KR102633470B1 - Wearable Assistance Device - Google Patents

Abstract

본 발명은 착용자의 고관절 또는 하지의 다양한 움직임에 따라 다양한 고관절 자유도를 제공할 수 있는 착용형 보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable assistive device that can provide various degrees of freedom of the hip joint according to various movements of the wearer's hip joint or lower extremity.

Description

착용형 보조장치{Wearable Assistance Device}Wearable Assistance Device

본 발명은 착용형 보조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 착용자의 고관절 또는 하지의 다양한 움직임에 따라 다양한 고관절 자유도를 제공할 수 있는 착용형 보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to wearable assistive devices. More specifically, the present invention relates to a wearable assistive device that can provide various degrees of freedom of the hip joint according to various movements of the wearer's hip joint or lower extremity.

최근 일상 생활이 불가능한 신체능력을 가진 장애인, 환자 또는 노약자를 위한 착용형 보조장치 또는 체력이나 신체능력을 강화하기 위한 산업용 또는 군사용 착용형 보조장치의 개발이 진행되고 있다.Recently, the development of wearable assistive devices for the disabled, patients, or the elderly with physical abilities that prevent them from performing daily activities, or wearable assistive devices for industrial or military use to strengthen physical strength or physical abilities is in progress.

이러한 착용형 보조장치의 경우, 배터리와 컨트롤러 등이 구비되며 착용자의 등에 장착되는 본체, 각각의 관절을 구동하기 위한 관절 구동기, 각각의 관절 구동기에 연결되고 착용자의 대퇴 또는 하퇴를 지지하기 위한 지지유닛을 포함하는 형태가 주를 이루고 있다.In the case of such a wearable assistive device, it is equipped with a battery, a controller, etc., and includes a main body mounted on the wearer's back, a joint actuator to drive each joint, and a support unit connected to each joint actuator to support the wearer's thigh or lower leg. Forms containing are predominant.

이러한 착용형 보조장치의 경우, 착용자의 관절 근방에 관절 구동기를 배치하고 착용자의 보행동작에 따라 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 보조토크 형태의 보조력을 제공하여 착용자의 보행을 보조할 수 있다.In the case of such a wearable assistive device, a joint actuator is placed near the wearer's joints and an assistive force in the form of auxiliary torque can be provided to the wearer's thigh or lower leg according to the wearer's walking motion to assist the wearer's walking.

3차원 좌표 공간에서 착용자가 x축 방향으로 보행한다고 가정하는 경우, 각각의 관절 구동기는 고관절 및 슬관절의 보행 방향인 x축 방향 및 수직 방향인 z축 방향과 평행한 y축을 중심으로 회전하며 보조력을 제공하도록 설계될 수 있다.Assuming that the wearer walks in the x-axis direction in a three-dimensional coordinate space, each joint actuator rotates around the y-axis parallel to the x-axis direction, which is the walking direction of the hip and knee joints, and the z-axis direction, which is the vertical direction, and assists the It can be designed to provide.

즉, 관절 구동기는 로터리 모터 형식의 구동기가 채용되어 역시 착용자의 보행시 관절의 회전 방향에 대응하는 y축 중심으로 회전되어 구동력을 제공할수 있다.In other words, the joint actuator adopts a rotary motor type actuator and can provide driving force by rotating around the y-axis corresponding to the direction of rotation of the joint when the wearer walks.

외골격 하체 보조장치의 경우 고관절 외측에 관절구동기가 구비되어 y축 방향 구동토크를 발생시키고 착용자의 대퇴를 감싸는 대퇴 지지유닛을 통해 보조력을 착용자의 대퇴에 전달할 수 있다.In the case of an exoskeleton lower body assistive device, a joint actuator is provided on the outside of the hip joint to generate driving torque in the y-axis direction, and the assisting force can be transmitted to the wearer's thigh through a thigh support unit surrounding the wearer's thigh.

신체의 고관절은 모터 방식의 구동기와 달리 y축 중심 회전 동작 이외에도 대퇴 또는 하지의 x축 중심 외전 또는 내전 그리고 z축 중심 비틀임이 가능하고, 대퇴골 상단으로 정의될 수 있는 고관절 회전 중심은 신체 내부에 존재하므로 고관절 구동기의 회전 중심과 일치하지 않으므로, 착용자가 단순히 대퇴를 y축 중심으로 회전시키는 동작 이외에 착용자의 대퇴의 내전, 외전 또는 비틀림 등의 동작이 발생되는 경우 외골격 구조의 하체 보조장치가 그러한 관절 자유도를 제공하지 못하여 불편함 또는 통증을 느낄 수 있다.Unlike motor-type actuators, the body's hip joint is capable of rotation around the y-axis, as well as abduction or adduction of the thigh or lower extremity around the Therefore, it does not coincide with the center of rotation of the hip joint actuator, so if the wearer makes movements such as adduction, abduction, or twisting of the wearer's thigh in addition to simply rotating the thigh around the y-axis, the lower body assistance device of the exoskeleton structure provides such joint freedom. You may feel discomfort or pain because you are unable to provide it.

특히, 장애인 또는 환자 등을 위한 보조로봇이 아니라 군사용 또는 산업용 착용형 보조장치의 경우, 신체의 움직임을 더 빠르게 하거나 더 큰 힘을 보조하도록 개발되고 있으며, 이러한 착용형 보조장치의 경우 고관절의 다양한 움직임에 대한 기구적 관절 자유도가 요구된다.In particular, wearable assistive devices for military or industrial use, rather than assistive robots for the disabled or patients, are being developed to assist body movements faster or with greater force, and in the case of these wearable assistive devices, various movements of the hip joint are possible. A mechanical joint degree of freedom is required.

본 발명은 착용자의 고관절 또는 하지의 다양한 움직임에 따라 다양한 고관절 자유도를 제공할 수 있는 착용형 보조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention aims to solve the problem of providing a wearable assistive device that can provide various degrees of freedom of the hip joint according to various movements of the wearer's hip joint or lower extremity.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛 양 외측 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 및, 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;을 포함하고, 상기 몸체유닛은 적어도 하나의 가로바, 상기 가로바에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록 및 상기 슬라이딩 블록에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재;를 포함하며, 상기 몸체유닛의 연장부재는 착용자의 대퇴 또는 하지의 z축 중심 회전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기와 z축 중심 회전 가능하게 체결되고, 상기 대퇴 지지유닛의 회전 중심이 슬라이딩 변위 가능한 것을 특징으로 하는 하체 보조장치를 제공할 수 있다. In order to solve the above problem, the present invention includes a body unit that is mounted surrounding the wearer's waist area and extends to the wearer's hip joint side area; a pair of hip joint actuators mounted on both outer ends of the body unit; And, a thigh support unit driven by the hip joint actuator and providing rotation assistance to the wearer's thigh, wherein the body unit includes at least one horizontal bar, a sliding block slidably mounted on the horizontal bar, and the An extension member is rotatably fastened to the sliding block about the z-axis and extends to the side area of the wearer, wherein the extension member of the body unit is rotated around the z-axis of the wearer's thigh or lower extremity to be abducted or adducted together. It is possible to provide a lower body assistance device that is coupled to a hip joint actuator so as to be rotatable about the z-axis, and wherein the rotation center of the thigh support unit is capable of sliding displacement.

