KR20240006937A - 다자유도 웨어러블 보조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다자유도 웨어러블 보조 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치는 신체에 착용되어 움직임을 보조하는 웨어러블 보조 장치에 있어서, 신체를 따라 이격 배치되는 복수의 블록, 이웃하는 상기 블록 사이에 좌우 병렬로 배치되는 선형 액츄에이터 및 상기 선형 액츄에이터의 양단과 상기 블록 사이의 연결 각도가 자유롭게 바뀌게 조인트 연결시키는 조인트 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다자유도 웨어러블 보조 장치{MULTI-DOF WEARABLE ASSISTANCE DEVICE}

본 발명은 다자유도 웨어러블 보조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체 척추와 척추기립근의 해부학적 특성에 기반하여 상체의 다자유도 움직임을 허용하면서도 해당 움직임에 대하여 다자유도 보조력을 제공할 수 있는 다자유도 웨어러블 보조 장치에 관한 것이다.

미국 국립 직업안전위생연구소(National Institute for Occupational Safety and Health)에 따르면, 근로 환경에서 발생하는 부상 중에 허리 부상이 가장 빈번하게 발생하는 부상이며 전체 부상의 약 20%를 차지한다. 이를 방지하기 위한 웨어러블 장비에 대한 연구 및 개발이 최근 10년간 활발히 진행되고 있다.

사람의 움직임을 보조할 목적으로 개발되는 웨어러블 장비들은 기본적으로 보조를 목표로 하는 움직임에 대해, 그 움직임을 허용할 수 있는 기구학을 가지도록 설계되어야 한다. 또한, 해당 움직임에 대한 보조력을 제공할 수 있는 보조 메커니즘을 가지고 있어야 한다. 예들 들어, 무릎을 보조하는 웨어러블 장비의 경우 무릎의 flexion/extension을 따라 움직이는 기구학을 가지도록 설계되어야 하며, 해당 움직임을 보조할 때 필요한 파워 및 파워 전달부 파트들에 대한 설계가 필요하다. 기존의 웨어러블 장비들은 이러한 움직임 허용 및 보조력 전달 메커니즘 설계 부분에서 한계점을 가진다.

특히, 사람 상체는 다관절로 연결된 척추로 인해 전후 굽힘, 좌우 굽힘, 비틀림 등 다자유도 움직임을 가지며, 따라서 이에 대응하는 자유도를 갖는 웨어러블 장비를 설계하는 것이 필요하다. 장비가 허용하는 움직임 자유도를 추가할수록 비례하여 장비의 크기 및 무게가 증가하며, 또한 보조 자유도를 추가할수록 파워 및 파워 전달부의 크기 및 무게가 증가하여 장비의 착용성 문제가 발생한다.

대한민국 등록특허 제10-2058649호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 신체를 따라 이격 배치되는 복수의 블록 및 이웃하는 블록 사이에 좌우 병렬로 배치되는 선형 액츄에이터를 블록과의 연결 각도가 자유롭게 바뀌게 조인트 연결시켜, 전후 굽힘, 좌우 굽힘, 비틀림과 같은 다자유도 움직임을 허용하고 해당 움직임에 대하여 다자유도 보조력을 제공할 수 있는 다자유도 웨어러블 보조 장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 신체에 착용되어 움직임을 보조하는 웨어러블 보조 장치에 있어서, 신체를 따라 이격 배치되는 복수의 블록; 이웃하는 상기 블록 사이에 좌우 병렬로 배치되는 선형 액츄에이터; 및 상기 선형 액츄에이터의 양단과 상기 블록 사이의 연결 각도가 자유롭게 바뀌게 조인트 연결시키는 조인트 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다자유도 웨어러블 보조 장치에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 조인트 연결부는 상기 블록과 상기 선형 액츄에이터 사이를 볼소켓 조인트로 연결시킬 수 있다.

여기서, 복수의 상기 블록 중에서 최외곽에 위치하는 블록의 바깥쪽 일측에 좌우 병렬로 배치되며, 각각은 상기 블록들 사이에 일 열로 배치되는 복수의 선형 액츄에이터를 구동시키는 회전 모터를 더 포함하고, 상기 선형 액츄에이터는 상기 회전 모터로부터 회전력을 전달받아 비틀림 회전에 의해 선형 수축 및 팽창 운동을 할 수 있다.

여기서, 상기 조인트 연결부는 상기 블록을 사이에 두고 일 열로 배치되는 이웃하는 선형 액츄에이터 사이를 등속 조인트 연결시키는 등속 조인트 연결부; 및 상기 등속 조인트 연결부의 하우징과 상기 블록 사이를 볼소켓 조인트 연결시키는 볼소켓 조인트 연결부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 등속 조인트 연결부는 상기 블록 일측에 배치되는 상기 선형 액츄에이터 타단을 고정시키는 고정부 및 상기 고정부로부터 연장된 샤프트에 형성된 이너레이스를 포함하는 일측 고정부; 상기 이너레이스에 배치되는 복수의 볼; 상기 볼의 간격을 유지시키는 케이지; 아우터레이스; 및 상기 블록 타측에 배치되는 상기 선형 액츄에이터 일단을 고정시키는 고정부를 포함하고 상기 아우터레이스 타측면에 고정되는 타측 고정부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 볼소켓 조인트 연결부는 외측면이 구형의 일부로 형성된 상기 아우터레이스; 및 상기 블록에 형성되어 상기 아우터레이스가 삽입되며 내측면은 상기 아우터레이스의 외측면에 대응하는 곡면으로 형성되는 소켓부를 포함할 수 있다.

여기서, 복수의 상기 블록 중에서 일측 최외곽에 위치하는 블록과 상기 선형 액츄에이터 사이는 등속 조인트 연결되고, 복수의 상기 블록 중에서 타측 최외곽에 위치하는 블록 일측에 배치되는 선형 액츄에이터와 상기 회전 모터 사이는 등속 조인트 연결될 수 있다.

여기서, 복수의 블록 중에서 최외곽에 위치하는 두 블록을 각각 고정시키는 고정 프레임; 상기 고정 프레임 사이를 연결하는 가이드 레일을 더 포함하고, 복수의 블록들 중에서 중간에 위치하는 블록은 상기 가이드 레일을 따라 상하 이동할 수 있다.

여기서, 상기 가이드 레일을 따라 상하 이동하는 블록은 전후 방향을 축으로 자유 회전할 수 있다.

여기서, 상기 가이드 레일을 따라 상하 이동하는 블록 아래에 전후 방향을 축으로 자유 회전하게 결합되는 가이드 블록; 및 상기 가이드 블록에 회전 가능하게 고정되고 상기 가이드 레일에 접하며 회전하는 롤러를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가이드 레일의 단면은 I 빔 형태로 형성되고, 상기 롤러는 상기 가이드 레일의 함몰된 양 측면을 지지하며 회전하는 수평 롤러 및 상기 가이드 레일의 상측면을 지지하며 회전하는 수직 롤러를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가이드 레일은 유연 소재로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 고정 프레임 사이를 연결하며 가이드 레일을 고정시키며 신체와 접촉하는 유연 소재로 형성되는 유연 지지 프레임; 및 상기 유연 지지 프레임에 고정되어 상기 가이드 레일의 양측을 지지하는 레일 지지부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 레일 지지부는 상기 유연 지지 프레임에 고정되어 상기 가이드 레일 측면과 접하며 수평으로 회전하는 수평 롤러로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 선형 액츄에이터는 평행하게 이격 배치되되 사각 배치되는 네 개의 레일; 및 상기 네 개의 레일 사이에 길이 방향으로 복수개 이격 배치되고, 각 단부가 각 레일에 연결되는 십자 형태의 지지대를 포함하고, 상기 레일의 단부를 회전시키면 상기 레일이 굽어져 변형되고 복수개의 상기 십자 형태의 지지대가 회전하여, 상기 선형 액츄에이터의 길이가 변형될 수 있다.

여기서, 상기 십자 형태의 지지대는 일단부가 각 레일에 형성된 체결홀에 삽입되는 복수의 축부재; 상기 레일의 중앙에 배치되어 상기 축부재의 타단부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 중앙 연결 부재; 상기 축부재에 삽입되어 상기 레일과 상기 중앙 연결 부재 사이에 배치되는 선형부시, 베어링, 탄성부재; 및 상기 레일 외측에서 상기 축부재의 일단부를 고정시키는 연결부재를 포함하고, 상기 십자형태의 지지대가 비틀림 힘에 의해 회전할 때, 상기 선형부시는 상기 탄성부재의 탄성 변형에 의해 축부재의 길이 방향으로 이동이 가능할 수 있다.

여기서, 상기 선형 액츄에이터는 평행하게 이격 배치되는 2개의 레일; 및 상기 레일 사이에 길이 방향으로 복수개 이격 배치되고, 각 단부가 각 레일에 연결되는 가로지지대를 포함하고, 상기 레일의 단부를 회전시키면 상기 레일이 굽어져 변형되고 복수개의 상기 가로지지대가 회전하여, 상기 선형 액츄에이터의 길이가 변형될 수 있다.

