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KR102490439B1 - Wearable Assistance Device - Google Patents

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Publication number
KR102490439B1
KR102490439B1 KR1020200189410A KR20200189410A KR102490439B1 KR 102490439 B1 KR102490439 B1 KR 102490439B1 KR 1020200189410 A KR1020200189410 A KR 1020200189410A KR 20200189410 A KR20200189410 A KR 20200189410A KR 102490439 B1 KR102490439 B1 KR 102490439B1
Authority
KR
South Korea
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support unit
foot
wearer
plate member
ankle
Prior art date
Application number
KR1020200189410A
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Korean (ko)
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KR20220096720A (en
Inventor
정민구
김태연
공경철
Original Assignee
한국과학기술원
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Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 또는 족 지지유닛에 신체의 발목과 발의 움직임에 대응하는 다양한 관절 자유도를 제공하여, 착용자의 달리기 등의 다양한 신체 동작에서 발과 발목에 요구되는 다양한 움직임을 수행할 수 있는 착용형 보조장치에 관한 것이다.The present invention provides a lower leg or foot support unit constituting a wearable assistive device with various degrees of freedom corresponding to the movements of the ankle and foot of the body, thereby providing various movements required for the feet and ankles in various body motions such as running of the wearer. It relates to a wearable assistive device that can be performed.

Description

착용형 보조장치{Wearable Assistance Device}Wearable Assistance Device {Wearable Assistance Device}

본 발명은 착용형 보조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 또는 족 지지유닛에 신체의 발목과 발의 움직임에 대응하는 다양한 관절 자유도를 제공하여, 착용자의 달리기 등의 다양한 신체 동작에서 발과 발목에 요구되는 다양한 움직임을 수행할 수 있는 착용형 보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable assistive device. More specifically, the present invention provides a lower leg or foot support unit constituting a wearable assistive device with various degrees of freedom corresponding to the movements of the ankle and foot of the body, so that the foot and ankle are required in various body motions such as running of the wearer. It relates to a wearable assistive device capable of performing various movements.

최근 일상 생활이 불가능한 신체능력을 가진 장애인, 환자 또는 노약자를 위한 착용형 보조장치 또는 체력이나 신체능력을 강화하기 위한 산업용 또는 군사용 착용형 보조장치의 개발이 진행되고 있다. Recently, development of wearable assistive devices for the disabled, patients, or the elderly who have physical abilities that make daily life impossible, or industrial or military wearable assistive devices for strengthening physical strength or physical ability is in progress.

이러한 착용형 보조장치의 경우, 배터리와 컨트롤러 등이 구비되며 착용자의 등에 장착되는 본체, 각각의 관절을 구동하기 위한 관절 구동기, 각각의 관절 구동기에 연결되고 착용자의 대퇴 또는 하퇴를 지지하기 위한 지지유닛을 포함하는 형태가 주를 이루고 있다.In the case of such a wearable assistive device, a main body equipped with a battery, a controller, and the like, mounted on the wearer's back, a joint actuator for driving each joint, and a support unit connected to each joint actuator and supporting the wearer's thigh or lower leg Forms containing are the main ones.

이러한 착용형 보조장치의 경우, 착용자의 관절 근방에 관절 구동기를 배치하고 착용자의 보행동작에 따라 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 보조토크 형태의 보조력을 제공하여 착용자의 보행을 보조할 수 있다.In the case of such a wearable assistive device, a joint actuator may be disposed near a wearer's joint, and an assistive force in the form of an auxiliary torque may be provided to the wearer's thigh or lower leg according to the wearer's gait motion to assist the wearer's walking.

3차원 좌표 공간에서 착용자가 x축 방향으로 보행한다고 가정하는 경우, 각각의 관절 구동기는 고관절 및 슬관절의 보행 방향인 x축 방향 및 수직 방향인 z축 방향과 평행한 y축을 중심으로 회전하며 보조력을 제공하도록 설계될 수 있다.Assuming that the wearer walks in the x-axis direction in a 3-dimensional coordinate space, each joint actuator rotates around the y-axis parallel to the x-axis direction, which is the walking direction of the hip and knee joints, and the z-axis direction, which is the vertical direction, and the assisting force can be designed to provide

신체의 발목과 발은 다양한 관절 자유도와 굽힘 동작 등이 가능하나, 종래 소개된 외골격 형태의 착용형 보조장치의 경우 발과 발목에 관절 자유도를 제공하지 않거나, 발목의 굴곡 또는 신전 정도의 회전만 허용하는 허용하는 경우가 많다.The ankles and feet of the body are capable of various joint degrees of freedom and bending motions, but conventionally introduced exoskeleton-type wearable assistive devices do not provide degrees of joint freedom to the feet and ankles, or allow rotation only at the degree of flexion or extension of the ankles. It is often allowed to

이러한 수준의 착용형 보조장치의 발목 또는 발의 관절 자유도는 착용자가 천천히 걷는 등의 기초적인 동작의 경우 문제가 없으나, 달리기, 경사면 오르기 또는 내리기 등의 다양한 관절 자유도를 전제로 하는 경우 착용자의 움직임을 보조하기 어렵다.The joint freedom of the ankle or foot of this level of wearable assistive device does not pose a problem for basic movements such as walking slowly, but assists the wearer's movement when various joint degrees of freedom are premised, such as running, going up or down an inclined surface, etc. Hard to do.

그러나, 착용형 보조장치가 장애인 또는 환자 이외에도 신체 능력 보강을 위한 군사 분야 또는 산업 분야에 광범위하게 적용되기 위하여 연구되고 있으므로 신체의 발목 또는 발의 다양한 움직임에 대응하는 관절 자유도를 갖는 착용형 보조장치의 요구가 크다.However, since wearable assistive devices are being studied to be widely applied to the military or industrial fields for physical ability reinforcement in addition to the disabled or patients, there is a demand for wearable assistive devices having joint freedom corresponding to various movements of the ankle or foot of the body. is big

본 발명은 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 또는 족 지지유닛에 신체의 발목과 발의 움직임에 대응하는 다양한 관절 자유도를 제공하여, 착용자의 달리기 등의 다양한 신체 동작에서 발과 발목에 요구되는 다양한 움직임을 수행할 수 있는 착용형 보조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention provides a lower leg or foot support unit constituting a wearable assistive device with various degrees of freedom corresponding to the movements of the ankle and foot of the body, thereby providing various movements required for the feet and ankles in various body motions such as running of the wearer. It is a task to be solved to provide a wearable assistive device that can be performed.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛; 상기 대퇴 지지유닛과 족관절 유닛을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛; 및, 상기 고관절 구동기의 회전축과 평행하지 않은 족 지지유닛 회전축을 중심으로 상기 하퇴 지지유닛에 대하여 회전 가능하게 연결되는 족 지지유닛;을 포함하고, 상기 족 지지유닛은 착용자의 하퇴에 대한 발의 굴곡 또는 신전 동작을 허용하기 위한 발목 관절축 및 착용자의 하퇴를 회전 중심으로 하는 발의 비틀림을 허용하기 위한 발목 비틀림축을 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치를 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention is mounted to surround the wearer's waist region, the body unit extending to the side region of the wearer's hip joint; a pair of hip joint actuators mounted on both ends of the body unit; a thigh support unit that is driven by the hip joint actuator and provides a rotational assisting force to the wearer's thigh; a lower leg support unit rotatably connected to the thigh support unit via an ankle joint unit and providing a rotational assisting force to the wearer's lower leg; and a foot support unit rotatably connected with respect to the lower leg support unit around a rotation axis of the foot support unit that is not parallel to the rotation axis of the hip joint drive unit, wherein the foot support unit is configured to flex the foot with respect to the wearer's lower leg or It is possible to provide a wearable assistive device comprising an ankle joint axis for allowing an extension motion and an ankle torsion axis for allowing twisting of the foot with the lower leg of the wearer as a rotation center.

또한, 상기 족 지지유닛은 발목 관절 전방 상부를 가로질러 감싸는 가로 프레임, 상기 가로 프레임 양단에서 상기 발목 관절축을 매개로 회전 가능하게 연결되는 연결 프레임 및 착용자의 족저면 또는 신발의 하면을 지지하기 위한 발판유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the foot support unit includes a horizontal frame wrapping across the front upper portion of the ankle joint, a connecting frame rotatably connected at both ends of the horizontal frame via the ankle joint axis, and a footrest for supporting the wearer's plantar surface or the lower surface of a shoe. unit; may be configured to include.

그리고, 상기 연결 프레임은 한 쌍의 수직부 및 상기 수직부에 절곡된 상태로 연결된 수평부를 포함하여 'ㄷ'자 단면 형태로 구성되고, 상기 연결 프레임의 수평부는 상기 발판유닛과 상기 발목 비틀림축을 매개로 회전 가능하게 연결될 수 있다.In addition, the connection frame is configured in a 'c'-shaped cross section including a pair of vertical parts and a horizontal part connected to the vertical part in a bent state, and the horizontal part of the connection frame mediates the foothold unit and the ankle torsion axis. can be rotatably connected to

여기서, 상기 발판유닛은 착용자의 발 또는 신발의 앞꿈치의 굴곡 신전을 위하여 밴딩 가능하게 구성될 수 있다.Here, the footrest unit may be configured to be bendable for flexion and extension of the wearer's foot or the forefoot of the shoe.

이 경우, 상기 족 지지유닛 회전축은 상기 족 지지유닛의 가로 프레임과 전방 상부에서 후방 하부로 경사질 수 있다.In this case, the rotational axis of the foot support unit may be inclined from the front upper portion to the lower rear side of the horizontal frame of the foot support unit.

그리고, 상기 족 지지유닛 회전축은 신체 발목의 거골하관절(subtalar joint)의 회전 자유도를 제공하기 위하여 구비될 수 있다.And, the rotation shaft of the foot support unit may be provided to provide a degree of freedom of rotation of the subtalar joint of the body ankle.

또한, 상기 족 지지유닛의 가로 프레임과 상기 하퇴 지지유닛은 연결부재로 연결되며, 상기 연결부재의 하단은 상기 족 지지유닛 회전축을 매개로 상기 가로 프레임과 회전 가능하게 체결될 수 있다.In addition, the transverse frame of the foot support unit and the lower leg support unit are connected by a connecting member, and a lower end of the connecting member may be rotatably fastened to the transverse frame via a rotating shaft of the foot support unit.

그리고, 상기 연결부재는 적어도 하나의 절곡부를 구비될 수 있다.And, the connection member may be provided with at least one bent portion.

여기서, 상기 발판유닛은 상기 연결 프레임의 수평부가 상기 발목 비틀림축을 중심으로 회전 가능하게 개재되어 상하로 적층되어 장착되는 상판부재 및 하판부재를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the scaffolding unit may include an upper plate member and a lower plate member which are rotatably interposed with the horizontal portion of the connecting frame around the ankle torsion axis and stacked vertically.

이 경우, 상기 상판부재 및 상기 하판부재 사이에 후단이 개재되어 장착되고, 착용자의 발의 앞꿈치의 굴곡 동작을 허용하기 위하여 유연한 재질로 구성되는 굴곡부재를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the rear end may be interposed and mounted between the upper plate member and the lower plate member, and may include a bending member made of a flexible material in order to allow a bending motion of the forefoot of the wearer's foot.

그리고, 상기 상판부재 및 상기 하판부재 전방으로 노출된 상기 굴곡부재의 상부에 앞판부재가 장착될 수 있다.In addition, a front plate member may be mounted on an upper portion of the bent member exposed to the front of the upper plate member and the lower plate member.

그리고, 상기 상판부재의 하면 또는 상기 하판부재의 상면에 상기 발목 비틀림축 역할을 수행하는 축부가 구비될 수 있다.In addition, an axis portion serving as the ankle twist axis may be provided on a lower surface of the upper plate member or an upper surface of the lower plate member.

여기서, 상기 앞판부재 및 상기 상판부재에 발을 감싸는 착용부재의 연결을 위한 복수 개의 연결구가 구비될 수 있다.Here, a plurality of connectors may be provided to connect the wearing member that surrounds the foot to the front plate member and the top plate member.

이 경우, 상기 축부는 원형 링, 원판 또는 원판형 홈 형태로 구성될 수 있다.In this case, the shaft portion may be configured in the form of a circular ring, a disc or a disc-shaped groove.

그리고, 상기 상판부재 또는 상기 하판부재와 상기 연결 프레임의 수평부 사이에 마찰 저감을 위한 적어도 하나의 슬립부재가 구비될 수 있다.In addition, at least one slip member for reducing friction may be provided between the upper plate member or the lower plate member and the horizontal portion of the connecting frame.

본 발명에 따른 착용형 보조장치에 의하면, 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 지지유닛 또는 족 지지유닛에 다양한 관절 자유도를 제공하여, 걷기 등의 기초적인 동작 이외의 다양한 신체 움직임을 보조할 수 있다.According to the wearable assistive device according to the present invention, it is possible to assist various body movements other than basic motions such as walking by providing various degrees of joint freedom to the lower leg support unit or foot support unit constituting the wearable assistive device.

또한, 본 발명에 따른 착용형 보조장치에 의하면, 하퇴 지지유닛 또는 족 지지유닛에서 제공되는 관절 자유도가 신체의 발목과 발의 관절의 움직임을 모사한 것이므로, 착용자의 착용형 보조장치의 착용 이질감을 최소화할 수 있다.In addition, according to the wearable assistive device according to the present invention, since the degree of freedom of the joint provided by the lower leg support unit or the foot support unit simulates the movement of the body's ankle and foot joints, the wearer's sense of heterogeneity in wearing the wearable assistive device is minimized. can do.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 보조장치의 후면 사시도를 도시한다.
도 3은 신체의 발목의 다양한 움직임을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 하퇴 지지유닛과 족 지지유닛이 족관절 유닛을 매개로 연결된 상태의 사시도를 도시한다.
도 5는 도 4에서 족관절 유닛을 기준으로 분해된 상태를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 족 지지유닛의 분해 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 족 지지유닛의 작동 상태를 도시한다.
1 shows a front perspective view of a wearable auxiliary device according to the present invention, and FIG. 2 shows a rear perspective view of the wearable auxiliary device shown in FIG.
Figure 3 shows various movements of the ankle of the body.
Figure 4 shows a perspective view of a state in which the lower leg support unit and the foot support unit are connected via an ankle joint unit according to the present invention.
FIG. 5 shows a disassembled state based on the ankle joint unit in FIG. 4 .
Figure 6 shows an exploded perspective view of the foot support unit according to the present invention.
7 shows an operating state of the foot support unit according to the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete, and the spirit of the invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numbers indicate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 착용형 보조장치(1000)의 정면 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 착용형 보조장치(1000)의 후면 사시도를 도시한다. 1 shows a front perspective view of a wearable auxiliary device 1000 according to the present invention, and FIG. 2 shows a rear perspective view of the wearable auxiliary device 1000 shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 명세서에서 상기 착용형 보조장치(1000)은 장애인, 노약자, 환자, 군인 또는 작업자(이하, '착용자'라 함)의 하체에 착용하여, 보행 동작을 보조하는 로봇일 수 있다. 여기서 보행 동작을 보조한다는 의미는 하체의 운동 기능이 일부 존재하는 착용자의 독립적인 보행을 가능하도록 고관절과 슬관절에 부족한 근력 등을 보전하기 위한 구동력을 제공하거나, 작업자 또는 군인 등이 본인의 신체 능력보다 더 큰 근력과 속도로 움직일 수 있도록 한다는 의미이다.1 and 2, in the present specification, the wearable assistive device 1000 is worn on the lower body of a disabled person, the elderly, a patient, a soldier or a worker (hereinafter referred to as a 'wearer') to assist walking motion. could be a robot Here, the meaning of assisting walking motion is to provide a driving force to preserve muscle strength lacking in the hip joint and knee joint so that the wearer with some lower body motor function can walk independently, or to provide a driving force for a worker or soldier to exceed his or her physical ability. This means that you can move with greater strength and speed.