또한, 상기 연장부재가 외측으로 회전되는 경우, 전개되는 연장부재에 연결된 슬라이딩 블록은 상기 가로바의 중심부 방향으로 슬라이딩될 수 있다.Additionally, when the extension member is rotated outward, the sliding block connected to the deployed extension member may slide toward the center of the horizontal bar.

그리고, 상기 연장부재가 내측으로 회전되는 경우, 접히는 연장부재에 연결된 슬라이딩 블록은 상기 가로바의 외측 방향으로 슬라이딩될 수 있다.And, when the extension member is rotated inward, the sliding block connected to the foldable extension member may slide in an outward direction of the horizontal bar.

여기서, 상기 가로바의 중심부 및 양단에 스토퍼 부재가 장착되어, 각각의 슬라이딩 블록의 슬라이딩 범위가 구획될 수 있다.Here, a stopper member is mounted at the center and both ends of the horizontal bar, so that the sliding range of each sliding block can be defined.

이 경우, 상기 고관절 구동기는 상기 연장부재의 외측 단부 하부에 장착될 수 있다.In this case, the hip joint actuator may be mounted below the outer end of the extension member.

그리고, 상기 고관절 구동기는 상기 연장부재 외측 단부에 하방으로 연결되는 구동기 장착부재에 장착될 수 있다.Additionally, the hip joint actuator may be mounted on an actuator mounting member connected downward to an outer end of the extension member.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛 양 외측 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 및, 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;을 포함하고, 상기 몸체유닛은 적어도 하나의 가로바, 상기 가로바에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록, 상기 슬라이딩 블록에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재;를 포함하고, 상기 대퇴 지지유닛은 착용자의 대퇴의 x축 중심 외전 또는 내전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기에 대하여 회전 가능하게 체결되며, 상기 대퇴 지지유닛은 대퇴의 x축 중심 외전 또는 내전에 따라 슬라이딩 방식으로 상기 고관절 구동기와의 연결길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치를 제공할 수 있다.In addition, in order to solve the above problem, the present invention includes a body unit that is mounted surrounding the wearer's waist area and extends to the wearer's hip joint side area; a pair of hip joint actuators mounted on both outer ends of the body unit; And, a thigh support unit driven by the hip joint actuator and providing rotation assistance to the wearer's thigh, wherein the body unit includes at least one horizontal bar, a sliding block slidably mounted on the horizontal bar, and an extension member rotatably fastened to the sliding block about the z-axis and extending to the side area of the wearer, wherein the thigh support unit is configured to abduct or adduct together according to the abduction or adduction of the wearer's thigh about the x-axis. It is rotatably fastened with respect to the thigh support unit, and the connection length of the thigh support unit with the hip joint actuator is variable in a sliding manner according to the abduction or adduction of the thigh about the x-axis center.

그리고, 상기 고관절 구동기는 대퇴 지지유닛의 외전 또는 내전을 허용하는 내외전 유닛을 매개로 상기 대퇴 지지유닛과 체결될 수 있다.Additionally, the hip joint actuator may be coupled to the thigh support unit via an adduction or abduction unit that allows abduction or adduction of the thigh support unit.

여기서, 상기 내외전 유닛은 상기 고관절 구동기의 출력부재와 체결되는 경첩부재 및 상기 경첩부재에 x축 중심으로 회전 가능하게 체결되는 슬라이딩 부재;를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the internal/abduction unit may be configured to include a hinge member fastened to the output member of the hip joint actuator and a sliding member rotatably fastened to the hinge member about the x-axis.

이 경우, 상기 대퇴 지지유닛에 슬라이딩 레일이 구비되고, 상기 내외전 유닛의 슬라이딩 부재가 상기 슬라이딩 레일에 슬라이딩 가능하게 체결될 수 있다.In this case, the thigh support unit may be provided with a sliding rail, and the sliding member of the internal/abduction unit may be slidably fastened to the sliding rail.

그리고, 상기 고관절 구동기는 상기 연장부재의 외측 단부 하부에 장착될 수 있다.Additionally, the hip joint actuator may be mounted below the outer end of the extension member.

여기서, 상기 고관절 구동기는 상기 연장부재 외측 단부에 하방으로 연결되는 구동기 장착부재에 장착될 수 있다.Here, the hip joint actuator may be mounted on an actuator mounting member connected downward to an outer end of the extension member.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 보조장치의 후면 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛의 사시도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛이 z축 중심으로 외측으로 회전된 상태의 사시도를 도시하며, 도 5는 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛이 z축 중심 내측으로 회전된 상태의 사시도를 도시한다.
도 6은 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛이 x축 중심 내전된 상태의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛이 x축 중심 외전된 상태의 사시도를 도시한다.Figure 1 shows a front perspective view of the wearable assistive device according to the present invention, and Figure 2 shows a rear perspective view of the wearable assistive device shown in Figure 1.
Figure 3 shows a perspective view of the hip joint structure and the thigh support unit of the wearable assistive device according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of the hip joint structure and the femoral support unit shown in FIG. 3 rotated outward about the z-axis, and FIG. 5 shows the hip joint structure and the femoral support unit shown in FIG. 3 rotated inward about the z-axis. A perspective view in a rotated state is shown.
FIG. 6 shows a perspective view of the hip joint structure and the thigh support unit shown in FIG. 3 in a state adducted about the x-axis.
FIG. 7 shows a perspective view of the hip joint structure and the thigh support unit shown in FIG. 3 in a state abducted about the x-axis.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure will be thorough and complete, and so that the spirit of the invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 보조장치(1000)의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 보조장치(1000)의 후면 사시도를 도시한다. FIG. 1 shows a front perspective view of the wearable auxiliary device 1000 according to the present invention, and FIG. 2 shows a rear perspective view of the wearable auxiliary device 1000 shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 명세서에서 상기 착용형 보조장치(1000)은 장애인, 노약자, 환자, 군인 또는 작업자(이하, '착용자'라 함)의 하체에 착용하여, 보행 동작을 보조하는 로봇일 수 있다. 여기서 보행 동작을 보조한다는 의미는 하체의 운동 기능이 일부 존재하는 착용자의 독립적인 보행을 가능하도록 고관절과 슬관절에 부족한 근력 등을 보전하기 위한 구동력을 제공하거나, 작업자 또는 군인 등이 본인의 신체 능력보다 더 큰 근력과 속도로 움직일 수 있도록 한다는 의미이다.Referring to Figures 1 and 2, in this specification, the wearable assistive device 1000 is worn on the lower body of a disabled person, the elderly, a patient, a soldier, or a worker (hereinafter referred to as 'wearer') to assist walking. It could be a robot. Here, assisting the walking movement means providing driving force to compensate for insufficient muscle strength in the hip and knee joints to enable independent walking of the wearer with some lower body motor function, or to provide driving force for workers, soldiers, etc. to exceed their physical capabilities. This means that it allows you to move with greater strength and speed.

상기 착용형 보조장치는 제어신호를 제공하는 컨트롤러 및 전원 제공을 위한 배터리를 포함하는 본체부(500); 상기 본체부가 후방에 장착되며, 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛(400); 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장된 상기 몸체유닛(400) 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b); 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛(210a, 210b)을 포함하여 구성될 수 있다.The wearable auxiliary device includes a main body 500 including a controller for providing control signals and a battery for providing power; A body unit 400 that is mounted at the rear of the main body, is mounted to surround the wearer's waist area, and extends to the side area of the wearer's hip joint; A pair of hip joint actuators (100a, 100b) mounted on both ends of the body unit (400) extending to the side area of the wearer's hip joints; It is driven by the hip joint actuator and may include thigh support units 210a and 210b that provide rotation assistance to the wearer's thigh.

또한, 착용자의 고관절의 보조 이외에도 슬관절까지 보조하기 위해서, 상기 대퇴 지지유닛에 장착되는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d); 상기 슬관절 구동기 및 링크부재에 의하여 구동되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛(230a, 230b); 및, 상기 하퇴 지지유닛의 단부에 장착되어, 착용자의 발을 지지하는 한 쌍의 족유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in order to assist the wearer's knee joints in addition to assisting the wearer's hip joints, a pair of knee joint actuators (100c, 100d) mounted on the thigh support unit; Lower leg support units (230a, 230b) driven by the knee joint actuator and link member and providing rotation assistance to the wearer's lower leg; And, a pair of foot units (300a, 300b) mounted on the end of the lower leg support unit to support the wearer's feet.

상기 본체부(500)는 몸체유닛(400)에 장착되며, 한 쌍의 다리 유닛 역시 몸체유닛(400) 상부에 장착될 수 있다.The main body 500 is mounted on the body unit 400, and a pair of leg units may also be mounted on the upper part of the body unit 400.

상기 몸체유닛(400)는 착용자의 척추 방향으로 연장된 프레임 형태의 본체 프레임(510)이 연결될 수 있고, 상기 본체 프레임(510)에 본체가 장착될 수 있다.The body unit 400 may be connected to a body frame 510 in the form of a frame extending in the direction of the wearer's spine, and the body may be mounted on the body frame 510.

여기서, 상기 다리 유닛은 고관절과 슬관절에 각각 회동 보조력을 제공하는 관절 구동기가 구비될 수 있다.Here, the leg unit may be equipped with a joint actuator that provides rotation assistance to the hip joint and knee joint, respectively.

고관절 구동기는 착용자의 고관절 영역에 장착되고, 슬관절 구동기는 슬관절 영역이 아닌 대퇴 지지유닛에 장착되어 링크부재를 매개로 회동 보조력을 착용자의 슬관절에 제공할 수 있다.The hip joint actuator is mounted on the wearer's hip joint area, and the knee joint actuator is mounted on the thigh support unit rather than the knee joint area, so that rotation assistance force can be provided to the wearer's knee joint through the link member.

슬관절 구동기를 슬관절 영역이 아닌 대퇴 지지유닛에 장착하는 방법으로 고관절 구동기의 토크 부하를 낮출 수 있으며, 이와 같은 구조는 종래 소개된 고관절 영역에 관절 구동기를 적층시켜 구성하는 구조에 비해 고관절 구조물의 부피를 줄일 수 있는 장점도 있다.The torque load of the hip joint actuator can be lowered by mounting the knee joint actuator on the thigh support unit rather than the knee joint area, and this structure reduces the volume of the hip joint structure compared to the structure introduced previously by stacking the joint actuator on the hip joint area. There are also advantages to reducing it.

정리하면, 각각의 다리유닛은 몸체유닛(400)의 양단부인 고관절 영역에 구비되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b), 각각 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b)에 연결되어 착용자의 대퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 대퇴 지지유닛(210a, 210b), 착용자의 하퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 하퇴 지지유닛(230a, 230b), 한 쌍의 상기 대퇴 지지유닛(210a, 210b)과 한 쌍의 상기 하퇴 지지유닛(230a, 230b)을 각각 연결하는 한 쌍의 슬관절 구조(700a, 700b), 상기 한 쌍의 대퇴 지지유닛(210a, 210b)에 장착되되 링크부재를 이용하여 상기 한 쌍의 슬관절 구조(700a, 700b)를 구동시키는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d)를 포함하여 구성될 수 있으며, 하퇴 지지유닛(230a, 230b) 단부에 각각 장착되는 한 쌍의 족유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In summary, each leg unit is connected to a pair of hip joint actuators (100a, 100b) provided at the hip joint area at both ends of the body unit 400, respectively, and is connected to a pair of hip joint actuators (100a, 100b) to move the wearer's thigh. A pair of thigh support units (210a, 210b) that support or assist, a pair of lower leg support units (230a, 230b) that support or assist the wearer's lower legs, a pair of the thigh support units (210a, 210b) and one A pair of knee joint structures (700a, 700b) connecting the pair of lower leg support units (230a, 230b), respectively, are mounted on the pair of thigh support units (210a, 210b) and use a link member to It may be configured to include a pair of knee joint actuators (100c, 100d) that drive the knee joint structures (700a, 700b), and a pair of foot units (300a, 300b) mounted on the ends of the lower leg support units (230a, 230b), respectively. ); may be further included.

도 1 및 도 2에 도시된 착용형 보조장치(1000)는 착용자의 고관절과 슬관절 구동을 위한 관절 구동기(100)가 구비되는 예가 도시되었으나, 필요에 따라 발목관절에도 별도의 구동장치를 구비할 수 있다.The wearable assistive device 1000 shown in FIGS. 1 and 2 is shown as an example in which a joint actuator 100 is provided to drive the wearer's hip and knee joints, but a separate actuator may also be provided for the ankle joint if necessary. there is.

그리고, 각각의 대퇴 지지유닛(210a, 210b) 및 하퇴 지지유닛(230a, 230b)에는 착용자의 대퇴와 하퇴를 대퇴 지지유닛(210a, 210b) 및 하퇴 지지유닛(230a, 230b)에 고정하기 위한 적어도 하나의 밴드 또는 벨트 기타 착용부재 형태의 착용유닛(미도시)를 구비할 수 있으며, 각각의 관절 구동기(100)에서 제공되는 구동력은 결국 착용유닛을 통해 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 전달되어 독립 보행을 보조할 수 있다.In addition, each of the thigh support units (210a, 210b) and the lower leg support units (230a, 230b) includes at least a device for fixing the wearer's thigh and lower leg to the thigh support units (210a, 210b) and the lower leg support units (230a, 230b). A wearing unit (not shown) in the form of a band or belt or other wearing member may be provided, and the driving force provided by each joint actuator 100 is ultimately transmitted to the wearer's thigh or lower leg through the wearing unit to enable independent walking. Can assist.

이와 같은 한 쌍의 다리유닛은 착용자의 측면을 따라 배치되되 슬관절 구조는 슬관절 전체를 감싸는 구조를 가질 수 있다.A pair of such leg units is disposed along the side of the wearer, and the knee joint structure may have a structure that surrounds the entire knee joint.

전술한 상기 본체부(500)는 착용자의 상체 등판 후방에 배치되므로, 상기 몸체유닛(400)을 통해 상기 본체부가 후방에 장착되며, 상기 몸체유닛(400)은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 상기 몸체유닛(400)의 양단은 착용자의 허리 측면 영역으로 연장 구성될 수 있다.Since the above-described main body portion 500 is disposed behind the wearer's upper body back plate, the main body portion is mounted rearward through the body unit 400, and the body unit 400 is mounted surrounding the wearer's waist region, Both ends of the body unit 400 may extend to the side area of the wearer's waist.

도 3은 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210a, 210b)의 사시도를 도시한다.Figure 3 shows a perspective view of the hip joint structure and the thigh support units 210a and 210b of the wearable assistive device according to the present invention.

설명의 편의를 위하여 착용형 보조장치를 착용한 착용자의 전면 방향 또는 보행 방향을 x축 방향으로 정의하고, 착용형 보조장치를 착용한 착용자의 양측면 방향을 y축 방향으로 정의하며, 수직방향은 z축 방향으로 정의한다.For convenience of explanation, the front direction or walking direction of the wearer wearing the wearable assistive device is defined as the x-axis direction, the directions on both sides of the wearer wearing the wearable assistive device are defined as the y-axis direction, and the vertical direction is z. Defined as axial direction.

본 발명에 따른 착용형 보조장치는 신체의 고관절의 다양한 움직임 자유도가 존재하고, 신체의 고관절 위치와 고관절 구동기(100)의 위치의 차이 차이에서 유발되는 착용자의 불편함, 이질감 또는 통증을 최소화하기 위하여, 착용형 보조장치의 고관절 구조의 다양한 관절 자유도를 제공할 수 있는 설계를 제공할 수 있다.The wearable assistive device according to the present invention has various degrees of freedom of movement of the body's hip joint, and is designed to minimize the wearer's discomfort, feeling of foreignness, or pain caused by the difference between the position of the body's hip joint and the position of the hip joint actuator 100. , it is possible to provide a design that can provide various joint degrees of freedom of the hip joint structure of a wearable assistive device.

일반적으로 외골격 로봇 형태의 착용형 보조장치를 구성하는 고관절 구동기(100) 및 슬관절 구동기(도 1의 100c, 100d 참조)는 착용자의 대퇴와 하퇴의 보조력 제공을 위하여 착용자의 고관절과 슬관절에 y축 중심 보조 토크를 제공할 수 있으나, 착용자의 고관절은 y축 중심 회전 동작 외에도 z축 중심 회전 또는 x축 중심 회전이 허용되므로 본 발명은 착용자의 고관절이 y축 중심 회전 또는 z축 중심 회전에 대응하는 관절 자유도를 제공할 수 있으며, 이하 각각의 관절 자유도를 제공하기 위한 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 관절 구조를 설명한다.In general, the hip joint actuator 100 and the knee joint actuator (see 100c and 100d in FIG. 1), which constitute a wearable assistive device in the form of an exoskeleton robot, are connected to the wearer's hip and knee joints along the y-axis in order to provide assistive force to the wearer's thigh and lower leg. Central auxiliary torque can be provided, but since the wearer's hip joint is allowed to rotate around the z-axis or rotation around the x-axis in addition to the y-axis rotation, the present invention provides a device where the wearer's hip joint responds to rotation around the y-axis or rotation around the z-axis. It is possible to provide joint degrees of freedom, and the joint structure of the wearable assistive device according to the present invention for providing each joint degree of freedom will be described below.

도 3에 도시된 본 발명에 따른 착용형 보조장치는 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛(400); 상기 몸체유닛(400) 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기(100); 및, 상기 고관절 구동기(100)에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛(210);을 포함하여 구성될 수 있다.The wearable assistive device according to the present invention shown in Figure 3 includes a body unit 400 that is mounted surrounding the wearer's waist area and extends to the wearer's hip joint side area; A pair of hip joint actuators (100) mounted on both ends of the body unit (400); And, a thigh support unit 210 that is driven by the hip joint actuator 100 and provides rotation assistance to the wearer's thigh.

도 1 ?? 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 착용자의 후면 골반 상부 영역에 몸체유닛(400)이 배치되고, 몸체유닛(400) 상부에 본체부(도 1의 500 참조)가 구비될 수 있다.Figure 1 ?? As described with reference to FIG. 2, the body unit 400 may be disposed in the upper area of the rear pelvis of the wearer, and a main body portion (see 500 in FIG. 1) may be provided on the upper part of the body unit 400.

상기 몸체유닛(400)은 착용자의 후면 골반 상부를 가로지르게 설치되되 양단은 착용자의 측면 방향으로 절곡되어 연장되고 몸체유닛(400) 하부에 고관절 구동기(100)가 장착될 수 있다.The body unit 400 is installed across the upper rear pelvis of the wearer, and both ends are bent and extended toward the side of the wearer, and a hip joint actuator 100 may be mounted on the lower part of the body unit 400.

전술한 바와 같이, 상기 고관절 구동기(100)는 회전형 모터를 포함할 수 있고, 구동축이 y축 중심으로 회전되어 보조토크 또는 보조력을 제공할 수 있다.As described above, the hip joint actuator 100 may include a rotary motor, and the drive shaft may rotate around the y-axis to provide auxiliary torque or auxiliary force.

본 발명에 따른 착용형 보조장치의 상기 몸체유닛(400)은 착용자의 대퇴 또는 하지의 z축 중심 회전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 z축 중심 회전 가능하게 구성되며, 상기 대퇴 지지유닛(210)의 회전 중심이 슬라이딩 변위 가능하게 구성될 수 있다.The body unit 400 of the wearable auxiliary device according to the present invention is configured to be rotatable around the z-axis so as to be abducted or adducted according to the rotation of the wearer's thigh or lower limb around the z-axis, and the thigh support unit 210 The center of rotation may be configured to enable sliding displacement.

구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 몸체유닛(400)은 착용자의 대퇴 또는 하지의 z축 중심 회전에 따라 고관절 구동기와 대퇴 지지유닛이 함께 외전 또는 내전되도록 z축 중심 회전 가능하고 상기 대퇴 지지유닛(210)의 회전 중심이 슬라이딩 변위 가능하도록 적어도 하나의 가로바(420), 상기 가로바(420)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록(430), 상기 슬라이딩 블록(430)에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재(440)를 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the body unit 400 of the wearable auxiliary device according to the present invention shown in FIG. 3 is z so that the hip joint actuator and the thigh support unit are both abducted or adducted according to the rotation of the wearer's thigh or lower limb about the z-axis. At least one horizontal bar 420 capable of rotating around an axis and allowing a sliding displacement of the rotation center of the thigh support unit 210, a sliding block 430 slidably mounted on the horizontal bar 420, and the sliding block It may be configured to include an extension member 440 that is rotatably fastened to 430 about the z-axis and extends to the side area of the wearer.

상기 가로바(420)는 착용자의 허리 부근을 가로지르도록 장착된 적어도 하나의 바형 부재이며, 도 3에 도시된 실시예에서 2개의 바부재가 가로바(420)를 구성하는 것으로 도시되나 그 개수는 증감 가능하며, 슬라이딩 블록(430)이 슬라이딩 가능한 형태라면 환형 바 이외의 형태로 구성될 수도 있다.The horizontal bar 420 is at least one bar-shaped member mounted to cross the vicinity of the wearer's waist. In the embodiment shown in FIG. 3, two bar members are shown as constituting the horizontal bar 420, but the number is It can be increased or decreased, and if the sliding block 430 is capable of sliding, it may be configured in a shape other than a circular bar.

또한, 상기 몸체유닛(400)은 상기 가로바(420)에 장착되어 슬라이딩 가능하게 변위 가능한 한 쌍의 슬라이딩 블록(430)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 슬라이딩 블록(430)은 착용자의 고관절 또는 대퇴의 z축 중심 회전이 발생되는 경우 상기 가로바(420) 상에서 슬라이딩 되도록 상기 가로바(420)에 장착될 수 있다.Additionally, the body unit 400 may be configured to include a pair of sliding blocks 430 that are mounted on the horizontal bar 420 and can be slidably displaced. The sliding block 430 may be mounted on the horizontal bar 420 to slide on the horizontal bar 420 when the wearer's hip joint or thigh rotates around the z-axis.