여기서, 상기 가로지지대는 양단부가 각 레일에 형성된 체결홀에 삽입되는 축부재; 상기 축부재에 삽입되어 차례로 배치되는 제1 선형부시, 제1 베어링, 탄성부재, 제2 베어링 및 제2 선형부시를 포함하고; 및 상기 레일 외측에서 상기 축부재의 양 단부를 고정시키는 연결부재를 포함하고, 상기 가로지지대가 비틀림 힘에 의해 회전할 때, 상기 선형부시는 상기 탄성부재의 탄성 변형에 의해 축부재의 길이 방향으로 이동이 가능할 수 있다.

여기서, 상기 베어링은 스러스트 베어링(thrust bearing)일 수 있다.

여기서, 착용자의 가슴을 둘러싸는 가슴띠 및 상기 가슴띠 전후로 연결하여 각각은 어깨를 둘러싸는 어깨띠를 포함하는 상체 착용부; 착용자의 허리를 둘러싸는 허리띠를 포함하는 허리 착용부; 착용자의 양 무릎에 착용되는 무 착용부; 및 착용자의 발에 착용되는 발 착용부를 포함하는 착용부를 포함하고, 상기 고정 프레임은 상기 상체 착용부와 상기 허리 착용부에 각각 고정되고, 상기 허리 착용부와 무릎 착용부 사이 및 상기 무릎 착용부와 상기 발 착용부 사이는 케이블로 연결될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 다자유도 웨어러블 보조 장치에 따르면 신체의 다양한 움직임을 제한하지 않으면서, 동시에 해당 움직임에 대한 보조력을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치의 기본 메커니즘을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 메커니즘에 의해 상체의 전후 굽힘, 좌우 굽힘, 비틀림 운동에 대하여 다자유도 움직임을 허용하면서도 이에 대응하는 보조력을 전달하는 개념을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치의 본체부 사시도이다.
도 4는 도 3의 분리 사시도이다.
도 5는 조인트 연결부의 분리 사시도이다.
도 6은 도 5에서 선형 액츄에이터 사이에 배치되는 조인트 연결부의 상세 분리 사시도이다.
도 7은 도 6의 결합 사시도이다.
도 8은 도 4에 도시된 가이드 블록 및 레일 지지부의 확대 도면이다.
도 9는 도 8에서 가이드 레일에 결합된 가이드 블록을 도시하는 측면도이다.
도 10은 도 8에서 가이드 레일에 결합된 레일 지지부를 도시하는 측면도이다.
도 11은 본 실시예에 따른 선형 액츄에이터의 두 움직임 상태를 도시하는 도면이다.
도 12는 전후 굽힘 움직임에 따른 본 발명의 다자유도 웨어러블 보조 장치의 움직임을 설명하는 실사진이다.
도 13은 좌우 굽힘 움직임에 따른 본 발명의 다자유도 웨어러블 보조 장치의 움직임을 설명하는 실사진이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터의 사시도이다.
도 15는 도 14에서 비틀림 되기 이전의 상태를 도시하는 도면이다.
도 16은 도 15의 분해도이다.
도 17은 도 16의 레일을 도시하는 도면이다.
도 18은 도 14의 선형 액츄에이터가 가이드부재, 제한부재 및 지지부재를 더 포함하는 경우에, 가로 지지대를 구성하는 구성요소의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 19는 도 14의 선형 액츄에이터가 가이드부재, 제한부재 및 지지부재를 더 포함하지 않는 경우에, 가로 지지대를 구성하는 구성요소의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터의 사시도이다.
도 21은 도 20의 비틀림 되기 이전의 상태를 도시하는 도면이다.
도 22와 23은 도 21의 선형 액츄에이터의 십자 형태의 지지대를 구성하는 구성 요소의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용부 및 착용부의 메커니즘을 설명하는 도면이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 다자유도 웨어러블 보조 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치의 기본 메커니즘을 도시하는 도면이고, 도 2는 도 1의 메커니즘에 의해 상체의 전후 굽힘, 좌우 굽힘, 비틀림 운동에 대하여 다자유도 움직임을 허용하면서도 이에 대응하는 보조력을 전달하는 개념을 설명하는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치는 신체에 착용되어 신체의 다양한 움직임을 허용하면서도 해당 움직임을 보조하는 보조력을 제공한다. 본 발명에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치는 착용자의 등에 장착되어 척추(상체)의 움직임을 보조하는 장치로 설명되나, 이하 설명되는 본 발명에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치의 개념을 적용하여 다자유도 움직임을 하는 신체의 타 부위에 장착되어 다양한 움직임을 보조하는 장치로 확장 설계되어 사용될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치는 신체의 움직임에 따라 변형되며 보조력을 제공하는 본체부(10) 및 상기 본체부(10)를 신체에 착용시키는 착용부(60)로 구성될 수 있다. 착용부에 관한 설명은 도 24를 참조로 후술하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치의 본체부(10)는 복수의 블록(100), 선형 액츄에이터(200) 및 조인트 연결부를 포함하여 구성될 수 있다.

도 1에 도시되어 있는 것과 같이 블록(100)은 신체를 따라 이격 배치될 수 있다. 이때, 착용자의 등에 배치되는 경우 도시되어 있는 것과 같이 상하 이격 배치될 수 있다.

선형 액츄에이터(200)는 이격 배치되는 블록(100) 사이에 좌우 병렬로 한 쌍으로 각각 배치될 수 있다.

조인트 연결부는 선형 액츄에이터(200)의 양단과 블록(100) 사이의 연결 각도가 자유롭게 바뀌게 조인트 연결시킨다. 이때, 조인트 연결부는 선형 액츄에이터(200)와 블록(100) 사이를 볼소켓 조인트로 연결시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도시되어 있는 것과 같이 선형 액츄에이터(200)의 양단에는 구형의 볼(202)이 형성되고, 블록(100)에는 상기 볼(202)이 삽입될 수 있도록 구형의 소켓(102)이 형성될 수 있다. 따라서, 선형 액츄에이터(200)의 상하단이 볼소켓 조인트로 결합됨에 따라서 블록(100)과 블록(100) 상부에 위치하는 선형 액츄에이터(200) 사이의 연결 각도 및 블록(100)과 블록(100) 하부에 위치하는 선형 액츄에이터(200) 사이의 연결 각도가 자유롭게 바뀔 수가 있다.

상기 구성은 사람의 척추뼈와 척추기립근의 생체역학적인 특징을 기초로 하는데, 여기서 상기 블록(100)은 신체의 척추뼈에 대응될 수 있고 상기 선형 액츄에이터(200)는 척추기립근에 대응될 수 있다.

도 2의 (a)에서와 같이 상체가 전후 방향으로 굽혀졌을 때 블록(100) 사이에 병렬로 배치되는 두 선형 액츄에이터(200)의 길이가 늘어나고 조인트 연결부의 각도 변화에 의해 상체의 전후 굽힘 움직임에 따라서 본체부(10)가 굽혀질 수 있다. 이때, 상체의 전후 굽힘 움직임을 감지하여 상체의 움직임에 따라서 선형 액츄에이터(200)를 동작시켜 상체에 보조력을 제공할 수 있다.

또한, 도 2의 (b)에서와 같이 상체가 좌우 방향으로 굽혀졌을 때 블록(100) 사이에 병렬로 배치되는 두 선형 액츄에이터(200)의 길이가 서로 다르게 변형되고 조인트 연결부의 각도 변화에 의해 상체의 좌우 굽힘 움직임에 따라서 본체부(10)가 좌우 방향으로 굽혀질 수 있다. 이때, 상체의 좌우 굽힘 움직임을 감지하여 상체의 움직임에 따라서 선형 액츄에이터(200)를 동작시켜 상체에 보조력을 제공할 수 있다. 도면에서와 같이 상체를 우측으로 굽히는 경우 좌우 병렬 배치되는 선형 액츄에이터(200) 중에서 좌측의 선형 액츄에이터(200)의 길이를 늘려서 해당 움직임에 따라 본체부(10)가 변형될 수 있다.

또한, 도 2의 (c)에서와 같이 상체가 비틀어졌을 때에도 비틀림 동작에 따라서 블록(100) 사이에 병렬로 배치되는 두 선형 액츄에이터(200)의 길이가 변형되고 비틀림 동작에 다른 조인트 연결부의 각도 변화에 의해 상체의 비틀림 동작에 따라서 본체부(10)가 비틀리도록 변형될 수 있다. 이때, 상체의 비틀림 움직임을 감지하여 상체의 움직임에 따라서 선형 액츄에이터(200)를 동작시켜 상체에 보조력을 제공할 수 있다.

기존의 토크 기반 웨어러블 상체 보조 장치는 고관절 부위에 배치되는 모터를 중심축으로 가슴에 배치되는 가슴 패드를 전후 방향으로 움직이며 보조력을 제공하였다. 상기와 같은 토크 기반 웨어러블 상체 보조 장치는 구조가 간단하지만 상체가 전후 방향으로 움직일 때에만(일방향으로만) 보조력을 제공할 수 있고, 상체를 좌우로 굽히거나 비틀 때에는 상기 움직임에 따라 가슴 패드가 움직이지 못하여 상체의 다양한 움직임에 제한을 가할 수가 있다.

하지만, 본 발명에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치는 사람의 척추 구조를 모사하는 구조에 의해 신체의 다양한 움직임에 대해 순응하여 변형될 수 있고, 이에 따라 보조력을 제공할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조로 설명되는 기본 메커니즘을 기초로 본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치의 상세 구조를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치의 본체부 사시도이고, 도 4는 도 3의 분리 사시도이다.

도 4에 도시되어 있는 것과 같이 복수의 블록(100a, 100b, 100c)이 상하 이격 배치될 수 있다. 도시된 다자유도 웨어러블 보조 장치는 척추의 움직임을 보조하기 위한 것으로 본체부(10)는 착용자의 등에 장착될 수 있다. 따라서, 다자유도 웨어러블 보조 장치를 착용하였을 때 복수의 블록(100a, 100b, 100c)은 등을 따라 상하부로 복수개 이격 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 4개의 블록(100a, 100b, 100c)이 상하로 이격 배치된 것을 예를 들어 설명하고 있는데, 블록(100)의 개수는 반드시 이에 한정되지 않는다.

이때, 복수의 블록(100a, 100b, 100c) 중 최외곽에 배치되는 두 개의 블록(100a, 100c)은 각각 고정 프레임(310a, 310b)에 고정되고, 중간에 위치하는 하나 이상의 블록(100b)들은 상하부에 위치하는 고정 프레임(310a, 310b) 사이를 일직선 형태로 연결하는 가이드 레일(320)을 따라 상하 이동하도록 구성될 수 있다. 이에 관한 상세 구성은 후술하기로 한다.

선형 액츄에이터(200)는 이웃하는 블록(100) 사이에 좌우 병렬로 각각 배치될 수 있다. 도면에서는 4개의 블록(100)들 사이에 3쌍의 선형 액츄에이터(200)가 병렬로 배치될 수 있다.

복수의 블록(100a, 100b, 100c) 중에서 최외곽에 위치하는 블록(100c)의 바깥쪽 일측에 회전 모터(400)가 배치될 수 있다. 도면에서는 가장 아래쪽에 위치하는 블록(100a)의 바깥쪽 일측에 회전 모터(400)가 배치된다. 이때, 회전 모터(400a, 400b)는 좌우 한 쌍 배치되어 좌우로 일렬로 배치되는 선형 액츄에이터(200)를 각각 구동시킬 수 있다. 즉, 우측에 위치하는 회전 모터(400a)는 3 쌍의 선형 액츄에이터(200) 중 우측에 위치하는 선형 액츄에이터(200a)를 한꺼번에 구동시킬 수 있고, 좌측에 위치하는 회전 모터(400b)는 3쌍의 선형 액츄에이터 중 우측에 위치하는 선형 액츄에이터(200b)를 한꺼번에 구동시킬 수 있다.

도 1에 도시되어 있는 것과 같이 블록(100) 사이에 배치되는 각각의 선형 액츄에이터(200)를 개별적으로 구동시킬 수도 있으나, 이 경우 각 선형 액츄에이터(200)를 개별적으로 구동시키기 위한 구성이 복잡해질 수 있다. 이에, 본 발명에서는 동력을 발생시키는 회전 모터(400)를 블록(100a) 최외곽에 한 쌍 구비하고, 한 쌍의 회전 모터(400a, 400b)에서 발생하는 동력을 기초로 2 열로 배치되는 복수개의 선형 액츄에이터(200a, 200b)를 동시에 구동시킬 수 있다.

본 실시예에서 선형 액츄에이터(200)는 회전 모터(400)로부터 회전력을 전달받아 비틀림 회전에 의해 탄성 선형 수축 운동을 한다. 선형 액츄에이터(200)의 상세 구성은 후술하기로 한다.

조인트 연결부(500)는 선형 액츄에이터(200)의 양단과 블록(100) 사이의 연결 각도가 자유롭게 조인트 연결시킨다. 또한, 본 실시예에서 조인트 연결부(500)는 최외곽에 위치하는 블록(100a) 일측에 위치하는 회전 모터(400)로부터 회전력을 상측에 위치하는 선형 액츄에이터(200)에 전달시켜야 한다. 도 1 내지 도 2의 구성에서는 각 선형 액츄에이터(200)가 개별적으로 구동을 하기 때문에 조인트 연결부(500)를 통해 동력을 전달시키는 구조가 필요가 없으나, 본 실시예에서는 조인트 연결부(500)를 통해 회전 모터(400)의 동력을 일열로 배열된 선형 액츄에이터(200a, 200b)에 전달시키는 것이 필요하다. 이에 따른 조인트 연결부(500)의 상세 구조를 설명하기로 한다.

도 5는 조인트 연결부의 분리 사시도이고, 도 6은 도 5에서 선형 액츄에이터 사이에 배치되는 조인트 연결부의 상세 분리 사시도이고, 도 7은 도 6의 결합 사시도이다.

도 5에 도시되어 있는 것과 같이 조인트 연결부(500)는 블록(100)과 선형 액츄에이터(200)가 연결되는 부위에 형성될 수 있는데, 최외곽에 위치하는 블록(100a, 100c)에 형성되는 조인트 연결부(500)와 중간에 위치하는 블록(100b)에 형성되는 조인트 연결부(500)의 구성이 약간 상이할 수 있다.

먼저, 도 5의 (b) 및 도 6 내지 도 7에 도시되어 있는 중간에 위치하는 블록(100b)에 형성되는 조인트 연결부(500)의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

상기 조인트 연결부(500)는 등속 조인트 연결부 및 볼소켓 조인트 연결부를 포함하여 구성될 수 있다.

등속 조인트 연결부는 블록(100b)를 사이에 두고 일렬로 배치되는 선형 액츄에이터(200) 사이를 등속 조인트 연결시킨다. 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 등속 조인트 연결부는 일측 고정부(510), 볼(515), 케이지(520), 아우터레이스(530), 타측 고정부(540)를 포함하여 구성될 수 있다.

일측 고정부(510)에는 블록(100b) 일측에 배치되는 선형 액츄에이터(200)의 타단을 고정시키는 고정부(511) 및 고정부(511) 중심으로부터 연장된 샤프트(512)에 형성된 이너레이스(513)를 포함하여 구성될 수 있다. 고정부(511)는 정사각 형태로 각 꼭지점이 선형 액츄에이터(200)를 향하여 돌출된 형태로 형성되는데, 상기 돌출된 부위에 후술하는 선형 액츄에이터(200)의 레일(210)의 타단이 고정될 수 있다.

이너레이스(513)에는 복수의 볼(515)이 배치되고 복수의 볼(515) 사이의 간격을 유지시키는 케이지(520), 이너레이스(513)와 함께 사이에 볼(515)을 배치시키는 아우터레이스(530)가 형성될 수 있다.

일측 고정부(510)의 샤프트(512) 상에는 이너레이스(513)의 일측에 배치되는 이너레이스 캡(532)이 배치되고, 상기 이너레이스 캡(532) 측면에 아우터레이스(530)가 고정될 수 있다. 또한, 이너레이스(513)의 타측에는 타측 고정부(540)가 배치될 수 있다.

타측 고정부(540)가 아우터레이스(530)의 타측에 고정되어 아우터레이스(530) 및 이너레이스(513)의 타측을 마감할 수 있다. 타측 고정부(540)에는 일측 고정부(510)의 고정부(511)와 동일한 형상으로 블록(100) 타측에 배치되는 선형 액츄에이터(200)의 일단을 고정시키는 고정부(541)가 형성될 수 있다.

상술한 등속 조인트 연결부를 통해 블록(100b) 타측에 배치되는 선형 액츄에이터(200)의 회전에 의해 타측 고정부(540)가 회전할 때 회전력을 일측 고정부(510)에 전달시킬 수 있다. 또한, 등속 조인트 결합에 의해 일측 고정부(510)는 타측 고정부(540)를 중심으로 자유롭게 각도가 바뀔 수 있다. 등속 조인트 연결부를 구성하는 상술한 구성은 도시된 형태에 한정되지 않고, 공지된 다양한 등속 조인트의 형태로 변형될 수도 있다.

등속 조인트 연결부에 의해 블록(100b)을 사이에 두고 선형 액츄에이터(200) 사이에 회전력을 전달할 수 있고, 블록(100b)을 기준으로 일측에 위치하는 선형 액츄에이터(200)의 각도를 자유롭게 바꿀 수 있으나, 타측에 위치하는 선형 액츄에이터(200)는 블록(100b)을 기준으로 자유롭게 각도 변경이 가능하지 않다. 이는 상체의 다양한 움직임에 대하여 이에 대응하여 블록(100b) 및 선형 액츄에이터(200)가 움직이는데 제한을 줄 수 있다. 이에, 볼소켓 조인트 연결부는 상기 제한 문제를 해결하여 본 발명에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치가 상체의 다양한 움직임에 순응하여 변형될 수 있도록 한다.

볼소켓 조인트는 연결부는 등속 조인트 연결부의 하우징(530)과 블록(100b) 사이를 볼소켓 조인트 연결시킨다. 상기 하우징은 등속 조인트 연결부의 아우터레이스(530)에 대응될 수 있다. 아우터레이스(530)의 외측면이 구형의 일부로 형성되고 블록(100b)에는 아우터레이스(530)가 삽입되며 상기 내측면은 아우터레이스(530)의 외측면에 대응하는 구형의 면으로 형성되는 소켓부(102)가 형성되어 등속 조인트 연결부를 구성하는 아우터레이스(530)와 블록(100b) 사이는 볼소켓 조인트 결합으로 연결될 수 있다. 따라서, 등속 조인트 연결부와 볼소켓 조인트 연결부의 구성에 의해 블록(100b) 일측 및 타측에 고정되는 선형 액츄에이터(200)의 각도를 자유롭게 바꿀 수 있음과 동시에 블록(100b) 타측에 위치하는 선형 액츄에이터(200b)의 회전력을 블록(100) 일측에 위치하는 선형 액츄에이터(200)에 전달시킬 수 있다.

상술한 구성의 조인트 연결부는 중간에 배치되는 블록(100b) 좌우에 한 쌍 형성될 수 있다.

최외곽에 위치하는 블록(100a, 100c)과 선형 액츄에이터(200) 사이의 조인트 연결부(500)에는 등속 조인트 연결부만 형성될 수 있다.

즉, 회전 모터(400)가 위치하는 반대 쪽의 일측 최외곽에 위치하는 블록(100c)과 선형 액츄에이터(200) 사이는 등속 조인트 연결될 수 있다. 전술한 등속 조인트 연결부의 아우터레이스(530)에 대응될 수 있는 아우터레이스부(550)가 블록(100c)에 고정될 수 있고, 전술한 타측 고정부(510)의 방향이 반대로 배치되며 이너레이스(513)가 형성된 끝단 고정부(560), 볼(515), 케이지(520)가 상기 아우터레이스부(550)와 함께 등속 조인트 연결을 구성할 수 있다.

또한, 회전 모터(400)가 위치하는 타측 최외곽에 위치하는 블록(100a)에 대하여 일측에 위치하는 선형 액츄에이터(200)와 타측에 위치하는 회전 모터(400) 사이에는 등속 조인트로만 연결될 수 있다. 회전 모터(400)의 모터축 방향은 상기 블록(100a)을 기준으로 고정되기 때문에 별도의 볼소켓 조인트 결합을 추가할 필요가 없다. 전술한 아우터레이스(530)에 대응하는 아우터레이스부(570)가 회전 모터(400)에 결합되어 상기 블록(100a)에 회전 가능하게 삽입되고, 상기 아우터레이스(530)부에 전술한 이너레이스(513) 및 고정부(511)가 형성된 일측 고정부(510), 볼(515), 케이지(520)가 상기 아우터레이스부(570)와 함께 등속 조인트 연결을 구성할 수 있다.

최외곽에 위치하는 블록(100a, 100c)은 각각 고정 프레임(310a, 310c)에 고정될 수 있고, 고정 프레임(310a, 310c) 사이는 가이드 레일(320)이 형성되어 중간에 위치하는 블록(100b)의 상하 이동을 가이드한다. 만약, 중간에 위치하는 블록(100b)이 위치가 고정되지 않는다면 최외곽 블록(100a, 100c) 사이를 2열로 3쌍 배치되는 선형 프레임이 일직선 형태만 유지하며 변형되기 때문에 상체의 다양한 움직임에 따라 본체부(10)가 변형될 수 없다.

이에, 본 발명에서는 중간에 위치하는 블록(100b)이 가이드 레일(320)을 따라 상하 방향으로 자유 이동하도록 하고 전후 방향을 축으로 자유 회전하도록 하여 상체의 다양한 움직임에 따라 블록(100) 및 선형 액츄에이터(200)를 포함하는 본체부(10)가 변형될 수 있도록 하였다.

각 블록(100a, 100b, 100c)들 사이에 배치되는 선형 액츄에이터(200)는 길이 변화에 제한 사항이 있다. 중간에 위치하는 블록(100b)에 대하여 상기와 같은 직진 자유도와 회전 자유도를 부가함에 따라서, 이러한 길이의 종속성 문제를 해결하며 상체의 다양한 움직임에 따라 구속 조건 없이 본체부(10)를 움직일 수가 있다. 이하, 도 8 내지 도 13을 참조로 이에 대한 설명을 하기로 한다.

도 8은 도 4에 도시된 가이드 블록 및 레일 지지부의 확대 도면이고, 도 9는 도 8에서 가이드 레일에 결합된 가이드 블록을 도시하는 측면도이고, 도 10은 도 8에서 가이드 레일에 결합된 레일 지지부를 도시하는 측면도이고, 도 11은 선형 액츄에이터의 두 움직임 상태를 도시하는 도면이고, 도 12는 전후 굽힘 움직임에 따른 본 발명의 다자유도 웨어러블 보조 장치의 움직임을 설명하는 실사진이고, 도 13은 좌우 굽힘 움직임에 따른 본 발명의 다자유도 웨어러블 보조 장치의 움직임을 설명하는 실사진이다.

고정 프레임(310a, 310b) 사이를 연결하는 가이드 레일(320)은 신체의 다양한 움직임에 따라 변형될 수 있도록 유연 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄성 재질인 TPU로 형성될 수 있다.

이때, 상기 가이드 레일(320)은 고정 프레임(310a, 310b) 사이를 연결하는 유연 지지 프레임(330) 상측면에 고정될 수 있다. 유연 지지 프레임(330)은 신체와 접촉하는 프레임으로 착용시 신체에 불편함을 주지 않고 본 실시예와 같이 상체에 장착될 때 상체의 다양한 움직임에 따라 변형될 수 있도록 소프트한 유연 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, dragon skin으로 형성될 수 있다.

즉, 상체의 전후 굽힘, 좌우 굽힘, 비틀림 동작에 대하여 유연 지지 프레임(330) 및 가이드 레일(320)도 함께 유연하게 변형될 수 있도록 형성된다. 이에, 본 발명에서 가이드 레일(320)의 단면적은 I 빔 형태로 형성하고, I 빔을 접촉하는 롤러(155)에 의해 블록(100b)이 상하 이동하도록 하여, 상체의 움직임에 의해 가이드 레일(320)의 형상이 변형됨에도 불구하고 중간에 위치하는 블록(100b)의 상하 움직임을 가이드하는 기능을 유지할 수 있도록 한다.

도 9에 도시되어 있는 것과 같이 블록(100) 아래에는 베어링을 이용하여 전후 방향(복수의 블록(100)이 상하 방향으로 배치될 때 블록(100) 기준 전후 방향)을 축으로 자유 회전이 가능한 가이드 블록(150)이 결합될 수 있다. 또한, 가이드 블록(150)에는 적어도 하나 이상의 롤러(155)가 배치될 수 있는데, 상기 롤러(155)는 가이드 레일(320)과 접하며 회전하여 가이드 레일(320)을 따라 블록(100)을 자유 이동시킬 수가 있다. 롤러(155)는 I 빔 형태의 가이드 레일(320) 함몰된 양측면을 지지하며 회전하는 한 쌍 이상의 수평 롤러(155a) 및 가이드 레일(320)의 상측면을 지지하며 회전하는 수직 롤러(155b)를 포함하며 구성될 수 있다.

따라서, 가이드 블록(150)의 구성에 의해 블록(100b)은 직진 자유도와 회전 자유도를 가지며 가이드 레일(320)을 따라 자유롭게 상하로 움직일 수가 있다.

도 8 및 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 레일 지지부(340)는 유연 지지 프레임(330) 상부에 고정되어 가이드 레일(320) 양측을 지지한다. 이때, 레일 지지부(340)는 가이드 블록(150)의 상하 움직임을 제한하지 않는 위치에 가이드 레일(320)의 길이 방향을 따라 복수개 배치될 수 있다. 가이드 레일(320)의 중간 중간에 가이드 레일(320) 양측을 지지하는 레일 지지부(340)를 구비하여, 상체의 움직임에 따라 가이드 레일(320)의 형상이 변형될 때 가이드 레일(320)의 형상 변화가 생기더라도 가이드 블록(150)을 가이드하는 기능을 더욱더 잘 유지할 수가 있다.

레일 지지부(340)는 도 10에 도시되어 있는 것과 같이 유연 지지 프레임(330)에 고정되어 가이드 레일(320) 측면과 접하며 수형으로 회전하는 한 쌍 이상의 수평 롤러로 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이 가이드 레일(320)의 단면이 I 빔 형태인 경우 함몰된 양측 지점에 수평 롤러가 접하며 회전하도록 구성될 수 있다.

도 11은 회전 모터(400)의 회전에 의해 후술하는 선형 액츄에이터(200)의 길이 변화에 따른 본체부(10)의 길이 변화를 도시한다.

도 12의 (a)에서는 도 11의 선형 액츄에이터(200)를 포함하는 본 발명에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치를 장착하여 상체를 똑바로 세운 자세의 사진을 도시하고 도 12의 (b)에서는 상체를 앞으로 굽혔을 때의 장치를 도시한다. 상체를 앞으로 굽혔을 때 유연 지지 프레임(330)을 포함하는 가이드 레일(320)이 상하로 늘어나고 이와 동시에 선형 액츄에이터(200)의 길이가 늘어날 수 있다. 이때, 중간에 위치하는 가이드 블록(150)이 가이드 레일(320)을 따라 상하로 자유롭게 이동할 수 있어서, 블록(100) 사이의 간격은 비교적 일정한 간격을 유지하며 상부로 이동함을 확인할 수 있다.

도 13에서는 상체를 왼쪽으로 굽혔을 때의 블록(100)의 위치 변화를 도시하는데, 참고로 블록(100)의 위치 변화를 잘 표현하기 위해서 중간에 위치하는 블록(100b)에 흰 테이프를 부착하였다. 도 13의 (b)에서 확인할 수 있는 것과 같이 상체를 왼쪽으로 굽혔을 때 상체의 움직임에 따라 유연 지지 프레임(330) 및 가이드 블록(150)이 상체의 중심을 따라 변형됨을 확인할 수 있고, 이에 따라 선형 액츄에이터(200)의 길이가 늘어날 때 중간에 위치하는 블록(100b) 사이의 간격이 변형됨과 동시에 각 블록(100b)의 회전 각도가 다르게 자유 변형됨을 확인할 수 있다. 중간에 위치하는 블록(100b)에 전술한 직진 자유도와 회전 자유도가 없다면 상기와 같은 상체 움직임에 따라 유연하게 장치를 변형시킬 수 없고 장치에 무리가 가해질 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 선형 액츄에이터(200)에 관하여 설명하기로 한다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터의 사시도이고, 도 15는 도 14에서 비틀림 되기 이전의 상태를 도시하는 도면이고, 도 16은 도 15의 분해도이고, 도 17은 도 16의 레일을 도시하는 도면이고, 도 18은 도 14의 선형 액츄에이터가 가이드부재, 제한부재 및 지지부재를 더 포함하는 경우에, 가로 지지대를 구성하는 구성요소의 배치관계를 나타내는 도면이고, 도 19는 도 14의 선형 액츄에이터가 가이드부재, 제한부재 및 지지부재를 더 포함하지 않는 경우에, 가로 지지대를 구성하는 구성요소의 배치관계를 나타내는 도면이고, 도 20은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터의 사시도이고, 도 21은 도 20의 비틀림 되기 이전의 상태를 도시하는 도면이고, 도 22와 23은 도 21의 선형 액츄에이터의 십자 형태의 지지대를 구성하는 구성 요소의 배치관계를 나타내는 도면이다.

참고로, 도 14 내지 도 19에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터(200)를 도시하고, 도 20 내지 도 23에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터(200')를 도시한다.

먼저, 도 14 내지 도 19를 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터(200)를 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터(200)는 레일(210) 및 가로지지대(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 15에 도시되어 있는 것과 같이 레일(210)은 평행하게 이격 배치되는 2개의 레일(210a, 210b)로 구성될 수 있다.

그리고 레일(210a, 210b) 사이에는 길이 방향으로 복수개 이격 배치되고 각 단부가 레일(210a, 210b)에 연결되는 가로지지대(220a, 220b)가 형성될 수 있다. 이때 복수개의 가로지지대(220a, 220b) 사이의 거리는 동일할 수 있고 또는 다를 수 있다. 본 발명의 도면에는 제1 레일(210a)과 제2 레일(210b) 사이에 4개의 가로지지대(220a, 220b)가 배치된 실시예가 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예에 따라 3개 또는 5개 이상의 가로지지대(220)가 배치될 수도 있다.

복수개의 가로지지대(220a, 220b) 각각은 서로 동일하거나 또는 크기면에서 다를 수 있다. 제1 레일(210a)과 제2 레일(210b)의 양 끝단에 각각 배치된 가로지지대(220a)는, 레일(210) 중간에 배치된 가로지지대(220b)보다, 가로지지대(220)의 크기가 크게 도시되었지만, 가로지지대(220)의 크기면에서 차이가 있을 뿐이고, 복수개의 가로지지대(220a, 220b) 각각을 구성하는 구성요소는 서로 동일할 수 있다.

레일(210)의 길이 방향을 축으로 비틀림 힘을 가하여 제1 레일(210a)의 일단부와 제2 레일(210b)의 일단부를 함께 회전시키면, 도 14에 도시되어 있는 것과 같이 제1 레일(210a)과 제2 레일(210b)이 변형되고 복수개의 가로지지대(220a, 220b)가 회전하여, 본 선형 액츄에이터(200)의 길이는 줄어들 수 있다.

레일(210)은 소정의 폭과 길이와 두께를 갖는 판 형상으로 형성될 수 있다. 레일(210)의 길이는 일방향으로 길게 형성되며, 폭은 길이에 비해 작고, 두께는 폭에 비해 작다. 레일(210)은 도 14와 같이 비틀림 힘에 의해 변형될 수 있도록 휘는 성질인 가요성(可撓性, flexibility)을 가지는 것이 바람직하다. 다만, 레일(210)은 레일(210)의 길이방향으로 늘어나거나 또는 줄어드는 성질은 갖지 않는 것이 바람직하다.

도 16에 도시되어 있는 것과 같이 레일(210)에는 복수개의 관통홀(212)이 형성될 수 있다. 관통홀(212)에는 하기에서 설명하는 가로지지대(220)의 축부재(255)와 연결부재(225)가 배치되어 가로지지대(220)와 레일(210)을 연결시킨다.

복수개의 가로지지대(220a, 220b) 각각은 축부재(255), 복수개의 연결부재(225), 복수개의 선형부시(235), 복수개의 베어링(240) 및 탄성부재(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 복수개의 선형부시(235)는 좌우 대칭 배치되는 제1 선형부시(235)와 제2 선형부시(235)를 포함하고, 북수 개의 베어링(240)은 좌우 대칭 배치되는 제1 베어링(240)과 제2 베어링(240)을 포함할 수 있다.

축부재(255)에는 차례로 제1 선형부시(235), 제1 베어링(240), 탄성부재(260), 제2 베어링(240) 및 제2 선형부시(235)가 배치될 수 있다.

구체적으로, 가로지지대(220)의 축부재(255)는 제1 레일(210a)과 제2 레일(210b) 사이에 배치된다.

축부재(255)는 일방향으로 소정의 길이를 갖고 단면이 원형인 막대형상으로 형성될 수 있다. 축부재(255) 양 단부에는 축부재(255)의 길이방향으로 소정의 깊이를 갖는 홈인 체결홈(미도시)이 형성될 수 있다. 가로지지대(220)의 축부재(255)가 제1 레일(210a)과 제2 레일(210a) 사이에 배치되고, 축부재(255)에는 차례로 제1 선형부시(235), 제1 베어링(240), 탄성부재(260), 제2 베어링(240), 제2 선형부시(235)가 삽입 배치되는데, 상기 체결홈에 연결부재(225)가 삽입되어 레일(210a, 210b)을 사이에 두고 고정될 수 있다.

연결부재(225)는 일종의 볼트(bolt)일 수 있다. 연결부재(225)가 볼트인 경우에는 체결홈의 내측면에는 나사산이 형성될 수 있다. 연결부재(225)(예로, 볼트)는 머리와 나사산이 형성된 기둥을 가질 수 있다. 연결부재의 기둥은 레일(210)의 관통홀(212)을 관통한 후 축부재(255)의 체결홈에 삽입됨으로써 연결부재(225)는 축부재(255)에 고정될 수 있다.

제1 레일(210a)의 관통홀(212)의 지름은 연결부재(225)의 머리의 단면 지름보다는 작고, 연결부재(225)의 기둥의 단면 지름보다는 크다. 따라서, 연결부재(225)의 기둥이 제1 레일(210a)의 관통홀(212)을 관통하더라도 연결부재(225)의 머리는 제1 레일(210a)의 관통홀(212)을 관통하지 못한다.

또한, 제1 레일(210a)의 관통홀(212)의 지름은 축부재(255)의 단면 지름보다 크다. 따라서, 축부재(255)는 제1 레일(210a)의 관통홀(212)을 관통할 수 있다. 따라서, 축부재(255)가 제1 레일(210a)의 관통홀(212)에 삽입된 상태에서(제1 레일(210a)이 축부재(255)에 끼워진 상태에서), 제1 레일(210a)은 축부재(255)의 길이방향으로 이동할 수 있다.

하나의 연결부재(225), 제1 레일(210a) 및 축부재(255)의 일단부가 연결된 경우를 정리하면 다음과 같다. 연결부재(225)의 기둥이 제1 레일(210a)의 관통홀(212)을 관통한 후 축부재(255)의 일단부에 형성된 체결홈에 삽입되어 고정되면, 연결부재(225)의 머리의 단면 지름이 제1 레일(210a)의 관통홀(212)의 지름보다 크기 때문에 제1 레일(210a)은 축부재(255)의 길이방향을 따라 이동할 수 있지만, 제1 레일(210a)은 연결부재(225)의 머리(211)에 의해 연결부재(225) 의 머리(211)가 있는 방향으로는 축부재(255)를 이탈하지 못한다.

본 발명의 실시예에 따라, 연결부재(225)의 기둥에는 일종의 와셔(washer)가 끼워져 배치될 수 있다.

제1 레일(210a)과 가로지지대(220) 일단부 사이의 연결 구조는 제2 레일(210b)과 가로지지대(220) 타단부 사이의 연결 구조와 동일하다.

제1 레일(210a) 및 제2 레일(210b)에 형성된 관통홀(212)에는 이음부재(230)가 배치될 수 있다. 이음부재(230)는 링 형상으로, 레일(210)의 관통홀(212)에 삽입되고, 레일(210)의 관통홀(212) 내주면을 감싼다. 이음부재(230)는, 축부재(255)가 레일(210)의 관통홀(212)에 삽입된 상태(레일(210)이 축부재(255)에 끼워진 상태)에서 레일(210)이 축부재(255)의 길이방향으로 이동할 때 레일(210)의 관통홀(212)의 내주면과 축부재(255)의 외주면 사이의 마찰을 줄일 수 있도록 한다.

선형부시(235)는 제1 선형부시(235)와 제2 선형부시(235)로 구성되며 동일한 구조이다. 선형부시(235)는 몸체부(2351)와, 상기 몸체부(2351)의 일측 외주면에 돌출 형성된 연장부(2352)를 포함한다. 몸체부(2351)는 일방향으로 소정의 길이를 갖고, 길이방향 중심축을 따라 몸체부(2351)를 관통하는 관통홀을 갖는 원통형의 관형으로 형성된다. 관통홀에는 축부재(255)가 삽입되어 배치된다.

몸체부(2351)의 관통홀에 축부재(255)가 삽입되어 배치된 상태에서, 선형부시(235)는 축부재(255)의 길이방향을 따라 이동할 수 있다. 구체적으로, 복수개의 가로지지대(220a, 220b)가 비틀림 힘에 의해 회전할 때, 제1 선형부시(235)와 제2 선형부시(235)는 하기에서 설명하는 탄성부재(260)의 탄성변형에 의해 축부재(255)의 길이방향을 따라 이동 가능하다. 좀더 구체적으로, 복수개의 가로지지대(220)가 비틀림 힘에 의해 회전할 때, 제1 선형부시(235)와 제2 선형부시(235)는 탄성부재(260)의 탄성변형에 의해 서로 가까워지거나 또는 멀어질 수 있다.

또한, 몸체부(2351)의 관통홀에 축부재(255)가 삽입되어 배치된 상태에서, 선형부시(235)(구체적으로 몸체부)는 축부재(255)의 중심축을 따라 회전할 수 있다. 구체적으로, 복수개의 가로지지대(220a, 220b)가 비틀림 힘에 의해 회전할 때, 제1 선형부시(235)와 제2 선형부시(235)는 탄성부재(260)의 탄성변형에 의해 축부재(255)의 길이방향을 따라 이동하면서 축부재(255)의 중심축을 따라 회전할 수 있다.

제1 선형부시(235)의 몸체부(2351)에는 제1 베어링(240)이 배치되고, 제2 선형부시(235)의 몸체부(2351)에는 제2 베어링(240)이 배치된다. 제1 베어링(240)과 제2 베어링(240)은 동일한 베어링(240)이므로, 제1 베어링(240)과 제2 베어링(240)에 대한 동일한 내용의 설명에서는 단지 베어링(240)이라고 명한다.

선형부시(235)의 몸체부(2351) 내에 형성된 관통홀에는 축부재(255)가 배치되고, 선형부시(235)의 몸체부(2351)의 외주면에는 베어링(240)이 배치된다. 몸체부(2351)의 외주면은 베어링(240)의 중심홀을 이루는 내주면과 접촉한다. 이때, 베어링(240)은 하중이 축을 따라서 가해지는 스러스트 베어링(thrust bearing)일 수 있다. 베어링(240)은 선형부시(235)의 몸체부(2351)에 배치된 상태에서 선형부시(235)와 함께 축부재(255)의 길이방향을 따라 이동할 수 있다.

본 발명에 따른 선형 액츄에이터(200)는 선형 액츄에이터(200)의 수축(길이가 줄어듦)을 위해 비틀리면, 제1 레일(210a)과 제2 레일(210b)이 서로 더 가까워져 탄성부재(260)를 압축하여 탄성 에너지를 저장한다. 그리고 저장된 탄성 에너지를 이용하여 선형 액츄에이터(200)의 수축 전 상태로 복원시킬 수 있다.

탄성부재(260)에 가해지는 압축력은 탄성부재(260)와 선형부시(235) 사이에 마찰을 발생시키며, 이는 탄성부재(260)와 선형부시(235) 사이에 배치된 베어링(240)에 의해 감소될 수 있다.

탄성부재(260)는 탄성체로서, 원통 형상의 코일 스프링(coil spring)일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 복수개의 가로지지대(220) 각각의 탄성부재(260)의 탄성계수는 서로 동일하거나 또는 다를 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 복수개의 가로지지대(220a, 200b) 중에서, 레일(210) 양 끝단에 배치된 가로지지대(220a)의 탄성부재(260)의 탄성계수는, 레일(210) 중간에 배치되는 가로지지대(220)의 탄성부재(260)의 탄성계수보다 낮을 수 있다.

복수개의 가로지지대(220)의 구성은 일부 다를 수도 있다. 예를 들어 도 16의 레일(210) 양 끝단에 형성된 가로지지대(220)는 도 18에서와 같이 및 복수개의 가이드부재(245) 및/또는 제한부재(265) 및/또는 지지부재(250)를 더 포함할 수 있다. 여기서 복수개의 가이드부재(245)는 제1 가이드부재(245)와 제2 가이드부재(245)를 포함하고, 복수개의 지지부재(250)는 제1 지지부재(250)와 제2 지지부재(250)를 포함한다.

가이드부재(245), 제한부재(265) 및 지지부재(250)는 축부재(255)에 배치된다.

제1 가이드부재(245)와 제2 가이드부재(245)는 동일한 가이드부재(245)이므로, 제1 가이드부재(245)와 제2 가이드부재(245)에 대한 동일한 내용의 설명에서는 단지 가이드부재(245)이라고 명한다.

가이드부재(245)는 일방향으로 소정의 길이를 갖는 원통형의 관형으로 형성되며, 가이드부재(245)의 길이방향 중심축을 따라 가이드부재(245)를 관통하는 관통홀을 갖는다. 상기 관통홀에는 축부재(255)가 삽입되어 배치된다. 또한, 제한부재(265)는 일방향으로 소정의 길이를 갖는 원통형의 관형으로 형성되며, 제한부재(265)의 길이방향 중심축을 따라 제한부재(265)를 관통하는 관통홀을 갖는다. 상기 관통홀에는 축부재(255)가 삽입되어 배치된다.

제한부재(265)는 제1 가이드부재(245)와 제2 가이드부재(245) 사이에 배치된다. 제한부재(265)는 제한부재(265)의 양측에 각각 배치되는 가이드부재(245)의 움직임을 제한할 수 있다. 구체적으로, 제1 레일(210a)과 제2 레일(210b)사이에 축부재(255)가 배치되고, 축부재(255)에는 차례로 제1 가이드부재(245), 제한부재(265), 제2 가이드부재(245)가 끼워져 배치된다. 이때 제1 가이드부재(245)와 제2 가이드부재(245)는 제한부재(265)에 의해 움직임이 제한되어 축부재(255)를 따라 이동하지 못한다.

가이드부재(245)의 외주면에는 선형부시(235)가 배치된다.

복수개의 가로지지대(220a, 220b)가 비틀림 힘에 의해 회전할 때, 제1 선형부시(235)는 제1 가이드부재(245)의 길이방향으로 이동할 수 있고, 제2 선형부시(235)는 제2 가이드부재(245)의 길이방향으로 이동할 수 있다.

제1 가이드부재(245)의 관통홀에는 축부재(255)가 배치되고, 제1 가이드부재(245)의 외주면에는 제1 선형부시(235)가 배치된다. 즉, 제1 선형부시(235)의 몸체부(2351) 내에 형성된 관통홀에는 제1 가이드부재(245)가 배치된다. 제1 가이드부재(245)는 제한부재(265)에 의해 움직임이 제한되며, 제1 선형부시(235)는 제1 가이드부재(245)의 길이방향을 따라 일방향으로 이동하거나 또는 일방향의 반대방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제1 선형부시(235)는 제1 가이드부재(245)의 중심축을 따라 일방향으로 회전하거나 또는 일방향의 반대방향으로 회전할 수 있다.

제1 지지부재(250)와 제2 지지부재(250)는 동일한 지지부재(250)이므로, 제1 지지부재(250)와 제2 지지부재(250)에 대한 동일한 내용의 설명에서는 단지 지지부재(250)이라고 명한다.

지지부재(250)는 소정의 두께를 갖는 원판 형상으로 형성될 수 있고, 중심부에 관통홀을 갖는다.

지지부재(250)의 관통홀에는 선형부시(235)의 몸체부(2351)가 삽입되어 배치된다. 그리고 지지부재(250)는 베어링(240)과 탄성부재(260) 사이에 배치되어 탄성부재(260)를 지지할 수 있다.

이와 같이 축부재(255)에는 차례로 제1 선형부시(235), 제1 베어링(240), 제1 지지부재(250), 탄성부재(260), 제2 지지부재(250), 제2 베어링(240), 제2 선형부시(235)가 배치된다. 제1 가이드부재(245)가 축부재(255)에 끼워져 배치되는 경우에는, 제1 가이드부재(245)의 외주면에 제1 선형부시(235), 제1 베어링(240) 및 제1 지지부재(250)가 배치된다. 이때, 제1 베어링(240)과 제1 지지부재(250)는 제1 선형부시(235)의 몸체부(2351) 외주면에 배치된다. 그리고, 제2 가이드부재(245)가 축부재(255)에 끼워져 배치되는 경우에는, 제2 가이드부재(245)의 외주면에 제2 선형부시(235), 제2 베어링(240) 및 제2 지지부재(250)가 배치된다. 이때, 제2 베어링(240)과 제2 지지부재(250)는 제2 선형부시(235)의 몸체부(2351)의 외주면에 배치된다.

이하, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선형 액츄에이터(200')의 구성을 도 20 내지 도 23을 참조로 설명하기로 한다.

이하의 설명에서는 도 14 내지 도 19를 참조로 설명한 선형 액츄에이터(200)의 구성과 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

전술한 실시예에서는 두 개의 레일(210a, 210b)과 복수의 가로지지대(220a, 220b)로 구성되나, 본 실시예에서는 네 개의 레일(210'a, 210'b, 210'c, 210'd)과 복수의 십자 형태의 지지대(220'a, 220'b)로 구성될 수 있다.

본 실시예에서는 도 19에 도시되어 있는 것과 같이 네 개의 레일(210'a, 210'b, 210'c, 210'd)이 평행하게 이격 배치되되 사각 배치될 수 있다. 또한, 네 개의 레일(210'a, 210'b, 210'c, 210'd) 사이에 길이 방향으로 복수개 이격 배치되고 각 단부가 각 레일(210'a, 210'b, 210'c, 210'd)에 연결되는 십자 형태의 지지대(220'a, 220'b)를 포함할 수 있다.

레일(210')의 단부를 회전시키면 십자 형태의 지지대(220')가 회전하며 레일(210')이 굽어져 변형되고, 따라서 선형 액츄에이터(200')의 길이가 변형될 수 있다. 전술한 실시예에서는 두 개의 레일(210a, 210b)에 가로지지대(220)가 연결되어 레일(210)의 비틀림 회전에 의해 레일(210)이 변형될 때 안정성이 다소 떨어질 수가 있으나, 본 실시예에서는 네 개의 레일(210'a, 210'b, 210'c, 210'd)을 이용하여 4점에서 연결 지지되는 십자 형태의 지지대(220')를 형성함에 따라서 레일(210')의 비틀림 회전에 의해 레일(210')이 더욱 안정적으로 변형될 수 있다.

십자 형태의 지지대(220’) 구성을 보다 자세히 설명을 하면, 도 23에 도시되어 있는 것과 같이 네 개의 레일 십자 형태의 지지대(220') 중앙에는 중앙 연결 부재(270')가 배치될 수 있다. 중앙 연결 부재(270’)에는 축부재(255')의 타단부가 삽입되는 삽입홀(272')이 형성될 수 있다. 십자 형태를 형성하도록 네 개의 축부재(255)가 상기 삽입홀(272')에 삽입되도록 삽입홀(272')은 상하좌우 방향으로 네 개 형성될 수 있다.

레일(210')의 관통홀에는 전술한 이음부재(230')가 삽입될 수 있고, 각각의 축부재(255')는 연결부재(225')를 통해 레일(210') 외측에서 결합될 수 있다. 연결부재(225')를 통한 축부재(255')와의 결합구조는 전술한 실시예의 구성과 동일하기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

축부재(255')를 따라 선형부시(235'), 베어링(240'), 탄성부재(260')가 차례로 배치될 수 있다. 본 실시예에서 탄성부재(260')는 베어링(240')과 중앙 연결 부재(270’) 사이에 배치될 수 있다.

변형례로 도 22에 도시되어 있는 것과 같이 축부재(255')를 따라 선형부시(235'), 탄성부재(260'), 베어링(240')이 차례로 배치될 수도 있다.

참고로 도 22의 십자 형태의 지지대(220’)는 레일(210') 양 끝단에 위치하는 십자 형태의 지지대(220’) 구성일 수 있고, 도 23의 십자 형태의 지지대(220’)는 레일(210') 중간의 십자 형태의 지지대(220’) 구성일 수 있다. 복수개의 십자 형태의 지지대(220’) 구성은 도 22의 형태만 가지거나 또는 도 23의 형태만 가지도록 하여 모두 동일하게 구성될 수도 있다.

이하, 도 24를 참조로 착용부(60)에 대하여 설명하기로 한다.

도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용부 및 착용부의 메커니즘을 설명하는 도면이다.

착용부(60)는 전술한 구성의 본체부(10)를 신체에 착용시킨다. 본 발명은 회전 모터(400)의 구동력에 의해 상체의 움직임을 보조한다. 따라서, 회전 모터(400)에 의한 동력이 신체에 안정적으로 전달되도록 하기 위해서는 본체부(10)가 신체에 밀착되게 착용되어야 하고 회전 모터(400)의 구동력에 의한 반발력으로 본체부(10)의 위치가 쉽게 이탈하지 않도록 고정되는 것이 필요하다. 동시에, 본 발명에 따른 다자유도 웨어러블 보조 장치의 본체부(10)는 신체에 착용되므로 착용자에게 불편함을 주지 않으며 착용될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본체부(10)를 신체에 착용하는 착용부(60)는 상체 착용부(610), 허리 착용부(620), 무릎 착용부(630) 및 발 착용부(640)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 착용부(60)는 직물(textile) 기반으로 제작되고 각 착용부(610, 620, 630, 640) 사이를 연결하는 부분은 Bowden cable(650)을 이용하여 제작함으로써, 본체부(10)에서 발생하는 보조력의 손실을 최소화하며 효과적으로 착용자에게 전달할 수 있도록 하였다.

상체 착용부(610)는 착용자의 가슴을 둘러싸는 가슴띠(612), 가슴띠(612) 전후로 연결하여 각각은 어깨를 둘러싸는 어깨띠(614)를 포함하여 구성될 수 있다.

허리 착용부(620)는 착용자의 허리를 둘러싸는 허리띠를 포함할 수 있다.

이때, 본체부(10)의 상하 고정 프레임(320a, 320c)은 각각 상체 착용부(610)와 허리 착용부(620)에 고정될 수 있다.

무릎 착용부(630)는 착용자의 양 무릎에 착용된다. 또한, 발 착용부(640)는 착용자의 발에 착용된다. 이때, 허리 착용부(620)와 무릎 착용부(630) 사이 및 무릎 착용부(630)와 발 착용부(640) 사이는 강성이 뛰어난 Bowden cable(650)이 연결될 수 있다.

착용부(60)의 각 라인은 최대한 lines of non-extension 부위에 위치하도록 하여 착용자의 움직임에 최대한 구속을 주지 않도록 배치될 수 있다. 또한, 발 착용부(640)에 의해 본체부(10)에서 발생하는 반작용력을 지면으로 전달할 수 있어서 본체부(10)에 발생하는 보조력의 손실을 최소화하며 착용자에게 전달시킬 수가 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

10: 본체부
100: 블록
102: 소켓, 소켓부
150: 가이드 블록
155: 롤러
200, 200': 선형 액츄에이터
202: 볼
210, 210': 레일
212: 관통홀
220: 가로지지대
220': 십자 형태의 지지대
225, 225': 연결부재
230, 230': 이음부재
235, 235': 선형부시
240, 240': 베어링
245: 가이드부재
250: 지지부재
255, 255': 축부재
260, 260': 탄성부재
265: 제한부재
270': 중앙 연결 부재
272': 삽입홀
310: 고정 프레임
320: 가이드 레일
330: 유연 지지 프레임
340: 레일 지지부
400: 회전 모터
500: 조인트 연결부
510: 일측 고정부
511: 고정부
512: 샤프트
513: 이너레이스
515: 볼
520: 케이지
530: 아우터레이스, 하우징
532: 이너레이스 캡
540: 타측 고정부
541: 고정부
550: 아우터레이스부
560: 끝단 고정부
570: 아우터레이스부
60: 착용부
610: 상체 착용부
620: 허리 착용부
630: 무릎 착용부
640: 발 착용부

Claims (20)

1. 신체에 착용되어 움직임을 보조하는 웨어러블 보조 장치에 있어서,
   신체를 따라 이격 배치되는 복수의 블록;
   이웃하는 상기 블록 사이에 좌우 병렬로 배치되는 선형 액츄에이터; 및
   상기 선형 액츄에이터의 양단과 상기 블록 사이의 연결 각도가 자유롭게 바뀌게 조인트 연결시키는 조인트 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 조인트 연결부는 상기 블록과 상기 선형 액츄에이터 사이를 볼소켓 조인트로 연결시키는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   복수의 상기 블록 중에서 최외곽에 위치하는 블록의 바깥쪽 일측에 좌우 병렬로 배치되며, 각각은 상기 블록들 사이에 일 열로 배치되는 복수의 선형 액츄에이터를 구동시키는 회전 모터를 더 포함하고,
   상기 선형 액츄에이터는 상기 회전 모터로부터 회전력을 전달받아 비틀림 회전에 의해 선형 수축 및 팽창 운동을 하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 조인트 연결부는 상기 블록을 사이에 두고 일 열로 배치되는 이웃하는 선형 액츄에이터 사이를 등속 조인트 연결시키는 등속 조인트 연결부; 및
   상기 등속 조인트 연결부의 하우징과 상기 블록 사이를 볼소켓 조인트 연결시키는 볼소켓 조인트 연결부를 포함하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 등속 조인트 연결부는
   상기 블록 일측에 배치되는 상기 선형 액츄에이터 타단을 고정시키는 고정부 및 상기 고정부로부터 연장된 샤프트에 형성된 이너레이스를 포함하는 일측 고정부;
   상기 이너레이스에 배치되는 복수의 볼;
   상기 볼의 간격을 유지시키는 케이지;
   아우터레이스; 및
   상기 블록 타측에 배치되는 상기 선형 액츄에이터 일단을 고정시키는 고정부를 포함하고 상기 아우터레이스 타측면에 고정되는 타측 고정부를 포함하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 볼소켓 조인트 연결부는
   외측면이 구형의 일부로 형성된 상기 아우터레이스; 및
   상기 블록에 형성되어 상기 아우터레이스가 삽입되며 내측면은 상기 아우터레이스의 외측면에 대응하는 곡면으로 형성되는 소켓부를 포함하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
7. 제4 항에 있어서,
   복수의 상기 블록 중에서 일측 최외곽에 위치하는 블록과 상기 선형 액츄에이터 사이는 등속 조인트 연결되고,
   복수의 상기 블록 중에서 타측 최외곽에 위치하는 블록 일측에 배치되는 선형 액츄에이터와 상기 회전 모터 사이는 등속 조인트 연결되는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
8. 제3 항에 있어서,
   복수의 블록 중에서 최외곽에 위치하는 두 블록을 각각 고정시키는 고정 프레임;
   상기 고정 프레임 사이를 연결하는 가이드 레일을 더 포함하고,
   복수의 블록들 중에서 중간에 위치하는 블록은 상기 가이드 레일을 따라 상하 이동하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 가이드 레일을 따라 상하 이동하는 블록은 전후 방향을 축으로 자유 회전하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 가이드 레일을 따라 상하 이동하는 블록 아래에 전후 방향을 축으로 자유 회전하게 결합되는 가이드 블록; 및
    상기 가이드 블록에 회전 가능하게 고정되고 상기 가이드 레일에 접하며 회전하는 롤러를 더 포함하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 가이드 레일의 단면은 I 빔 형태로 형성되고,
    상기 롤러는 상기 가이드 레일의 함몰된 양 측면을 지지하며 회전하는 수평 롤러 및 상기 가이드 레일의 상측면을 지지하며 회전하는 수직 롤러를 포함하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
12. 제8 항에 있어서,
    상기 가이드 레일은 유연 소재로 형성되는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
13. 제8 항에 있어서,
    상기 고정 프레임 사이를 연결하며 가이드 레일을 고정시키며 신체와 접촉하는 유연 소재로 형성되는 유연 지지 프레임; 및
    상기 유연 지지 프레임에 고정되어 상기 가이드 레일의 양측을 지지하는 레일 지지부를 더 포함하는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 레일 지지부는 상기 유연 지지 프레임에 고정되어 상기 가이드 레일 측면과 접하며 수평으로 회전하는 수평 롤러로 형성되는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
15. 제3 항에 있어서,
    상기 선형 액츄에이터는
    평행하게 이격 배치되되 4각 배치되는 4개의 레일; 및
    상기 4개의 레일 사이에 길이 방향으로 복수개 이격 배치되고, 각 단부가 각 레일에 연결되는 십자 형태의 지지대를 포함하고,
    상기 레일의 단부를 회전시키면 상기 레일이 굽어져 변형되고 복수개의 상기 십자 형태의 지지대가 회전하여, 상기 선형 액츄에이터의 길이가 변형되는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 십자 형태의 지지대는
    일단부가 각 레일에 형성된 체결홀에 삽입되는 복수의 축부재;
    상기 레일의 중앙에 배치되어 상기 축부재의 타단부가 삽입되는 삽입홀이 형성된 중앙 연결 부재;
    상기 축부재에 삽입되어 상기 레일과 상기 중앙 연결 부재 사이에 배치되는 선형부시, 베어링, 탄성부재; 및
    상기 레일 외측에서 상기 축부재의 일단부를 고정시키는 연결부재를 포함하고,
    상기 십자형태의 지지대가 비틀림 힘에 의해 회전할 때, 상기 선형부시는 상기 탄성부재의 탄성 변형에 의해 축부재의 길이 방향으로 이동이 가능한 다자유도 웨어러블 보조 장치.
17. 제3 항에 있어서,
    상기 선형 액츄에이터는
    평행하게 이격 배치되는 2개의 레일; 및
    상기 레일 사이에 길이 방향으로 복수개 이격 배치되고, 각 단부가 각 레일에 연결되는 가로지지대를 포함하고,
    상기 레일의 단부를 회전시키면 상기 레일이 굽어져 변형되고 복수개의 상기 가로지지대가 회전하여, 상기 선형 액츄에이터의 길이가 변형되는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 가로지지대는
    양단부가 각 레일에 형성된 체결홀에 삽입되는 축부재;
    상기 축부재에 삽입되어 차례로 배치되는 제1 선형부시, 제1 베어링, 탄성부재, 제2 베어링 및 제2 선형부시를 포함하고; 및
    상기 레일 외측에서 상기 축부재의 양 단부를 고정시키는 연결부재를 포함하고,
    상기 가로지지대가 비틀림 힘에 의해 회전할 때, 상기 선형부시는 상기 탄성부재의 탄성 변형에 의해 축부재의 길이 방향으로 이동이 가능한 다자유도 웨어러블 보조 장치.
19. 제16 또는 제18 항에 있어서,
    상기 베어링은 스러스트 베어링(thrust bearing)인 다자유도 웨어러블 보조 장치.
20. 제5 항에 있어서,
    착용자의 가슴을 둘러싸는 가슴띠 및 상기 가슴띠 전후로 연결하여 각각은 어깨를 둘러싸는 어깨띠를 포함하는 상체 착용부;
    착용자의 허리를 둘러싸는 허리띠를 포함하는 허리 착용부;
    착용자의 양 무릎에 착용되는 무 착용부; 및
    착용자의 발에 착용되는 발 착용부를 포함하는 착용부를 포함하고,
    상기 고정 프레임은 상기 상체 착용부와 상기 허리 착용부에 각각 고정되고,
    상기 허리 착용부와 무릎 착용부 사이 및 상기 무릎 착용부와 상기 발 착용부 사이는 케이블로 연결되는 다자유도 웨어러블 보조 장치.
    

Images