 사이에 형성된 하퇴와, 허리와 무릎 사이에 형성된 상퇴가 이루는 각도 변화에 의해 탄성 부재를 압축 시키고, 탄성부재가 복원되는 힘을 이용하여 하퇴를 밀어주는 추진 보조 장치가 널리 이용되고 있다.Generally, when the pedestrian walks, the elastic member is compressed by the change of the angle formed by the lower leg formed between the knee and the ankle and the backward formed between the waist and the knee, and the elastic member pushes the lower leg using the restored force. Devices are widely used.

도 1에서는 상기와 같은 기술을 이용한 종래의 추진 보조 장치를 도시하고 있다.FIG. 1 shows a conventional propulsion assisting device using the above-described technique.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 추진 보조 장치는 사용자의 허리에 장착하는 허리 링크와, 허리 링크와 회전 가능하게 연결하고 있고, 대퇴에 따라 배치되는 대퇴 링크와, 대퇴 링크와 회전 가능하게 연결하고 있고, 종아리에 따라 배치되는 종아리 링크와, 종아리 링크와 회전 가능하게 연결하고 있고, 사용자의 다리에 장착하는 다리 링크와, 대퇴 링크 또는 종아리 링크로부터 성장하고 있는 지주에 지지를 받고 있어 슬관절의 회전축보다 전방에 위치하는 풀리와, 한쪽 끝이 허리 링크에 대한 대퇴 링크의 회전축선보다 전방에서 허리 링크에 연결하고 있고, 도중에 풀리에 걸려 타단이 종아리 링크에 대한 다리 링크의 회전축보다 후방에서 다리 링크에 연결하고 있는 끈 모양 탄성부재를 포함하여 구성된다.1, the conventional propulsion assisting apparatus includes a waist link mounted on a waist of a user, a femoral link rotatably connected to the waist link and disposed along the femur, A calf link arranged in accordance with the calf, a leg link rotatably connected to the calf link, a leg link mounted on the user's leg, and a support shaft extending from the femoral link or the calf link, And the other end is connected to the waist link from the front side of the rotational axis of the femoral link relative to the waist link and the other end is connected to the leg link from the rear side of the rotational axis of the leg link to the calf link, Like elastic member.

이때, 상기와 같은 구조를 가지는 종래의 추진 보조 장치는 상퇴와 하퇴가 이루는 각도 변화에 의해 발생하는 힘을 탄성부재에 저장하기 때문에 허리 링크와 대퇴 링크의 회전축과, 대퇴 링크와 종아리 링크를 연결하는 회전축, 및 종아리 링크와 다리 링크를 연결하는 각각의 회전축이 보행자의 관절을 연결하는 각각의 회전축과 동일한 위치에 구성되지 않을 시, 보행에 불편함이 발생되기 때문에 보행자마다 그에 적합한 구조로 제작을 해야 한다는 단점을 가진다.In this case, since the conventional propulsion assisting device having the above structure stores the force generated by the angle change between the backward and the backward in the elastic member, it connects the waist link and the rotational axis of the femoral link and connects the femur link and the calf link If the axis of rotation and the axis of rotation connecting the leg link and the calf link are not configured at the same position as the axis of rotation connecting the joints of the pedestrian, inconvenience arises in the walking, .

또한, 탄성부재에 힘을 저장하기 위해 탄성부재의 일측 단부가 허리링크에 연결되어, 허리 부분이 탄성부재의 탄성운동을 위한 고정 축으로 사용됨으로써, 착용자의 허리에 힘이 가해져 보행에 불편함을 줄 수 있는 단점을 가진다.Further, in order to store the force in the elastic member, one end of the elastic member is connected to the waist link, and the waist portion is used as a fixed shaft for elastic movement of the elastic member, so that a force is applied to the waist of the wearer, It has the disadvantage that it can give.

아울러, 상퇴와 하퇴가 이루는 각도에서 발생하는 힘을 탄성체에 저장하기 때문에, 추진 보조 장치를 착용한 상태에서 전진 보행 외에 의자에 앉는 행동 또는 뒤로 움직이는 후진 보행과 같은 다양한 행동을 취하기 어렵다는 단점을 가진다.In addition, since the force generated from the angle formed by the backward and the backward is stored in the elastic body, it has a disadvantage that it is difficult to take various actions such as sitting in a chair or moving backward in addition to forward walking while wearing a propulsion assistance device.

상기와 같은 종래의 추진 보조 장치가 가지고 있는 문제점을 해결하고자, 보행자의 보행을 보조하되 인체공학적으로 설계되어 보행 보조 장치를 착용한 상태에서 일상적인 생활 시에도 착용자가 불편함을 느끼지 않으며, 보행 시 발생되는 공중 동작 및 길의 경사도와 같은 요소에 대응하여 구동이 제어되는 보행 보조 장치의 필요성이 대두되고 있다.In order to solve the problems of the conventional propulsion assisting device, the pedestrian is assisted to walk, ergonomically designed, and the wearer is not inconvenienced during daily life in the state of wearing the walking aid, There is a need for a walking assist device in which driving is controlled in response to factors such as the generated aerial motion and the inclination of the road.

한국공개특허 제2016-0043245호Korean Patent Publication No. 2016-0043245 한국등록특허 제1193203호Korea Patent No. 1193203

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 1) 보행 시 발생하는 하퇴의 회전력을 이동에 필요한 추진력으로 재활용하여 인체의 움직임을 보조하되, 2) 보행 역학에 기반한 설계를 통해 보조되는 추진력을 최대화하고, 3) 클러치 메커니즘을 통해 에너지가 저장되고 방출되는 시점 이외에는 기기의 작동을 제한하여 움직임의 불편함을 최소화 하도록 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for a human body, which is capable of: 1) assisting the movement of the human body by recycling the rotational force of the lower leg, Maximize the thrust force assisted by the design, and 3) minimize the inconvenience of movement by restricting the operation of the device other than when energy is stored and released through the clutch mechanism.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치는, 보행자의 신발 외면에 고정되는 제1 결합부(100); 길이방향 일측이 상기 제1 결합부(100)에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴 상측에 고정되는 제2 결합부(200); 상기 제1 결합부(100)의 후측에 회전 결합되는 제3 결합부(300); 양측 단부가 상기 제2 결합부(200)와 상기 제3 결합부(300)에 연결되는 메인 탄성체(400); 보행자의 모션에 대응하여 제3 결합부(300)의 회전 변위를 제한하는 회전 제어부(500); 및 상기 회전 제어부(500)의 정지모드를 형성하는 모드 제어부(600); 를 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ankle-walking type walking assist apparatus using a ratchet gear and a vise table spring toggle switch, the apparatus including: a first engaging part fixed to an outer surface of a shoe of a pedestrian; A second engaging part (200) rotatably coupled to the first engaging part (100) at one side in the longitudinal direction and fixed to the upper side of the lower leg of the pedestrian at the other side in the longitudinal direction; A third coupling portion 300 rotatably coupled to the rear side of the first coupling portion 100; A main elastic body 400 having both ends connected to the second engaging part 200 and the third engaging part 300; A rotation control unit (500) for limiting the rotational displacement of the third coupling unit (300) corresponding to the motion of the pedestrian; A mode controller 600 for forming a stop mode of the rotation controller 500; .

또한, 상기 정지모드는 상기 회전 제어부(500)가 상기 제3 결합부(300)의 회전 변위를 제한하는 제1 정지모드와, 상기 회전 제어부(500)가 상기 제3 결합부(300)와 이격되는 제2 정지모드를 포함한다.The stop mode may be a first stop mode in which the rotation control unit 500 limits the rotational displacement of the third engagement unit 300 and a second stop mode in which the rotation control unit 500 is spaced apart from the third engagement unit 300 Lt; / RTI >

또한, 상기 제3 결합부(300)는 후측으로 돌출 형성되는 하측 탄성체 결합부(310)와, 상기 하측 탄성체 결합부(310)의 회전축(320)에 결합되며, 상기 회전 제어부(500)의 모드 변환을 제어하는 회전력 전달부(330)를 포함한다.The third coupling unit 300 includes a lower elastic coupling unit 310 protruded rearward and a second coupling unit 310 coupled to the rotary shaft 320 of the lower elastic coupling unit 310, And a rotation force transmitting portion 330 for controlling the rotation.

또한, 상기 회전 제어부(500)는 상기 회전력 전달부(330)가 일측으로 회전 시 접촉하는 제1 회전 돌출부(510)와, 상기 회전력 전달부(330)가 타측으로 회전시 접촉하는 제2 회전 돌출부(520)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The rotation control unit 500 may include a first rotation protrusion 510 contacting the rotation force transmission unit 330 when the rotation force transmission unit 330 rotates to one side and a second rotation protrusion 510 contacting the rotation force transmission unit 330 when the rotation force transmission unit 330 rotates to the other side. (520).

또한, 상기 회전 제어부(500)는 상기 모드 제어부(600)의 하측 단부와 접하는 상측에 서로 교차되는 두 개의 면으로 이루어진 바이스테이블(530)이 형성될 수 있다.In addition, the rotation control unit 500 may include a vise table 530 having two surfaces intersecting with each other on the upper side of the lower end of the mode control unit 600.

또한, 상기 모드 제어부(600)는 상하 방향으로 탄성운동 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the mode control unit 600 is characterized in that it performs elastic movement in the vertical direction.

또한, 상기 제1 결합부(100)는 보행자의 신발 좌우 측면에 밀착되는 한 쌍의 측면 프레임(110)과, 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 일측 단부를 서로 연결하며, 상면이 신발의 앞닫이 하면에 밀착되는 전면 프레임(120)과, 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 타측 단부를 서로 연결하며, 신발의 후면과 마주보는 내측에 신발에 삽입되는 연결부재(131)가 돌출 형성되는 후면 프레임(130)을 포함하여 이루어질 수 있다.The first coupling unit 100 includes a pair of side frames 110 that are in close contact with the left and right sides of the shoe of the pedestrian and a pair of longitudinal side ends of the pair of side frames 110, A connecting member 131 which is inserted into the shoe at the inner side facing the rear surface of the shoe and connects the other side end portions of the pair of side frames 110 in the longitudinal direction, And a rear frame 130 protruding from the rear frame 130.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치의 구동방법은, 보행자의 신발에 제1 결합부(100)를 고정시키고, 보행자의 하퇴에 제2 결합부(200)를 고정시키는 결합단계(S100); 보행자의 발과 하퇴가 형성하는 각도가 좁아지며 회전력 전달부(330)가 회전 제어부(500)를 제3 결합부(300)의 회전 변위를 제한하는 제1 정지모드로 변환되는 제1 정지모드 형성단계(S200); 메인 탄성체(400)가 인장되는 탄성력 저장단계(S300); 보행자의 발과 하퇴의 경사가 넓어지며 메인 탄성체(400)에 저장된 탄성력이 보행자의 추진력으로 사용되는 추진력 보강단계(S400); 및 상기 회전력 전달부(330)가 상기 회전 제어부(500)를 상기 제3 결합부(300)와 분리되는 제2 정지모드로 모드 변환 시키는 제2 정지모드 형성단계(S500); 를 포함하여 이루어진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving an ankle-type walking aiding apparatus using a ratchet gear and a vise table spring toggle switch, the method comprising: fixing a first coupling unit to a foot of a pedestrian; (S100) for fixing the second engaging part (200) to the second engaging part (200). The angle formed by the foot and the lower leg of the pedestrian is narrowed and the rotation force transmitting portion 330 forms the first stop mode in which the rotation control portion 500 is converted into the first stop mode in which the rotational displacement of the third engagement portion 300 is restricted Step S200; An elastic force storage step (S300) in which the main elastic body (400) is stretched; A propulsion strengthening step (S400) in which the inclination of the pedestrian's foot and lower leg is widened and the elastic force stored in the main elastic body (400) is used as the propulsive force of the pedestrian; And a second stop mode forming step (S500) of converting the rotation control part (500) into a second stop mode in which the rotation force transmitting part (330) is separated from the third engagement part (300); .

상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치와 그 구동방법은, 일반적으로 보행 시 발생하는 하퇴의 회전력을 이동에 필요한 추진력으로 재활용하여 사용함으로써, 이동에 필요한 발목의 근육, 힘줄 및 인대에 가해지는 힘을 최소화 시키는 장점을 가진다. The ankle-walking type walking assist device and the driving method thereof using the ratchet gear and the vise table spring toggle switch according to the present invention having the above-described structure are characterized in that, in general, by using the rotational force of the lower leg, It has the advantage of minimizing the forces on the muscles, tendons and ligaments of the ankle needed for movement.

나아가, 탄성체에 에너지가 저장되고 방출되는 시점 이외에는 기기의 작동을 제한하여, 보행자의 불편함을 최소화 하는 효과를 가진다. Furthermore, it has the effect of restricting the operation of the device other than when the elastic body stores and releases the energy, thereby minimizing the inconvenience of the pedestrian.

또한, 제1 결합부가 보행자의 생활용 신발에 결합 가능한 구조로 이루어져, 외부 장치 착용 시 발생하는 이질감이 크지 않아 착용형 발목 강성 장치를 사용하기 위한 적응 기간을 단축시킬 수 있다는 장점을 가진다.In addition, since the first coupling portion has a structure that can be coupled to the life shoe of a pedestrian, a feeling of a sense of shearing occurring when the external device is worn is not large, and the adaptation period for using the wearable ankle rigid device can be shortened.

아울러, 제3 결합부의 회전 변위를 제한하는 회전 제어부를 인체의 모션에 대응하여 회전하는 회전력 전달부의 회전 변위에 대응하여 작동하게 함으로서, 별도의 동력을 필요로 하지 않는 장점을 가진다.In addition, the rotation control unit for restricting the rotational displacement of the third coupling unit is operated in response to the rotational displacement of the rotational force transmitting unit that rotates in accordance with the motion of the human body, so that no additional power is required.

도 1은 종래의 보행 보조 장치를 나타낸 개념도.
도 2는 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조장치를 나타낸 사시도.
도 3은 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조장치를 나타낸 측면도.(제1 모션)
도 4는 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조장치를 나타낸 측면도.(제2 모션)
도 5는 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조장치를 나타낸 측면도.(제3 모션)1 is a conceptual diagram showing a conventional walking aid.
2 is a perspective view showing an ankle-walking type walking aid using a ratchet gear and a vise table spring toggle switch.
3 is a side view showing an ankle walking type walking aid using a ratchet gear and a vise table spring toggle switch (first motion)
4 is a side view showing an ankle-type walking aiding device using a ratchet gear and a vise table spring toggle switch (second motion)
5 is a side view showing an ankle-walking type walking assist device using a ratchet gear and a vise table spring toggle switch (third motion)

이하, 상기와 같은 본 발명인 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조장치와 그 구동방법에 관하여 설명하도록 한다.Hereinafter, an ankle-walking type walking assist device using the ratchet gear and vise table spring toggle switch according to the present invention as described above and a driving method thereof will be described.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명인 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치는 보행자의 신발 외면에 고정되는 제1 결합부(100)와, 길이방향 일측이 상기 제1 결합부(100)에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴 상측에 고정되는 제2 결합부(200)와, 상기 제1 결합부(100)의 후측에 회전 결합되는 제3 결합부(300)와, 양측 단부가 상기 제2 결합부(200)와 상기 제3 결합부(300)에 연결되는 메인 탄성체(400)와, 보행자의 모션에 대응하여 제3 결합부(300)의 회전 변위를 제한하는 회전 제어부(500) 및 상기 회전 제어부(500)의 정지모드를 형성하는 모드 제어부(600)를 포함하여 이루어 진다.2 and 3, the ankle-walking type walking assist device using the ratchet gear and the vise table spring toggle switch according to the present invention includes a first coupling portion 100 fixed to the outer surface of a shoe of a pedestrian, A second coupling part 200 rotatably coupled to the first coupling part 100 and having the other longitudinal side fixed to the upper side of the lower leg of the pedestrian and a third coupling part 200 rotatably coupled to the rear side of the first coupling part 100, A main elastic body 400 having both ends connected to the second engaging part 200 and the third engaging part 300 and a second elastic part 400 connected to the third engaging part 300 corresponding to the motion of the pedestrian, A rotation control unit 500 for limiting the rotational displacement, and a mode control unit 600 for forming a stop mode of the rotation control unit 500.

상세히 설명하면 상기 제1 결합부(100)는 보행자의 발을 보호하는 신발 또는 유사 착용기에 결합되고, 상기 제2 결합부(200)가 보행자의 무릎과 발목 사이에 형성된 하퇴에 결합되며, 상기 메인 탄성체(400)는 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도 변화에 따라 탄성 에너지를 저장/방출하여 보행 추진력을 더해주는 것이다.In detail, the first engaging part 100 is coupled to a shoe or similar wearer that protects the foot of a pedestrian, the second engaging part 200 is coupled to a lower part formed between the knee and ankle of the pedestrian, The elastic body 400 stores and releases the elastic energy according to the angle change between the foot and the lower leg of the pedestrian, thereby adding gait driving force.

본 발명에서는 상기 제1 결합부(100)의 후측에 상하 방향으로 회전할 수 있는 제3 결합부(300)를 형성하고, 상기 회전 제어부(500)가 지면에 보행자의 발이 안착된 후 발과 하퇴가 좁아지는 모션에서만 제3 결합부(300)의 회전 변위를 제한하게 함으로서, 보행자가 보행 보조 장치를 착용하여 느낄 수 있는 불편함을 최소화 하고, 공중동작의 편의성을 향상시켰다.In the present invention, a third engaging part 300 is formed on the rear side of the first engaging part 100 so as to be vertically rotatable. When the rotation control part 500 is mounted on the ground, The rotational displacement of the third coupling portion 300 is limited only in the motion in which the walking motion is narrowed, thereby minimizing the inconvenience that the pedestrian can feel by wearing the walking aid and improving the convenience of the aerial operation.

그리고, 상기 제1 결합부(100)는 보행자의 신발 좌우 측면에 밀착되는 한 쌍의 측면 프레임(110)과, 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 일측 단부를 서로 연결하며, 상면이 신발의 앞닫이 하면에 밀착되는 전면 프레임(120)과, 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 타측 단부를 서로 연결하며, 신발의 후면과 마주보는 내측에 신발에 삽입되는 연결부재(131)가 돌출 형성되는 후면 프레임(130)을 포함할 수 있다.The first coupling portion 100 connects a pair of side frames 110 that are in close contact with the left and right sides of the shoe of the pedestrian and one end portion in the longitudinal direction of the pair of side frames 110, A connecting member 131 which is inserted into the shoe at the inner side facing the rear surface of the shoe and connects the other side end portions of the pair of side frames 110 in the longitudinal direction, And a rear frame 130 protruding from the rear frame 130.

또한, 도 3을 참조하면 본 발명에서 상기 회전 제어부(500)는 보행자의 특정 모션에서 상기 제3 결합부(300)의 회전 운동을 제한하면 충분하므로, 다양한 구성을 가지는 것이 가능하지만, 별도의 동력을 사용하지 않고 착용자의 보행을 보조하기 위하여, 보행자의 보행 모션에 대응하여 제3 결합부(300)의 회전 변위를 제한하는 제1 정지모드와, 제3 결합부(300)의 회전을 방해하지 않도록 제3 결합부(300)와 이격되는 제2 정지모드를 형성할 수 있게 구성되는 것을 권장한다. Referring to FIG. 3, the rotation controller 500 may be configured to have various configurations because it is sufficient to limit the rotational motion of the third coupling unit 300 in the specific motion of the pedestrian. However, A first stop mode for restricting the rotational displacement of the third engaging part 300 in accordance with the walking motion of the pedestrian and a second stop mode for restricting the rotation of the third engaging part 300 So as to form a second stop mode in which the second stop mode is separated from the third engagement unit 300.

즉, 상기 모드 제어부(600)가 보행자의 보행 모션에 대응하여 작동하는 상기 회전 제어부(500)의 모드를 지정된 임의의 모드로 유지키는 것이다.That is, the mode control unit 600 keeps the mode of the rotation control unit 500 operating in accordance with the walking motion of the pedestrian in a designated arbitrary mode.

상세히 설명하면, 상기 제3 결합부(300)는 후측으로 돌출 형성되는 하측 탄성체 결합부(310)와, 상기 하측 탄성체 결합부(310)의 회전축(320)에 결합되며, 상기 회전 제어부(500)의 모드 변환을 제어하는 회전력 전달부(330)를 포함하여 이루어지며, 상기 회전력 전달부(330)가 상기 회전축(320)의 회전에 대응하여 회전하며 일정 시점에서 상기 회전 제어부(500)의 모드를 제어하여, 상기 회전축(320)의 회전을 제한한다.The third coupling portion 300 includes a lower elastic coupling portion 310 protruding rearward and a second coupling portion 310 coupled to the rotation axis 320 of the lower elastic coupling portion 310, The rotation force transmission unit 330 rotates in accordance with the rotation of the rotation axis 320 and detects the mode of the rotation control unit 500 at a certain point in time Thereby restricting the rotation of the rotation shaft 320.

이때, 상기 회전 제어부(500)는 상기 회전력 전달부(330)가 일측으로 회전 시 접촉하는 제1 회전 돌출부(510)와, 상기 회전력 전달부(330)가 타측으로 회전 시 접촉하는 제2 회전 돌출부(520)를 포함하여 이루어진다.The rotation control unit 500 includes a first rotation protrusion 510 contacting the rotation transmitting unit 330 when the rotation transmitting unit 330 rotates to one side and a second rotation protrusion 510 contacting the rotation transmitting unit 330 when the rotation transmitting unit 330 rotates to the other side. (520).

상세히 설명하면, 상기 회전 제어부(500)는 상기 제1 회전 돌출부(510)의 하측 단부에 상기 회전축(320)의 표면에 형성된 톱니부(321)에 끼워지는 결합고정부(511)가 형성되어, 상기 회전력 전달부(330)가 상기 제2 회전 돌출부(520)를 후측에서 전측으로 밀어주면, 상기 제1 회전 돌출부(510)가 일측으로 회전하여 결합고정부(511)가 톱니부(321)에 끼워지게 되고, 상기 회전력 전달부(330)가 상기 제1 회전 돌출부(510)를 전측에서 후측으로 밀어주면, 상기 제1 회전 돌출부(510)가 타측으로 회전하여 결합고정부(511)가 톱니부(321)에서 빠져나오며 제3 결합부(300)와 회전 제어부(500)의 결합이 해제되는 것이다.In detail, the rotation control unit 500 includes a coupling portion 511 formed at a lower end of the first rotation protrusion 510 to be engaged with a toothed portion 321 formed on the surface of the rotation shaft 320, The first rotary protrusion 510 rotates to one side and the engaging and fixing part 511 is engaged with the tooth part 321 The first rotation protrusion 510 rotates to the other side so that the coupling fixture 511 is rotated by the rotation of the first rotation protrusion 510. When the rotation protrusion 510 pushes the first rotation protrusion 510 from the front side to the rear side, The third coupling portion 300 and the rotation control portion 500 are disengaged from each other.

다시 말하면, 보행자의 일정 모션에서 상기 회전력 전달부(330)는 상기 결합고정부(511)와 상기 톱니부(321)가 결합되는 상기 회전 제어부(500)의 제1 정지모드를 형성하여, 상기 메인 탄성체(400)에 탄성력이 저장될 수 있게 하고, 이후 상기 결합고정부(511)와 상기 톱니부(321)의 결합이 해제되는 상기 회전 제어부(500)의 제2 정지모드를 형성하여 회전 제어부(500)가 회전축(320)의 운동을 방해하는 것을 방지하는 것이다.In other words, in a certain motion of the pedestrian, the rotational force transmitting part 330 forms a first stop mode of the rotation control part 500 to which the coupling part 511 and the toothed part 321 are coupled, A second stop mode of the rotation control part 500 in which elastic force is stored in the elastic body 400 and then the engagement between the engagement fixing part 511 and the tooth part 321 is released, 500 are prevented from interfering with the motion of the rotation shaft 320.

그리고, 상기 회전 제어부(500)는 상기 모드 제어부(600)에 의해 변화된 제1 정지모드와, 제2 정지모드를 유지할 수 있다.The rotation control unit 500 may maintain the first stop mode and the second stop mode, which are changed by the mode control unit 600. [

상세히 설명하면, 상기 회전 제어부(500)는 상기 모드 제어부(600)의 하측 단부와 접하는 상측에 서로 교차되는 두 개의 면으로 이루어진 바이스테이블(530)이 형성되어, 상기 회전력 전달부(330)에 의해 모드가 전화되면 모드 제어부(600)의 하측 단부가 접촉하는 상기 바이스테이블(530)의 한 면을 압박하여, 회전 제어부(500)가 회전력 전달부(330)의 제어 없이 회전 제어부(500)의 모드가 변환되는 것을 제한하는 것이다.In detail, the rotation control unit 500 includes a vise table 530 having two surfaces intersecting with each other on the upper side contacting the lower end of the mode control unit 600, The mode control unit 600 pushes one side of the vise table 530 to which the lower end of the mode control unit 600 touches so that the rotation control unit 500 can control the mode of the rotation control unit 500 without the control of the rotation force transmission unit 330 Is limited.

이때, 상기 모드 제어부(600)는 상기 회전력 전달부(330)에서 회전력이 전달되지 않을 경우 상기 회전 제어부(500)의 모드가 변환되는 것을 방지하면 충분하지만, 모드 변환 시 회전력 전달부(330)와 회전 제어부(500)의 마찰로 소모되는 에너지를 최소화하기 위하여 상하 방향으로 탄성운동 할 수 있도록 형성될 수도 있다.At this time, the mode control unit 600 may prevent the mode of the rotation control unit 500 from being changed when the rotational force is not transmitted from the rotational force transmitting unit 330, And may be formed to be able to elastically move in the vertical direction to minimize the energy consumed by the friction of the rotation control part 500.

이하에서는, 도3 내지 도 5를 참조하여 보행자의 모션에 대응하여 나타나는 상기 제3 결합부(300)의 회전과, 상기 메인 탄성체(400)의 탄성운동 및 상기 회전 제어부(500)의 모션 변화에 대하여 설명하도록 한다.3 to 5, the rotation of the third coupling portion 300 corresponding to the motion of the pedestrian, the elastic movement of the main elastic body 400, and the motion change of the rotation control portion 500 .

[제1 동작] [First Operation]

도 3을 참조하여 설명하면, 보행자의 발이 지면에 안착되면 상기 결합고정부(511)가 상기 톱니부(321)에 끼워져 상기 회전축(320)의 회전 변위를 제한하여, 보행자의 발과 하퇴가 좁아지는 동작에서 상기 메인 탄성체(400)가 늘어나며 메인 탄성체(400)에 탄성력이 저장된다. 이때, 톱니부(321)는 라쳇기어, 결합고정부(511)는 폴기어의 역할을 수행하므로 결합되어 있더라도 보행자의 발과 하퇴가 넓어지는 동작은 방해하지 않는다. 때문에, 보행자의 발이 지면에 안착될 때 발과 하퇴의 각도가 조금 벌어지는 동작은 아무런 제한을 받지 않으며, 결과적으로 메인 탄성체(400)에 조금 더 많은 에너지가 저장될 수 있도록 한다. 3, when the foot of a pedestrian is seated on the ground, the joint fixing portion 511 is fitted in the toothed portion 321 to limit the rotational displacement of the rotary shaft 320. As a result, The main elastic body 400 is stretched and the elastic force is stored in the main elastic body 400. At this time, since the tooth portion 321 serves as a ratchet gear and the joint fixing portion 511 serves as a pawl gear, it does not interfere with an operation of widening the foot and foot of a pedestrian even if it is combined. Therefore, when the foot of a pedestrian lands on the ground, a slight angle of foot and lower legs is not restricted, and thus, a little more energy can be stored in the main elastic body 400.

[제2 동작][Second operation]

그리고, 메인 탄성체(400)에 저장된 탄성력은 도 4에 도시된 바와 같이 보행자의 발이 지면을 박차는 동작에 힘을 더해주므로, 보행자는 강한 추진력을 얻을 수 있다.As shown in FIG. 4, the elastic force stored in the main elastic body 400 adds a force to the motion of the foot of the pedestrian to spur the ground, so that the pedestrian can obtain a strong driving force.

이때, 보행자의 발과 하퇴가 넓어지며 상기 회전력 전달부(330)가 상기 제1 회전 돌출부(510)를 밀어주므로, 상기 회전 제어부(500)는 회전하여 상기 제3 결합부(300)의 회전을 제한하는 제1 정지모션에서, 제3 결합부(300)와 이격되는 제2 정지모션으로 변화되며, 상기 모드 제어부(600)에 의해 제2 정지모션을 유지하게 된다.At this time, the pedestrian's foot and lower legs are widened and the rotation force transmitting part 330 pushes the first rotation protrusion 510, so that the rotation control part 500 rotates to rotate the third engagement part 300 The first stop motion is changed to the second stop motion which is separated from the third engaging part 300 in the first stop motion to be restricted and the second stop motion is maintained by the mode control part 600. [

즉, 상기 제3 결합부(300)가 상하 방향으로 자유롭게 회전 가능하게 되므로 보행자가 공중동작을 유연하게 할 수 있게 되는 것이다.That is, since the third coupling portion 300 is freely rotatable in the vertical direction, the pedestrian can flex the aerial motion.

[제3 동작][Third operation]

이후, 도 5에 도시된 바와 같이 보행자의 발이 지면에 닫기 전 보행자의 발과 하퇴의 경사가 좁아지므로, 상기 회전력 전달부(330)가 상기 제2 회전 돌출부(520)를 밀어주므로, 상기 회전 제어부(500)가 제2 정지모션에서, 제1 정지모션으로 변화된다.5, since the inclination of the foot and the lower leg of the pedestrian is narrowed before the foot of the pedestrian closes to the ground, the rotational force transmitting portion 330 pushes the second rotational protrusion 520, (500) is changed from the second stationary motion to the first stationary motion.

아울러, 상기와 같은 구성의 본 발명인 착용형 보행 보조 장치는 상기 회전력 전달부(330)와, 상기 회전 제어부(500)와, 상기 모드 제어부(600)의 유기적 운동에 의해 별도로 외부 동력을 사용하지 않고 착용자의 보행을 보조할 수 있으며, 상기 하측 탄성체 결합부(310)의 회전제한 시점을 하측 탄성체 결합부(310)의 후측 단부가 최고로 낮아지는 시점으로 제한하므로, 상기 메인 탄성체(400)의 탄성운동 범위를 극대화 시켜, 탄성력 저장 효율을 향상시킬 수 있음은 물론이다.In addition, the wearing-type walking aiding device of the present invention having the above-described structure can be used without separately using the external power due to the organic movement of the torque transmission portion 330, the rotation control portion 500, and the mode control portion 600 The restricting time point of the lower elastic coupling part 310 is restricted to the time point when the rear end of the lower elastic coupling part 310 is minimized. Thus, the elasticity of the main elastic body 400 It is of course possible to maximize the range and improve the elastic force storage efficiency.

그리고, 본 발명인 라쳇기어 및 바이스테이블 스프링 토글 스위치를 이용한 발목 착용형 보행 보조 장치의 구동방법은, 보행자의 신발에 제1 결합부(100)를 고정시키고, 보행자의 하퇴에 제2 결합부(200)를 고정시키는 결합단계(S100)와, 보행자의 발과 하퇴가 형성하는 각도가 좁아지며 회전력 전달부(330)가 회전 제어부(500)를 제3 결합부(300)의 회전 변위를 제한하는 제1 정지모드로 변환되는 제1 정지모드 형성단계(S200)와, 메인 탄성체(400)가 인장되는 탄성력 저장단계(S300)와, 보행자의 발과 하퇴의 경사가 넓어지며 메인 탄성체(400)에 저장된 탄성력이 보행자의 추진력으로 사용되는 추진력 보강단계(S400) 및 회전력 전달부(330)가 회전 제어부(500)를 제3 결합부(300)와 분리되는 제2 정지모드로 모드 변환 시키는 제2 정지모드 형성단계(S500)를 포함하여 이루어질 수 잇다.The driving method of the ankle walking type walking assist device using the ratchet gear and the vise table spring toggle switch according to the present invention is characterized in that the first engaging part 100 is fixed to the foot of a pedestrian and the second engaging part 200 The angle formed between the feet and the lower leg of the pedestrian is narrowed and the rotation force transmitting part 330 rotates the rotation control part 500 in a direction in which the rotational displacement of the third coupling part 300 is restricted A step of forming a first stop mode S200 of converting the main elastic body 400 into a first stop mode and an elastic force storing step S300 of stretching the main elastic body 400, A second stop mode in which the propulsion force reinforcement step S400 in which the elastic force is used as the propulsion force of the pedestrian and the rotation force transmission part 330 mode change the rotation control part 500 into the second stop mode in which the third control part 500 is separated from the third engagement part 300, Forming step S500. It is possible.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.The technical idea should not be interpreted as being limited to the above-described embodiment of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, such modifications and changes are within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

100 : 제1 결합부 110 : 측면 프레임
120 : 전면 프레임 130 : 후면 프레임
200 : 제2 결합부
300 : 제3 결합부
310 : 하측 탄성체 결합부
320 : 회전축 321 : 톱니부
330 : 회전력 전달부
400 : 메인 탄성체
500 : 회전 제어부
510 : 제1 회전 돌출부 511 : 결합고정부
520 : 제2 회전 돌출부
530 : 바이스테이블 531 : 제 1면
532 : 제 2면
600 : 모드 제어부
S100 : 결합단계 S200 : 제1 정지모드 형성단계
S300 : 탄성력 저장단계 S400 : 추진력 보강단계
S500 : 제2 저지모드 형성단계100: first coupling portion 110: side frame
120: front frame 130: rear frame
200:
300: third coupling portion
310: Lower elastic member engaging portion
320: rotation shaft 321:
330:
400: main elastomer
500: rotation control section
510: first rotating projection 511:
520: second rotation projection
530: vise table 531: first side
532: second side
600:
S100: Coupling step S200: First stop mode formation step
S300: elastic force storage step S400: propulsion force reinforcing step
S500: second inhibition mode formation step

Claims

보행자의 신발 외면에 고정되는 제1 결합부;
길이방향 일측이 상기 제1 결합부에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴 상측에 고정되는 제2 결합부;
상기 제1 결합부의 후측에 회전 결합되는 제3 결합부;
양측 단부가 상기 제2 결합부와 상기 제3 결합부에 연결되는 메인 탄성체;
보행자의 모션에 대응하여 제3 결합부의 회전 변위를 제한하는 회전 제어부; 및
상기 회전 제어부의 정지모드를 형성하는 모드 제어부;를 포함하되,
상기 제3 결합부는 후측으로 돌출 형성되는 하측 탄성체 결합부와, 상기 하측 탄성체 결합부의 회전축에 결합되며, 상기 회전 제어부의 모드 변환을 제어하는 회전력 전달부를 포함하는, 발목 착용형 보행 보조 장치.
A first engaging portion fixed to an outer surface of the shoe of a pedestrian;
A second engaging portion rotatably coupled to the first engaging portion at one side in the longitudinal direction and fixed to the upper side of the lower leg of the pedestrian at the other end in the longitudinal direction;
A third engaging portion rotatably coupled to the rear side of the first engaging portion;
A main elastic body having both end portions connected to the second engagement portion and the third engagement portion;
A rotation control unit for limiting the rotational displacement of the third coupling unit in accordance with the motion of the pedestrian; And
And a mode control unit for forming a stop mode of the rotation control unit,
Wherein the third coupling portion includes a lower elastic coupling portion protruding rearwardly and a torque transmission portion coupled to a rotation axis of the lower elastic coupling portion and controlling a mode conversion of the rotation control portion.

보행자의 신발 외면에 고정되는 제1 결합부;
길이방향 일측이 상기 제1 결합부에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴 상측에 고정되는 제2 결합부;
상기 제1 결합부의 후측에 회전 결합되는 제3 결합부;
양측 단부가 상기 제2 결합부와 상기 제3 결합부에 연결되는 메인 탄성체;
보행자의 모션에 대응하여 제3 결합부의 회전 변위를 제한하는 회전 제어부; 및
상기 회전 제어부의 정지모드를 형성하는 모드 제어부;를 포함하되,
상기 회전 제어부는 상기 모드 제어부의 하측 단부와 접하는 상측에 서로 교차되는 두 개의 면으로 이루어진 바이스테이블이 형성되는, 발목 착용형 보행 보조 장치.
A first engaging portion fixed to an outer surface of the shoe of a pedestrian;
A second engaging portion rotatably coupled to the first engaging portion at one side in the longitudinal direction and fixed to the upper side of the lower leg of the pedestrian at the other end in the longitudinal direction;
A third engaging portion rotatably coupled to the rear side of the first engaging portion;
A main elastic body having both end portions connected to the second engagement portion and the third engagement portion;
A rotation control unit for limiting the rotational displacement of the third coupling unit in accordance with the motion of the pedestrian; And
And a mode control unit for forming a stop mode of the rotation control unit,
Wherein the vise table is formed with two surfaces intersecting with each other on the upper side contacting with the lower end of the mode control unit.

제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 정지모드는 상기 회전 제어부가 상기 제3 결합부의 회전 변위를 제한하는 제1 정지모드와, 상기 회전 제어부가 상기 제3 결합부와 이격되는 제2 정지모드를 포함하는, 발목 착용형 보행 보조 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the stop mode includes a first stop mode in which the rotation control unit limits the rotational displacement of the third engagement unit and a second stop mode in which the rotation control unit is separated from the third engagement unit, .

제 2항에 있어서,
상기 제3 결합부는 후측으로 돌출 형성되는 하측 탄성체 결합부와, 상기 하측 탄성체 결합부의 회전축에 결합되며, 상기 회전 제어부의 모드 변환을 제어하는 회전력 전달부를 포함하는, 발목 착용형 보행 보조 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the third coupling portion includes a lower elastic coupling portion protruding rearwardly and a torque transmission portion coupled to a rotation axis of the lower elastic coupling portion and controlling a mode conversion of the rotation control portion.

제 1항 또는 제 4항에 있어서,
상기 회전 제어부는 상기 회전력 전달부가 일측으로 회전 시 접촉하는 제1 회전 돌출부와, 상기 회전력 전달부가 타측으로 회전시 접촉하는 제2 회전 돌출부를 포함하는, 발목 착용형 보행 보조 장치.
The method according to claim 1 or 4,
Wherein the rotation control unit includes a first rotation projection on which the rotation transmitting unit comes into contact when rotating to one side and a second rotation projection on which the rotation transmitting unit comes into contact when rotating to the other side.

제 1항에 있어서,
상기 회전 제어부는 상기 모드 제어부의 하측 단부와 접하는 상측에 서로 교차되는 두 개의 면으로 이루어진 바이스테이블이 형성되는, 발목 착용형 보행 보조 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the vise table is formed with two surfaces intersecting with each other on the upper side contacting with the lower end of the mode control unit.

제 1항 또는 제 6항에 있어서,
상기 모드 제어부는 상하 방향으로 탄성운동 하는 것을 특징으로 하는, 발목 착용형 보행 보조 장치.
7. The method according to claim 1 or 6,
Wherein the mode control unit elastically moves in a vertical direction.

제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1 결합부는 보행자의 신발 좌우 측면에 밀착되는 한 쌍의 측면 프레임과, 한 쌍의 상기 측면 프레임의 길이방향 일측 단부를 서로 연결하며, 상면이 신발의 앞닫이 하면에 밀착되는 전면 프레임과, 한 쌍의 상기 측면 프레임의 길이방향 타측 단부를 서로 연결하며, 신발의 후면과 마주보는 내측에 신발에 삽입되는 연결부재가 돌출 형성되는 후면 프레임을 포함하는, 발목 착용형 보행 보조 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The first engagement portion includes a pair of side frames that are in close contact with the left and right sides of the shoe of the pedestrian, a front frame that connects one end portion in the longitudinal direction of the pair of side frames with each other, And a rear frame, which connects the other longitudinal ends of the side frames of the pair to each other, and in which a connecting member inserted into the shoe is protruded and formed inside the shoe so as to face the rear surface of the shoe.

보행자의 신발에 제1 결합부를 고정시키고, 보행자의 하퇴에 제2 결합부를 고정시키는 결합단계;
보행자의 발과 하퇴가 형성하는 각도가 좁아지며 회전력 전달부가 회전 제어부를 제3 결합부의 회전 변위를 제한하는 제1 정지모드로 변환되는 제1 정지모드 형성단계;
메인 탄성체가 인장되는 탄성력 저장단계;
보행자의 발과 하퇴의 경사가 넓어지며 메인 탄성체에 저장된 탄성력이 보행자의 추진력으로 사용되는 추진력 보강단계; 및
상기 회전력 전달부가 상기 회전 제어부를 상기 제3 결합부와 분리되는 제2 정지모드로 모드 변환 시키는 제2 정지모드 형성단계; 를 포함하는, 발목 착용형 보행 보조 장치의 구동방법.An engaging step of securing the first engaging part to the foot of the pedestrian and securing the second engaging part to the foot of the pedestrian;
A first stop mode forming step in which the angle formed by the foot and the lower leg of the pedestrian is narrowed and the rotational force transmitting portion is converted into a first stop mode in which the rotational displacement of the third engaging portion is limited;
An elastic force storage step in which the main elastic body is stretched;
A propulsion strengthening step in which the inclination of the foot and lower leg of the pedestrian is widened and the elastic force stored in the main elastic body is used as the propulsive force of the pedestrian; And
A second stop mode forming step of converting the rotation control unit into a second stop mode in which the rotation control unit is separated from the third engagement unit; And a driving method of the ankle-wear type walking aiding apparatus.