KR20170111279A - Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton - Google Patents

Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton Download PDF

Info

Publication number
KR20170111279A
KR20170111279A KR1020160036330A KR20160036330A KR20170111279A KR 20170111279 A KR20170111279 A KR 20170111279A KR 1020160036330 A KR1020160036330 A KR 1020160036330A KR 20160036330 A KR20160036330 A KR 20160036330A KR 20170111279 A KR20170111279 A KR 20170111279A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
joint
user
pair
exoskeleton
rotation
Prior art date
Application number
KR1020160036330A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101869968B1 (en
Inventor
이진원
김호연
Original Assignee
에이치엠에이치 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이치엠에이치 주식회사 filed Critical 에이치엠에이치 주식회사
Priority to KR1020160036330A priority Critical patent/KR101869968B1/en
Publication of KR20170111279A publication Critical patent/KR20170111279A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101869968B1 publication Critical patent/KR101869968B1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0255—Both knee and hip of a patient, e.g. in supine or sitting position, the feet being moved together in a plane substantially parallel to the body-symmetrical plane
    • A61H1/0262—Walking movement; Appliances for aiding disabled persons to walk
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/008—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about using suspension devices for supporting the body in an upright walking or standing position, e.g. harnesses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/02—Crutches
    • A61H3/0277—Shock absorbers therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/04—Wheeled walking aids for patients or disabled persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0173—Means for preventing injuries
    • A61H2201/018—By limiting the applied torque or force
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0192—Specific means for adjusting dimensions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A61H2201/1652—Harness
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1659—Free spatial automatic movement of interface within a working area, e.g. Robot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5064—Position sensors
    • A61H2201/5066—Limit switches

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

하지 외골격을 구비한 보행 보조 로봇이 개시된다. 개시된 보행 보조 로봇은, 사용자의 한 쌍의 다리에 착용되어 한 쌍의 다리가 움직이도록 외력(外力)을 제공하는 한 쌍의 하지 외골격, 및 한 쌍의 하지 외골격을 지지하며, 하지 외골격을 착용한 사용자의 보행 속도 및 보행 방향에 대응되게 진행하는 본체를 구비한다. 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 하지 외골격을 착용하고 일어선 사용자의 고관절(coxa)의 위치와 대응되게 위치하며 고관절의 회전 범위와 대응되게 동력 회전 가능한 제1 관절(joint), 사용자의 무릎 관절의 위치와 대응되게 위치하며 무릎 관절의 회전 범위와 대응되게 동력 회전 가능한 제2 관절, 사용자의 발을 지지하는 발판, 제1 관절과 제2 관절을 연결하는 제1 기둥, 및 제2 관절과 발판을 연결하는 제2 기둥을 구비한다. 제1 관절 및 제2 관절은 각각, 전동 모터의 회전 동력에 의해 회전하는 것으로, 제1 기둥 및 제2 기둥의 상단부가 고정 결합되는 브라켓, 및 브라켓의 회전 각도를 제한하는 회전 스토퍼(stopper)를 구비한다.A walking assist robot provided with a foot exoskeleton is disclosed. The disclosed walking-assist robot supports a pair of lower extremity exoskeletons and a pair of lower extremity exoskeletons which are worn on a pair of legs of a user to provide an external force to move a pair of legs, And a main body that moves in accordance with the walking speed and the walking direction of the user. Each of the pair of lower extremity exoskeletons is located at a position corresponding to the position of the coxa of the user who wears the exoskeleton of the lower limb and includes a first joint capable of rotating in correspondence with the rotation range of the hip joint, A second joint which is located in correspondence with the position of the knee joint and can be rotated with power so as to correspond to the rotation range of the knee joint, a foot supporting the user's foot, a first pillar connecting the first joint and the second joint, And a second pillar for connection. Each of the first joint and the second joint rotates by the rotational power of the electric motor and includes a bracket to which the upper ends of the first and second columns are fixedly coupled and a rotation stopper that limits the rotation angle of the bracket Respectively.

Description

하지 외골격을 구비한 보행 보조 로봇{Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton}{Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton}

본 발명은 노약자, 장애인, 환자 등 보행 능력을 상실한 사람의 보행을 보조하고 보행 재활 운동을 돕는 보행 보조 로봇에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a walking assistant robot for assisting the walking of a person who has lost the ability to walk, such as the elderly, the disabled, and the patient,

고령화 사회의 도래와 헬스 케어(health care)에 대한 관심 증대로 인해 노약자, 장애인, 환자 등 보행 능력을 상실한 사람들의 보행을 돕는 보행 보조 장치들이 개시되고 있다. 보행 보조 장치는 일시적으로 보행 능력을 상실한 사람의 보행 능력을 회복시키는 재활 운동을 보조하거나, 영구적으로 보행 능력을 일부 상실한 사람이 혼자서 보행하는 것을 보조한다. Background of the Invention [0002] Walking assist devices are being introduced to help people who have lost their ability to walk, such as the elderly, the disabled, and patients, due to the advent of an aging society and increased interest in health care. A walking aid assists a rehabilitation exercise to restore the walking ability of a person who temporarily lost his / her ability to walk, or assists a person who has permanently lost some walking ability alone to walk.

종래의 보행 보조 장치 중에서 사용자의 다리에 착용하는 하지 외골격을 구비하는 보행 보조 로봇이 있다. 그런데, 이러한 하지 외골격을 구비한 종래의 보행 보조 로봇은 하지 외골격의 관절(joint)이 사용자의 고관절 및 무릎 관절의 실제 회전 범위보다 더 큰 범위로 회전하여, 사용자의 다리에 부상을 초래하고 하지 외골격의 고장이 유발될 수 있다. 또한, 하지 외골격을 형성하고 구동하는 구성과 더불어, 하지 외골격을 착용한 사용자의 상태를 감지하기 위한 센서들을 필요로 하므로, 하지 외골격의 구성이 복잡해지고, 센서에 의한 감지의 신뢰성도 낮다는 문제가 있다.There is a walking assist robot provided with a foot exoskeleton to be worn on a leg of a user among conventional walking aids. However, in the conventional walking-assist robot provided with such a foot exoskeleton, the joint of the foot exoskeleton rotates in a range larger than the actual rotation range of the user's hip and knee joint, resulting in injury to the user's leg, May be caused. In addition to the configuration for forming and driving the exoskeletal exoskeleton, a sensor for detecting the state of the wearer wearing the exoskeleton is required, so that the configuration of the exoskeletal exoskeleton is complicated and the reliability of sensing by the sensor is low have.

대한민국 등록특허공보 제10-1224056호Korean Registered Patent No. 10-1224056 대한민국 등록특허공보 제10-1305909호Korean Patent Publication No. 10-1305909

본 발명은 하지 외골격을 구비한 보행 보조 로봇으로서, 하지 외골격을 착용한 사용자의 부상을 예방하도록 하지 외골격의 관절 회전 범위가 제한되는 보행 보조 로봇을 제공한다. The present invention provides a walking assist robot having a limb exoskeleton, which prevents a user wearing a limb exoskeleton from being injured and a joint rotation range of an exoskeleton is limited.

또한 본 발명은, 로드셀(load cell)를 포함하는 바(bar)를 구비한 하지 외골격을 구성하여, 별도의 추가적인 센서 없이 상기 로드셀로 사용자의 보행 상태를 감지하는, 하지 외골격을 구비한 보행 보조 로봇을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a walking assistant robot comprising a base exoskeleton having a bar including a load cell and sensing a user's walking state with the load cell without a separate additional sensor, .

본 발명은, 사용자의 한 쌍의 다리에 착용되어 상기 한 쌍의 다리가 움직이도록 외력(外力)을 제공하는 한 쌍의 하지 외골격, 및 상기 한 쌍의 하지 외골격을 지지하며, 상기 하지 외골격을 착용한 사용자의 보행 속도 및 보행 방향에 대응되게 진행하는 본체를 구비하고, 상기 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 상기 하지 외골격을 착용하고 일어선 사용자의 고관절(coxa)의 위치와 대응되게 위치하며 상기 고관절의 회전 범위와 대응되게 동력 회전 가능한 제1 관절(joint), 상기 사용자의 무릎 관절의 위치와 대응되게 위치하며 상기 무릎 관절의 회전 범위와 대응되게 동력 회전 가능한 제2 관절, 상기 사용자의 발을 지지하는 발판, 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 연결하는 제1 기둥, 및 상기 제2 관절과 상기 발판을 연결하는 제2 기둥을 구비하고, 상기 제1 관절 및 상기 제2 관절은 각각, 전동 모터, 상기 전동 모터의 회전 동력에 의해 회전하는 것으로, 상기 제1 기둥 및 상기 제2 기둥의 상단부가 고정 결합되는 브라켓, 및 상기 브라켓의 회전 각도를 제한하는 회전 스토퍼(stopper)를 구비한 보행 보조 로봇을 제공한다. The present invention relates to a pair of lower extremity exoskeletons which are worn on a pair of legs of a user and provide an external force for moving the pair of legs and a pair of lower extremity exoskeletons, And a pair of lower limb exoskeletons each corresponding to a position of a coxa of a user who wears the limb exoskeleton, A second joint capable of rotating with respect to a rotation range of the knee joint and corresponding to a position of the knee joint of the user, , A first pillar connecting the first joint and the second joint, and a second pillar connecting the second joint and the footboard, wherein the first joint And the second joint are respectively rotated by an electric motor and a rotational power of the electric motor, the bracket being fixedly coupled to the upper ends of the first column and the second column, and a rotation A walking assist robot provided with a stopper is provided.

상기 제1 관절의 회전 스토퍼는 상기 제1 관절의 브라켓의 최대 회전 각도를 120 내지 140°로 제한하고, 상기 제2 관절의 회전 스토퍼는 상기 제2 관절의 브라켓의 최대 회전 각도를 80 내지 95°로 제한할 수 있다. Wherein the rotation stopper of the first joint limits the maximum rotation angle of the bracket of the first joint to 120 to 140 degrees and the rotation stopper of the second joint limits the rotation angle of the bracket of the second joint to 80 to 95 .

상기 회전 스토퍼에 리미트 스위치(limit switch)가 탑재되고, 상기 브라켓이 회전하여 상기 리미트 스위치가 눌려지면 상기 전동 모터의 회전 샤프트가 정지할 수 있다. A limit switch is mounted on the rotation stopper and the rotation shaft of the electric motor can be stopped when the limit switch is pressed by the rotation of the bracket.

상기 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 상기 제2 기둥의 하단부와 상기 발판을 연결하며 회전 가능한 발목 관절을 더 구비할 수 있다. The pair of lower limb exoskeletons may further include an ankle joint rotatably connecting the lower end of the second post and the foot plate.

상기 하지 외골격의 발목 관절은, 상기 발판이 지면(地面)에 닿을 때 충격을 완화하는 완충기(shock absorber)를 포함할 수 있다. The ankle joint of the foot exoskeleton may include a shock absorber that alleviates an impact when the foot plate touches the ground.

상기 제1 기둥 및 상기 제2 기둥 중 적어도 하나는, 상기 하지 외골격을 착용한 사용자의 다리의 움직임과 상기 하지 외골격의 움직임의 차이로 인한 하중(load)을 감지하는 로드셀(load cell)을 구비하고, 상기 사용자의 다리의 움직임이 상기 하지 외골격의 움직임을 따라가지 못하는 것으로 상기 로드셀이 감지하면, 상기 하지 외골격의 움직임이 상기 사용자의 다리의 움직임을 추종하도록 상기 제1 관절 및 상기 제2 관절 중 적어도 하나의 움직임이 변경될 수 있다. At least one of the first pillar and the second pillar has a load cell for sensing a load due to a difference between a motion of a user's leg wearing the underarm exoskeleton and a motion of the underarm bone, , And the movement of the leg exoskeleton follows the movement of the user's leg when the load cell senses that the movement of the user's leg can not follow the movement of the exoskeleton of the user, One movement can be changed.

상기 로드셀에 의해 감지된 하중이 미리 설정된 한계값을 초과하면, 상기 제1 관절 및 상기 제2 관절의 움직임이 정지될 수 있다. When the load sensed by the load cell exceeds a preset threshold value, the movement of the first joint and the second joint may be stopped.

상기 본체가 상기 하지 외골격의 후방에 배치되고, 상기 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 상기 제1 기둥에 결합된 것으로, 상기 사용자의 허벅지 배면(背面)을 접촉 지지하여 상기 제1 기둥과 상기 사용자의 대퇴부를 연계하는 허벅지 하네스(harness), 및 상기 제2 기둥에 결합된 것으로, 상기 사용자의 정강이 전면(前面)을 접촉 지지하여 상기 제2 기둥과 상기 사용자의 정강이를 연계하는 정강이 하네스를 더 구비할 수 있다. Wherein the main body is disposed on the rear side of the lower extremity skeleton and each of the pair of lower extremity skeletons is coupled to the first pillar and supports the back side of the thigh of the user, And a shank harness coupled to the second pillar to support the shank of the user so as to contact the shank of the user with the shank of the shank, .

상기 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 상기 사용자의 엉덩이를 접촉 지지하는 엉덩이 하네스를 더 구비할 수 있다. Each of the pair of lower extremity exoskeletons may further include a hip harness for supporting the hip of the user.

상기 제1 기둥 및 상기 제2 기둥 중 적어도 하나는 길이 조정이 가능하게 구성될 수 있다. At least one of the first pillar and the second pillar may be configured to be adjustable in length.

본 발명의 보행 보조 로봇은, 상기 본체를 진행시키기 위해 동력 회전하는 구동 휠(wheel)을 더 구비할 수 있다. The walking-assist robot of the present invention may further include a driving wheel that rotates power to advance the main body.

상기 한 쌍의 하지 외골격은, 상기 본체에 대해 높이 조정이 가능하고 양 자 사이의 간격 조정이 가능하게 상기 본체에 지지될 수 있다. The pair of lower extremity exoskeletons can be supported on the body so that the height of the body can be adjusted with respect to the body and the distance between the two can be adjusted.

본 발명의 보행 보조 로봇은, 눌려지면 상기 한 쌍의 하지 외골격의 움직임을 즉시 정지시키는 긴급 정지 스위치(emergency switch)를 더 구비할 수 있다.The walking assist robot of the present invention may further comprise an emergency switch for immediately stopping the movement of the pair of lower extremity skeletons when the robot is depressed.

본 발명에 의하면, 노약자, 장애인, 환자 등 보행 능력을 상실한 사람이 다리에 하지 외골격을 착용하고 보행할 수 있으며, 적절한 보행 속도와 보행 강도로 보행 능력 회복을 위한 재활 훈련을 수행할 수 있다. According to the present invention, a person who has lost his or her ability to walk, such as the elderly, the disabled, or the patient, can walk on the leg with the foot exoskeleton and can perform rehabilitation training for restoring the walking ability with proper walking speed and walking strength.

본 발명의 보행 보조 로봇은, 하지 외골격의 관절의 회전 범위를 기계적으로 제한하는 수단을 구비하여, 오작동으로 인해 하지 외골격을 착용한 사용자가 당할 수 있는 심각한 부상을 예방한다. The walking assist robot of the present invention includes means for mechanically restricting the rotation range of the joint of the lower extremity skeleton so as to prevent serious injuries that a user wearing the underarm exoskeleton may suffer due to malfunction.

본 발명의 보행 보조 로봇은, 로드셀(load cell)를 포함하는 바(bar)를 구비한 하지 외골격을 구성하여, 별도의 추가적인 센서 없이 상기 로드셀로 사용자의 보행 상태를 감지할 수 있다. 따라서, 하지 외골격의 구성이 단순화되고, 원가가 절감된다. 또한, 격렬한 움직임에 불구하고 견고한 보행 보조 로봇을 구성할 수 있어, 동작의 신뢰성이 향상된다.The walking assist robot of the present invention can constitute a foot exoskeleton having a bar including a load cell and can detect a user's walking state with the load cell without a separate additional sensor. Thus, the configuration of the lower extremity skeleton is simplified, and the cost is reduced. In addition, a robust walking-assist robot can be constructed in spite of intense movements, which improves the reliability of the operation.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 로봇의 사시도로서, 도 1은 전방 상측에서 본 도면이고, 도 2는 후방 상측에서 본 도면이다.
도 3은 도 1의 보행 보조 로봇의 기능 구현을 위한 구성의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 4 및 도 5는 도 1 및 도 2의 좌측 하지 외골격의 사시도로서, 도 4는 전방 상측에서 본 도면이고, 도 5는 후방 하측에서 본 도면이다.
도 6은 도 1 및 도 2의 좌측 하지 외골격의 측면도이다.
도 7은 도 4의 제1 관절의 분해 사시도이다.
도 8은 도 4의 제2 관절의 분해 사시도이다.1 and 2 are perspective views of a walking-assistance robot according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is viewed from the upper front side, and FIG. 2 is viewed from the upper rear side.
3 is a block diagram showing an example of a configuration for implementing the function of the walking-assist robot of FIG.
Figs. 4 and 5 are perspective views of the left lower extremity exoskeleton of Figs. 1 and 2, wherein Fig. 4 is viewed from the upper front side, and Fig. 5 is viewed from the lower rear side.
6 is a side view of the left lower extremity exoskeleton of Figs. 1 and 2. Fig.
Fig. 7 is an exploded perspective view of the first joint of Fig. 4;
8 is an exploded perspective view of the second joint of Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하지 외골격을 구비한 보행 보조 로봇을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a walking assist robot having a foot exoskeleton according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terminology used herein is a term used to properly express the preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of the user or operator or the custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 로봇의 사시도로서, 도 1은 전방 상측에서 본 도면이고, 도 2는 후방 상측에서 본 도면이며, 도 3은 도 1의 보행 보조 로봇의 기능 구현을 위한 구성의 일 예를 도시한 블록도이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 보행 보조 로봇(10)은 노인, 장애인, 환자 등 보행 능력을 상실한 사용자(미도시)가 보행 운동 또는 보행 재활 훈련을 하도록 보조하는 로봇으로서, 본체(11)와, 상기 본체(11)에 지지되는 좌측 및 우측 하지 외골격(40)을 구비한다. 한 쌍의 하지 외골격(40)은 사용자의 한 쌍의 다리에 착용되어 상기 한 쌍의 다리가 움직이도록 외력(外力)을 제공한다. 1 and 2 are perspective views of a walking-assistance robot according to an embodiment of the present invention. Fig. 1 is a front view of the robot from the front, Fig. 2 is a rear view of the robot, FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration for implementing a function. Referring to FIGS. 1 and 2 together, the walking-assist robot 10 according to the embodiment of the present invention may be configured to assist a user (not shown) who has lost the ability to walk, such as the elderly, The robot includes a main body 11 and left and right lower limb exoskeletons 40 supported by the main body 11. A pair of lower extremity exoskeletons 40 are worn on a pair of legs of a user to provide an external force to move the pair of legs.

본체(11)는 한 쌍의 하지 외골격(40)의 후방에 배치된다. 즉, 사용자가 한 쌍의 하지 외골격(40)을 착용한 상태에서 본체(11)는 상기 사용자의 후방(後方)에 위치한다. 본체(11)는 육면체 형태의 하부 본체(12)와, 하부 본체(12) 위에 이어지고 하부 본체(12)보다 작은 육면체 형태의 상부 본체(14)와, 상기 상부 본체(14)에 대해 승강 가능하게 체결된 하지 외골격 지지체(20)를 구비한다. The main body 11 is disposed behind the pair of lower extremity skeletons 40. That is, the body 11 is positioned behind the user while the user wears a pair of lower extremity skeletons 40. The main body 11 includes a lower main body 12 in the form of a hexahedron, an upper main body 14 in the form of a hexahedron which extends over the lower main body 12 and is smaller than the lower main body 12, And an exoskeletal support body 20 which is fastened.

상기 하부 본체(12)에는 본체(11)를 진행시키기 위해 동력 회전하는 한 쌍의 구동 휠(wheel)(16)이 구비된다. 하부 본체(12) 내부에는 상기 구동 휠(16)에 동력을 공급하는 전동 모터(motor)가 구비될 수 있다. 본체(11)가 진행 방향을 좌측 또는 우측으로 변환할 수 있도록 한 쌍의 구동 휠(16)이 서로 다른 속도로 회전하거나, 한 쌍의 구동 휠(16)이 상하 방향으로 연장된 가상의 피봇(pivot) 중심축에 대해 피봇 회전할 수도 있다. 상기 한 쌍의 구동 휠(16)이 회전함에 의해 본체(11)는 한 쌍의 하지 외골격(40)을 착용한 사용자의 보행 속도 및 보행 방향에 대응되게 진행할 수 있다. The lower main body 12 is provided with a pair of driving wheels 16 that are rotated by power to advance the main body 11. An electric motor for supplying power to the driving wheels 16 may be provided in the lower main body 12. [ A pair of driving wheels 16 are rotated at different speeds so that the main body 11 can change the traveling direction to the left or right or a pair of driving wheels 16 are pivotally supported or pivot about a pivot axis. As the pair of driving wheels 16 rotate, the main body 11 can move in accordance with the walking speed and the walking direction of the user wearing the pair of lower extremity skeletons 40.

상기 하부 본체(12)에는 한 쌍의 구동 휠(16)과 함께 상기 본체(11)가 쓰러지지 않도록 지지하는 한 쌍의 보조 휠(17)이 더 구비된다. 상기 한 쌍의 보조 휠(17)은 하부 본체(12)에서 전방으로 연장된 휠 지지대에 체결 지지된다. 상기 한 쌍의 보조 휠(17)은 한 쌍의 구동 휠(16)이 동력 회전할 때 본체(11)의 진행을 방해하지 않도록 아이들링(idling) 회전한다.The lower main body 12 is further provided with a pair of driving wheels 16 and a pair of auxiliary wheels 17 for supporting the main body 11 so as not to collapse. The pair of auxiliary wheels 17 are fastened to and supported by a wheel support extending forward from the lower main body 12. The pair of auxiliary wheels 17 is idling rotated so as not to interfere with the progress of the main body 11 when the pair of driving wheels 16 is rotated by power.

하부 본체(12)에는 긴급 정지 스위치(emergency switch)(26)가 마련된다. 긴급 정지 스위치(26)가 눌려지면 한 쌍의 하지 외골격(40) 및 한 쌍의 구동 휠(16)의 움직임이 즉시 정지된다. 보행 보조 로봇(10)의 사용자를 도와주는 예컨대, 간호사, 재활치료사 등의 조력자는, 하지 외골격(40)을 착용한 사용자가 하지 외골격(40)의 움직임에 적응하지 못하고 너무 힘들어하거나, 하지 외골격(40)이 비정상적으로 움직여 사고 위험이 있다고 판단하는 경우 상기 긴급 정지 스위치(26)를 눌러 보행 보조 로봇(10)의 작동을 강제 종료시킬 수 있다. 상부 본체(14)에는 한 쌍의 운반용 손잡이(25)가 마련된다. 상기 보행 보조 로봇(10)이 정지된 상태에서 상기 한 쌍의 운반용 손잡이(25)를 잡고 전방으로 밀어 상기 보행 보조 로봇(10)을 이동시킬 수 있다. The lower main body 12 is provided with an emergency stop switch 26. When the emergency stop switch 26 is depressed, the movement of the pair of lower extremity exoskeleton 40 and the pair of drive wheels 16 is immediately stopped. A helper such as a nurse or a rehabilitation therapist who assists the user of the walking-assist robot 10 may be unable to adapt to the movement of the foot exoskeleton 40 or wear the exoskeletal 40 40 is abnormally moved to determine that there is a risk of an accident, the operation of the walking-assist robot 10 can be forcibly terminated by pressing the emergency stop switch 26. The upper body 14 is provided with a pair of carrying knobs 25. It is possible to move the walking-assist robot 10 by pushing the pair of carrying knobs 25 while holding the walking-assist robot 10 in a stopped state.

상부 본체(14)에는 한 쌍의 수직 가이드 레일(21)이 마련되고, 하지 외골격 지지체(20)는 상기 한 쌍의 수직 가이드 레일(21)을 따라 슬라이딩(sliding) 가능하게 상부 본체(14)에 체결된다. 도시되진 않았으나, 본체(11) 내부에는 상기 하지 외골격 지지체(20)를 승강시키는 동력을 제공하는 전동 액추에이터(actuator)가 구비된다. The upper body 14 is provided with a pair of vertical guide rails 21 and the lower extremity exoskeleton support body 20 is slidably mounted on the upper body 14 so as to be slidable along the pair of vertical guide rails 21 Respectively. Although not shown, an electric actuator is provided inside the main body 11 to provide power to move the base exoskeleton support body 20 upward and downward.

도 4 및 도 5는 도 1 및 도 2의 좌측 하지 외골격의 사시도로서, 도 4는 전방 상측에서 본 도면이고, 도 5는 후방 하측에서 본 도면이며, 도 6은 도 1 및 도 2의 좌측 하지 외골격의 측면도이고, 도 7은 도 4의 제1 관절의 분해 사시도이고, 도 8은 도 4의 제2 관절의 분해 사시도이다. 도 1, 도 2, 및 도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 사용자의 한 쌍의 다리에 대응되게 한 쌍이 구비된 하지 외골격(40)은 상기 하지 외골격 지지체(20)에 체결 지지된다. 한 쌍의 하지 외골격(40)은 좌우 대칭되는 형상으로 동일한 구성을 구비하므로, 이하에서는 좌측 하지 외골격(40)에 대해 중점적으로 설명한다. 하지 외골격(40)은 연결 프레임(41)과, 제1 관절(45)과, 제2 관절(75)과, 발목 관절(105)과, 발판(115)과, 제1 기둥(68, 70, 72)과, 제2 기둥(98, 100, 102)을 구비한다. 4 and 5 are perspective views of the left lower extremity skeleton of FIGS. 1 and 2, FIG. 4 is a front view of the upper right side, FIG. 5 is a rear lower side view, FIG. 7 is an exploded perspective view of the first joint of FIG. 4, and FIG. 8 is an exploded perspective view of the second joint of FIG. Referring to FIGS. 1, 2, and 4 to 6, the lower limb exoskeleton 40 having a pair of limbs corresponding to a pair of legs of the user is fastened to the lower limb exoskeleton support 20. The pair of lower limb exoskeletons 40 are symmetrically shaped and have the same configuration, and thus the left lower limb exoskeleton 40 will be described below. The foot exoskeleton 40 includes a connection frame 41, a first joint 45, a second joint 75, an ankle joint 105, a foot plate 115, a first pillar 68, 72, and second columns 98, 100, and 102, respectively.

연결 프레임(41)은 하지 외골격 지지체(20)에 체결되어 하지 외골격(40)과 하지 외골격 지지체(20)를 연결한다. 하지 외골격 지지체(20)에는 수평 방향으로 연장된 수평 가이드 레일(23)이 구비되고, 연결 프레임(41) 일 측단부의 가이드 브라켓(43)이 상기 수평 가이드 레일(23)에 슬라이딩(sliding) 가능하게 체결된다. 사용자의 보행 보조 로봇(10) 사용을 도와주는 조력자가 한 쌍의 하지 외골격(40)의 연결 프레임(41)을 상기 수평 가이드 레일(23)을 따라 수평 이동하고 그 위치를 고정함으로써, 사용자의 체격에 대응되게 한 쌍의 하지 외골격(40) 사이의 간격을 조정할 수 있다. 또한, 상기 조력자가 리모트 콘트롤러(remote controller)(미도시)와 같은 입력 유닛(36)(도 3 참조)을 조작하여 하지 외골격 지지체(20)를 상기 수직 가이드 레일(21)을 따라 승강 이동시켜 사용자의 하체의 신장에 대응되게 한 쌍의 하지 외골격(40)의 높이를 조정할 수 있다. 도시된 실시예의 보행 보조 로봇(10)은, 조력자가 한 쌍의 하지 외골격(40)을 잡고 수평 이동시키고 위치 고정하여 한 쌍의 하지 외골격(40) 사이의 간격을 조정하도록 구성되어 있으나, 한 쌍의 하지 외골격(40)의 높이를 조정하는 방식과 마찬가지로 리모트 콘트롤러를 조작하여 한 쌍의 하지 외골격(40) 사이의 간격을 조정하도록 구성될 수도 있다. The connection frame 41 is coupled to the lower extremity skeleton support 20 to connect the lower extremity skeleton 40 and the lower extremity skeleton support 20 together. The lower extremity exoskeleton support body 20 is provided with a horizontal guide rail 23 extending in the horizontal direction and a guide bracket 43 at one side end of the connection frame 41 is slidable on the horizontal guide rail 23 Respectively. Assistant robots that assist the user in using the walking-assist robot 10 horizontally move the connecting frame 41 of the pair of lower extremity skeletons 40 along the horizontal guide rails 23 and fix the positions thereof, The distance between the pair of lower extremity exoskeletons 40 can be adjusted. The assistant manipulates the input unit 36 (see FIG. 3) such as a remote controller to move the lower extremity exoskeleton support body 20 up and down along the vertical guide rail 21, The height of a pair of lower extremity exoskeletons 40 can be adjusted to correspond to the extension of the lower body of the lower extremity. The walking-assist robot 10 of the illustrated embodiment is configured to adjust the distance between a pair of lower extremity skeletons 40 by holding the pair of lower extremity skeletons 40 in a horizontal position and fixing them, The distance between the pair of lower extremity skeletons 40 may be adjusted by operating the remote controller in the same manner as the method of adjusting the height of the lower extremity skeleton 40 of the lower extremity skeleton 40. [

한 쌍의 하지 외골격(40)을 착용한 사용자는 한 쌍의 팔걸이(27)에 자신의 한 쌍의 팔을 지지할 수 있다. 상기 한 쌍의 팔걸이(27)는 하부 본체(12)에서 전방으로 연장된 한 쌍의 팔걸이 지지관(28)의 전단부에 고정 지지된다. 상기 팔걸이 지지관(管)(28)은 연결 프레임(41)에 마련된 관부(管部)(42)를 관통하여 쳐지지 않게 지지되고, 제1 관절(45)의 하우징(46)에 마련된 지지부(27)에 지지된다. A user wearing a pair of limb exoskeletons 40 can support his / her pair of arms to a pair of armrests 27. The pair of armrests 27 are fixedly supported at the front ends of a pair of armrest supporting tubes 28 extending forward from the lower body 12. The armrest supporting tube 28 is supported so as not to penetrate through a tube portion 42 provided in the connection frame 41 and is supported by a support portion 46 provided on the housing 46 of the first joint 45 27).

상기 팔걸이(27) 전방의 팔걸이 지지관(28)에는 입력 스틱(stick)(29)이 마련된다. 다만, 상기 입력 스틱(29)은 하지 외골격(40) 및 구동 휠(16)에 작동 명령을 입력하기 위한 입력 유닛(36)의 일 예에 불과하며, 예를 들어, 무선 조작이 가능한 리모트 콘트롤러(미도시)가 입력 유닛(36)으로 더 구비될 수도 있다. 한편, 상부 본체(14)의 상측에 모니터(32)는 하지 외골격(40)의 작동 상태와, 하지 외골격(40)에 구비된 센서에 의해 감지된 사용자의 상태 등을 상기 조력자가 볼 수 있도록 표시하는 출력 유닛으로서 기능을 수행한다. 한편, 상기 모니터(32)는 터치스크린 패널(touch screen panel)을 구비하여, 입력 유닛(36)의 일 예인 GUI(graphic user interface)로서 기능을 수행할 수도 있다. An input stick 29 is provided on the armrest supporting tube 28 in front of the armrest 27. The input stick 29 is merely an example of an input unit 36 for inputting an operation command to the foot exoskeleton 40 and the driving wheel 16. For example, the input stick 29 may be a remote controller (Not shown) may be additionally provided as an input unit 36. On the other hand, on the upper side of the upper body 14, the monitor 32 displays the operation state of the lower extremity skeleton 40, the state of the user detected by the sensor provided in the lower extremity skeleton 40, As shown in Fig. The monitor 32 may include a touch screen panel and may function as a GUI (Graphic User Interface), which is an example of the input unit 36.

도 4 내지 도 7을 함께 참조하면, 제1 관절(45)은 한 쌍의 하지 외골격(40)을 착용하고 일어선 사용자의 고관절(coxa)의 위치에 대응되게 위치하며, 상기 고관절의 회전 범위에 대응되게 동력 회전 가능하다. 제1 관절(45)은, 분리 가능하게 서로 결합되는 내측 커버(46a)와 외측 커버(46b)로 이루어진 하우징(46) 내부에, 감속기 고정 부재(48), 감속기(50), 전동 모터(54), 결합 부재(52), 제1 관절 브라켓(56), 및 제1 회전 스토퍼(63)를 구비한다. 4 to 7, the first joint 45 is located in correspondence with the position of the user's coxa wearing a pair of lower extremity exoskeletons 40, It is rotatable correspondingly. The first joint 45 includes a reduction gear fixing member 48, a speed reducer 50, an electric motor 54 (hereinafter, referred to as " , A coupling member 52, a first joint bracket 56, and a first rotation stopper 63. [

감속기 고정 부재(48)는 연결 프레임(41)의 타 측 말단에 고정 결합되고, 감속기(50)는 감속기 고정 브라켓(48)에 고정 결합된다. 회전 동력을 제공하는 전동 모터(54)가 상기 감속기(50)에 대해 고정되도록, 전동 모터(54)와 감속기(50) 사이에 링(ring) 형상의 결합 부재(52)가 개재된다. 전동 모터(54)의 회전 샤프트(55)는 전동 모터 결합 부재(52)를 관통하여 감속기(50)에 체결된다. 감속기(50)는 회전 샤프트(55)의 회전 속도를 감속하는 기구로서, 감속기 고정 부재(48)의 원형 통공(49)을 관통하여 제1 관절 브라켓(56)에 고정 체결된다. 따라서, 제1 관절 브라켓(56)은 회전 샤프트(55)가 회전하면 그 회전 방향과 동일 회전 방향으로 회전하되, 감속기(50)에 의해 회전 샤프트(55)의 회전 속도보다 감속된 속도로 회전한다. 제1 회전 스토퍼(63)는 제1 관절 브라켓(56)의 회전 각도를 제한한다. The reduction gear fixing member 48 is fixedly coupled to the other end of the connection frame 41 and the reduction gear 50 is fixedly coupled to the reduction gear fixing bracket 48. A ring-shaped engaging member 52 is interposed between the electric motor 54 and the speed reducer 50 so that the electric motor 54 providing the rotational power is fixed to the speed reducer 50. [ The rotating shaft 55 of the electric motor 54 penetrates through the electric motor engaging member 52 and is fastened to the speed reducer 50. The decelerator 50 is a mechanism for decelerating the rotation speed of the rotary shaft 55 and fixedly fastened to the first joint bracket 56 through the circular hole 49 of the decelerator fixing member 48. Therefore, when the rotary shaft 55 rotates, the first joint bracket 56 rotates in the same rotation direction as the rotation direction, but rotates at a speed lower than the rotation speed of the rotary shaft 55 by the speed reducer 50 . The first rotation stopper (63) limits the rotation angle of the first joint bracket (56).

구체적으로, 제1 관절 브라켓(56)은 상기 제1 기둥의 제1 로드셀 바(load cell bar)(68)의 상단이 삽입 고정되는 홈부(57)를 구비한다. 상기 홈부(57) 주변의 외주면은 말굽(horseshoe) 형상으로서, 반원형으로 굽어진 중앙 곡면(58)과, 상기 중앙 곡면(58)의 일 측 단에서 평면 형상으로 이어진 제1 평면(59)과, 상기 중앙 곡면(58)의 타 측 단에서 평면 형상으로 이어진 제2 평면(60)으로 이루어진다. 상기 제1 회전 스토퍼(63)는 상기 제1 관절 브라켓(56)의 제1 평면(59)과 마주보는 제1 평면(64)과, 상기 제2 평면(60)과 마주보는 제2 평면(65)과, 상기 제1 평면(64)과 제2 평면(65)을 연결하며 상기 중앙 곡면(58)과 마주보는 연결 곡면(66)을 구비한다. Specifically, the first joint bracket 56 includes a groove 57 into which the upper end of the first load cell bar 68 of the first column is inserted and fixed. The outer circumferential surface around the groove 57 is a horseshoe shape having a central curved surface 58 bent in a semicircular shape and a first flat surface 59 extending in a planar shape at one end of the central curved surface 58, And a second plane 60 extending in a planar shape from the other end of the central curved surface 58. The first rotation stopper 63 includes a first plane 64 facing the first plane 59 of the first joint bracket 56 and a second plane 65 facing the second plane 60 And a connecting curved surface 66 connecting the first plane 64 and the second plane 65 and facing the central curved surface 58.

도 6을 기준으로 볼 때, 제1 관절 브라켓(56)이 시계 방향으로 회전하는 경우 제1 관절 브라켓(56)의 제1 평면(59)이 제1 회전 스토퍼(63)의 제1 평면(64)에 가로막혀 상기 시계 방향의 회전 각도가 제한된다. 또한, 제1 관절 브라켓(56)이 반시계 방향으로 회전하는 경우 제1 관절 브라켓(56)의 제2 평면(60)이 제1 회전 스토퍼(63)의 제2 평면(65)에 가로막혀 상기 반시계 방향의 회전 각도가 제한된다. 제1 회전 스토퍼(63)의 제1 평면(64)과 평행한 가상의 직선(L11)과 제2 평면(65)과 평행한 가상의 직선(L12)이 교차하여 형성되는 각도(A1)는 120 내지 140°로서, 상기 제1 관절 브라켓(56)의 최대 회전 각도는 이 각도(A1)로 제한된다. 상기 최대 회전 각도(A1)는 통상적인 사람의 고관절이 회전 가능한 각도에 대응된다. 6, when the first joint bracket 56 rotates clockwise, the first plane 59 of the first joint bracket 56 is engaged with the first plane 64 of the first rotation stopper 63 So that the clockwise rotation angle is limited. When the first joint bracket 56 rotates counterclockwise, the second plane 60 of the first joint bracket 56 is blocked by the second plane 65 of the first rotation stopper 63, The rotation angle in the counterclockwise direction is limited. The angle A1 at which the imaginary straight line L11 parallel to the first plane 64 of the first rotation stopper 63 and the imaginary straight line L12 parallel to the second plane 65 intersect is 120 To 140 [deg.], And the maximum rotation angle of the first joint bracket 56 is limited to this angle A1. The maximum rotation angle A1 corresponds to an angle at which a normal person's hip can be rotated.

도면에 도시되진 않았으나, 제1 회전 스토퍼(63)의 제1 평면(64)과 제2 평면(65)에 각각 리미트 스위치(limit switch)가 탑재될 수도 있다. 이 경우에, 제1 관절 브라켓(56)이 시계 방향으로 회전하여 상기 제1 평면(64)에 탑재된 리미트 스위치가 눌려지면 전동 모터(54)의 회전 샤프트(55)가 시계 방향 회전을 정지하도록 제어될 수 있다. 반대로, 제1 관절 브라켓(56)이 반시계 방향으로 회전하여 상기 제2 평면(65)에 탑재된 리미트 스위치가 눌려지면 전동 모터(54)의 회전 샤프트(55)가 반시계 방향 회전을 정지하도록 제어될 수 있다. Although not shown in the drawing, a limit switch may be mounted on the first plane 64 and the second plane 65 of the first rotation stopper 63, respectively. In this case, when the first joint bracket 56 rotates clockwise and the limit switch mounted on the first plane 64 is pressed, the rotation shaft 55 of the electric motor 54 stops clockwise rotation Lt; / RTI > Conversely, when the first joint bracket 56 rotates counterclockwise and the limit switch mounted on the second plane 65 is pressed, the rotation shaft 55 of the electric motor 54 stops rotating counterclockwise Lt; / RTI >

도 4 내지 도 6 및 도 8을 함께 참조하면, 제2 관절(75)은 한 쌍의 하지 외골격(40)을 착용하고 일어선 사용자의 무릎 관절의 위치에 대응되게 위치하며, 상기 무릎 관절의 회전 범위에 대응되게 동력 회전 가능하다. 제2 관절(75)은, 분리 가능하게 서로 결합되는 내측 커버(76a)와 외측 커버(76b)로 이루어진 하우징(76) 내부에, 감속기 고정 부재(78), 감속기(80), 전동 모터(84), 결합 부재(82), 제2 관절 브라켓(86), 및 제2 회전 스토퍼(93)를 구비한다. 4 to 6 and 8 together, the second joint 75 is located corresponding to the position of the knee joint of the wearer wearing a pair of lower extremity skeleton 40, and the rotation of the knee joint The power can be rotated to correspond to the range. The second joint 75 includes a reduction gear fixing member 78, a speed reducer 80, an electric motor 84 (hereinafter, referred to as " , A coupling member 82, a second joint bracket 86, and a second rotation stopper 93. [

감속기 고정 부재(78)는 상기 제1 기둥의 제1 삽입 바(bar)(72)의 하단에 고정 결합되고, 감속기(80)는 감속기 고정 브라켓(78)에 고정 결합된다. 회전 동력을 제공하는 전동 모터(84)가 상기 감속기(80)에 대해 고정되도록, 전동 모터(84)와 감속기(80) 사이에 링(ring) 형상의 결합 부재(82)가 개재된다. 전동 모터(84)의 회전 샤프트(85)는 전동 모터 결합 부재(82)를 관통하여 감속기(80)에 체결된다. 감속기(80)는 회전 샤프트(85)의 회전 속도를 감속하는 기구로서, 감속기 고정 부재(78)의 원형 통공(79)을 관통하여 제2 관절 브라켓(86)에 고정 체결된다. 따라서, 제2 관절 브라켓(86)은 회전 샤프트(85)가 회전하면 그 회전 방향과 동일 회전 방향으로 회전하되, 감속기(80)에 의해 회전 샤프트(85)의 회전 속도보다 감속된 속도로 회전한다. 제2 회전 스토퍼(93)는 제2 관절 브라켓(86)의 회전 각도를 제한한다. The speed reducer fixing member 78 is fixedly coupled to the lower end of the first insertion bar 72 of the first column and the speed reducer 80 is fixedly coupled to the speed reducer fixing bracket 78. A coupling member 82 in the form of a ring is interposed between the electric motor 84 and the speed reducer 80 so that the electric motor 84 that provides the rotational power is fixed with respect to the speed reducer 80. [ The rotating shaft 85 of the electric motor 84 penetrates through the electric motor engaging member 82 and is fastened to the speed reducer 80. The decelerator 80 is a mechanism for decelerating the rotational speed of the rotating shaft 85 and fixedly fastened to the second joint bracket 86 through the circular hole 79 of the decelerator fixing member 78. Therefore, when the rotary shaft 85 rotates, the second joint bracket 86 rotates in the same rotation direction as the rotation direction, but rotates at a speed reduced from the rotation speed of the rotary shaft 85 by the speed reducer 80 . The second rotation stopper 93 limits the rotation angle of the second joint bracket 86.

구체적으로, 제2 관절 브라켓(86)은 상기 제2 기둥의 제2 로드셀 바(98)의 상단이 삽입 고정되는 홈부(87)를 구비한다. 상기 홈부(87) 주변의 외주면은 말굽 형상으로서, 반원형으로 굽어진 중앙 곡면(88)과, 상기 중앙 곡면(88)의 일 측 단에서 평면 형상으로 이어진 제1 평면(89)과, 상기 중앙 곡면(88)의 타 측 단에서 평면 형상으로 이어진 제2 평면(90)으로 이루어진다. 상기 제2 회전 스토퍼(93)는 굽은 막대 형상의 부재로서, 상기 제2 관절 브라켓(86)의 제1 평면(89)과 마주보는 제1 평면(94)과, 상기 제2 평면(90)과 마주보는 제2 평면(95)과, 상기 제1 평면(94)과 제2 평면(95)을 연결하며 상기 중앙 곡면(88)과 마주보는 연결 곡면(96)을 구비한다. Specifically, the second joint bracket 86 has a groove 87 into which the upper end of the second load cell bar 98 of the second column is inserted and fixed. The outer peripheral surface around the groove portion 87 is a horseshoe shape and includes a central curved surface 88 curved in a semicircular shape, a first plane 89 extending in a planar shape at one end of the central curved surface 88, And a second plane 90 extending in a planar shape at the other side end of the second end face 88. The second rotation stopper 93 is a curved rod member having a first plane 94 facing the first plane 89 of the second joint bracket 86, And a connection curved surface 96 connecting the first and second planes 94 and 95 and facing the central curved surface 88.

도 6을 기준으로 볼 때, 제2 관절 브라켓(86)이 시계 방향으로 회전하는 경우 제2 관절 브라켓(86)의 제1 평면(89)이 제2 회전 스토퍼(63)의 제1 평면(94)에 가로막혀 상기 시계 방향의 회전 각도가 제한된다. 또한, 제2 관절 브라켓(86)이 반시계 방향으로 회전하는 경우 제2 관절 브라켓(86)의 제2 평면(90)이 제2 회전 스토퍼(93)의 제2 평면(95)에 가로막혀 상기 반시계 방향의 회전 각도가 제한된다. 제2 회전 스토퍼(93)의 제1 평면(94)과 평행한 가상의 직선(L21)과 제2 평면(95)과 평행한 가상의 직선(L22)이 교차하여 형성되는 각도(A2)는 80 내지 95°로서, 상기 제2 관절 브라켓(86)의 최대 회전 각도는 이 각도(A2)로 제한된다. 상기 최대 회전 각도(A2)는 통상적인 사람의 무릎 관절이 회전 가능한 각도에 대응된다. 6, when the second joint bracket 86 rotates in the clockwise direction, the first plane 89 of the second joint bracket 86 abuts against the first plane 94 of the second rotation stopper 63 So that the clockwise rotation angle is limited. When the second joint bracket 86 rotates counterclockwise, the second plane 90 of the second joint bracket 86 is blocked by the second plane 95 of the second rotation stopper 93, The rotation angle in the counterclockwise direction is limited. The angle A2 at which the imaginary straight line L21 parallel to the first plane 94 of the second rotation stopper 93 and the imaginary straight line L22 parallel to the second plane 95 intersect is 80 And the maximum rotation angle of the second joint bracket 86 is limited to this angle A2. The maximum rotation angle A2 corresponds to an angle at which a normal human knee joint can be rotated.

도면에 도시되진 않았으나, 제2 회전 스토퍼(93)의 제1 평면(94)과 제2 평면(95)에 각각 리미트 스위치(limit switch)가 탑재될 수도 있다. 이 경우에, 제2 관절 브라켓(86)이 시계 방향으로 회전하여 상기 제1 평면(94)에 탑재된 리미트 스위치가 눌려지면 전동 모터(84)의 회전 샤프트(85)가 시계 방향 회전을 정지하도록 제어될 수 있다. 반대로, 제2 관절 브라켓(86)이 반시계 방향으로 회전하여 상기 제2 평면(95)에 탑재된 리미트 스위치가 눌려지면 전동 모터(84)의 회전 샤프트(85)가 반시계 방향 회전을 정지하도록 제어될 수 있다. Although not shown in the drawing, a limit switch may be mounted on the first plane 94 and the second plane 95 of the second rotation stopper 93, respectively. In this case, when the second joint bracket 86 rotates clockwise and the limit switch mounted on the first plane 94 is pressed, the rotation shaft 85 of the electric motor 84 stops rotating clockwise Lt; / RTI > Conversely, when the second joint bracket 86 rotates counterclockwise and the limit switch mounted on the second plane 95 is pressed, the rotation shaft 85 of the electric motor 84 stops rotating counterclockwise Lt; / RTI >

도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 제1 기둥은 제1 관절(45)과 제2 관절(75)을 연결한다. 발판(115)은 하지 외골격(40)을 착용하는 사용자의 발을 지지한다. 제2 기둥은 제2 관절(75)과 발판(115)을 연결한다. 발목 관절(105)은 상기 제2 기둥의 하단부, 구체적으로 제2 기둥의 제2 삽입 바(102)의 하단부와 상기 발판(115)을 연결하며 상기 사용자의 발목 관절의 회전에 대응되게 회전 가능하다. Referring to FIGS. 4 to 6, the first column connects the first joint 45 and the second joint 75. The footrest 115 supports the foot of the user wearing the lower limb exoskeleton 40. The second pillar connects the second joint 75 to the foot plate 115. The ankle joint 105 connects the lower end of the second pillar, specifically, the lower end of the second insertion bar 102 of the second pillar to the foot plate 115, and is rotatable corresponding to the rotation of the ankle joint of the user .

상기 제1 기둥은, 제1 관절 브라켓(56)의 홈부(57)(도 7 참조)에 상단부가 고정 결합되는 제1 로드셀 바(load cell bar)(68)와, 제1 로드셀 바(68)의 하단부에 고정 결합되며 자신의 길이 방향으로 연장된 중공(中孔)이 형성된 제1 중공 빔(beam)(70)과, 상기 제1 중공 빔(70)의 중공에 삽입되고 자신의 하단은 상기 중공 아래로 돌출되어 제2 관절(75)의 감속기 고정 부재(78)의 상단부에 고정 결합된 제1 삽입 바(72)를 구비한다. 제1 삽입 바(72)를 제1 중공 빔(70)의 중공에 얼마나 많이 삽입하는가에 따라 상기 제1 기둥의 길이를 조정할 수 있다. 예를 들어, 핀(pin)과 같은 고정 수단을 이용하여 제1 중공 빔(70)과 제1 삽입 바(72)를 관통하도록 끼움으로써 제1 중공 빔(70)에 대해 제1 삽입 바(72)를 고정할 수 있고, 상기 제1 기둥의 길이를 조정된 상태로 고정할 수 있다. The first column includes a first load cell bar 68 having an upper end fixedly coupled to a groove 57 (see FIG. 7) of the first joint bracket 56, a first load cell bar 68, A first hollow beam 70 fixedly coupled to a lower end of the first hollow beam 70 and having a hollow extending in the longitudinal direction thereof and a second hollow beam 70 inserted into the hollow of the first hollow beam 70, And a first insertion bar 72 protruded downward under the hollow and fixedly coupled to the upper end of the speed reducer fixing member 78 of the second joint 75. The length of the first column can be adjusted according to how much the first insertion bar 72 is inserted into the hollow of the first hollow beam 70. For example, by inserting the first hollow beam 70 and the first insertion bar 72 through a fixing means such as a pin, the first insertion beam 72 Can be fixed, and the length of the first column can be fixed in the adjusted state.

상기 제2 기둥은, 제2 관절 브라켓(8)의 홈부(87)(도 8 참조)에 상단부가 고정 결합되는 제2 로드셀 바(load cell bar)(98)와, 제2 로드셀 바(98)의 하단부에 고정 결합되며 자신의 길이 방향으로 연장된 중공(中孔)이 형성된 제2 중공 빔(beam)(100)과, 상기 제2 중공 빔(100)의 중공에 삽입되고 자신의 하단은 상기 중공 아래로 돌출되어 발목 관절(105)의 연결 부재(106)에 고정 결합된 제2 삽입 바(102)를 구비한다. 제2 삽입 바(102)를 제2 중공 빔(100)의 중공에 얼마나 많이 삽입하는가에 따라 상기 제2 기둥의 길이를 조정할 수 있다. 예를 들어, 핀(pin)과 같은 고정 수단을 이용하여 제2 중공 빔(100)과 제2 삽입 바(102)를 관통하도록 끼움으로써 제2 중공 빔(100)에 대해 제2 삽입 바(102)를 고정할 수 있고, 상기 제2 기둥의 길이를 조정된 상태로 고정할 수 있다.The second column includes a second load cell bar 98 having an upper end fixedly coupled to a groove 87 of the second joint bracket 8 (see FIG. 8), a second load cell bar 98, A second hollow beam 100 fixedly coupled to a lower end of the second hollow beam 100 and having a hollow extending in a longitudinal direction of the second hollow beam 100, And a second insertion bar 102 protruded under the hollow and fixedly coupled to the connecting member 106 of the ankle joint 105. The length of the second column can be adjusted according to how much the second insertion bar 102 is inserted into the hollow of the second hollow beam 100. For example, by inserting the second hollow beam 100 and the second insertion bar 102 through a fixing means such as a pin, the second insertion beam 102 Can be fixed, and the length of the second column can be fixed in an adjusted state.

상기 발목 관절(105)은, 상기 제2 삽입 바(102)의 하단이 고정 결합된 연결 부재(106)와, 힌지(hinge)(107)로 서로 연결된 상부 로드(rod)(108)와 하부 로드(109)와, 완충기(shock absorber)(110)를 구비한다. 상부 로드(108)의 상단부는 상기 연결 부재(106)에 고정 결합되고, 하부 로드(108)의 하단부는 발판(115)에 고정 결합된다. 완충기(110)는 내부에 완충 스프링(spring)(미도시)이 삽입되고 상기 연결 부재(106)에 고정 결합된 실린더(cylinder)(111)와, 상기 실린더(111)에 삽입되어 상기 실린더(111)에 대해 승강 가능하고 하단이 상기 하부 로드(108)에 체결된 완충기 로드(112)를 구비한다. The ankle joint 105 includes a connecting rod 106 to which a lower end of the second insertion bar 102 is fixedly connected, an upper rod 108 connected to the hinge 107 by a hinge 107, (109), and a shock absorber (110). The upper end of the upper rod 108 is fixedly coupled to the connecting member 106 and the lower end of the lower rod 108 is fixedly coupled to the foot plate 115. The shock absorber 110 includes a cylinder 111 in which a buffer spring (not shown) is inserted and fixed to the connecting member 106 and a cylinder 111 inserted into the cylinder 111, And a shock absorber rod 112 whose lower end is coupled to the lower rod 108.

하지 외골격(40)을 착용한 사용자가 보행하면서 사용자의 발을 지지한 발판(115)이 지면(地面)에 닿을 때 완충기 로드(112)가 실린더(111) 내부로 삽입되도록 상승하면서 실린더(111) 내부의 완충 스프링이 탄성 수축하여 발판(115)을 통해 상기 사용자의 발과 발목에 가해지는 충격을 완화해준다. 참조번호 '116'은 사용자의 발이 발판(115)에 고정 지지되도록 고정하는 고정 수단으로서, 발판(115) 위에 발을 접촉되게 놓고 상기 고정 수단에 스트랩(strap)을 묶어 사용자의 발을 발판(115)에 고정할 수 있다. 보행 보조 로봇(10) 사용자를 도와주는 조력자가 상기 사용자의 발을 발판(115)에 고정해 줄 수 있다. When the user wearing the exoskeleton 40 is walking while the footrest 115 supporting the user's foot touches the ground surface, the shock absorber rod 112 is lifted so as to be inserted into the cylinder 111, The buffer spring in the inner side elastically contracts and alleviates an impact applied to the user's foot and ankle through the foot plate 115. Reference numeral 116 denotes fixing means for fixing the foot of the user so as to be fixedly supported on the footrest 115. The footrest 115 is arranged to be in contact with the foot and a strap is fastened to the fixing means, ). A helper for assisting a user of the walking-assist robot 10 can fix the foot of the user to the footrest 115.

한 쌍의 하지 외골격(40)은 각각, 허벅지 하네스(harness)(120), 엉덩이 하네스(127), 및 정강이 하네스(130)를 더 구비한다. 허벅지 하네스(120)는 상기 제1 기둥에 결합된 것으로, 하지 외골격(40)을 착용하는 사용자의 허벅지 배면(背面)을 접촉 지지하며 상기 제1 기둥과 상기 사용자의 대퇴부를 연계한다. 구체적으로, 허벅지 하네스(120)는 제1 중공 빔(70)에 고정 체결되는 체결구(121)와, 사용자의 허벅지 배면에 직접 접촉되는 허벅지 접촉 패드(pad)(125)와, 절곡되게 연장되는 것으로 일 측은 상기 체결구(121)에 체결되고 타 측은 상기 허벅지 접촉 패드(125)가 체결되는 허벅지 하네스 브라켓(123)을 구비한다. The pair of lower limb exoskeletons 40 further includes a thigh harness 120, a hip harness 127, and a shin harness 130, respectively. The thigh harness 120 is coupled to the first pillar and contacts and supports the back of the thigh of the user wearing the exoskeleton 40 and links the first pillar and the thigh of the user. Specifically, the thigh harness 120 includes a fastener 121 that is fastened to the first hollow beam 70, a thigh contact pad 125 that is in direct contact with the back of the thigh of the user, And a thigh harness bracket 123 which is fastened to the fastening hole 121 at one side and the thigh contact pad 125 is fastened at the other side.

상기 허벅지 하네스 브라켓(123)의 일 측은 상기 체결구(121)에 대해 X축과 평행한 방향으로 이동 가능하고, 상기 허벅지 접촉 패드(125)는 상기 허벅지 하네스 브라켓(123)의 타 측에 대해 Y축과 평행한 방향으로 이동 가능하다. 보행 보조 로봇(10)의 사용자를 도와주는 조력자가 상기 사용자의 허벅지 배면에 상기 허벅지 접촉 패드(125)가 접촉되도록 허벅지 접촉 패드(125)의 위치를 조정할 수 있다. One side of the thigh harness bracket 123 is movable in a direction parallel to the X axis with respect to the fastening tool 121. The thigh contact pad 125 is movable in the Y direction relative to the other side of the thigh harness bracket 123, And is movable in a direction parallel to the axis. The position of the thigh contact pad 125 can be adjusted so that the assistant for the user of the walking-assist robot 10 contacts the thigh contact pad 125 on the back of the thigh of the user.

엉덩이 하네스(127)는 하지 외골격(40)을 착용하는 사용자의 엉덩이를 접촉 지지한다. 엉덩이 하네스(127)는 허벅지 하네스(120)의 체결구(121)에 고정 지지된다. The hip harness 127 contacts and supports the hip of the user wearing the lower limb exoskeleton 40. The hip harness 127 is fixedly supported on the fastening hole 121 of the thigh harness 120.

정강이 하네스(130)는 상기 제2 기둥에 결합된 것으로, 하지 외골격(40)을 착용하는 사용자의 정강이 전면(前面을 접촉 지지하며 상기 제2 기둥과 상기 사용자의 정강이를 연계한다. 구체적으로, 정강이 하네스(130)는 제2 중공 빔(100)에 고정 체결되는 체결구(131)와, 사용자의 정강이 전면에 직접 접촉되는 정강이 접촉 패드(135)와, 절곡되게 연장되는 것으로 일 측은 상기 체결구(131)에 체결되고 타 측은 상기 정강이 접촉 패드(135)가 체결되는 정강이 하네스 브라켓(133)을 구비한다. The shank harness 130 is coupled to the second post and supports the front surface of the shank of the user wearing the foot exoskeleton 40 and connects the second pillar to the shank of the user. The harness 130 includes a fastening hole 131 to be fastened to the second hollow beam 100, a shank contact pad 135 to be in direct contact with the front surface of the shank of the user, 131 and the other side has a shank harness bracket 133 to which the shank contact pad 135 is fastened.

상기 정강이 하네스 브라켓(133)의 일 측은 상기 체결구(131)에 대해 X축과 평행한 방향으로 이동 가능하고, 상기 정강이 접촉 패드(135)는 상기 정강이 하네스 브라켓(133)의 타 측에 대해 Y축과 평행한 방향으로 이동 가능하다. 보행 보조 로봇(10)의 사용자를 도와주는 조력자가 상기 사용자의 정강이 전면에 상기 정강이 접촉 패드(135)가 접촉되도록 정강이 접촉 패드(135)의 위치를 조정할 수 있다.One side of the shin harness bracket 133 is movable in a direction parallel to the X axis with respect to the fastener 131 and the shin contact pad 135 is movable in the Y direction relative to the other side of the shin harness bracket 133. [ And is movable in a direction parallel to the axis. The assistant for the user of the walking-assist robot 10 can adjust the position of the shank contact pad 135 so that the shank contact pad 135 is brought into contact with the entire shank of the user.

도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 보행 보조 로봇(10)은, 한 쌍의 하지 외골격(40)과 한 쌍의 구동 휠(16)을 동작시키는 구동 유닛(39)과, 상기 구동 유닛(39)의 동작을 제어하는 제어 유닛(37)과, 상기 구동 유닛(39)이 특정된 동작을 하도록 명령을 입력하는 입력 유닛(36)과, 상기 한 쌍의 하지 외골격(40)을 착용한 사용자의 상태를 감지하는 감지 유닛(38)을 구비한다. 상기 구동 유닛(39)은, 한 쌍의 하지 외골격(40)의 제1 관절(45)에 회전 동력을 제공하는 전동 모터(54), 한 쌍의 하지 외골격(40)의 제2 관절(75)에 회전 동력을 제공하는 전동 모터(84), 및 한 쌍의 구동 휠(16)에 회전 동력을 제공하는 전동 모터(미도시)를 포함한다. 1 to 5, the walking assist robot 10 of the present invention includes a pair of leg exoskeletons 40, a drive unit 39 for operating the pair of drive wheels 16, A control unit 37 for controlling the operation of the unit 39 and an input unit 36 for inputting a command to perform the specified operation of the driving unit 39. The pair of foot exoskeletons 40 are worn And a sensing unit 38 for sensing the state of one user. The drive unit 39 includes an electric motor 54 that provides rotational power to the first joint 45 of the pair of lower extremity skeletons 40, a second joint 75 of the pair of lower extremity skeletons 40, And an electric motor (not shown) for providing rotational power to the pair of driving wheels 16. The electric motor 84 is provided with an electric motor (not shown)

상술한 바와 같이, 상기 입력 유닛(36)은 입력 스틱(29), GUI 로서 사용되는 모니터(32), 및 리모트 콘트롤러(미도시)를 포함한다. 상기 감지 유닛(38)은 상기 제1 로드셀 바(68)와 상기 제2 로드셀 바(98)에 각각 내재된 로드셀을 포함한다. 상기 제1 및 제2 로드셀 바(68, 98)에 내재된 로드셀들은 하지 외골격(40)을 착용한 사용자의 다리의 움직임과 하지 외골격(40)의 움직임의 차이로 인한 하중(load)을 감지하는 센서(sensor)로서 기능을 수행한다. As described above, the input unit 36 includes an input stick 29, a monitor 32 used as a GUI, and a remote controller (not shown). The sensing unit 38 includes a load cell embedded in the first load cell bar 68 and the second load cell bar 98, respectively. The load cells embedded in the first and second load cell bars 68 and 98 sense a load due to the difference between the movement of the user's legs wearing the underarm exoskeleton 40 and the movement of the exoskeletal 40 And functions as a sensor.

상기 제어 유닛(37)은 상기 감지 유닛(38)에 포함된 복수의 로드셀에서 송신된 감지 신호에 의해 보행 보조 장치(10) 사용자의 상태를 파악하고, 상기 구동 유닛(39)에 포함된 전동 모터를 작동시키는 제어 신호를 상기 전동 모터에 송신한다. 또한, 상기 제어 유닛(37)은 상술한 입력 유닛(36)를 통해 입력된 명령에 대응되게 상기 구동 유닛(39)에 포함된 전동 모터가 작동하도록 제어 신호를 상기 전동 모터에 송신한다. 상기 입력 유닛(36)을 통한 동작 명령의 입력은 보행 보조 장치(10)의 사용자가 직접 할 수도 있고, 상기 사용자를 돕는 조력자가 대신 해 줄 수도 있다.The control unit 37 determines the state of the user of the walking aid 10 by the sensing signals transmitted from the plurality of load cells included in the sensing unit 38, To the electric motor. Further, the control unit 37 transmits a control signal to the electric motor so that the electric motor included in the drive unit 39 operates in accordance with the command input through the input unit 36 described above. An input of an operation command through the input unit 36 may be directly performed by a user of the walking aid apparatus 10 or may be performed by a helper who helps the user.

예를 들어, 재활 운동 모드(mode)에서는, 상기 사용자의 다리에 한 쌍의 하지 외골격(40)이 착용된 상태에서 입력 유닛(36)을 통해 특정된 보행 속도와 보폭이 입력되면, 제어 유닛(37)이 상기 특정된 보행 속도와 보폭에 대응되는 구동 신호를 구동 유닛(39)의 전동 모터에 송신하고, 한 쌍의 하지 외골격(40)의 제1 관절(45)과 제2 관절(75)과, 한 쌍의 구동 휠(16)은 상기 특정된 보행 속도와 보폭에 대응되게 동작한다. For example, in the rehabilitation exercise mode, when a walking speed and a stride specified through the input unit 36 are inputted in a state where a pair of lower limb exoskeletons 40 are worn on the legs of the user, 37 transmit the drive signals corresponding to the specified walking speed and step width to the electric motor of the drive unit 39 and the first joint 45 and the second joint 75 of the pair of lower extremity skeletons 40, And the pair of driving wheels 16 operate corresponding to the specified walking speed and stride.

그런데, 상기 한 쌍의 하지 외골격(40)과 한 쌍의 구동 휠(16)의 동작 중에 상기 제1 및 제2 로드셀 바(68, 98)에 내재된 로드셀이 감지한 감지 신호를 통해 사용자의 다리의 움직임이 한 쌍의 하지 외골격(40)의 움직임을 따라가지 못하는 것으로 판단되면, 제어 유닛(37)이 적절한 제어 신호를 송신하며, 사용자의 다리의 움직임을 추종하도록 상기 제어 신호에 의해 한 쌍의 하지 외골격(40)의 제1 관절(45) 및 제2 관절(75) 중 적어도 하나의 움직임이 변경되고, 한 쌍의 구동 휠(16)의 움직임도 변경된다. 즉, 한 쌍의 하지 외골격(40)의 보행 속도와 보폭이 사용자의 상태에 맞춰져서 감소되며, 한 쌍의 구동 휠(16)의 회전 속도도 감속된다. During the operation of the pair of lower limb exoskeletons 40 and the pair of drive wheels 16, a load cell embedded in the first and second load cell bars 68 and 98 senses the user's legs The control unit 37 transmits an appropriate control signal and controls the pair of leg exoskeletons 40 so that the pair of leg exoskeletons 40 can not follow the movement of the pair of leg exoskeletons 40. [ The movement of at least one of the first joint 45 and the second joint 75 of the foot exoskeleton 40 is changed and the motion of the pair of driving wheels 16 is also changed. That is, the walking speed and stride of the pair of lower extremity skeletons 40 are reduced according to the state of the user, and the rotational speed of the pair of driving wheels 16 is also reduced.

만약, 제1 및 제2 로드셀 바(68, 98)에 내재된 로드셀에 의해 의해 감지된 하중이 미리 설정된 한계값을 초과하는 것으로 제어 유닛(37)이 판단하면, 제어 유닛(37)이 제어 신호를 송신하여 제1 관절(45), 제2 관절(75), 및 구동 휠(16)의 움직임을 정지시킨다. 이를 통하여 보행 보조 로봇(10)을 이용하는 사용자의 사고 및 건강 상태 악화를 예방할 수 있다. If the control unit 37 determines that the load sensed by the load cell embedded in the first and second load cell bars 68 and 98 exceeds a predetermined threshold value, To stop the movement of the first joint (45), the second joint (75), and the driving wheel (16). This makes it possible to prevent accident and health condition deterioration of the user using the walking-assist robot 10.

다른 예로서, 다리의 힘이 부족한 사용자가 보행할 수 있게 돕는 보행 보조 모드에서는, 상기 사용자의 다리에 한 쌍의 하지 외골격(40)이 착용된 상태에서 상기 제1 및 제2 로드셀 바(68, 98)에 내재된 로드셀이 감지한 감지 신호를 통해 상기 사용자의 다리가 미약하게 움직이는 것으로 판단되면, 제어 유닛(37)이 적절한 제어 신호를 송신하며, 사용자의 다리의 움직임, 즉 보행 동작이 증폭되도록 상기 제어 신호에 의해 한 쌍의 하지 외골격(40)의 제1 관절(45) 및 제2 관절(75)이 움직이고, 한 쌍의 구동 휠(16)도 회전한다. As another example, in a walking assist mode in which a user with a lack of leg power is allowed to walk, a pair of lower extremity skeleton 40 is worn on the legs of the user and the first and second load cell bars 68, The control unit 37 transmits an appropriate control signal to the user so that the movement of the user's leg, that is, the walking motion is amplified. The first joint 45 and the second joint 75 of the pair of lower limb exoskeletons 40 are moved by the control signal and the pair of driving wheels 16 are also rotated.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

10: 보행 보조 로봇 11: 본체
16: 구동 휠 20: 승강체
26: 긴급 정지 스위치 40: 하지 외골격
45: 제1 관절 63: 제1 회전 스토퍼
68: 제1 로드셀 바 75: 제2 관절
93: 제2 회전 스토퍼 98: 제2 로드셀 바
105: 발목 관절 110: 완충기
115: 발판 120: 허벅지 하네스
127: 엉덩이 하네스 130: 정강이 하네스10: a walking-assist robot 11:
16: driving wheel 20:
26: emergency stop switch 40: not exoskeleton
45: first joint 63: first rotation stopper
68: first load cell bar 75: second joint
93: second rotation stopper 98: second load cell bar
105: ankle joint 110: shock absorber
115: foot plate 120: thigh harness
127: Hip harness 130: Shank harness

Claims (13)

사용자의 한 쌍의 다리에 착용되어 상기 한 쌍의 다리가 움직이도록 외력(外力)을 제공하는 한 쌍의 하지 외골격; 및, 상기 한 쌍의 하지 외골격을 지지하며, 상기 하지 외골격을 착용한 사용자의 보행 속도 및 보행 방향에 대응되게 진행하는 본체;를 구비하고,
상기 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 상기 하지 외골격을 착용하고 일어선 사용자의 고관절(coxa)의 위치와 대응되게 위치하며 상기 고관절의 회전 범위와 대응되게 동력 회전 가능한 제1 관절(joint), 상기 사용자의 무릎 관절의 위치와 대응되게 위치하며 상기 무릎 관절의 회전 범위와 대응되게 동력 회전 가능한 제2 관절, 상기 사용자의 발을 지지하는 발판, 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 연결하는 제1 기둥, 및 상기 제2 관절과 상기 발판을 연결하는 제2 기둥을 구비하고,
상기 제1 관절 및 상기 제2 관절은 각각, 전동 모터, 상기 전동 모터의 회전 동력에 의해 회전하는 것으로, 상기 제1 기둥 및 상기 제2 기둥의 상단부가 고정 결합되는 브라켓, 및 상기 브라켓의 회전 각도를 제한하는 회전 스토퍼(stopper)를 구비한 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.A pair of lower extremity exoskeletons to be worn on a pair of legs of a user to provide an external force to move the pair of legs; And a main body supporting the pair of lower limb exoskeletons and corresponding to a walking speed and a walking direction of a user wearing the limb exoskeleton,
Wherein the pair of lower extremity exoskeletons each include a first joint that is located in correspondence with a position of a coxa of a user who wears the lower extremity exoskeleton and is capable of power rotation corresponding to the rotation range of the hip joint, A second joint positioned to correspond to a position of the knee joint of the first joint and capable of power rotation corresponding to a rotation range of the knee joint, a foot supporting the foot of the user, a first pillar connecting the first joint and the second joint And a second pillar connecting the second joint and the foot plate,
Wherein the first joint and the second joint are rotatable by an electric motor and rotational power of the electric motor, respectively, the bracket being fixedly coupled to the upper ends of the first column and the second column, And a rotation stopper for limiting the rotation of the walking robot. 제1 항에 있어서,
상기 제1 관절의 회전 스토퍼는 상기 제1 관절의 브라켓의 최대 회전 각도를 120 내지 140°로 제한하고,
상기 제2 관절의 회전 스토퍼는 상기 제2 관절의 브라켓의 최대 회전 각도를 80 내지 95°로 제한하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
The rotation stopper of the first joint limits the maximum rotation angle of the bracket of the first joint to 120 to 140 degrees,
Wherein the rotation stopper of the second joint limits the maximum rotation angle of the bracket of the second joint to 80 to 95 degrees. 제1 항에 있어서,
상기 회전 스토퍼에 리미트 스위치(limit switch)가 탑재되고, 상기 브라켓이 회전하여 상기 리미트 스위치가 눌려지면 상기 전동 모터의 회전 샤프트가 정지하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
Wherein a limit switch is mounted on the rotation stopper and the rotation shaft of the electric motor is stopped when the limit switch is pressed by the rotation of the bracket. 제1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 상기 제2 기둥의 하단부와 상기 발판을 연결하며 회전 가능한 발목 관절을 더 구비한 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
Wherein the pair of foot exoskeletons further comprise an ankle joint rotatably connecting the lower end of the second post and the foot plate. 제4 항에 있어서,
상기 하지 외골격의 발목 관절은, 상기 발판이 지면(地面)에 닿을 때 충격을 완화하는 완충기(shock absorber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.5. The method of claim 4,
Wherein the ankle joint of the footless exoskeleton includes a shock absorber that alleviates an impact when the footrest touches the ground. 제1 항에 있어서,
상기 제1 기둥 및 상기 제2 기둥 중 적어도 하나는, 상기 하지 외골격을 착용한 사용자의 다리의 움직임과 상기 하지 외골격의 움직임의 차이로 인한 하중(load)을 감지하는 로드셀(load cell)을 구비하고,
상기 사용자의 다리의 움직임이 상기 하지 외골격의 움직임을 따라가지 못하는 것으로 상기 로드셀이 감지하면, 상기 하지 외골격의 움직임이 상기 사용자의 다리의 움직임을 추종하도록 상기 제1 관절 및 상기 제2 관절 중 적어도 하나의 움직임이 변경되는 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
At least one of the first pillar and the second pillar has a load cell for sensing a load due to a difference between a motion of a user's leg wearing the underarm exoskeleton and a motion of the underarm bone, ,
When the load cell senses that the movement of the user's legs can not follow the movement of the exoskeleton, the movement of the foot exoskeleton follows at least one of the first joint and the second joint so as to follow the motion of the user's leg And the movement of the walking assist robot is changed. 제6 항에 있어서,
상기 로드셀에 의해 감지된 하중이 미리 설정된 한계값을 초과하면, 상기 제1 관절 및 상기 제2 관절의 움직임이 정지되는 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 6,
Wherein the movement of the first joint and the second joint is stopped when a load sensed by the load cell exceeds a preset limit value. 제1 항에 있어서,
상기 본체가 상기 하지 외골격의 후방에 배치되고,
상기 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 상기 제1 기둥에 결합된 것으로, 상기 사용자의 허벅지 배면(背面)을 접촉 지지하여 상기 제1 기둥과 상기 사용자의 대퇴부를 연계하는 허벅지 하네스(harness), 및 상기 제2 기둥에 결합된 것으로, 상기 사용자의 정강이 전면(前面)을 접촉 지지하여 상기 제2 기둥과 상기 사용자의 정강이를 연계하는 정강이 하네스를 더 구비한 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
Wherein the main body is disposed behind the lower limb skeleton,
Wherein the pair of lower limb exoskeletons are respectively connected to the first pillar and include a thigh harness connecting the first pillar and the thigh of the user by supporting the back surface of the thigh of the user, Further comprising a shank harness coupled to the second pillar to support the shank front of the user so as to connect the shank with the shank of the user. 제8 항에 있어서,
상기 한 쌍의 하지 외골격은 각각, 상기 사용자의 엉덩이를 접촉 지지하는 엉덩이 하네스를 더 구비한 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.9. The method of claim 8,
Wherein each of the pair of lower limb exoskeletons further comprises a hip harness for contacting and supporting the user's hips. 제1 항에 있어서,
상기 제1 기둥 및 상기 제2 기둥 중 적어도 하나는 길이 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first pillar and the second pillar is adjustable in length. 제1 항에 있어서,
상기 본체를 진행시키기 위해 동력 회전하는 구동 휠(wheel)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
Further comprising a driving wheel that is powered to move the main body. 제1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 하지 외골격은, 상기 본체에 대해 높이 조정이 가능하고 양 자 사이의 간격 조정이 가능하게 상기 본체에 지지되는 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
Wherein the pair of lower limb exoskeletons are supported by the main body so that the height of the main limb can be adjusted with respect to the main body and the distance between the two can be adjusted. 제1 항에 있어서,
눌려지면 상기 한 쌍의 하지 외골격의 움직임을 즉시 정지시키는 긴급 정지 스위치(emergency switch)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 보행 보조 로봇.The method according to claim 1,
Further comprising an emergency switch for immediately stopping the movement of the pair of lower extremity exoskeletons when the button is depressed.
KR1020160036330A 2016-03-25 2016-03-25 Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton KR101869968B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160036330A KR101869968B1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160036330A KR101869968B1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180024041A Division KR20180026692A (en) 2018-02-27 2018-02-27 Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170111279A true KR20170111279A (en) 2017-10-12
KR101869968B1 KR101869968B1 (en) 2018-06-21

Family

ID=60140402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160036330A KR101869968B1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101869968B1 (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108247606A (en) * 2017-12-20 2018-07-06 北京精密机电控制设备研究所 A kind of modularized reconfigurable multifunctional exoskeleton robot
CN109316320A (en) * 2018-11-13 2019-02-12 董凡 A kind of rehabilitation auxiliary walking device
CN109483521A (en) * 2018-12-04 2019-03-19 杭州程天科技发展有限公司 A kind of multi-functional exoskeleton robot
CN110141467A (en) * 2019-06-18 2019-08-20 赵欣 A kind of wheeled healing robot of lower limb exoskeleton and its application method
WO2019177260A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 엘지전자 주식회사 Muscular strength assistance device for controlling attitude thereof according to operating mode
WO2019177261A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 엘지전자 주식회사 Muscular strength assistant apparatus performing protection operation for driving system
CN110464605A (en) * 2018-05-10 2019-11-19 美迪健康事业有限公司 Walk helper
CN110666780A (en) * 2019-10-31 2020-01-10 浙江工业大学 Industrial lower limb accompanying exoskeleton device
US10603786B2 (en) 2018-03-16 2020-03-31 Lg Electronics Inc. Belt for effective wearing and wearable assistive device having the same
CN111228089A (en) * 2020-03-13 2020-06-05 西安文理学院 Wearable telescopic lower limb exoskeleton power assisting device and method
US10792209B2 (en) 2018-02-23 2020-10-06 Lg Electronics Inc. Wearable assistive device that efficiently delivers assistive force
CN112057297A (en) * 2020-09-21 2020-12-11 广东甲子科技有限公司 Lightweight long-endurance lower limb walking-aid exoskeleton robot
CN112263440A (en) * 2020-11-17 2021-01-26 南京工程学院 Flexible lower limb exoskeleton and walking aid co-fusion rehabilitation assistance method and device
KR20210048936A (en) * 2019-10-24 2021-05-04 에이치엠에이치 주식회사 Patient weight burden reduction device of walking rehabilitation training robot
KR20210048935A (en) * 2019-10-24 2021-05-04 에이치엠에이치 주식회사 Gait assist robot for rehabilitation training with lift device
CN115998573A (en) * 2021-10-22 2023-04-25 深圳市奇诺动力科技有限公司 Auxiliary training device and control method thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102208606B1 (en) 2018-09-07 2021-01-29 김종배 A wheelchair using in combination with walking assistant robot
KR102292983B1 (en) 2021-05-20 2021-08-24 (주)동아금속 Lower extremity exoskeleton robotic device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100716597B1 (en) * 2005-12-30 2007-05-09 서강대학교산학협력단 Robot for assistant exoskeletal power
KR20120076082A (en) * 2010-12-29 2012-07-09 경북대학교 산학협력단 Ankle auxiliay equipment, and robot suit for wearable robot for assisting the muscular strength of lower extremity using thereof
KR101224056B1 (en) 2011-06-27 2013-01-21 엘지전자 주식회사 Walking assistance device and method of controlling operation of the device
KR101305909B1 (en) 2011-11-24 2013-09-06 한상윤 a walker with auto locomotion control
KR101358943B1 (en) * 2013-02-12 2014-02-07 한국과학기술연구원 Pelvis support device for gait rehabilitation robot
JP2015084801A (en) * 2013-10-28 2015-05-07 俊道 妻木 Motion assisting device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100716597B1 (en) * 2005-12-30 2007-05-09 서강대학교산학협력단 Robot for assistant exoskeletal power
KR20120076082A (en) * 2010-12-29 2012-07-09 경북대학교 산학협력단 Ankle auxiliay equipment, and robot suit for wearable robot for assisting the muscular strength of lower extremity using thereof
KR101224056B1 (en) 2011-06-27 2013-01-21 엘지전자 주식회사 Walking assistance device and method of controlling operation of the device
KR101305909B1 (en) 2011-11-24 2013-09-06 한상윤 a walker with auto locomotion control
KR101358943B1 (en) * 2013-02-12 2014-02-07 한국과학기술연구원 Pelvis support device for gait rehabilitation robot
JP2015084801A (en) * 2013-10-28 2015-05-07 俊道 妻木 Motion assisting device

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108247606A (en) * 2017-12-20 2018-07-06 北京精密机电控制设备研究所 A kind of modularized reconfigurable multifunctional exoskeleton robot
US10792209B2 (en) 2018-02-23 2020-10-06 Lg Electronics Inc. Wearable assistive device that efficiently delivers assistive force
WO2019177261A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 엘지전자 주식회사 Muscular strength assistant apparatus performing protection operation for driving system
WO2019177260A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 엘지전자 주식회사 Muscular strength assistance device for controlling attitude thereof according to operating mode
US10603786B2 (en) 2018-03-16 2020-03-31 Lg Electronics Inc. Belt for effective wearing and wearable assistive device having the same
CN110464605A (en) * 2018-05-10 2019-11-19 美迪健康事业有限公司 Walk helper
CN109316320A (en) * 2018-11-13 2019-02-12 董凡 A kind of rehabilitation auxiliary walking device
CN109483521B (en) * 2018-12-04 2024-01-09 杭州程天科技发展有限公司 Multifunctional exoskeleton robot
CN109483521A (en) * 2018-12-04 2019-03-19 杭州程天科技发展有限公司 A kind of multi-functional exoskeleton robot
CN110141467A (en) * 2019-06-18 2019-08-20 赵欣 A kind of wheeled healing robot of lower limb exoskeleton and its application method
KR20210048935A (en) * 2019-10-24 2021-05-04 에이치엠에이치 주식회사 Gait assist robot for rehabilitation training with lift device
KR20210048936A (en) * 2019-10-24 2021-05-04 에이치엠에이치 주식회사 Patient weight burden reduction device of walking rehabilitation training robot
CN110666780B (en) * 2019-10-31 2024-05-14 浙江工业大学 Industrial lower limb accompanying exoskeleton device
CN110666780A (en) * 2019-10-31 2020-01-10 浙江工业大学 Industrial lower limb accompanying exoskeleton device
CN111228089A (en) * 2020-03-13 2020-06-05 西安文理学院 Wearable telescopic lower limb exoskeleton power assisting device and method
CN111228089B (en) * 2020-03-13 2024-02-09 西安文理学院 Wearable telescopic lower limb exoskeleton assisting device
CN112057297A (en) * 2020-09-21 2020-12-11 广东甲子科技有限公司 Lightweight long-endurance lower limb walking-aid exoskeleton robot
CN112263440B (en) * 2020-11-17 2022-11-01 南京工程学院 Flexible lower limb exoskeleton and walking aid co-fusion rehabilitation assistance method and device
CN112263440A (en) * 2020-11-17 2021-01-26 南京工程学院 Flexible lower limb exoskeleton and walking aid co-fusion rehabilitation assistance method and device
CN115998573A (en) * 2021-10-22 2023-04-25 深圳市奇诺动力科技有限公司 Auxiliary training device and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101869968B1 (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101869968B1 (en) Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton
KR101227861B1 (en) Auxiliary apparatus for assisting muscular strength of arms
CN109758342B (en) Exoskeleton robot and control method thereof
KR101667179B1 (en) User-coupled human-machine interface system and a control method of an exoskeleton thereof
KR100716597B1 (en) Robot for assistant exoskeletal power
US8083695B2 (en) Walk assistance device
KR101368817B1 (en) Walk assist apparatus
KR101988644B1 (en) Robot for assisting user to walk
KR101602728B1 (en) Legs rehabilitation robot capable of movable gait training and stationary gait training
KR101979938B1 (en) Robot for assisting user to walk
KR102334854B1 (en) Robot for assisting user to walk
TW201639533A (en) Interactive exoskeleton robotic knee system
JP2008504877A (en) Walking and balance training device
KR101458002B1 (en) Intelligent wheelchair robot based on biometrics for rehabilitation of upper limb and lower limb
KR101913187B1 (en) A walking aiding device for a hemiplegic patient and a control method thereof
KR101857765B1 (en) Robot for assisting user to stand up and walk
KR20180026692A (en) Robot for assisting user to walk with lower body exoskeleton
TWI555555B (en) Multifunction lower limb gait rehabilitation and walking assist machine
KR20140068516A (en) Walk Supporting Device for Motion Balancing training Having Motion Adjusting Unit
US20110257567A1 (en) Motion assist device
KR20190066762A (en) Walking assistance apparatus and operation method of the same
KR101299351B1 (en) Wheelchair integrated lower-limb exercise/rehabilitation device
Hwang et al. A wheelchair integrated lower limb exercise/rehabilitation system: Design and experimental results on the knee joint
CN113230094A (en) Single-leg exoskeleton robot and control method thereof
EP3986353B1 (en) A wearable lower extremity exoskeleton

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)