KR20230024819A - 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇 - Google Patents
직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇에 관한 것으로서, 선택적인 근력보조가 가능한 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇에 있어서, 직렬탄성구동기; 및 직렬탄성구동기와 와이어로 연결되고, 하나 이상의 관절을 포함하는 하단프레임;을 포함하고, 하단프레임은, 와이어가 관절을 경유하며 연장되고, 와이어를 통해 직렬탄성구동기로부터 전달되어 발생하는 보조근력의 정도가 결정되는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇이 제공된다.
Description
본 발명은 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇에 관한 것이다.
웨어러블 로봇은 착용자의 움직임을 보조해주는 장치로 다양한 산업 및 의료분야에서 사용되고 있으나, 착용후 사용자로부터 제한적인 움직임이 보다 개선되어야 한다는 요구가 있는 것이 현실이다. 제한적인 움직임을 유발하는 요소 중 하나는 근력보조에 대한 취약함이다. 이는 착용형 로봇의 자중은 물론 산업분야나 의료분야에서 사용자의 보행을 보조하거나 무거운 물건을 들고 옮기는 과정에서 취하는 동작에 따라 오히려 저해되거나 비효율적으로 작용할 수 있다. 특히, 산업분야에서 물건의 무게를 극복하는데 있어서 사용자의 근력을 보조하는 기능이 없거나 비효율적인 개입이 이루어질 수 있는데, 이러한 비효율적 개입이 지속적으로 발생하여 사용자의 움직임을 저해하는 방향으로도 동력이 작용하므로 다소 비효율적으로 개입하게 되는 것이다. 따라서, 보다 효과적으로 사용자의 제어에 따라 개입할 수 있는 웨어러블 로봇이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 사용자가 웨어러블 로봇을 착용하고 근력이 요구되는 상황에서 선택적으로 근력을 보조할 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 사용자가 웨어러블 로봇을 톨해 수동 또는 반자동으로 근력을 보조할 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇에 관한 것으로서, 선택적인 근력보조가 가능한 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇에 있어서, 직렬탄성구동기; 및 직렬탄성구동기와 와이어로 연결되고, 하나 이상의 관절을 포함하는 하단프레임;을 포함하고, 하단프레임은, 와이어가 관절을 경유하며 연장되고, 와이어를 통해 직렬탄성구동기로부터 전달되어 발생하는 보조근력의 정도가 결정되는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇이 제공된다.
그리고, 하단프레임은, 직렬탄성구동기와 연결되는 지지대; 지지대 및 직렬탄성구동기 중 하나 이상과 연결되어 연장되는 베이스부; 및 베이스부와 일단이 연결되어 사용자의 대퇴부를 따라 연장되는 제1레그부;를 포함하되, 베이스부와 제1레그부의 연결지점에 제1관절이 형성되고, 제1관절에 와이어가 도달하여 제1관절의 회동에 의해 와이어에 텐션이 발생된다.
또한, 하단프레임은, 제1레그부의 타단에 연결되고 사용자의 정강이를 따라 연장되는 제2레그부를 더 포함하고, 제1레그부와 제2레그부가 연결지점에 제2관절이 형성되고, 와이어는 제1관절을 경유하여 제2관절에 도달하며, 제1관절 및 제2관절 중 하나 이상의 회동에 의해 와이어에 텐션이 발생될 수 있다.
또한, 직렬탄성구동기는, 탄성체와 직간접적으로 연결되고 직선왕복이동에 의해 탄성체의 위치를 결정하는 왕복블록; 및 왕복블록과 일측이 핀연결되어 직선왕복이동될 수 있고, 타측은 기 결정된 회동궤적을 따라 왕복이동되는 연결블록;을 포함할 수 있다.
또한, 연결블록의 타측과 핀연결되고, 연결블록의 타측이 기 결정된 회동궤적에 안내되어 선택적인 이동이 될 수 있도록 외측으로 노출된 레버를 더 포함할 수 있다.
그리고, 연결블록의 타측과 핀연결되는 회동블록, 회동블록와 회전중심이 연결되어 회동블록을 회동시키는 회동체 및 회동체를 회전시키는 모터부를 더 포함할 수 있다.
또한, 모터부와 유선 또는 무선으로 연결되어 모터의 회전방향을 선택적으로 결정함으로써 탄성체의 위치가 결정되도록 하는 리모트부를 더 포함할 수 있다.
또한, 제2관절부의 회동은 제1레그부의 제1치합부 및 제2레그부의 제2치합부 간의 치합에 의해 이루어지고, 제1치합부 및 제2치합부 중 적어도 한 측에는 제1레그부 및 제2레그부 간에 형성되는 예각 및 둔각을 포함하는 각도범위의 각도가 감소될수록 반사각 측으로 돌출되는 돌출양이 증가되는 편심블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 웨어러블 로봇을 착용하고 근력이 요구되는 상황에서 선택적으로 근력을 보조할 수 있는 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 사용자가 웨어러블 로봇을 톨해 수동 또는 반자동으로 근력을 보조할 수 있는 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 포함할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 나타낸 것으로서, 도 1(a)는 반자동으로 구동되는 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 나타낸 사시도이고, 도 1(b)는 수동으로 구동되는 직렬탄성구동기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동으로 구동되는 직렬탄성구동기의 단면도를 나타낸 것으로서, 도 2(a)는 레버를 조작하여 탄성체를 인출한 것을 나타낸 것이고, 도 2(b)는 레버를 조작하여 탄성체를 인입한 것을 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 반자동을 구동되는 직렬탄성구동기의 인입 및 인출을 나탄낸 것으로서, 도 3(a)는 모터의 회전을 통해 탄성체가 인출된 상태를 나타낸 것이고, 도 3(b)는 모터의 회전을 통해 탄성체가 인입된 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리모트부를 더 포함하는 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1관절을 나타낸 도면으로서, 도 5(a)는 와이어에 장력이 미발생 또는 낮은 수준으로 발생하고 있는 상태를 나타낸 것이고, 5(b)는 와이어에 장력이 크게 발생한 상태를 나타낸 것이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2관절을 나타낸 도면으로서, 도 6(a)는 와이어에 장력이 미발생 또는 낮은 수준으로 발생하고 있는 상태를 나타낸 것이고, 6(b)는 제1레그부 및 제2레그부 간에 이루는 각도가 증가됨으로써 편심블록에 의해 와이어의 연장경로가 증가되어 장력이 증가되는 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동으로 구동되는 직렬탄성구동기의 단면도를 나타낸 것으로서, 도 2(a)는 레버를 조작하여 탄성체를 인출한 것을 나타낸 것이고, 도 2(b)는 레버를 조작하여 탄성체를 인입한 것을 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 반자동을 구동되는 직렬탄성구동기의 인입 및 인출을 나탄낸 것으로서, 도 3(a)는 모터의 회전을 통해 탄성체가 인출된 상태를 나타낸 것이고, 도 3(b)는 모터의 회전을 통해 탄성체가 인입된 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리모트부를 더 포함하는 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1관절을 나타낸 도면으로서, 도 5(a)는 와이어에 장력이 미발생 또는 낮은 수준으로 발생하고 있는 상태를 나타낸 것이고, 5(b)는 와이어에 장력이 크게 발생한 상태를 나타낸 것이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2관절을 나타낸 도면으로서, 도 6(a)는 와이어에 장력이 미발생 또는 낮은 수준으로 발생하고 있는 상태를 나타낸 것이고, 6(b)는 제1레그부 및 제2레그부 간에 이루는 각도가 증가됨으로써 편심블록에 의해 와이어의 연장경로가 증가되어 장력이 증가되는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 나타낸 것으로서, 도 1(a)는 반자동으로 구동되는 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 나타낸 사시도이고, 도 1(b)는 수동으로 구동되는 직렬탄성구동기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동으로 구동되는 직렬탄성구동기의 단면도를 나타낸 것으로서, 도 2(a)는 레버를 조작하여 탄성체를 인출한 것을 나타낸 것이고, 도 2(b)는 레버를 조작하여 탄성체를 인입한 것을 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 반자동을 구동되는 직렬탄성구동기의 인입 및 인출을 나탄낸 것으로서, 도 3(a)는 모터의 회전을 통해 탄성체가 인출된 상태를 나타낸 것이고, 도 3(b)는 모터의 회전을 통해 탄성체가 인입된 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리모트부를 더 포함하는 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1관절을 나타낸 도면으로서, 도 5(a)는 와이어에 장력이 미발생 또는 낮은 수준으로 발생하고 있는 상태를 나타낸 것이고, 5(b)는 와이어에 장력이 크게 발생한 상태를 나타낸 것이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2관절을 나타낸 도면으로서, 도 6(a)는 와이어에 장력이 미발생 또는 낮은 수준으로 발생하고 있는 상태를 나타낸 것이고, 6(b)는 제1레그부 및 제2레그부 간에 이루는 각도가 증가됨으로써 편심블록에 의해 와이어의 연장경로가 증가되어 장력이 증가되는 것을 나타낸 도면이다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 웨어러블 로봇
100 : 구동모듈
110 : 탄성부
111 : 제1연결부
112 : 제2연결부
113, 151 : 탄성체
120 : 구동부
121 : 커버부
122 : 구동블록
123, 163 : 왕복블록
124, 162 : 연결블록
125 : 회동블록
126 : 회동체
150 : 실린더
152 : 연결부
160 : 레버하우징
161 : 레버
161a : 가이드장공
180 : 리모트부
181 : 제1제어버튼
182 : 제2제어버튼
200 : 하단프레임
201 : 지지대
202 : 와이어
205a : 제1관절
205b : 지지블록
206a : 제2관절
206b : 제2커버부
210 : 베이스부
210a : 권취부
220 : 제1레그부
221 : 제1치합부
220a : 제1커버부
230 : 제2레그부
230a : 편심블록
231 : 제2치합부
240 : 보행부
ES : 탄성구간
VS : 가변구간
TD : 탄성전달방향
100 : 구동모듈
110 : 탄성부
111 : 제1연결부
112 : 제2연결부
113, 151 : 탄성체
120 : 구동부
121 : 커버부
122 : 구동블록
123, 163 : 왕복블록
124, 162 : 연결블록
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231 : 제2치합부
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ES : 탄성구간
VS : 가변구간
TD : 탄성전달방향
Claims (8)
- 선택적인 근력보조가 가능한 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇에 있어서,
상기 직렬탄성구동기; 및
상기 직렬탄성구동기와 와이어로 연결되고, 하나 이상의 관절을 포함하는 하단프레임;을 포함하고,
상기 하단프레임은,
상기 와이어가 상기 관절을 경유하며 연장되고, 상기 와이어를 통해 상기 직렬탄성구동기로부터 전달되어 발생하는 보조근력의 정도가 결정되는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇.
- 청구항 1에 있어서,
상기 하단프레임은,
상기 직렬탄성구동기와 연결되는 지지대;
상기 지지대 및 상기 직렬탄성구동기 중 하나 이상과 연결되어 연장되는 베이스부; 및
상기 베이스부와 일단이 연결되어 사용자의 대퇴부를 따라 연장되는 제1레그부;를 포함하되,
상기 베이스부와 상기 제1레그부의 연결지점에 제1관절이 형성되고, 상기 제1관절에 상기 와이어가 도달하여 상기 제1관절의 회동에 의해 상기 와이어에 텐션이 발생되는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇.
- 청구항 2에 있어서,
상기 하단프레임은,
상기 제1레그부의 타단에 연결되고 상기 사용자의 정강이를 따라 연장되는 제2레그부를 더 포함하고,
상기 제1레그부와 상기 제2레그부가 연결지점에 제2관절이 형성되고, 상기 와이어는 상기 제1관절을 경유하여 상기 제2관절에 도달하며, 상기 제1관절 및 상기 제2관절 중 하나 이상의 회동에 의해 상기 와이어에 텐션이 발생되는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇.
- 청구항 1에 있어서,
상기 직렬탄성구동기는,
탄성체와 직간접적으로 연결되고 직선왕복이동에 의해 상기 탄성체의 위치를 결정하는 왕복블록; 및
상기 왕복블록과 일측이 핀연결되어 직선왕복이동될 수 있고, 타측은 기 결정된 회동궤적을 따라 왕복이동되는 연결블록;을 포함하는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇.
- 청구항 4에 있어서,
상기 연결블록의 상기 타측과 핀연결되고, 상기 연결블록의 상기 타측이 상기 기 결정된 회동궤적에 안내되어 선택적인 이동이 될 수 있도록 외측으로 노출된 레버를 더 포함하는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇.
- 청구항 4에 있어서,
상기 연결블록의 상기 타측과 핀연결되는 회동블록, 상기 회동블록와 회전중심이 연결되어 상기 회동블록을 회동시키는 회동체 및 상기 회동체를 회전시키는 모터부를 더 포함하는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇.
- 청구항 6에 있어서,
상기 모터부와 유선 또는 무선으로 연결되어 모터의 회전방향을 선택적으로 결정함으로써 상기 탄성체의 위치가 결정되도록 하는 리모트부를 더 포함하는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇.
- 청구항 3에 있어서,
상기 제2관절부의 회동은 상기 제1레그부의 제1치합부 및 상기 제2레그부의 제2치합부 간의 치합에 의해 이루어지고,
상기 제1치합부 및 상기 제2치합부 중 적어도 한 측에는 상기 제1레그부 및 상기 제2레그부 간에 형성되는 예각 및 둔각을 포함하는 각도범위의 각도가 감소될수록 반사각 측으로 돌출되는 돌출양이 증가되는 편심블록을 더 포함하는, 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇.
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|---|---|---|---|
| KR1020210106890 | 2021-08-12 | ||
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| KR1020210172156A KR102609639B1 (ko) | 2021-08-12 | 2021-12-03 | 직렬탄성구동기를 포함하는 웨어러블 로봇 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102609639B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101517058B1 (ko) | 2013-11-19 | 2015-05-04 | 현대로템 주식회사 | 고관절용 근력보조로봇 및 이의 제어방법 |
| JP6781091B2 (ja) * | 2017-03-28 | 2020-11-04 | 本田技研工業株式会社 | 肢体動作支援装置 |
| KR20210029079A (ko) * | 2019-09-05 | 2021-03-15 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 허리 근력 보조 장치 및 이를 포함하는 착용 로봇 |
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2021
- 2021-12-03 KR KR1020210172156A patent/KR102609639B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101517058B1 (ko) | 2013-11-19 | 2015-05-04 | 현대로템 주식회사 | 고관절용 근력보조로봇 및 이의 제어방법 |
| JP6781091B2 (ja) * | 2017-03-28 | 2020-11-04 | 本田技研工業株式会社 | 肢体動作支援装置 |
| KR20210029079A (ko) * | 2019-09-05 | 2021-03-15 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 허리 근력 보조 장치 및 이를 포함하는 착용 로봇 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102609639B1 (ko) | 2023-12-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |