KR20230020343A - 운동 보조 장치 - Google Patents

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KR20230020343A
KR20230020343A KR1020220084355A KR20220084355A KR20230020343A KR 20230020343 A KR20230020343 A KR 20230020343A KR 1020220084355 A KR1020220084355 A KR 1020220084355A KR 20220084355 A KR20220084355 A KR 20220084355A KR 20230020343 A KR20230020343 A KR 20230020343A
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KR1020220084355A
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김재홍
이민형
형승용
최병준
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삼성전자주식회사
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Abstract

일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는, 사용자의 허리 후면에 위치되는 허리 플레이트, 상기 허리 플레이트의 양 단부로부터 연장되고, 내측에 사용자의 요부를 수용할 수 있는 베이스 프레임, 상기 베이스 프레임에 장착되고, 사용자의 복부를 감쌀 수 있는 메인 벨트, 및 상기 메인 벨트에 연결되고, 신축성을 가지고 사용자의 요부에 밀착될 수 있는 메인 밴드를 포함할 수 있다.

Description

운동 보조 장치{MOTION SUPPORT DEVICE}
본 발명은 운동 보조 장치에 관한 것이다.
최근 고령화 사회가 심화됨에 따라서 관절에 문제가 있어서 이에 대한 고통과 불편을 호소하는 사람들이 증가하고 있으며, 관절이 불편한 노인이나 환자들이 보행을 원활하게 할 수 있는 보조 장치에 대한 관심이 높아지고 있다.
보행자의 보행을 보조할 수 있는 착용형 보조 장치 혹은 보행 보조 장치에 있어서, 착용감 및 사용성을 개선할 수 있는 보조 장치가 필요한 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예에 따른 목적은 하방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있는 운동 보조 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 사용자의 허리 부위의 착용감을 개선할 수 있는 운동 보조 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 착용 및 해제가 용이한 운동 보조 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는, 사용자의 허리 후면에 위치되는 허리 플레이트, 상기 허리 플레이트의 양 단부로부터 연장되고, 내측에 사용자의 요부를 수용할 수 있는 베이스 프레임, 상기 베이스 프레임에 장착되고, 사용자의 복부를 감쌀 수 있는 메인 벨트, 및 상기 메인 벨트에 연결되고, 신축성을 가지고 사용자의 요부에 밀착될 수 있는 메인 밴드를 포함할 수 있다.
상기 메인 밴드는 상기 허리 플레이트와 연결됨으로써, 사용자의 요부가 상기 베이스 프레임과 맞닿지 않도록 이격시킬 수 있다.
상기 메인 벨트는, 사용자의 좌측 복부를 감쌀 수 있는 제1 메인 벨트와, 제1 메인 벨트의 길이와 동일 또는 상이한 길이로 형성되고 사용자의 우측 복부를 감쌀 수 있는 제2 메인 벨트를 포함하고, 상기 메인 밴드는, 상기 제1 메인 벨트와 상기 허리 플레이트를 연결하는 제1 메인 밴드와, 상기 제2 메인 벨트와 상기 허리 플레이트를 연결하는 제2 메인 밴드를 포함할 수 있다.
상기 메인 밴드는 상기 메인 벨트에 장력을 가함으로써 상기 메인 벨트가 개방 및 폐쇄되도록 동작시킬 수 있다.
상기 메인 밴드는, 사용자의 허리에 의하여 탄성변형 됨으로써 상기 메인 벨트가 개방된 제1 상태에서 상기 메인 벨트의 기 설정된 위치에 장력을 가할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 보조 장치는, 상기 메인 벨트의 내부에 마련되고 복원력을 통해 2개의 안정 상태 중 어느 하나의 안정 상태로 유지되는 쌍안정 스프링을 더 포함할 수 있다.
상기 메인 밴드는 상기 쌍안정 스프링을 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상을 갖는 제1 안정 상태로부터 1회 굴곡된 형상을 갖는 제2 안정 상태로 변형시킬 수 있다.
상기 쌍안정 스프링의 상기 제1 안정 상태에서 상기 메인 벨트는 개방된 제1 상태를 가지고, 상기 쌍안정 스프링의 상기 제2 안정 상태에서 상기 메인 벨트는 폐쇄된 제2 상태를 가질 수 있다.
상기 쌍안정 스프링은 상기 메인 밴드로부터 가해지는 장력에 의하여 상기 제1 안정 상태에서 상기 제2 안정 상태로 변형됨으로써, 상기 메인 벨트는 개방된 상기 제1 상태로부터 폐쇄된 상기 제2 상태로 변형될 수 있다.
상기 메인 벨트는 상기 메인 밴드와 연결될 수 있는 적어도 하나 이상의 벨트 링크와, 기 설정된 각도로 접힘 가능한 적어도 하나의 벤딩 포인트를 포함하고, 상기 벤딩 포인트는 상기 베이스 프레임의 일 단부와 상기 벨트 링크의 사이에 배치될 수 있다.
상기 메인 벨트가 폐쇄된 제2 상태에서 상기 제1 메인 벨트의 일 부분은 상기 제2 메인 벨트의 일 부분과 오버랩되고, 오버랩된 상기 제1 메인 벨트 및 상기 제2 메인 벨트의 각 부분은 부착 요소로 인하여 서로 부착 또는 해제될 수 있다.
상기 제1 메인 밴드 및 상기 제2 메인 밴드의 길이는 조절될 수 있다.
일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는 하방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는 사용자의 허리 부위의 착용감을 개선할 수 있다.
일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는 착용 및 해제가 용이할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 후면 개략도를 나타낸다.
도 2는 사용자에 착용된 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 좌측 측면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 상측에서 바라본 평면도를 나타낸다.
도 4a는 제1 안정 상태의 쌍안정 스프링을 도시하는 사시도이고, 도 4b는 제2 안정 상태의 쌍안정 스프링을 도시하는 사시도이다.
도 5는 쌍안정 스프링의 변위 각도에 따른 포텐셜 에너지를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 허리 플레이트, 메인 밴드 및 메인 벨트의 입체도를 나타낸다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. 일 실시 예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
다만, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서, 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지는 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시 예에 따른 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 연결되거나 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 장치(1)의 후면 개략도를 나타낸다.
일 실시 예에 따른 운동 보조 장치(1)는 사용자에 착용되어 사용자의 거동을 보조할 수 있다. 사용자의 거동은 보행, 달리기, 중량운동 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 운동 보조 장치(1)는 사용자의 하체 관절 중 일부 관절의 운동을 보조하는 방식으로 사용자의 신체를 지지할 수 있다. 운동 보조 장치(1)는 허리, 대퇴부, 종아리 등의 관절 또는 근육을 지지함으로써 사용자의 거동을 보조할 수 있다.
이하, 운동 보조 장치(1)가 사용자의 고관절 및 허리 부위에 장착되어 보행을 보조하는 것을 기준으로 설명하나, 운동 보조 장치(1)의 착용 부위 및 용도는 이에 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치(1)는 허리 플레이트(10), 베이스 프레임(20), 제어 유닛(30a, 30b), 한 쌍의 암(40), 메인 벨트(50) 및 메인 밴드(60)를 포함할 수 있다. 사용자의 신체는 A 방향으로 삽입되어 운동 보조 장치의 내측에 위치될 수 있다.
허리 플레이트(10)는, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 사용자의 요부(허리 부위)에 위치할 수 있다. 허리 플레이트(10)는, 사용자의 요부에 장착되어 사용자의 허리에 쿠션감을 제공하며 사용자의 허리를 지지할 수 있다. 허리 플레이트(10)는, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 운동 보조 장치(1)가 중력에 의하여 하방으로 이탈되지 않도록 사용자의 둔부(엉덩이 부위) 위에 걸쳐질 수 있다. 허리 플레이트(10)는, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 운동 보조 장치(1)의 중량의 일부를 사용자의 허리로 분산시킬 수 있다. 허리 플레이트(10)는, 베이스 프레임(20)과 연결될 수 있다. 허리 플레이트(10)의 양 단부에는 베이스 프레임(20)과 연결될 수 있는 베이스 프레임 연결 요소(미도시)가 형성될 수 있다.
베이스 프레임(20)은, 허리 플레이트(10)의 양 단부로부터 연장될 수 있다. 베이스 프레임(20)의 내측에는 사용자의 요부가 수용될 수 있다. 베이스 프레임은, 적어도 하나 이상의 강체(ridid body) 빔(beam)을 포함할 수 있다. 각각의 빔은 사용자의 요부를 둘러쌀 수 있도록 기 설정된 곡률을 가지는 곡선 형상일 수 있다. 베이스 프레임(20)의 단부에는 메인 벨트(50)가 연결될 수 있다. 베이스 프레임(20)에는 제어 유닛(30)이 장착될 수 있다. 베이스 프레임(20)은 제어 유닛(30)을 장착하기 위한 제어 유닛 커넥터(미도시)를 포함할 수 있다.
제어 유닛(30)은, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 사용자의 좌측에 위치되는 제1 유닛(30a)과, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 사용자의 우측에 위치되는 제2 유닛(30b)을 포함할 수 있다. 제어 유닛(30)은 베이스 프레임(20)에 장착되어 고정될 수 있다. 제어 유닛(30)은 한 쌍의 암(40)에 동력을 전달할 수 있다. 제어 유닛(30)은 한 쌍의 암(40)에 전달되는 동력을 제어하기 위한 전자 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 제어 유닛(30)은 사용자기 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 사용자의 대퇴부의 측면, 요부의 측면 또는 그 사이에 위치될 수 있다.
한 쌍의 암(40)은, 사용자의 양 다리에 착용될 수 있다. 한 쌍의 암(40)은 제어 유닛(30)으로부터 동력을 전달받아, 사용자의 대퇴부, 무릎, 종아리 등의 거동을 보조하는 방향으로 사용자의 다리를 가압할 수 있다. 한 쌍의 암(40)은 사용자의 다리를 감싸는 지지 유닛과, 지지 유닛을 제어 유닛(30)에 연결시키는 연결 프레임을 포함할 수 있다.
메인 벨트(50)는 베이스 프레임(20)과 연결될 수 있다. 메인 벨트(50)는, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 사용자의 좌측 복부를 감쌀 수 있는 제1 메인 벨트(50a)와, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 사용자의 우측 복부를 감쌀 수 있는 제2 메인 벨트(50b)를 포함할 수 있다. 제1 메인 벨트(50a)는 제2 메인 벨트(50b)보다 긴 길이를 가지는 형상으로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 메인 벨트(50a)는 제2 메인 벨트(50b)와 동일한 길이 또는 짧은 길이를 가지는 형상으로 형성될 수 있다. 제1 메인 벨트(50a) 및 제2 메인 벨트(50b)는 베이스 프레임(20)의 양 단부와 각각 연결될 수 있다. 메인 벨트(50)는, 사용자의 신체가 운동 보조 장치(1)에 수용되는 방향(A)으로 삽입되면 사용자의 복부를 감싸는 방향(C)으로 밴딩(bending)될 수 있다. 제1 메인 벨트(50a)와 제2 메인 벨트(50b)는 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 상호 연결된 상태일 수 있다. 메인 벨트(50)는 메인 밴드(60)와 연결되어 있을 수 있다. 메인 벨트(50)는, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 운동 보조 장치(1)의 중량의 일부를 사용자의 복부로 분산시킬 수 있다. 메인 벨트(50)는, 상기 메인 벨트의 내부에 마련되고, 복원력을 통해 2개의 안정 상태 중 어느 하나의 안정 상태(stable state)로 유지되는 쌍안정 스프링(bistable spring)(미도시)을 포함할 수 있다. 쌍안정 스프링(미도시)이 메인 벨트(50) 상에서 배치되는 위치 및 쌍안정 스프링의 보다 자세한 형상에 관하여는 도 3a 내지 도 5에서 상세히 후술한다.
메인 밴드(60)는, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 사용자의 좌측 요부를 감쌀 수 있는 제1 메인 밴드(60a)와, 사용자가 운동 보조 장치(1)를 착용한 상태에서 사용자의 우측 요부를 감쌀 수 있는 제2 메인 밴드(60b)를 포함할 수 있다. 제1 메인 밴드(60a)의 일 단부는 제1 메인 벨트(50a)와 연결될 수 있다. 제1 메인 밴드(60a)의 타 단부는 허리 플레이트(10)와 연결될 수 있다. 제2 메인 밴드(60b)의 일 단부는 제2 메인 벨트(50b)와 연결될 수 있다. 제2 메인 밴드(60b)의 타 단부는 허리 플레이트(10)와 연결될 수 있다. 메인 밴드(60)는, 탄성력을 가지고 탄성변형 될 수 있다. 메인 밴드(60)는, 사용자가 운동 보조 장치(1)에 수용되는 방향(A)으로 삽입되는 경우, 사용자의 허리의 형상에 맞추어 신장(B)될 수 있다.
도 2는 사용자에 착용된 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치(1)의 좌측 측면도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 허리 플레이트(10)는 사용자의 요부 뒤쪽에 장착되고, 사용자의 둔부에 걸쳐짐으로써 운동 보조 장치(1)의 중량의 일부를 지지할 수 있다. 제1 제어 유닛(30a)은 사용자의 좌측 요부에 배치될 수 있다. 베이스 프레임(20)은 허리 플레이트(10)의 단부로부터 연장되어 제어 유닛(30a)을 향하는 방향으로 경사진 상태일 수 있다. 베이스 프레임(20)에 장착된 제1 메인 벨트(50a)는 사용자의 좌측 복부를 감싸고 있는 상태일 수 있다. 암(40)은 사용자의 다리에 장착되어, 제어 유닛으로부터 동력을 전달받을 수 있다.
제1 메인 밴드(60a)는 허리 플레이트(10)와 제1 메인 벨트(50a)와 연결된 상태에서, 사용자의 좌측 요부에 밀착될 수 있다. 밀착된 제1 메인 밴드(60a)는 탄성변형으로 인하여 신장되어 있는 상태일 수 있다. 제1 메인 밴드(60a)는 사용자의 허리에 탄성을 가지고 밀착됨으로써 착용감을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 운동 보조 장치(1)가 그 중량으로 인하여 하방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
또한 사용자의 요부를 감싸는 제1 메인 밴드(60a)로 인하여, 사용자의 요부는 베이스 프레임(20)과 직접 맞닿지 않을 수 있다. 따라서, 사용자의 허리가 베이스 프레임(20)의 내부에서 회전 또는 평행이동 됨에 따라 강체인 베이스 프레임(20)과 복부가 맞닿는 현상을 저감 시킬 수 있다. 다시 말해, 사용자의 신체가 베이스 프레임(20) 내에서 이동(예컨대, 회전이동)됨에 기인하는 베이스 프레임으로 인한 복부의 압박감을 제거 또는 저감시킬 수 있다. 제1 메인 밴드(60a)는 사용자의 신체가 베이스 프레임(20)의 내부에서 회전 또는 평행이동하는 경우, 사용자의 움직임 대응하여 탄성적으로 신장 또는 단축됨으로써 베이스 프레임(20)과 사용자의 신체가 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
도2는 착용된 운동 보조 장치(1)의 좌측면을 도시하지만, 신체의 우측면의 경우에도 상기의 내용이 동일하게 적용될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하게 이해되리라고 본다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치를 상측에서 바라본 평면도를 나타낸다.
구체적으로, 도3a는 메인 벨트(50)가 해제된 제1 상태의 운동 보조 장치(1)를 도시한다.
도 3a를 참조하면, 메인 벨트(50)는 메인 밴드(60)와 연결되는 적어도 하나의 메인 벨트 링크(502)를 포함할 수 있다. 제1 메인 벨트(50a)는 제1 메인 밴드(60a)와 연결되는 제1 메인 벨트 링크(502a)를 포함할 수 있고, 제2 메인 벨트(50b)는 제2 메인 밴드(60b)와 연결되는 제2 메인 벨트 링크(502b)를 포함할 수 있다. 제1 메인 밴드(60a)는 허리 플레이트(10)로부터 제1 메인 벨트 링크(502a)까지 연장될 수 있고, 제2 메인 밴드(60b)는 허리 플레이트(10)로부터 제2 메인 벨트 링크(502b)까지 연장될 수 있다.
사용자의 신체가 메인 프레임(20) 내측의 공간(S)에 수용되는 경우, 사용자의 요부는 제1 메인 밴드(60a) 및 제2 메인 밴드(60b)와 맞닿으며 각각의 메인 밴드가 신장되는 방향(B)으로 가압할 수 있다. 사용자의 허리에 의하여 가압된 제1 메인 밴드(60a) 및 제2 메인 밴드(60b)에는 사용자의 신체를 향하는 방향의 장력(D)이 발생될 수 있다. 상기 장력은 제1 메인 벨트(50a)와 제2 메인 벨트(50b)의 각각의 벨트 링크를 사용자의 신체를 향하는 방향(B)으로 당길 수 있다.
쌍안정 스프링(5011)은 메인 벨트(50)의 내부에 마련되고, 복원력을 통해 2개의 안정 상태 중 어느 하나의 안정 상태로 유지될 수 있다. 2개의 안정 상태는, 쌍안정 스프링(5011)이 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상을 갖는 '제 1 안정 상태'와, 쌍안정 스프링(5011)이 1회 굴곡된 형상을 갖는 '제 2 안정 상태'를 포함할 수 있다.
메인 벨트(50)의 형상은 쌍안정 스프링(5011)의 형상에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 쌍안정 스프링(5011)이 '제 1 안정 상태'에 있을 때 메인 벨트는 해제된 제1 상태를 유지할 수 있고, 쌍안정 스프링(5011)이 '제 2 안정 상태'에 있을 때 메인 벨트는 폐쇄된 제2 상태를 유지할 수 있다.
쌍안정 스프링(5011)은, 제1 메인 벨트(50a)의 내부에 배치되는 제1 쌍안정 스프링(5011a)과, 제2 메인 벨트(50b)의 내부에 배치되는 제2 쌍안정 스프링(5011b)을 포함할 수 있다. 각각의 쌍안정 스프링(5011a, 5011b)은 제1 안정 상태로부터 제2 안정 상태로 변형됨으로써 제1 메인 벨트(50a)와 제2 메인 벨트(50b)의 각각을 사용자의 신체를 감싸는 방향으로 벤딩시킬 수 있다.
쌍안정 스프링(5011)은, 전술한 메인 밴드(60)의 장력이 인가됨으로 제1 안정 상태로부터 제2 안정상태로 변형될 수 있다. 다시 말하면, 제1 메인 벨트 링크(502a) 및 제2 메인 벨트 링크(502b)에 일정 크기 이상의 장력이 가해지는 경우, 제1 메인 벨트(50a) 및 제2 메인 벨트(50b)는 사용자의 복부를 감싸는 방향(C)으로 벤딩될 수 있다. 메인 벨트(50)는, 기 설정된 각도로 접힘 가능한 적어도 하나의 벤딩 포인트(501)를 포함할 수 있다. 제1 메인 벨트(50a)는, 베이스 프레임(20)의 일 단부와 제1 메인 벨트 링크(502a)의 사이에 배치되는 제1 벤딩 포인트(501a)를 포함할 수 있다. 제2 메인 벨트(50b)는, 베이스 프레임(20)의 일 단부와 제2 메인 벨트 링크(502b)의 사이에 배치되는 제2 벤딩 포인트(501b)를 포함할 수 있다. 각각의 벤딩 포인트(501)의 위치는 베이스 프레임의 단부와 각각의 벨트 링크 사이에서 필요에 따라 변경될 수 있다. 이때, 제1 쌍안정 스프링(5011a)과 제2 쌍안정 스프링(5011b)은, 각각 제1 벤딩 포인트(501a)와 제2 벤딩 포인트(501b)의 위치에 배치될 수 있다.
사용자의 신체가 메인 프레임(20) 내측의 공간(S)에 수용됨으로써 각각의 벨트 링크에 장력이 가해지면, 각각의 벤딩 포인트(501a, 501b)에는 굽힘 하중(bending load)이 발생될 수 있다. 굽힘 하중의 세기가 일정 수치를 초과하게 되는 경우, 벤딩 포인트에 배치된 쌍안정 스프링의 형상이 제1 안정 상태로부터 제2 안정 상태로 변형될 수 있고, 따라서 각각의 벤딩 포인트는 벤딩될 수 있다. 따라서, 메인 벨트는 사용자의 복부를 감싸는 제2 상태로 형상이 변형될 수 있다.
제1 메인 벨트(50a)의 길이는 제2 메인 벨트(50b)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 제1 메인 벨트(50a) 및 제2 메인 벨트(50b)의 일 단부에는 제1 메인 벨트(50a) 및 제2 메인 벨트(50b)를 상호 부착시킬 수 있는 부착 요소(51)가 형성될 수 있다.
도 3b는 메인 벨트가 폐쇄된 제2 상태의 운동 보조 장치를 도시한다.
도3b를 참조하면, 쌍안정 스프링(5011)이 제2 안정 상태에 놓임으로써, 제1 메인 벨트가 제1 벤딩 포인트(501a)에서 벤딩되고, 제2 메인 벨트는 제2 벤딩 포인트(501b)에서 밴딩되어, 메인 벨트는 폐쇄된 제2상태로 형상이 변형됨으로써 사용자의 신체를 둘러쌀 수 있다.
제1 메인 벨트 및 제2 메인 벨트가 각각 벤딩된 상태에서, 제1 메인 벨트의 일 단부는 제2 메인 벨트의 일 단부와 오버랩될 수 있다. 부착 요소(51)는 오버랩된 제1 메인 벨트 및 제2 메인 벨트의 각 부분을 부착시킴으로써 메인 벨트가 임의로 해제되지 않도록 고정시킬 수 있다. 제1 메인 밴드(60a) 및 제2 메인 밴드(60b)는 사용자의 요부 및 복부의 형상에 대응하여 탄성 변형될 수 있고, 변형된 상태에서 사용자의 요부 및 복부를 밀착하여 감쌀 수 있다. 제1 메인 밴드(60a) 및 제2 메인 밴드(60b)는 베이스 프레임(20)내에 수용된 사용자의 신체를 베이스 프레임(20)과 이식시킴으로써, 베이스 프레임(20)으로부터 사용자의 신체에 가해지는 압박을 저감시킬 수 있다.
도 4a는 제1 안정 상태의 쌍안정 스프링을 도시하는 사시도이고, 도 4b은 제2 안정 상태의 쌍안정 스프링을 도시하는 사시도이고, 도 5는 쌍안정 스프링의 변위 각도에 따른 포텐셜 에너지를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 4a 내지 도 5를 참조하면, 쌍안정 스프링(5011)은 '제 1 안정 상태'에 있을 때, 길이 방향에 대해 수직한 방향으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 쌍안정 스프링(5011)은 '제 1 안정 상태'에서 '제 2 안정 상태'로 전환되는 동안 볼록한 형상의 곡률이 감소하도록 변형될 수 있다. 다시 말하면, 쌍안정 스프링(12)은 '제 2 안정 상태'에 있을 때, 굴곡진 부분을 제외하고 상대적으로 평평한 형상을 가질 수 있다.
쌍안정 스프링(5011)이 길이 방향을 기준으로 0도인 상태와, 90도인 상태가 각각 포텐셜 에너지가 가장 작은 포인트에 해당하며, '제 1 안정 상태' 및 '제 2 안정 상태'인 것으로 도시되나, 안정 상태를 이루는 각도는 0도 또는 90도에 제한되지 않으며, 쌍안정 스프링의 소재 또는 형상에 따라 다양한 각도로 구현될 수 있음을 밝혀 둔다.
도 6은 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치의 허리 플레이트(10), 메인 밴드(60) 및 메인 벨트(50)의 입체도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 허리 플레이트(10)는 메인 밴드(60)와 연결될 수 있는 제1 링크 요소(11)를 포함할 수 있다. 제1 링크 요소(11)는 메인 밴드(60)에 대응되도록 한 쌍으로 형성될 수 있다.
메인 벨트(50)는 메인 밴드(60)와 연결될 수 있는 제2 링크 요소(52)를 포함할 수 있다. 제2 링크 요소(52)는 메인 밴드에 대응되도록 한 쌍으로 형성될 수 있다. 제2 링크 요소(52)는 메인 벨트(50)상에서 전술한 메인 벨트(50)의 메인 벨트 링크에 해당되는 부분에 배치될 수 있다.
제1 링크 요소(11) 및 제2 링크 요소(52)는 메인 밴드를 장착할 수 있는 슬릿 형태의 개구를 포함할 수 있다. 제1 링크 요소(11) 및 제2 링크 요소(52)의 형상은 도6에 도시되는 바로 한정되는 것은 아니다.
메인 밴드(60)의 길이는 사용자의 신체에 대응되어 조절될 수 있다. 메인 밴드(60)는 길이를 조절할 수 있는 길이 조절 요소(61)를 포함할 수 있다. 길이 조절 요소(61)는 벨크로와 같은 접착 부재일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 허리 플레이트
20: 베이스 프레임
30: 제어 유닛
40: 암
50: 메인 벨트
60: 메인 밴드

Claims (12)

  1. 사용자의 허리 후면에 위치되는 허리 플레이트;
    상기 허리 플레이트의 양 단부로부터 연장되고, 내측에 사용자의 요부를 수용할 수 있는 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 장착되고, 사용자의 복부를 감쌀 수 있는 메인 벨트; 및
    상기 메인 벨트에 연결되고, 신축성을 가지고 사용자의 요부에 밀착될 수 있는 메인 밴드;
    를 포함하는,
    운동 보조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 밴드는 상기 허리 플레이트와 연결됨으로써, 사용자의 요부가 상기 베이스 프레임과 맞닿지 않도록 이격시킬 수 있는,
    운동 보조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 벨트는, 사용자의 좌측 복부를 감쌀 수 있는 제1 메인 벨트와, 제1 메인 벨트의 길이와 동일 또는 상이한 길이로 형성되고 사용자의 우측 복부를 감쌀 수 있는 제2 메인 벨트를 포함하고,
    상기 메인 밴드는, 상기 제1 메인 벨트와 상기 허리 플레이트를 연결하는 제1 메인 밴드와, 상기 제2 메인 벨트와 상기 허리 플레이트를 연결하는 제2 메인 밴드를 포함하는,
    운동 보조 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 메인 밴드는 상기 메인 벨트에 장력을 가함으로써 상기 메인 벨트가 개방 및 폐쇄되도록 동작시킬 수 있는,
    운동 보조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 밴드는, 사용자의 허리에 의하여 탄성변형 됨으로써 상기 메인 벨트가 개방된 제1 상태에서 상기 메인 벨트의 기 설정된 위치에 장력을 가할 수 있는,
    운동 보조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인 벨트의 내부에 마련되고, 복원력을 통해 2개의 안정 상태 중 어느 하나의 안정 상태로 유지되는 쌍안정 스프링;
    을 더 포함하는,
    운동 보조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인 밴드는 상기 쌍안정 스프링을 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상을 갖는 제1 안정 상태로부터 1회 굴곡된 형상을 갖는 제2 안정 상태로 변형시킬 수 있는,
    운동 보조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 쌍안정 스프링의 상기 제1 안정 상태에서 상기 메인 벨트는 개방된 제1 상태를 가지고, 상기 쌍안정 스프링의 상기 제2 안정 상태에서 상기 메인 벨트는 폐쇄된 제2 상태를 가지는,
    운동 보조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 쌍안정 스프링은 상기 메인 밴드로부터 가해지는 장력에 의하여 상기 제1 안정 상태에서 상기 제2 안정 상태로 변형됨으로써, 상기 메인 벨트는 개방된 상기 제1 상태로부터 폐쇄된 상기 제2 상태로 변형될 수 있는,
    운동 보조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 메인 벨트는 상기 메인 밴드와 연결될 수 있는 적어도 하나 이상의 벨트 링크와, 기 설정된 각도로 접힘 가능한 적어도 하나의 벤딩 포인트를 포함하고, 상기 벤딩 포인트는 상기 베이스 프레임의 일 단부와 상기 벨트 링크의 사이에 배치되는,
    운동 보조 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 메인 벨트가 폐쇄된 제2 상태에서 상기 제1 메인 벨트의 일 부분은 상기 제2 메인 벨트의 일 부분과 오버랩되고, 오버랩된 상기 제1 메인 벨트 및 상기 제2 메인 벨트의 각 부분은 부착 요소로 인하여 서로 부착 또는 해제될 수 있는,
    운동 보조 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 제1 메인 밴드 및 상기 제2 메인 밴드의 길이는 조절될 수 있는,
    운동 보조 장치.

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