그리고, 상기 슬라이딩 블록(430)에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재(440)가 구비될 수 있다.Additionally, an extension member 440 may be provided to the sliding block 430 so as to be rotatable about the z-axis and extends to the side area of the wearer.

상기 연장부재(440)는 착용자의 몸통을 감싸도록 절곡된 형상으로 구성되되 외측 단부 하부에는 고관절 구동기(100)가 장착되고, 내측 단부는 슬라이딩 블록(430)에 z축 중심 회전 가능하게 장착될 수 있다. The extension member 440 has a bent shape to surround the wearer's torso, and the hip joint actuator 100 is mounted on the lower outer end, and the inner end can be mounted on the sliding block 430 to be rotatable about the z-axis. there is.

상기 연장부재(440)는 착용형 보조장치를 착용한 착용자의 몸통의 움직임에 따라 함께 움직이는 구성이다.The extension member 440 is a component that moves together with the movement of the torso of the wearer wearing the wearable assistive device.

따라서, 착용자의 고관절 또는 대퇴가 z축 중심으로 회전되는 경우 상기 연장부재(440) 역시 대퇴골을 중심으로 회전할 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이 신체 고관절의 회전 중심에 대한 상기 연장부재(440)의 자연스러운 회전을 허용하기 위해서는 상기 연장부재(440)의 회전 중심이 고정된 위치에 존재하면 안된다.Therefore, when the wearer's hip or thigh rotates around the z-axis, the extension member 440 may also rotate around the femur. In this case, as described above, in order to allow natural rotation of the extension member 440 with respect to the rotation center of the body's hip joint, the rotation center of the extension member 440 should not be in a fixed position.

즉, 상기 연장부재(440)가 착용자의 고관절 또는 대퇴의 z축 방향 회전시 연장부재(440)의 외측 단부만 회전되면 안되고 연장부재(440)의 내측단부 역시 대퇴골 상단을 기준으로 함께 z축 중심으로 회전되도록 해야 한다. That is, when the extension member 440 rotates in the z-axis direction of the wearer's hip joint or thigh, only the outer end of the extension member 440 should not be rotated, and the inner end of the extension member 440 should also be centered along the z-axis with the upper end of the femur as a reference. It must be rotated.

따라서, 착용자의 고관절 또는 대퇴의 z축 중심 회전에 대하여 상기 몸체유닛(400)을 구성하는 연장부재(440)의 회전에 대응하여 연장부재(440)의 내측 단부가 회전 가능하게 결합된 슬라이딩 블록(430)이 대퇴골을 중심으로 회전하는 것과 유사하게 슬라이딩 블록(430)을 슬라이딩 시키는 구조가 채용될 수 있다. 이에 대한 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 뒤로 미룬다.Therefore, the inner end of the extension member 440 is rotatably coupled to a sliding block ( A structure that slides the sliding block 430 similarly to how the 430 rotates around the femur may be adopted. Description of this will be postponed with reference to FIGS. 4 and 5.

그리고, 상기 가로바(420)의 중심부 및 양단에 스토퍼 부재(410, 450)가 장착되어, 각각의 슬라이딩 블록(430)의 슬라이딩 범위가 구획되고, 슬라이딩 블록(430)의 이탈 등을 방지할 수 있다. 즉, 상기 스토퍼 부재(410, 450)는 가로바(420)의 중심부 경계를 구획하기 위한 중심부 스토퍼 부재(410)와 양단 스토퍼 부재(450)가 구비되어 좌우 고관절 또는 좌우 대퇴의 움직임에 따라 각각의 슬라이딩 블록(430)의 슬라이딩 변위 범위를 결정할 수 있다.In addition, stopper members 410 and 450 are mounted at the center and both ends of the horizontal bar 420 to define the sliding range of each sliding block 430 and prevent the sliding block 430 from leaving. there is. That is, the stopper members 410 and 450 are provided with a central stopper member 410 and both end stopper members 450 for dividing the central boundary of the horizontal bar 420, so that each of the stopper members 410 and 450 moves according to the movement of the left and right hip joints or the left and right thighs. The sliding displacement range of the sliding block 430 can be determined.

그리고, 상기 연장부재(440)의 외측 단부, 구체적으로 외측 단부 하부에 고관절 구동기(100)기 장착될 수 있다.Additionally, the hip joint actuator 100 may be mounted on the outer end of the extension member 440, specifically, on the lower portion of the outer end.

상기 고관절 구동기(100)는 고관절 영역에 배치되는 것이 바람직하고, 상기 몸체유닛(400)은 허리를 감싸는 위치에 설치될 수 있으므로, 허리와 고관절의 높이차를 보상하기 위하여, 상기 몸체유닛(400)을 구성하는 연장부재(440)의 단부에 구동기 장착부재(110)가 추가로 구비될 수 있다.The hip joint actuator 100 is preferably disposed in the hip joint area, and the body unit 400 can be installed in a position surrounding the waist. Therefore, in order to compensate for the height difference between the waist and the hip joint, the body unit 400 An actuator mounting member 110 may be additionally provided at the end of the extension member 440 constituting the .

상기 구동기 장착부재(110)는 상기 연장부재(440)의 외측 단부에 하방으로 체결될 수 있다. 또한, 상기 구동기 장착부재는 별도로 구성되지 않고, 상기 몸체유닛(400)의 연장부재(440)와 일체로 구성될 수도 있다.The actuator mounting member 110 may be fastened downward to the outer end of the extension member 440. Additionally, the actuator mounting member may not be configured separately, but may be configured integrally with the extension member 440 of the body unit 400.

그리고, 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 가로바(420)는 직선 형태로 구성되는 것으로 도시되나, 상기 가로바(420)가 몸체를 좀더 감싸고 연장부재(440)의 내측단의 움직임 궤적을 결정하는 슬라이딩 블록(430)이 곡선 형태의 가로바(420)를 따라 슬라이딩 되도록 하여 신체의 고관절의 움직임을 더욱 유사하게 모사하는 관절 자유도를 제공할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 3, the horizontal bar 420 is shown as being configured in a straight line, but the horizontal bar 420 further surrounds the body and follows the movement trajectory of the inner end of the extension member 440. By allowing the determining sliding block 430 to slide along the curved horizontal bar 420, joint freedom that more closely mimics the movement of the body's hip joint can be provided.

또한, 상기 연장부재(440)도 플랫한 판재를 절곡하여 구성하지 않고, 곡면 형태로 밴딩하여 착용자의 몸통을 감싸는 형상으로 구성될 수도 있다.In addition, the extension member 440 may also be formed not by bending a flat plate, but by bending it into a curved shape to surround the wearer's torso.

도 4는 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210)이 z축 중심으로 외측으로 회전된 상태의 사시도를 도시하며, 도 5는 도 3에 도시된 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210)이 z축 중심 내측으로 회전된 상태의 사시도를 도시한다.Figure 4 shows a perspective view of the hip joint structure and the thigh support unit 210 shown in Figure 3 in a state in which the hip joint structure and the thigh support unit 210 shown in Figure 3 are rotated outward about the z-axis, and Figure 5 shows the hip joint structure and the thigh support unit 210 shown in Figure 3. A perspective view is shown rotated inward around the z-axis center.

도 4에 도시된 고관절 구조는 착용자의 왼쪽(도면상 오른쪽) 고관절 또는 대퇴가 z축을 중심으로 외측 방향으로 회전하여 움직이고, 착용자의 오른쪽(도면상 왼쪽) 고관절 또는 대퇴는 z축 기준 정위치 상태이다.In the hip joint structure shown in FIG. 4, the wearer's left (right in the drawing) hip joint or thigh moves by rotating outward around the z-axis, and the wearer's right (left in the drawing) hip joint or thigh is in a fixed position based on the z-axis. .

이 경우, 상기 연장부재(440)가 외측으로 회전되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 전개되는 연장부재(440)에 연결된 슬라이딩 블록(430)은 상기 가로바(420)의 중심부 방향으로 슬라이딩되어 신체의 고관절의 회전 중심인 대퇴골 상단을 중심으로 하체 보조장치의 연장부재(440) 외측 단부와 내측 단부가 동시에 회전하는 듯한 효과를 얻을 수 있다.In this case, when the extension member 440 is rotated outward, as shown in FIG. 4, the sliding block 430 connected to the deployed extension member 440 slides toward the center of the horizontal bar 420. Thus, an effect can be obtained as if the outer and inner ends of the extension member 440 of the lower body auxiliary device rotate simultaneously around the top of the femur, which is the rotation center of the hip joint of the body.

도 4에 도시된 착용형 보조장치는 착용자가 서있는 상태에서 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210)이 z축 중심으로 외측으로 회전된 상태로 이해할 수 있지만, 이러한 고관절 구조 및 대퇴 지지유닛(210)이 z축 중심으로 외측으로 회전되는 움직임은 착용자가 다리를 벌리거나 몸을 비트는 다양한 동작에서 함께 고관절 자유도를 제공할 수 있다.The wearable assistive device shown in FIG. 4 can be understood as a state in which the hip joint structure and the thigh support unit 210 are rotated outward around the z-axis while the wearer is standing, but the hip joint structure and the thigh support unit 210 are The outward rotation movement around the z-axis can provide hip freedom in various movements such as the wearer spreading their legs or twisting their body.

예들 들면, 착용자가 왼쪽 다리를 앞으로 들고 무릎이 원형이 되도록 대퇴를 회전시키는 스트레칭 동작의 경우에도 대퇴골은 골반에 대하여 회전하게 되고, 착용형 보조장치의 착용유닛을 구성하는 연장부재(440)의 회전을 유발하게 되고 그때 슬라이딩 블록(430)은 함께 슬라이딩 되어 착용자의 움짐임을 허용할 수 있다.For example, even in the case of a stretching motion in which the wearer lifts the left leg forward and rotates the thigh so that the knee becomes circular, the femur rotates with respect to the pelvis, and the extension member 440 constituting the wearing unit of the wearable assistive device rotates. This causes the sliding block 430 to slide together to allow movement of the wearer.

도 5에 도시된 고관절 구조는 착용자의 왼쪽(도면상 오른쪽) 고관절 또는 대퇴가 z축을 중심으로 내측 방향으로 회전하여 움직이고, 착용자의 오른쪽(도면상 왼쪽) 고관절 또는 대퇴는 z축 기준 정위치 상태이다. In the hip joint structure shown in FIG. 5, the wearer's left (right in the drawing) hip joint or thigh moves inward by rotating around the z-axis, and the wearer's right (left in the drawing) hip joint or thigh is in a fixed position based on the z-axis. .

따라서, 도 4에 도시된 실시예를 통한 설명과 반대로 도 5에 도시된 움직임은 상기 연장부재(440)가 내측으로 회전되고, 내측으로 회전되는 연장부재(440)에 연결된 슬라이딩 블록(430)은 도 4를 참조한 이유와 마찬가지 이유로 상기 가로바(420)의 외측 방향으로 슬라이딩될 수 있다.Therefore, contrary to the explanation through the embodiment shown in FIG. 4, the movement shown in FIG. 5 is such that the extension member 440 is rotated inward, and the sliding block 430 connected to the inwardly rotating extension member 440 is For the same reason as with reference to FIG. 4, it may slide in an outward direction of the horizontal bar 420.

그리고, 도 4 및 도 5에 도시된 실시예에서 몸체유닛(400)을 구성하는 한 쌍의 슬라이딩 블록(430)은 각각 가로바(420)의 중심부 스토퍼 부재(410)와 양단 스토퍼 부재(450)에 의하여 구획된 영역에서 고관절 또는 대퇴의 움직임에 따라 슬라이딩되며 직동 관절로 역할할 수 있다.In addition, in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the pair of sliding blocks 430 constituting the body unit 400 include a central stopper member 410 and both end stopper members 450 of the horizontal bar 420, respectively. It slides according to the movement of the hip joint or thigh in the area defined by and can serve as a linear joint.

도 4 및 도 5는 착용자의 고관절이 보행 동작과 같이 y축 중심 회전되는 경우가 아닌 z축 중심으로 회전되거나 비틀리는 경우의 착용형 보조장치의 자유도를 제공하는 구조를 설명하였다.Figures 4 and 5 illustrate a structure that provides the degree of freedom of a wearable assistive device when the wearer's hip joint is rotated or twisted around the z-axis rather than around the y-axis as in a walking motion.

마찬가지로, 신체의 고관절의 움직임은 y축 중심의 회전 성분 및 z축 중심 회전 성분 이외에 x축 중심 회전 성분을 포함하여 구성될 수도 있다.Likewise, the movement of the hip joint of the body may include a rotation component about the x-axis in addition to the rotation component about the y-axis and the rotation component about the z-axis.

이를 위하여 본 발명에 따른 하체 보조장치는 대퇴 지지유닛(210)이 고관절 구동기(100)에 대하여 x축 중심 회전이 가능하게 체결되어 연결되어 고관절의 x축 중심 회전자유도를 제공할 수 있다.To this end, in the lower body assistive device according to the present invention, the thigh support unit 210 is fastened and connected to the hip joint actuator 100 to enable rotation around the x-axis, thereby providing rotational freedom around the x-axis of the hip joint.

즉, 본 발명에 따른 하체 보조장치의 경우, 상기 대퇴 지지유닛(210)은 착용자의 대퇴의 외전 또는 내전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기(100)에 대하여 회전 가능하게 체결될 수 있다.That is, in the case of the lower body assistive device according to the present invention, the thigh support unit 210 can be rotatably fastened to the hip joint actuator 100 so that it can be abducted or adducted together according to the abduction or adduction of the wearer's thigh.

이를 위하여, 도 3, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 고관절 구동기(100)는 대퇴 지지유닛(210)의 외전 또는 내전을 허용하는 내외전 유닛(140)을 매개로 상기 대퇴 지지유닛(210)과 체결될 수 있다.To this end, as shown in FIGS. 3, 6, and 7, the hip joint actuator 100 operates the thigh support unit 210 via an adduction unit 140 that allows abduction or adduction of the thigh support unit 210. It can be concluded with (210).

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내외전 유닛(140)은 상기 고관절 구동기(100)의 출력부재와 체결되는 경첩부재(120) 및 상기 경첩부재(120)에 x축 중심으로 회전 가능하게 체결되는 슬라이딩 부재(130);를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 슬라이딩 부재(130)는 대퇴 지지유닛(210)과 체결될 수 있다.As shown in FIG. 3, the internal/abduction unit 140 is rotatably fastened to the hinge member 120 and the hinge member 120 about the x-axis, which is fastened to the output member of the hip joint actuator 100. It may be configured to include a sliding member 130, and the sliding member 130 may be fastened to the thigh support unit 210.

상기 고관절 구동기(100)는 로터리 모터로 구성될 수 있고, 모터의 출력단에 출력부재(미도시)가 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 고관절 구동기(100)의 출력부재에는 'ㄷ'자 단면의 경첩부재(120)가 장착되어 고관절 구동기(100)의 구동에 따라 회전될 수 있다.The hip joint actuator 100 may be composed of a rotary motor, and an output member (not shown) may be connected to the output terminal of the motor. The output member of the hip joint actuator 100 of the wearable assistive device according to the present invention shown in Figure 3 is equipped with a hinge member 120 with a 'ㄷ' shaped cross section and can be rotated according to the driving of the hip joint actuator 100. .

상기 경첩부재(120)는 회전축이 구비되고, 상기 회전축에 슬라이딩 부재(130)가 힌지 결합될 수 있다. 이러한 경우, 상기 슬라이딩 부재(130)는 상기 고관절 구동기(100)의 구동 토크가 대퇴 지지유닛(210)으로 전달됨과 동시에 대퇴 지지유닛(210)의 내전과 외전을 허용할 수 있다.The hinge member 120 may be provided with a rotation axis, and the sliding member 130 may be hinged to the rotation axis. In this case, the sliding member 130 may transmit the driving torque of the hip joint actuator 100 to the thigh support unit 210 and allow the thigh support unit 210 to adduct and abduct at the same time.

이와 같은 고관절 구동기(100)와 대퇴 지지유닛(210)을 연결하는 내외전 유닛(140)을 구비하여, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고관절 구동기(100)에 대하여 상기 대퇴 지지유닛(210)은 내전 또는 외전되는 구조를 갖게 되어 신체 하지의 내전와 외전에 대응하여 하체 보조장치의 관절 자유도를 제공할 수 있다.It is provided with an internal/abduction unit 140 that connects the hip joint actuator 100 and the thigh support unit 210, and as shown in FIGS. 6 and 7, the thigh support unit ( 210) has a structure that is adducted or abducted, so it can provide joint freedom for the lower body assistive device in response to the adduction and abduction of the lower limbs of the body.

또한, 신체 하지의 내전 또는 외전 동작의 회전 중심 역시 골반에 연결된 대퇴골 상단이고 고관절 구동기(100)와 체결된 내외전 유닛(140)은 고관절 구동기(100) 하부에 장착된다. 따라서, 대퇴 지지유닛(210)이 x축 중심으로 회전이 허용되더라도 내외전 유닛(140)의 회전축과 고관절 회전 중심인 대퇴골 상단의 위치 편차가 존재하므로 단순히 대퇴 지지유닛(210)을 고관절 구동기(100) 측에 x축 중심으로 회전 가능하게 연결하고, 착용자가 착용형 보조장치를 착용한 상태에서 하지를 외전 내전하는 경우, 하지의 피부와 착용형 보조장치의 대퇴 지지유닛(210) 내부 사이에 길이 편차에 따른 마찰 또는 간섭이 발생될 수 있고, 허용된 내전 또는 외전 범위를 충분히 활용하기 어려울 수 있다.In addition, the rotation center of the adduction or abduction movement of the lower body is also the top of the femur connected to the pelvis, and the adduction unit 140 coupled with the hip joint actuator 100 is mounted below the hip joint actuator 100. Therefore, even if the thigh support unit 210 is allowed to rotate about the ) side to be rotatable about the Friction or interference may occur due to deviation, and it may be difficult to fully utilize the permitted range of adduction or abduction.

따라서, 본 발명은 고관절 구동기(100)에 대하여 상기 대퇴 지지유닛(210)을 회전 가능하게 연결함과 동시에 대퇴 지지유닛(210)의 내전과 외전에 따라 대퇴 지지유닛(210)의 길이가 조절되도록 하여 신체의 고관절의 회전 중심과 내외전 유닛(140)의 회전축의 불일치로 발생되는 불편함을 완화할 수 있다.Therefore, the present invention rotatably connects the thigh support unit 210 to the hip joint actuator 100 and at the same time adjusts the length of the thigh support unit 210 according to the adduction and abduction of the thigh support unit 210. This can alleviate discomfort caused by a mismatch between the center of rotation of the body's hip joint and the rotation axis of the internal/abduction unit 140.

구체적으로, 상기 대퇴 지지유닛(210)은 대퇴의 외전 또는 내전에 따라 슬라이딩 방식으로 상기 고관절 구동기(100)와의 연결길이가 가변되도록 구성될 수 있다.Specifically, the thigh support unit 210 may be configured so that the connection length with the hip joint actuator 100 is variable in a sliding manner depending on the abduction or adduction of the thigh.

전술한 바와 같이, 상기 내외전 유닛(140)은 상기 고관절 구동기(100)의 출력부재와 체결되는 경첩부재(120) 및 상기 경첩부재(120)에 x축 중심으로 회전 가능하게 체결되는 슬라이딩 부재(130);를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 대퇴 지지유닛(210)에는 슬라이딩 레일(215)이 구비되고, 상기 내외전 유닛(140)의 슬라이딩 부재(130)가 상기 슬라이딩 레일(215)에 슬라이딩 가능하게 체결될 수 있다.As described above, the internal/abduction unit 140 includes a hinge member 120 fastened to the output member of the hip joint actuator 100 and a sliding member rotatably fastened to the hinge member 120 about the x-axis ( 130); and the thigh support unit 210 is provided with a sliding rail 215, and the sliding member 130 of the internal/abduction unit 140 slides on the sliding rail 215. It can possibly be concluded.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 대퇴 지지유닛(210)이 상기 내외전 유닛(140)을 중심으로 내전되면, 신체의 하지 외측면의 스트레칭에 대응하여 내외전 유닛(140)의 슬라이딩 부재(130)가 장착되는 슬라이딩 레일(215)을 구비한 대퇴 지지유닛(210)은 고관절 구동기(100)와 연결길이가 길어지는 방향(하방향)으로 슬라이딩 변위될 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 6, when the thigh support unit 210 is adducted around the pronation unit 140, the sliding member ( The thigh support unit 210, which has a sliding rail 215 on which 130) is mounted, may be slidably displaced in a direction (downward direction) in which the connection length with the hip joint actuator 100 increases.

반대로, 도 7에 도시된 바와 같이, 대퇴 지지유닛(210)이 상기 내외전 유닛(140)을 중심으로 외전되면, 신체의 하지 외측면의 수축에 대응하여 내외전 유닛(140)의 슬라이딩 부재(130)가 장착되는 슬라이딩 레일(215)을 구비한 대퇴 지지유닛(210)은 고관절 구동기(100)와 연결길이가 짧아지는 방향(상방향)으로 슬라이딩 변위될 수 있다. Conversely, as shown in FIG. 7, when the thigh support unit 210 is abducted around the pronation unit 140, the sliding member ( The thigh support unit 210, which has a sliding rail 215 on which 130) is mounted, may be slidably displaced in a direction (upward direction) in which the connection length with the hip joint actuator 100 is shortened.

이와 같이 대퇴 지지유닛(210)이 착용자의 대퇴 또는 하지의 내전 또는 외전에 대응하여 내전 또는 외전이 가능하도록 구성됨과 동시에 회전 중심 불일치에 의하여 발생되는 불편함을 해소하기 위하여 상기 대퇴 지지유닛(210)을 상기 고관절 구동기(100)를 연결하는 내외전 유닛(140)에 대응하여 슬라이딩 되도록 구성할 수 있다.In this way, the thigh support unit 210 is configured to enable adduction or abduction in response to the adduction or abduction of the wearer's thigh or lower extremity, and at the same time, in order to solve the discomfort caused by the mismatch in the center of rotation, the thigh support unit 210 It can be configured to slide in response to the internal/abduction unit 140 connecting the hip joint actuator 100.

그리고, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 몸체유닛(400)을 구성하는 연장부재(440)의 슬라이딩 동작을 포함하는 z축 중심 회전 자유도를 제공하는 관절구조와 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 대퇴 지지유닛(210)의 슬라이딩 동작을 포함하는 x축 중심 회전 자유도는 착용자의 특정 동작에서 동시에 자유도를 제공할 수 있다.In addition, the joint structure that provides rotational freedom around the z-axis including the sliding motion of the extension member 440 constituting the body unit 400 described with reference to FIGS. 4 and 5 and the joint structure described with reference to FIGS. 6 and 7 The rotational freedom around the x-axis, including the sliding motion of the thigh support unit 210, can simultaneously provide freedom in certain movements of the wearer.

따라서, 본 발명에 따른 착용형 보조장치를 착용한 착용자가 전술한 무릎을 들어 올려 돌리기, 발차기 또는 빠르게 달리기 등 신체의 움직임이 z축 기준 회전 및 x축 중심 회전 또는 그에 대응하는 동작성분이 포함된 움직임을 수행하는 경우, 몸체유닛(400)의 연장부재(440)가 슬라이딩되며 회전됨과 동시에 대퇴 지지유닛(210)이 고관절 구동기(100)에 대하여 회전됨과 동시에 슬라이딩되는 일련의 움직임이 발생될 있다. Therefore, the body movements of the wearer wearing the wearable assistive device according to the present invention, such as lifting and turning the knee, kicking, or running quickly, include rotation around the z-axis and rotation around the x-axis, or motion components corresponding thereto. When performing the movement, a series of movements in which the extension member 440 of the body unit 400 slides and rotates and the thigh support unit 210 rotates and slides with respect to the hip joint actuator 100 can occur. .

또한, 이러한 다양한 관절 자유도는 착용자의 신체 특성 또는 버릇 등에 따른 착용형 보조장치의 전용 설계 필요성을 관절의 회전 자유도 및 슬라이딩 범위가 흡수하여 완화할 수 있는 부수적 효과도 있다.In addition, these various joint degrees of freedom also have the side effect of relieving the need for exclusive design of wearable assistive devices according to the wearer's physical characteristics or habits by absorbing the rotational freedom and sliding range of the joints.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다Although this specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. It will be possible to implement it. Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, it should be considered to be included in the technical scope of the present invention.

1000 : 착용형 보조장치
100 : 관절 구동기
210, 230 : 대퇴 지지유닛, 하퇴 지지유닛
300 : 족유닛
400 : 몸체유닛
500 : 본체부1000: Wearable assistive device
100: joint actuator
210, 230: thigh support unit, lower leg support unit
300: family unit
400: Body unit
500: main body

Claims (12)

착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛;
상기 몸체유닛 양 외측 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 및,
상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;을 포함하고,
상기 몸체유닛은 적어도 하나의 가로바, 상기 가로바에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이딩 블록 및 상기 슬라이딩 블록에 z축 중심 회전 가능하게 체결되며 착용자의 측면 영역으로 연장되는 연장부재;를 포함하며,
상기 몸체유닛의 연장부재는 착용자의 대퇴 또는 하지의 z축 중심 회전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록 상기 고관절 구동기와 z축 중심 회전 가능하게 체결되고,
상기 연장부재가 외측으로 회전되면 전개되는 연장부재에 연결된 슬라이딩 블록은 상기 가로바의 중심부 방향으로 슬라이딩되고, 상기 연장부재가 내측으로 회전되면 접히는 연장부재에 연결된 슬라이딩 블록은 상기 가로바의 외측 방향으로 슬라이딩되며,
상기 대퇴 지지유닛은 착용자의 대퇴의 x축 중심 외전 또는 내전에 따라 함께 외전 또는 내전되도록, 상기 고관절 구동기의 출력부재와 체결되는 경첩부재; 및 상기 경첩부재에 x축 중심으로 회전 가능하게 체결되는 슬라이딩 부재;를 포함하는 내외전 유닛을 매개로 상기 고관절 구동기와 회전 가능하게 체결되고,
상기 대퇴 지지유닛은 대퇴의 x축 중심 외전 또는 내전에 따라 상기 슬라이딩 부재가 상기 대퇴 지지유닛에 구비된 슬라이딩 레일을 따라 슬라이딩되어 상기 고관절 구동기와의 연결길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.A body unit mounted around the wearer's waist area and extending to the wearer's hip joint side area;
a pair of hip joint actuators mounted on both outer ends of the body unit; and,
It includes a thigh support unit that is driven by the hip joint actuator and provides rotation assistance to the wearer's thigh,
The body unit includes at least one horizontal bar, a sliding block slidably mounted on the horizontal bar, and an extension member rotatably fastened to the sliding block about the z-axis and extending to the side area of the wearer,
The extension member of the body unit is rotatably fastened to the hip joint actuator about the z-axis so as to be abducted or adducted according to the rotation of the wearer's thigh or lower extremity about the z-axis,
When the extension member is rotated outward, the sliding block connected to the unfolding extension member slides toward the center of the horizontal bar, and when the extension member is rotated inward, the sliding block connected to the folded extension member slides toward the outside of the horizontal bar. It slides,
The thigh support unit includes a hinge member engaged with the output member of the hip joint actuator so that the thigh of the wearer is abducted or adducted according to the x-axis center abduction or adduction of the wearer's thigh; and a sliding member rotatably fastened to the hinge member about the x-axis; rotatably fastened to the hip joint actuator via an adduction unit including a
The thigh support unit is a lower body assistive device, wherein the sliding member slides along a sliding rail provided in the thigh support unit according to abduction or adduction of the thigh about the x-axis, so that the connection length with the hip joint actuator is variable. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가로바의 중심부 및 양단에 스토퍼 부재가 장착되어, 각각의 슬라이딩 블록의 슬라이딩 범위가 구획되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.According to paragraph 1,
A lower body auxiliary device, characterized in that a stopper member is mounted at the center and both ends of the horizontal bar to define the sliding range of each sliding block. 제1항에 있어서,
상기 고관절 구동기는 상기 연장부재의 외측 단부 하부에 장착되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.According to paragraph 1,
The hip joint actuator is mounted on a lower portion of the outer end of the extension member. 제5항에 있어서,
상기 고관절 구동기는 상기 연장부재 외측 단부에 하방으로 연결되는 구동기 장착부재에 장착되는 것을 특징으로 하는 하체 보조장치.According to clause 5,
A lower body assistance device, characterized in that the hip joint actuator is mounted on an actuator mounting member connected downward to an outer end of the extension member. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete