KR20210053388A - 운동 보조 장치 - Google Patents

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이민형
이종원
이연백
심영보
최병준
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삼성전자주식회사
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Abstract

일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는, 사용자의 근위 파트를 지지하는 근위 지지부; 상기 근위 지지부에 대해 회전 가능한 동력 전달 프레임; 상기 동력 전달 프레임에 연결되고, 상기 사용자의 원위 파트의 적어도 일부를 둘러싸는 구동 프레임; 상기 구동 프레임의 전면에 부착되는 보강 벨트; 상기 구동 프레임 또는 보강 벨트에 연결되고, 상기 사용자의 원위 파트의 후면을 지지하는 후면 벨트; 상기 구동 프레임 및 후면 벨트 사이에 마련되고, 중앙 부분이 상기 구동 프레임으로부터 이격되고 상기 사용자의 원위 파트의 전면을 지지하는 전면 벨트를 포함할 수 있다.

Description

운동 보조 장치{MOTION ASSIST APPARATUS}
아래의 설명은 운동 보조 장치에 관한 것이다.
관절이 불편한 사람들의 보행을 보조하기 위한 운동 보조 장치들이 개발되고 있다. 운동 보조 장치를 설계함에 있어서. 동력 전달 프레임 및 착용 파트는 운동 보조 장치의 중요한 요소이다. 사용자의 신체에 착용 파트를 밀착시키고, 동력 전달 프레임을 통해 동력을 안정적으로 전달하는 기술이 요구되는 실정이다.
일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는, 사용자의 근위 파트를 지지하는 근위 지지부; 상기 근위 지지부에 대해 회전 가능한 동력 전달 프레임; 상기 동력 전달 프레임에 연결되고, 상기 사용자의 원위 파트의 적어도 일부를 둘러싸는 구동 프레임; 상기 구동 프레임의 전면에 부착되는 보강 벨트; 상기 구동 프레임 또는 보강 벨트에 연결되고, 상기 사용자의 원위 파트의 후면을 지지하는 후면 벨트; 상기 구동 프레임 및 후면 벨트 사이에 마련되고, 중앙 부분이 상기 구동 프레임으로부터 이격되고 상기 사용자의 원위 파트의 전면을 지지하는 전면 벨트를 포함할 수 있다.
상기 구동 프레임은 상기 전면 벨트로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 후면 벨트, 전면 벨트 및 보강 벨트는 신축성이 없다(non-stretchable).
상기 운동 보조 장치는, 상기 후면 벨트의 내측면에 구비되는 후면 패드; 및 상기 전면 벨트의 내측면에 구비되는 전면 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 보강 벨트는, 상기 구동 프레임의 양 단부가 서로 가까워지는 방향으로 상기 구동 프레임이 변형하는 것을 방지할 수 있다.
상기 보강 벨트의 좌측 단부는 상기 구동 프레임의 좌측 단부에 고정되고, 우측 단부는 상기 구동 프레임의 우측 단부에 고정될 수 있다.
상기 동력 전달 프레임이 상기 구동 프레임에 전방으로 동력을 전달하는 동안, 상기 후면 벨트는 상기 구동 프레임의 양 단부를 후방으로 잡아 당기고, 상기 보강 벨트는 상기 구동 프레임의 전면을 가압하여 상기 구동 프레임의 변형을 방지할 수 있다.
상기 동력 전달 프레임이 상기 구동 프레임에 후방으로 동력을 전달하는 동안, 상기 전면 벨트는 상기 구동 프레임의 양 단부를 내측 방향으로 잡아 당기고, 상기 보강 벨트는 상기 구동 프레임의 전면을 가압하여 상기 구동 프레임의 변형을 방지할 수 있다.
상기 구동 프레임의 전면의 곡률은 상기 보강 벨트의 곡률과 동일할 수 있다.
상기 구동 프레임의 후면의 곡률은 상기 전면 벨트의 곡률 보다 작을 수 있다.
상기 후면 벨트의 길이는 상기 전면 벨트의 길이 보다 클 수 있다.
상기 후면 벨트 또는 전면 벨트 각각은. 상기 구동 프레임의 일단으로부터 타단까지 연결된 부분의 길이가 조절 가능하다.
상기 전면 벨트의 일단은 상기 구동 프레임의 일단에 고정되고, 상기 전면 벨트의 적어도 일부는 상기 구동 프레임의 타단에 설치된 고정 부재를 둘러싸고, 상기 전면 벨트의 타단은 상기 전면 벨트의 중앙부 및 구동 프레임 사이에 위치할 수 있다.
상기 근위 지지부는 상기 사용자의 허리를 지지하고, 상기 후면 벨트 및 전면 벨트는 상기 사용자의 허벅지를 지지할 수 있다.
상기 근위 지지부는 상기 사용자의 허벅지를 지지하고, 상기 후면 벨트 및 전면 벨트는 상기 사용자의 정강이 및 종아리를 지지할 수 있다.
상기 보강 벨트 및 전면 벨트는 일체로 형성되고, 상기 운동 보조 장치는, 상기 보강 벨트 및 전면 벨트를 고정시키기 위한 전면 길이 조절 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 운동 보조 장치는, 상기 구동 프레임에 연결되고, 상기 후면 벨트를 지지하기 위한 벨트 지지 파트; 및 상기 후면 벨트 중 상기 벨트 지지 파트를 통과하지 않은 부분과, 상기 벨트 지지 파트를 통과한 부분을 고정시키기 위한 후면 길이 조절 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 후면 벨트의 일측은 상기 보강 벨트에 고정되고, 상기 후면 벨트의 타측은 상기 벨트 지지 파트를 통과하여 상기 후면 길이 조절 부재에 의해 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는, 사용자의 원위 파트의 적어도 일부를 둘러싸는 구동 프레임; 상기 구동 프레임의 양 단부에 연결되고, 상기 사용자의 원위 파트의 후면을 지지하는 후면 벨트; 상기 구동 프레임의 양 단부에 연결되고, 중앙 부분이 상기 구동 프레임으로부터 이격되고 상기 사용자의 원위 파트의 전면을 지지하는 전면 벨트; 및 상기 구동 프레임에 양 단부가 고정되고, 상기 구동 프레임의 전면에 부착되는 보강 벨트를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자의 모습을 도시하는 정면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자의 모습을 도시하는 정면도이다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3b는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3b의 A부분의 확대도이다.
도 5는 도 3b의 B부분의 확대도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 상대적으로 작은 면적의 원위 파트를 지지하고 있는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 상대적으로 큰 면적의 원위 파트를 지지하고 있는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 사용자의 원위 파트를 전방으로 움직이는 보조력을 제공하는 동안, 구동 프레임 및 후방 벨트에 인가되는 힘의 관계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 사용자의 원위 파트를 후방으로 움직이는 보조력을 제공하는 동안, 구동 프레임 및 후방 벨트에 인가되는 힘의 관계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 단면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자의 모습을 도시하는 정면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 착용한 사용자의 모습을 도시하는 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 운동 보조 장치는 사용자의 고관절 또는 무릎 관절의 신장(extension) 및/또는 굴곡(flexion)을 보조할 수 있다. 운동 보조 장치는 근위 지지부(91), 구동원(92), 동력 전달 프레임(93), 구동 프레임(11) 및 착용 파트(미도시)를 포함할 수 있다.
근위 지지부(91)는 사용자의 근위 파트를 지지할 수 있다. 예를 들어, 근위 파트는 사용자의 허리(도 1 참조) 또는 허벅지(도 2 참조)일 수 있다. 일 예로 도 1과 같이, 근위 지지부(91)는 사용자의 허리에 장착되고, 후술하는 착용 파트(미도시)는 사용자의 허벅지에 장착되어, 운동 보조 장치는 사용자의 고관절의 신장 및/또는 굴곡 운동을 보조할 수 있다. 다른 예로 도 2와 같이, 근위 지지부(91)는 사용자의 허벅지에 장착되고, 후술하는 착용 파트는 사용자의 정강이 및 종아리에 장착되어, 운동 보조 장치는 사용자의 무릎 관절의 신장 및/또는 굴곡 운동을 보조할 수 있다. 근위 지지부(91)는 사용자의 원위 파트에 탈착 가능하고, 길이 조절 가능하다.
구동원(92)은 근위 지지부(91)에 연결되고, 동력을 생성할 수 있다. 구동원(92)은 예를 들어 모터를 포함할 수 있다.
동력 전달 프레임(93)은 구동원(92)으로부터 동력을 전달받아, 근위 지지부(91)에 대해 회전축(A1)을 중심으로 회전 가능하다. 동력 전달 프레임(93)의 일단은 구동원(92)에 연결되고, 타단은 구동 프레임(11)에 연결될 수 있다. 동력 전달 프레임(93)은 적어도 일부가 사용자의 원위 파트를 둘레 방향으로 감싸는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 근위 지지부(91)가 사용자의 허리에 장착되고, 착용 파트가 사용자의 허벅지에 장착될 경우(도 1 참조), 동력 전달 프레임(93)은 허벅지의 측면으로부터 허벅지의 전면을 향하여 연장된 형상을 가지며, 허벅지를 둘레 방향으로 감싸는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 근위 지지부(91)가 사용자의 허벅지에 장착되고, 착용 파트가 사용자의 정강이 및 종아리에 장착될 경우(도 2 참조), 동력 전달 프레임(93)은 정강이의 측면으로부터 정강이의 전면을 향하여 연장된 형상을 가지며, 정강이를 둘레 방향으로 감싸는 형상을 가질 수 있다.
구동 프레임(11)은 동력 전달 프레임(93)에 연결되고, 사용자의 원위 파트의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 구동 프레임(11)은 사용자의 원위 파트로부터 이격되어, 사용자의 원위 파트에 직접적으로 접촉하지 않을 수 있다. 구동 프레임(11)은 구동원(92)으로부터 전달된 동력을 착용 파트로 전달할 수 있다.
착용 파트(미도시)는 사용자의 원위 파트를 직접적으로 지지할 수 있다. 착용 파트는 구동 프레임(11)에 장착될 수 있다. 착용 파트는 예를 들어, 사용자의 원위 파트의 후면을 지지하는 후면 벨트(rear belt)와, 사용자의 원위 파트의 전면을 지지하는 전면 벨트(front belt)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 착용 파트는 원위 파트를 감싸는 폐루프(closed-loop) 형상을 가질 수 있다. 착용 파트에 대한 구체적인 설명은 이하 도 3a 내지 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3b는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3b의 A부분의 확대도이고, 도 5는 도 3b의 B부분의 확대도이다.
도 3a 내지 도 5를 참조하면, 운동 보조 장치는 동력 전달 프레임(93)과, 동력 전달 프레임(93)에 연결되는 구동 프레임(11)과, 후면 벨트(12) 및 전면 벨트(13)와, 구동 프레임(11)의 전면에 부착되는 보강 벨트(14)와, 후면 벨트(12)의 내측에 마련되는 후면 패드(15)와, 전면 벨트(13)의 내측에 마련되는 전면 패드(16)를 포함할 수 있다. 여기서, 전방 및 후방은 각각 사용자가 직립한 상태를 기준으로 사용자의 전방 및 후방을 의미하는 것이고, 도 3b를 기준으로 상측이 전방이고, 하측이 후방을 나타내는 것임을 밝혀 둔다.
구동 프레임(11)의 사용자의 원위 파트의 전방부를 감쌀 수 있고, 동력 전달 프레임(93)은 구동 프레임(11)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 구동 프레임(11)은 원위 파트의 전방부를 감싸고, 원위 파트의 후방부는 감싸지 않는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 구동 프레임(11)의 외측 면의 단면(cross-section)은 곡선 형상을 갖고, 상기 곡선 형상의 양 단부로부터 각각 접선 방향으로 연장되는 한 쌍의 가상선은 서로 만나지 않을 수 있다. 예를 들어, 동력 전달 프레임(93)의 적어도 일부는 구동 프레임(11)에 삽입될 수 있다.
후면 벨트(12)는, 동력 전달 프레임(93)이 구동 프레임(11)을 전방으로 이동시킬 경우, 구동 프레임(11)의 이동에 따라 원위 파트를 전방으로 밀어낼 수 있다. 후면 벨트(12)는 구동 프레임(11) 또는 보강 벨트(14)에 연결되고, 사용자의 원위 파트의 후면을 지지할 수 있다. 예를 들어, 후면 벨트(12)의 양측은 각각 구동 프레임(11)의 양측에 연결되거나, 보강 벨트(14)의 양측에 연결될 수 있다. 한편, 후면 벨트(12), 전면 벨트(13) 및 보강 벨트(14)는 어느 하나의 포인트에서 서로 연결될 수도 있다.전면 벨트(13)는 구동 프레임(11) 및 후면 벨트(12)의 사이에 마련되고, 사용자의 원위 파트의 전면을 지지할 수 있다. 예를 들어, 동력 전달 프레임(93)이 구동 프레임(11)을 후방으로 이동시킬 경우, 전면 벨트(13)는 구동 프레임(11)의 이동에 따라 원위 파트를 후방으로 밀어낼 수 있다. 전면 벨트(13)는 구동 프레임(11) 또는 보강 벨트(14)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 전면 벨트(13)의 양측은 각각 구동 프레임(11)의 양측에 고정되거나, 보강 벨트(14)의 양측에 고정될 수 있다.
예를 들어, 전면 벨트(13)는 보강 벨트(14)와 일체로 형성될 수 있다. 전면 벨트(13) 및 보강 벨트(14)는 구동 프레임(11)을 감싸는 형태로 마련될 수 있다. 해당 실시 예에 대한 구체적인 설명은 이하 도 10을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.보강 벨트(14)는 구동 프레임(11)의 전면에 부착될 수 있다. 보강 벨트(14)는 구동 프레임(11)이 곡률(curvature)이 증가하는 방향으로 변형되지 않도록 보조할 수 있다. 다시 말하면, 보강 벨트(14)는 구동 프레임(11)의 양 단부가 가까워지는 형상으로 구동 프레임(11)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
먼저, 동력 전달 프레임(93)이 구동 프레임(11)을 전방으로 이동시켜, 후면 벨트(12)가 사용자의 원위 파트의 후면에 미는 힘을 작용할 경우, 반작용 힘에 의해, 후면 벨트(12)에는 구동 프레임(11)의 양단을 후방으로 잡아 당기는 장력이 인가될 수 있다. 이와 같은 장력은, 구동 프레임(11)의 곡률이 증가하는 방향으로 작용되지만, 보강 벨트(14)에 의해 구동 프레임(11)의 양 단부가 서로 가까워지는 방향으로 구동 프레임(11)이 변형하는 것을 방지될 수 있다.
반대로, 동력 전달 프레임(93)이 구동 프레임(11)을 후방으로 이동시켜, 전면 벨트(13)가 사용자의 원위 파트의 전면에 미는 힘을 작용할 경우, 반작용 힘에 의해, 전면 벨트(13)에는 구동 프레임(11)의 양단을 내측으로 잡아 당기는 장력이 인가될 수 있다. 이와 같은 장력은, 구동 프레임(11)의 곡률이 증가하는 방향으로 작용되지만, 보강 벨트(14)에 의해, 구동 프레임(11)의 양 단부가 서로 가까워지는 방향으로 구동 프레임(11)이 변형하는 것을 방지할 수 있다.
후면 벨트(12), 전면 벨트(13) 및 보강 벨트(14)는 신축성이 없는 재질(non-stretchable material)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 후면 벨트(12), 전면 벨트(13) 및 보강 벨트(14)는 구부러질 수는 있으나, 늘어나거나 줄어들지 않을 수 있다. 다시 말하면, 후면 벨트(12), 전면 벨트(13) 및 보강 벨트(14)는 탄성을 가지지 않을 수 있다. 예를 들어, 후면 벨트(12), 전면 벨트(13) 및 보강 벨트(14)는 웨빙(webbing)일 수 있다. 후면 벨트(12) 및 전면 벨트(13)는 탄성을 가지지 않으므로, 탄성 위치에너지 증감에 따른 동작 지연의 문제를 발생시키지 않고, 구동 프레임(11)으로부터 전달된 동력을 사용자의 원위 파트에 신속하고 온전하게 전달할 수 있다. 또한, 상대적으로 두께가 얇고, 가벼운 보강 벨트(14)를 이용하여, 전체 장치의 부피 및 무게의 증가를 최소화하면서도, 구동 프레임(11)의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
구동 프레임(11)은 전면 벨트(13)로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 구동 프레임(11)의 후방부는 전면 벨트(13)를 마주할 수 있고, 오목한 형상을 가질 수 있다. 사용자가 운동 보조 장치를 착용한 상태에서, 구동 프레임(11)의 후면의 곡률은 전면 벨트(13)의 곡률 보다 클 수 있다. 다시 말하면, 구동 프레임(11)의 후면의 곡률 반지름(radius of curvature)은 전면 벨트(13)의 곡률 반지름보다 작을 수 있다. 구동 프레임(11)의 전방부는 볼록한 형상을 가질 수 있다. 구동 프레임(11)의 후방부는 전면 벨트(13)가 앞뒤로 이동할 수 있도록 충분한 공간을 마련할 수 있다. 예를 들어, 전면 벨트(13)의 길이가 길어질 경우, 전면 벨트(13)의 중앙 부분은 구동 프레임(11)에 근접할 수 있다. 예를 들어, 전면 벨트(13)의 길이가 짧아질 경우, 전면 벨트(13)의 중앙 부분은 구동 프레임(11)으로부터 멀어질 수 있다. 예를 들어, 전면 벨트(13) 중 구동 프레임(11)의 양 단부를 연결하는 부분의 길이는, 구동 프레임(11)의 양 단부를 직선으로 연결하는 현(chord)의 길이보다 길 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자가 운동 보조 장치를 착용하였을 때를 기준으로, 구동 프레임(11) 및 전면 벨트(13)로 이루어지는 폐루프 형상은 초승달(crescent moon) 형상을 가질 수 있다.
후면 패드(15)는 후면 벨트(12)의 내측면에 구비될 수 있다. 후면 패드(15)는 후면 벨트(12) 및 사용자의 원위 파트 사이에 구비될 수 있다. 후면 패드(15)는 탄성을 가지는 재질을 포함할 수 있다. 후면 패드(15)는 사용자의 원위 파트의 형상에 맞게 변형될 수 있다. 후면 패드(15)는 후면 벨트(12)에 탈착 가능하다.
전면 패드(16)는 전면 벨트(13)의 내측면에 구비될 수 있다. 전면 패드(16)는 전면 벨트(13) 및 사용자의 원위 파트 사이에 구비될 수 있다. 전면 패드(16)는 탄성을 가지는 재질을 포함할 수 있다. 전면 패드(16)는 사용자의 원위 파트의 형상에 맞게 변형될 수 있다. 전면 패드(16)는 전면 벨트(13)에 탈착 가능하다.
구동 프레임(11)의 좌측 단부에는 제 1 좌측 고정 부재(81a), 제 2 좌측 고정 부재(82a) 및 제 3 좌측 고정 부재(83a)가 구비될 수 있다. 구동 프레임(11)의 우측 단부에는 제 1 우측 고정 부재(81b), 제 2 우측 고정 부재(82b) 및 제 3 고정 부재(82c)가 구비될 수 있다. 좌측 고정 부재(81a, 82a, 83a) 및 우측 고정 부재(81b, 82b, 83c)는 후면 벨트(12), 전면 벨트(13) 또는 보강 벨트(14)를 지지하거나 고정하기 위한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 좌측 고정 부재(81a, 82a, 83a) 및 우측 고정 부재(81b, 82b, 83c)는 구동 프레임(11)에 형성되는 로드(rod)이거나, 벨트(12, 13, 14)가 통과 가능한 구멍을 포함하는 고리일 수 있다.
구동 프레임(11)의 전면에 부착되는 보강 벨트(14)는, 구동 프레임(11)이 곡률이 증가하는 방향으로 변형되려 할 때, 다시 말하면, 구동 프레임(11)의 양 단부가 서로 가까워지는 방향으로 변형되려 할 때, 보강 벨트(14)의 일단은 제 1 좌측 고정 부재(81a)에 고정되고, 타단은 제 1 우측 고정 부재(81b)에 고정되고, 중앙 부분은 구동 프레임(11)에 부착된 상태를 유지할 수 있다. 예를 들어, 보강 벨트(14)의 일부 또는 전부는 본드 등의 접착 물질을 이용하여 구동 프레임(11)의 전면에 고정될 수도 있다. 예를 들어, 보강 벨트(14)의 일부 또는 전부는 나사(screw), 리벳(rivet) 및/또는 똑딱단추(snap fastener) 등의 다양한 체결 수단을 이용하여 구동 프레임(11)의 전면에 고정될 수도 있다.
후면 벨트(12)의 일단은 제 2 좌측 고정 부재(82a)에 고정되고, 후면 벨트(12)의 중앙부는 제 2 우측 고정 부재(82b)를 둘러싸고, 후면 벨트(12)의 타단은 후면 벨트(12)의 중앙부를 기준으로 후면 패드(15)의 반대편에 위치할 수 있다. 후면 벨트(12)는 구동 프레임(11)의 일단으로부터 타단까지 연결된 부분의 길이가 조절 가능하다. 다시 말하면, 제 2 좌측 고정 부재(82a)로부터 제 2 우측 고정 부재(82b)까지 연결된 후면 벨트(12)의 길이는 조절 가능하다. 후면 벨트(12)는 후면 길이 조절 부재(12a)를 포함할 수 있다. 후면 길이 조절 부재(12a)는 후면 벨트(12)의 두 부분을 연결하고, 두 부분의 상대적인 이동을 선택적으로 고정할 수 있다. 사용자는 후면 길이 조절 부재(12a)를 조정하여 후면 벨트(12)의 두 부분의 고정 상태를 해제한 뒤, 후면 벨트(12)의 길이를 조정할 수 있다.
예를 들어, 후면 길이 조절 부재(12a)는, 후크 앤드 루프 패스너(hook-and-loop fastener)일 수 있다. 다시 말하면, 후면 길이 조절 부재(12a)는, 후면 벨트(12)의 일측에 형성되는 후크와, 후면 벨트(12)의 타측에 형성되는 루프를 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 후크 및 루프의 상대적인 부착 위치를 변경함으로써, 후면 벨트(12)의 길이를 조정할 수 있다. 이하 전면 길이 조절 부재(13a)를 비롯하여, 후술하는 길이 조절 부재는 후면 길이 조절 부재(12a)와 마찬가지로 후크 앤드 루프 패스너 구조일 수 있다는 점을 밝혀 둔다.
전면 벨트(13)의 일단은 제 3 좌측 고정 부재(83a)에 고정되고, 전면 벨트(13)의 중앙부는 제 3 우측 고정 부재(83b)를 둘러싸고, 전면 벨트(13)의 타단은 전면 벨트(13)의 중앙부 및 구동 프레임(11) 사이에 위치할 수 있다. 전면 벨트(13)는 구동 프레임(11)의 일단으로부터 타단까지 연결된 부분의 길이가 조절 가능하다. 다시 말하면, 제 3 좌측 고정 부재(83a)로부터 제 3 우측 고정 부재(83b)까지 연결된 전면 벨트(13)의 길이는 조절 가능하다. 전면 벨트(13)는 전면 길이 조절 부재(13a)를 포함할 수 있다. 전면 길이 조절 부재(13a)는 전면 벨트(13)의 두 부분을 연결하고, 두 부분의 상대적인 이동을 선택적으로 고정할 수 있다. 사용자는 전면 길이 조절 부재(13a)를 조정하여 전면 벨트(13)의 두 부분의 고정 상태를 해제한 뒤, 전면 벨트(13)의 길이를 조정할 수 있다. 전면 벨트(13) 중 구동 프레임(11)에 고정되지 않은 단부가, 구동 프레임(11) 및 전면 벨트(13)의 중앙부 사이에 위치하므로, 사용자는 전면 벨트(13)의 길이를 용이하게 조절할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 상대적으로 작은 면적의 원위 파트를 지지하고 있는 모습을 도시하는 단면도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 상대적으로 큰 면적의 원위 파트를 지지하고 있는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 운동 보조 장치는 사용자의 원위 파트(U1, U2)의 크기에 따라 후면 벨트(12) 및 전면 벨트(13)의 길이를 조절함으로써, 사용자의 원위 파트(U1, U2)를 안정적으로 지지할 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이 사용자의 원위 파트(U1)의 크기가 상대적으로 작을 경우, 후면 벨트(12)의 길이를 줄이고, 전면 벨트(13)의 길이를 늘림으로써, 운동 보조 장치는 사용자의 원위 파트(U1)를 구동 프레임(11)에 가까이 위치시킬 수 있으며, 사용자의 원위 파트(U1)를 안정적으로 지지할 수 있다. 여기서, 후면 벨트(12) 또는 전면 벨트(13)의 길이를 조절한다는 것은, 후면 벨트(12) 또는 전면 벨트(13) 중 구동 프레임(11)의 양단부를 연결하는 부분의 길이를 조절하는 것임을 밝혀 둔다. 이 경우, 전면 벨트(13)의 중앙부로부터 구동 프레임(11)까지의 거리는 d1이다. 원위 파트(U1)의 후면은 후면 벨트(12) 및 후면 패드(15)에 의해 지지되고, 전면은 전면 벨트(13) 및 전면 패드(16)에 의해 지지될 수 있다. 동력 전달 프레임(93)을 통해 구동 프레임(11)에 동력이 전달되는 동안, 구동 프레임(11)의 변형은 보강 벨트(14)에 의해 감소 또는 방지될 수 있다.
한편, 도 7과 같이 사용자의 원위 파트(U2)의 크기가 상대적으로 클 경우, 예를 들어, 사용자의 원위 파트(U2)의 폭이 구동 프레임(11)의 폭 보다 클 경우, 후면 벨트(12)의 길이를 늘리고, 전면 벨트(13)의 길이를 줄임으로써, 운동 보조 장치는 사용자의 원위 파트(U2)를 안정적으로 지지할 수 있다. 이 경우, 전면 벨트(13)의 중앙부로부터 구동 프레임(11)까지의 거리는 d1 보다 큰 d2이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 사용자의 원위 파트를 전방으로 움직이는 보조력을 제공하는 동안, 구동 프레임 및 후방 벨트에 인가되는 힘의 관계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 동력 전달 프레임(93)이 구동 프레임(11)에 전방(F1 방향)으로 동력을 전달하는 동안, 후면 벨트(12)는 사용자의 원위 파트(미도시)에 의해 반대 방향(F2 방향)으로 힘을 받을 수 있다. 이 경우, 후면 벨트(12)의 양단은 구동 프레임(11)을 후방으로 당길 수 있다. 후면 벨트(12)의 일단은 제 2 좌측 고정 부재(82a)를 후방으로 당기고, 타단은 제 2 우측 고정 부재(82b)를 후방으로 당길 수 있다. 이와 같이 구동 프레임(11)에 인가되는 작용력은 보강 벨트(14)의 장력에 의해 상쇄됨으로써, 구동 프레임(11)의 변형을 방지할 수 있다. 구동 프레임(11)의 전면의 곡률은 보강 벨트(14)의 곡률과 동일한 상태로 유지될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치가 사용자의 원위 파트를 후방으로 움직이는 보조력을 제공하는 동안, 구동 프레임 및 후방 벨트에 인가되는 힘의 관계를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 동력 전달 프레임(93)이 구동 프레임(11)에 후방(F3 방향)으로 동력을 전달하는 동안, 전면 벨트(13)는 사용자의 원위 파트(미도시)에 의해 반대 방향(F4 방향)으로 힘을 받을 수 있다. 이 경우, 전면 벨트(13)의 양단은 구동 프레임(11)의 양단을 내측 방향으로 당길 수 있다. 전면 벨트(13)의 일단은 제 3 좌측 고정 부재(82a)를 내측으로 당기고, 타단은 제 3 우측 고정 부재(83b)를 내측으로 당길 수 있다. 이와 같이 구동 프레임(11)에 인가되는 작용력은 보강 벨트(14)의 장력에 의해 상쇄됨으로써, 구동 프레임(11)의 변형을 방지할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 운동 보조 장치는, 구동 프레임(21)과, 후면 벨트(22) 및 전면 벨트(23)와, 구동 프레임(21)의 전면에 부착되는 보강 벨트(24)와, 후면 벨트(22)의 내측에 마련되는 후면 패드(25)와, 전면 벨트(23)의 내측에 마련되는 전면 패드(26)와, 벨트 지지 파트(84)와, 후면 길이 조절 부재(85) 및 전면 길이 조절 부재(86)를 포함할 수 있다. 운동 보조 장치는 사용자의 원위 파트(U)의 크기에 따라 후면 벨트(22) 및/또는 전면 벨트(23)의 길이를 조절하여, 원위 파트(U)를 안정적으로 지지할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 보강 벨트(24) 및 전면 벨트(23)를 구분하여 기술하였으나, 보강 벨트(24) 및 전면 벨트(23)는 일체로 형성될 수 있다. 하나의 벨트 중 구동 프레임(21)의 전면에 부착되는 부분은 보강 벨트(24)로 지칭하고, 구동 프레임(21) 및 후면 벨트(22) 사이에 마련되는 부분은 전면 벨트(23)로 지칭할 수 있다. 전면 벨트(23) 중 보강 벨트(24)와 연결되지 않은 단부는 전면 길이 조절 부재(86)에 의해 보강 벨트(24)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 전면 길이 조절 부재(86)는 후크 앤드 루프 패스너(hook-and-loop fastener)일 수 있다. 예를 들어, 보강 벨트(24) 및 전면 벨트(23) 중 어느 하나의 벨트에는 후크가 구비되고, 다른 하나의 벨트에는 루프가 구비될 수 있다. 다시 말하면, 전면 길이 조절 부재(86)의 일부는 보강 벨트(24)에 설치되고, 나머지 일부는 전면 벨트(23)에 설치될 수 있다는 점을 밝혀 둔다. 사용자는 전면 길이 조절 부재(86)를 활용하여 전면 벨트(23)의 곡률을 조절할 수 있다.
벨트 지지 파트(84)는 구동 프레임(11)에 연결되고, 후면 벨트(22)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 벨트 지지 파트(84)는 고리 형상을 가질 수 있고, 후면 벨트(22) 및/또는 전면 벨트(23)를 통과시킬 수 있다.
후면 길이 조절 부재(85)는, 후면 벨트(22) 중 벨트 지지 파트(84)를 통과하지 않은 부분과, 벨트 지지 파트(84)를 통과한 부분을 상호 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 후면 길이 조절 부재(85)는 후크 앤드 루프 패스너일 수 있다. 후면 벨트(22)의 일측은 보강 벨트(24)에 고정될 수 있다. 후면 벨트(22)의 타측은 벨트 지지 파트(84)를 통과하여 후면 길이 조절 부재(85)에 의해 후면 벨트(22)의 다른 부분에 고정될 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (19)

  1. 사용자의 근위 파트를 지지하는 근위 지지부;
    상기 근위 지지부에 대해 회전 가능한 동력 전달 프레임;
    상기 동력 전달 프레임에 연결되고, 상기 사용자의 원위 파트의 적어도 일부를 둘러싸는 구동 프레임;
    상기 구동 프레임의 전면에 부착되는 보강 벨트;
    상기 구동 프레임 또는 보강 벨트에 연결되고, 상기 사용자의 원위 파트의 후면을 지지하는 후면 벨트; 및
    상기 구동 프레임 및 후면 벨트 사이에 마련되고, 중앙 부분이 상기 구동 프레임으로부터 이격되고 상기 사용자의 원위 파트의 전면을 지지하는 전면 벨트를 포함하는 운동 보조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 프레임은 상기 전면 벨트로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 형상을 갖는 운동 보조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면 벨트, 전면 벨트 및 보강 벨트는 신축성이 없는(non-stretchable) 운동 보조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 후면 벨트의 내측면에 구비되는 후면 패드; 및
    상기 전면 벨트의 내측면에 구비되는 전면 패드를 더 포함하는 운동 보조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 벨트는, 상기 구동 프레임의 양 단부가 서로 가까워지는 방향으로 상기 구동 프레임이 변형하는 것을 방지하는 운동 보조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보강 벨트의 좌측 단부는 상기 구동 프레임의 좌측 단부에 고정되고, 우측 단부는 상기 구동 프레임의 우측 단부에 고정되는 운동 보조 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 동력 전달 프레임이 상기 구동 프레임에 전방으로 동력을 전달하는 동안,
    상기 후면 벨트에 의해 상기 구동 프레임의 양 단부를 후방으로 잡아 당기는 작용력이 발생하고,
    상기 보강 벨트에 걸리는 장력이 상기 작용력의 적어도 일부를 상쇄시킴으로써, 상기 구동 프레임의 변형이 감소 또는 방지되는 운동 보조 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 동력 전달 프레임이 상기 구동 프레임에 후방으로 동력을 전달하는 동안,
    상기 전면 벨트에 의해 상기 구동 프레임의 양 단부를 내측 방향으로 잡아 당기는 작용력이 발생하고,
    상기 보강 벨트에 걸리는 장력이 상기 작용력의 적어도 일부를 상쇄시킴으로써, 상기 구동 프레임의 변형이 감소 또는 방지되는 운동 보조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 프레임의 전면의 곡률은 상기 보강 벨트의 곡률과 동일한 운동 보조 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 프레임의 후면의 곡률은 상기 전면 벨트의 곡률 보다 큰 운동 보조 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면 벨트의 길이는 상기 전면 벨트의 길이 보다 긴 운동 보조 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면 벨트 또는 전면 벨트 각각은. 상기 구동 프레임의 일단으로부터 타단까지 연결된 부분의 길이가 조절 가능한 운동 보조 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전면 벨트의 일단은 상기 구동 프레임의 일단에 고정되고, 상기 전면 벨트의 적어도 일부는 상기 구동 프레임의 타단에 설치된 고정 부재를 둘러싸고, 상기 전면 벨트의 타단은 상기 전면 벨트의 중앙부 및 구동 프레임 사이에 위치하는 운동 보조 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 근위 지지부는 상기 사용자의 허리를 지지하고,
    상기 후면 벨트 및 전면 벨트는 상기 사용자의 허벅지를 지지하는 운동 보조 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 근위 지지부는 상기 사용자의 허벅지를 지지하고,
    상기 후면 벨트 및 전면 벨트는 상기 사용자의 정강이 및 종아리를 지지하는 운동 보조 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 벨트 및 전면 벨트는 일체로 형성되고,
    상기 보강 벨트 및 전면 벨트를 고정시키기 위한 전면 길이 조절 부재를 더 포함하는 운동 보조 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 프레임에 연결되고, 상기 후면 벨트를 지지하기 위한 벨트 지지 파트; 및
    상기 후면 벨트 중 상기 벨트 지지 파트를 통과하지 않은 부분과, 상기 벨트 지지 파트를 통과한 부분을 고정시키기 위한 후면 길이 조절 부재를 더 포함하는 운동 보조 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 후면 벨트의 일측은 상기 보강 벨트에 고정되고,
    상기 후면 벨트의 타측은 상기 벨트 지지 파트를 통과하여 상기 후면 길이 조절 부재에 의해 고정되는 운동 보조 장치.
  19. 사용자의 원위 파트의 적어도 일부를 둘러싸는 구동 프레임;
    상기 구동 프레임의 양 단부에 연결되고, 상기 사용자의 원위 파트의 후면을 지지하는 후면 벨트;
    상기 구동 프레임의 양 단부에 연결되고, 중앙 부분이 상기 구동 프레임으로부터 이격되고 상기 사용자의 원위 파트의 전면을 지지하는 전면 벨트; 및
    상기 구동 프레임에 양 단부가 고정되고, 상기 구동 프레임의 전면에 부착되는 보강 벨트를 포함하는 운동 보조 장치.
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