상기 착용형 보조장치는 제어신호를 제공하는 컨트롤러 및 전원 제공을 위한 배터리를 포함하는 본체부(500); 상기 본체부가 후방에 장착되며, 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛(400); 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장된 상기 몸체유닛(400) 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b); 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛(210a, 210b)을 포함하여 구성될 수 있다.The wearable auxiliary device includes a main body portion 500 including a controller for providing a control signal and a battery for providing power; a body unit (400) mounted on the rear side of the main body, wrapped around a wearer's waist area, and extending to a side area of the wearer's hip joint; a pair of hip joint actuators 100a and 100b mounted on both ends of the body unit 400 extending to the wearer's hip joint side area; It may be configured to include thigh support units 210a and 210b that are driven by the hip joint actuator and provide a rotational assisting force to the wearer's thigh.

또한, 착용자의 고관절의 보조 이외에도 슬관절까지 보조하기 위해서, 상기 대퇴 지지유닛에 장착되는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d); 상기 슬관절 구동기 및 링크부재에 의하여 구동되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛(230a, 230b); 및, 상기 하퇴 지지유닛의 단부에 장착되어, 착용자의 발을 지지하는 한 쌍의 족 지지유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in order to assist the wearer's hip joint as well as the knee joint, a pair of knee joint actuators (100c, 100d) mounted on the thigh support unit; lower leg support units 230a and 230b driven by the knee joint actuator and the link member and providing a rotational assisting force to the wearer's lower leg; And, a pair of foot support units (300a, 300b) mounted on the ends of the lower leg support unit to support the feet of the wearer; may be configured to further include.

상기 본체부(500)는 몸체유닛(400)에 장착되며, 한 쌍의 다리 유닛 역시 몸체유닛(400) 상부에 장착될 수 있다.The main body part 500 is mounted on the body unit 400, and a pair of leg units may also be mounted on the upper part of the body unit 400.

상기 몸체유닛(400)는 착용자의 척추 방향으로 연장된 프레임 형태의 본체 프레임(510)이 연결될 수 있고, 상기 본체 프레임(510)에 본체가 장착될 수 있다.The body unit 400 may be connected to a body frame 510 having a frame shape extending in the direction of the wearer's spine, and the body may be mounted on the body frame 510.

여기서, 상기 다리 유닛은 고관절과 슬관절에 각각 회동 보조력을 제공하는 관절 구동기가 구비될 수 있다.Here, the leg unit may be provided with a joint actuator that provides a rotation assisting force to each of the hip joint and the knee joint.

고관절 구동기는 착용자의 고관절 영역에 장착되고, 슬관절 구동기는 슬관절 영역이 아닌 대퇴 지지유닛에 장착되어 링크부재를 매개로 회동 보조력을 착용자의 슬관절에 제공할 수 있다.The hip joint actuator may be mounted on the wearer's hip joint region, and the knee joint actuator may be mounted on the thigh support unit instead of the knee joint region to provide a rotation assisting force to the wearer's knee joint via a link member.

슬관절 구동기를 슬관절 영역이 아닌 대퇴 지지유닛에 장착하는 방법으로 고관절 구동기의 토크 부하를 낮출 수 있으며, 이와 같은 구조는 종래 소개된 고관절 영역에 관절 구동기를 적층시켜 구성하는 구조에 비해 고관절 구조물의 부피를 줄일 수 있는 장점도 있다.The torque load of the hip joint actuator can be lowered by mounting the knee joint actuator on the femoral support unit instead of the knee joint area. There are also advantages to reducing it.

정리하면, 각각의 다리유닛은 몸체유닛(400)의 양단부인 고관절 영역에 구비되는 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b), 각각 한 쌍의 고관절 구동기(100a, 100b)에 연결되어 착용자의 대퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 대퇴 지지유닛(210a, 210b), 착용자의 하퇴를 지지 또는 보조하는 한 쌍의 하퇴 지지유닛(230a, 230b), 한 쌍의 상기 대퇴 지지유닛(210a, 210b)과 한 쌍의 상기 하퇴 지지유닛(230a, 230b)을 각각 연결하는 한 쌍의 슬관절 구조(700a, 700b), 상기 한 쌍의 대퇴 지지유닛(210a, 210b)에 장착되되 링크부재를 이용하여 상기 한 쌍의 슬관절 구조(700a, 700b)를 구동시키는 한 쌍의 슬관절 구동기(100c, 100d)를 포함하여 구성될 수 있으며, 하퇴 지지유닛(230a, 230b) 단부에 각각 장착되는 한 쌍의 족 지지유닛(300a, 300b);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In summary, each leg unit is connected to a pair of hip joint actuators 100a and 100b provided in the hip joint region, which are both ends of the body unit 400, and to a pair of hip joint actuators 100a and 100b, respectively, to support the wearer's thigh. A pair of thigh support units (210a, 210b) that support or assist, a pair of lower leg support units (230a, 230b) that support or assist the lower leg of the wearer, a pair of thigh support units (210a, 210b) and one A pair of knee joint structures 700a and 700b connecting the pair of lower leg support units 230a and 230b, respectively, mounted on the pair of thigh support units 210a and 210b, using a link member to A pair of foot support units (300a, 300b); may be configured to further include.

도 1 및 도 2에 도시된 착용형 보조장치(1000)는 착용자의 고관절과 슬관절 구동을 위한 관절 구동기(100)가 구비되는 예가 도시되었으나, 필요에 따라 발목관절에도 별도의 구동장치를 구비할 수 있다.Although the wearable auxiliary device 1000 shown in FIGS. 1 and 2 shows an example in which the joint actuator 100 for driving the wearer's hip joint and knee joint is provided, a separate driving device may be provided for the ankle joint as necessary. there is.

그리고, 각각의 대퇴 지지유닛(210a, 210b) 및 하퇴 지지유닛(230a, 230b)에는 착용자의 대퇴와 하퇴를 대퇴 지지유닛(210a, 210b) 및 하퇴 지지유닛(230a, 230b)에 고정하기 위한 적어도 하나의 밴드 또는 벨트 기타 착용부재 형태의 착용유닛(미도시)를 구비할 수 있으며, 각각의 관절 구동기(100)에서 제공되는 구동력은 결국 착용유닛을 통해 착용자의 대퇴 또는 하퇴에 전달되어 독립 보행을 보조할 수 있다.In addition, each of the thigh support units 210a and 210b and the lower leg support units 230a and 230b includes at least one device for fixing the wearer's thigh and lower leg to the thigh support unit 210a and 210b and the lower leg support unit 230a and 230b. It may be provided with a wearing unit (not shown) in the form of a band or belt or other wearing member, and the driving force provided by each joint actuator 100 is eventually transmitted to the thigh or lower leg of the wearer through the wearing unit to enable independent walking. can assist

이와 같은 한 쌍의 다리유닛은 착용자의 측면을 따라 배치되되 슬관절 구조는 슬관절 전체를 감싸는 구조를 가질 수 있다.Such a pair of leg units are disposed along the side of the wearer, but the knee joint structure may have a structure that surrounds the entire knee joint.

전술한 상기 본체부(500)는 착용자의 상체 등판 후방에 배치되므로, 상기 몸체유닛(400)을 통해 상기 본체부가 후방에 장착되며, 상기 몸체유닛(400)은 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 상기 몸체유닛(400)의 양단은 착용자의 허리 측면 영역으로 연장 구성될 수 있다.Since the body part 500 described above is disposed behind the back of the wearer's upper body, the body part is mounted to the rear through the body unit 400, and the body unit 400 surrounds the wearer's waist area and is mounted, Both ends of the body unit 400 may extend to the side of the wearer's waist.

도 3은 신체의 발의 다양한 움직임을 도시한다.Figure 3 shows various movements of the feet of the body.

신체의 발목은 도 3a에 도시된 바와 같이 발(f)의 앞꿈치를 굴곡 신전하는 동작, 도 3b에 도시된 바와 같이 발목(a)을 y축 중심으로 굴곡 신전하는 동작, 도 3c에 도시된 바와 같이 발목(a)을 y축 이외의 회전축을 중심으로 회전시키는 동작, 도 3d에 도시된 바와 같이 발(f)을 z축 중심으로 비틀어 회전시키는 동작 등이 가능할 수 있다.The ankle of the body is an operation of flexing and extending the toe of the foot (f) as shown in Figure 3a, an operation of flexing and extending the ankle (a) around the y-axis as shown in Figure 3b, as shown in Figure 3c Similarly, an operation of rotating the ankle (a) around a rotation axis other than the y-axis, and an operation of twisting and rotating the foot (f) around the z-axis as shown in FIG. 3D may be possible.

종래의 착용형 보조장치는 신체의 발(f) 또는 발목(a)에 대한 움직임을 허용하기 위하여 일반적으로 도 3(b)에 도시된 바와 같이 발목관절을 y축 중심으로 회전 가능한 관절구조만을 제공하는 것이 일반적이었다.Conventional wearable assistive devices generally provide only a joint structure capable of rotating the ankle joint around the y-axis as shown in FIG. 3 (b) in order to allow movement of the body's foot (f) or ankle (a) It was common to do

그러나, 발 또는 발목은 도 3에 도시된 바와 같이 다양한 움직임이 가능하며, 그에 따라 착용형 보조로봇에서도 다양한 관절 자유도의 제공이 요구된다. 본 발명에 따른 착용형 보조장치는 도 3에 도시된 바와 같이 다양한 발 또는 발목의 움직임에 대한 관절 자유도를 제공하는 것을 목적으로 한다. 도 4 이하를 참조하여 자세하게 설명한다.However, the feet or ankles are capable of various movements as shown in FIG. 3 , and accordingly, various joint degrees of freedom are required in the wearable auxiliary robot. As shown in FIG. 3, the wearable assistive device according to the present invention aims to provide a joint degree of freedom for movement of various feet or ankles. It will be described in detail with reference to FIG. 4 below.

도 4는 본 발명에 따른 하퇴 지지유닛(230)과 족 지지유닛(300)이 족관절 유닛(800)을 매개로 연결된 상태의 사시도를 도시하며, 도 5는 도 4에서 족관절 유닛(800)을 기준으로 분해된 상태를 도시한다.4 is a perspective view of a state in which the lower leg support unit 230 and the leg support unit 300 according to the present invention are connected via the ankle joint unit 800, and FIG. 5 is based on the ankle joint unit 800 in FIG. shows the decomposed state.

본 발명에 따른 착용형 보조장치는 착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛; 상기 몸체유닛 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기; 상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛; 상기 대퇴 지지유닛과 슬관절 유닛을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛(230); 및, 상기 고관절 구동기의 회전축과 평행하지 않은 족 지지유닛 회전축(810)을 중심으로 상기 하퇴 지지유닛(230)에 대하여 회전 가능하게 연결되는 족 지지유닛(300);을 포함하고, 상기 족 지지유닛(300)은 착용자의 하퇴에 대한 발의 굴곡 또는 신전 동작을 허용하기 위한 발목 관절축(371) 및 착용자의 하퇴를 회전 중심으로 하는 발의 비틀림을 허용하기 위한 발목 비틀림축(341)을 포함하여 구성될 수 있다.A wearable assistive device according to the present invention includes a body unit mounted to surround a wearer's waist region and extending to a side region of the wearer's hip joint; a pair of hip joint actuators mounted on both ends of the body unit; a thigh support unit that is driven by the hip joint actuator and provides a rotational assisting force to the wearer's thigh; a lower leg support unit 230 rotatably connected via the thigh support unit and the knee joint unit and providing a rotational assisting force to the wearer's lower leg; And, a foot support unit 300 rotatably connected with respect to the lower leg support unit 230 around a rotation shaft 810 of the foot support unit that is not parallel to the rotation axis of the hip joint actuator; 300 may include an ankle joint axis 371 for allowing the wearer's lower leg to flex or extend, and an ankle torsion axis 341 for allowing the wearer's lower leg to rotate as the center of rotation of the foot. can

도 4에 도시된 착용형 보조장치의 하퇴 지지유닛(230) 및 족 지지유닛(300)은 족관절 유닛(800)을 매개로 연결될 수 있고, 상기 족관절 유닛(800)은 상기 하퇴 지지유닛(230)과 상기 족 지지유닛(300)을 상기 고관절 구동기의 회전축과 평행하지 않은 족 지지유닛 회전축(810)을 중심으로 회전 가능하도록 연결할 수 있다.The lower leg support unit 230 and the foot support unit 300 of the wearable assistive device shown in FIG. 4 may be connected via an ankle joint unit 800, and the ankle joint unit 800 is connected to the lower leg support unit 230. And the foot support unit 300 can be rotatably connected about a rotation shaft 810 of the foot support unit that is not parallel to the rotation shaft of the hip joint actuator.

그리고, 상기 족관절 유닛(800)은 하퇴 지지유닛(230)의 하단에 체결되고, 상기 족 지지유닛 회전축(810)이 족 지지유닛(300)과 회전 가능하게 체결되기 위한 연결부재(830)를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the ankle joint unit 800 is fastened to the lower end of the lower leg support unit 230, and includes a connecting member 830 for rotatably fastening the rotation shaft 810 of the foot support unit to the foot support unit 300. can be configured.

따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하퇴 지지유닛(230)의 하단에 적어도 하나의 절곡부가 구비된 연결부재(830)가 장착되고, 상기 연결부재(830)는 상기 족 지지유닛(300)을 구성하는 가로 프레임(390)과 상기 족 지지유닛 회전축(810)을 매개로 회전 가능하게 체결될 수 있다.Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, a connecting member 830 having at least one bent portion is mounted at the lower end of the lower leg support unit 230, and the connecting member 830 is attached to the foot support unit. It can be rotatably fastened via the horizontal frame 390 constituting the 300 and the rotation shaft 810 of the foot support unit.

구체적으로, 상기 족 지지유닛 회전축(810)은 상기 족 지지유닛(300)의 가로 프레임(390)과 전방 상부에서 후방 하부로 경사진 축일 수 있고, 상기 족 지지유닛 회전축(810)은 신체 발목의 거골하관절(subtalar joint)의 회전 자유도를 제공하기 위하여 제공될 수 있다.Specifically, the rotation shaft 810 of the foot support unit may be an axis inclined from the front upper part to the lower rear side of the horizontal frame 390 of the foot support unit 300, and the rotation shaft 810 of the foot support unit may be a part of the ankle of the body. It may be provided to provide rotational freedom of the subtalar joint.

예를 들면, 상기 족 지지유닛 회전축(810)은 상기 족 지지유닛(300)의 가로 프레임과 전방 상부에서 후방 하부로 경사진 방향, 더 상세하게는 전방 상부에서 몸의 내측 방향을 향하도록 설치될 수 있다.For example, the rotational shaft 810 of the foot support unit may be installed so as to face the horizontal frame of the foot support unit 300 in an inclined direction from the front upper part to the rear lower part, more specifically, from the front upper part toward the inside of the body. can

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 족관절 유닛(800)은 상기 연결부재(830), 상기 족 지지유닛 회전축(810) 및 상기 족 지지유닛 회전축(810)을 상기 연결부재(830)에 회전 가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 베어링(b)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5 , the ankle joint unit 800 rotates the connecting member 830, the foot support unit rotating shaft 810, and the foot supporting unit rotating shaft 810 to the connecting member 830. It may comprise at least one bearing (b) for mounting.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 족 지지유닛(300)은 상기 족 지지유닛 회전축(810)을 통해 상기 하퇴 지지유닛(230)과 회전 가능하게 연결되며, 더 나아가 착용자의 하퇴에 대한 발의 굴곡 또는 신전 동작을 허용하기 위한 발목 관절축(371) 및 착용자의 하퇴를 회전 중심으로 하는 발의 비틀림을 허용하기 위한 발목 비틀림축(341)을 포함하여 구성될 수 있다.And, as shown in FIG. 4, the foot support unit 300 is rotatably connected to the lower leg support unit 230 through the rotation shaft 810 of the foot support unit, and furthermore, the foot for the wearer's lower leg. An ankle joint axis 371 for allowing flexion or extension motion and an ankle twist axis 341 for allowing twisting of the foot with the wearer's lower leg as the center of rotation may be included.

상기 발목 관절축(371)은 통상적인 신체의 발목의 y축 중심 굴곡 운동 또는 신전 운동을 위하여 구비될 수 있으며, 상기 발목 비틀림축(341)은 착용자 발의 z축 중심 비틀림을 허용하기 위하여 구비될 수 있다.The ankle joint axis 371 may be provided for a flexion motion or extension motion centered on the y-axis of the ankle of a normal body, and the ankle torsion axis 341 may be provided to allow twisting of the wearer's foot centered on the z-axis. there is.

그리고, 상기 족 지지유닛(300)은 발목 관절 전방 상부를 가로질러 감싸며 상기 연결부재(830)에 회전 가능하게 연결되는 가로 프레임(390), 상기 가로 프레임(390) 양단에서 상기 발목 관절축(371)을 매개로 회전 가능하게 연결되는 연결 프레임(350) 및 착용자의 족저면 또는 신발의 하면을 지지하기 위한 발판유닛(380);을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the foot support unit 300 includes a horizontal frame 390 rotatably connected to the connecting member 830 while crossing the front upper portion of the ankle joint, and the ankle joint shaft 371 at both ends of the horizontal frame 390. It may be configured to include; a connecting frame 350 rotatably connected via a) and a footrest unit 380 for supporting the wearer's foot surface or the lower surface of a shoe.

상기 발목 관절축(371)은 발목에 대하여 발 전체의 굴곡 또는 신전을 위한 관절축일 수 있다.The ankle joint axis 371 may be a joint axis for flexion or extension of the entire foot with respect to the ankle.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가로 프레임(390)과 상기 발목 관절축(371)을 매개로 연결 프레임(350)이 회전 가능하게 체결되며, 상기 연결 프레임(350)은 발판유닛(380)과 발목 비틀림축(341)을 중심으로 회전될 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, the connecting frame 350 is rotatably fastened via the horizontal frame 390 and the ankle joint shaft 371, and the connecting frame 350 is a scaffolding unit ( 380) and the ankle torsion axis 341 may be rotated.

이 경우, 상기 비틀림축(341)의 회전범위는 상판부재(320)와 하판부재(340)를 체결하기 위한 볼트 등의 체결부재와 연결 프레임(350)의 수평부(353)의 회전 차단 범위로 결정될 수 있다.In this case, the rotation range of the torsion shaft 341 is the rotation blocking range of the horizontal portion 353 of the connection frame 350 and a fastening member such as a bolt for fastening the upper plate member 320 and the lower plate member 340. can be determined

상기 발목 비틀림축(341)은 발판유닛(380)에 구비되어, 상기 연결 프레임(350)과 발판유닛(380)을 회전 가능하게 연결할 수 있다.The ankle torsion shaft 341 is provided in the scaffolding unit 380 to rotatably connect the connection frame 350 and the scaffolding unit 380 .

그리고 후술하는 바와 같이, 상기 발판유닛(380)은 상기 족 지지유닛(300)을 구성하는 연결 프레임(350)과 z축 중심으로 회전 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 발판유닛(380) 중 착용자의 발의 앞꿈치 대응 영역의 앞판부재(310)는 굴곡 또는 신전이 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 발판유닛(380)의 구체적인 설명은 뒤로 미룬다.And, as will be described later, the footrest unit 380 can be rotatably connected to the connection frame 350 constituting the foot support unit 300 around the z-axis, and the footrest unit 380 can be rotatably connected to the foot of the wearer. The front plate member 310 in the area corresponding to the forefoot may be configured to be capable of flexion or extension. A detailed description of the scaffolding unit 380 is deferred.

이와 같이, 본 발명에 따른 착용형 보조장치의 족 지지유닛(300)은 하퇴 지지유닛(230)에 대하여 신체 발목의 거골하관절(subtalar joint)의 회전 자유도를 제공하기 위하여 족 지지유닛 회전축(810)을 매개로 연결되고, 상기 족 지지유닛(300)은 발목 관절축(371) 및 발목 비틀림축(341)을 구비하여, 발목의 y축 중심 회전 및 z축 중심 비틀림을 허용할 수 있으며, 발판유닛(380)은 앞꿈치 영역의 굴곡 신전을 위하여 앞판부재(310)가 굴곡 또는 신전되는 구조를 가질 수 있다.As described above, the foot support unit 300 of the wearable assistive device according to the present invention is a rotation shaft 810 of the foot support unit in order to provide a degree of freedom of rotation of the subtalar joint of the ankle with respect to the lower leg support unit 230. ), and the foot support unit 300 has an ankle joint axis 371 and an ankle torsion axis 341, allowing rotation around the y-axis and twisting around the z-axis of the ankle, footrest The unit 380 may have a structure in which the front plate member 310 is bent or extended for flexion and extension of the forefoot area.

도 6은 본 발명에 따른 족 지지유닛(300)의 분해 사시도를 도시하며, 도 7은 본 발명에 따른 족 지지유닛(300)의 작동상태를 도시한다.6 shows an exploded perspective view of the foot support unit 300 according to the present invention, and FIG. 7 shows an operating state of the foot support unit 300 according to the present invention.

본 발명에 따른 착용형 보조장치를 구성하는 족 지지유닛(300)은 전술한 바와 같이 발목 관절 전방 상부를 가로질러 감싸는 가로 프레임(390), 상기 가로 프레임(390) 양단에서 상기 발목 관절축(371)을 매개로 회전 가능하게 연결되는 연결 프레임(350) 및 착용자의 족저면 또는 신발의 하면을 지지하기 위한 발판유닛(380)을 포함하여 구성되어, 상기 가로 프레임(390)은 상기 연결부재(830)를 매개로 하퇴 지지유닛(230)에 거골하관절(subtalar joint)을 중심으로 회전 가능하게 연결될 수 있다.As described above, the foot support unit 300 constituting the wearable assistive device according to the present invention includes a horizontal frame 390 that wraps across the front upper part of the ankle joint, and the ankle joint shaft 371 at both ends of the horizontal frame 390. ) It is configured to include a connecting frame 350 rotatably connected via a medium and a footrest unit 380 for supporting the wearer's plantar surface or the lower surface of a shoe, and the horizontal frame 390 is the connecting member 830 ) may be rotatably connected to the lower leg support unit 230 about the subtalar joint.

또한, 족 지지유닛(300)이 발목 관절축(371), 발목 비틀림축(341)을 중심으로 하는 회전 자유도 및 발의 앞꿈치 굴곡 또는 신전 자유도를 제공할 수 있다.In addition, the foot support unit 300 may provide a degree of freedom of rotation centered on the ankle joint axis 371 and the ankle torsion axis 341 and a degree of freedom of flexion or extension of the foot.

이를 위하여, 상기 연결 프레임(350)은 수평부(353)와 수직부(351)로 구성되고, 상기 발판유닛(380)은 상기 연결 프레임(350)의 수평부(353)가 상기 발목 비틀림축(341)을 중심으로 회전 가능하게 개재되어 장착되는 상판부재(320) 및 하판부재(340)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the connection frame 350 is composed of a horizontal portion 353 and a vertical portion 351, and the footrest unit 380 has a horizontal portion 353 of the connection frame 350 is the ankle torsion axis ( 341) may be configured to include an upper plate member 320 and a lower plate member 340 rotatably interposed and mounted.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상판부재(320) 및 상기 하판부재(340)는 발의 앞꿈치를 제외한 영역에서 적층되어 구성되고, 내부에 상기 연결 프레임(350)의 수평부(353)가 z축 중심으로 회전 가능하게 장착될 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 7, the upper plate member 320 and the lower plate member 340 are laminated in an area excluding the front heel of the foot, and the horizontal portion 353 of the connecting frame 350 is formed therein. May be rotatably mounted around the z-axis.

상기 연결 프레임(350)은 'ㄷ' 형상의 단면으로 구성될 수 있고, 수평부(353)에 축공(355)이 형성될 수 있으며, 상기 상판부재(320) 및 상기 하판부재(340)는 상기 연결 프레임(350)의 수평부(353)가 개재된 상태로 회전 가능하도록 상기 상판부재(320)의 하면 또는 상기 하판부재(340)의 상면에 상기 발목 비틀림축(341) 역할을 수행하는 축부가 구비될 수 있다.The connection frame 350 may be configured with a 'c'-shaped cross section, a shaft hole 355 may be formed in the horizontal portion 353, and the upper plate member 320 and the lower plate member 340 are A shaft portion serving as the ankle torsion shaft 341 on the lower surface of the upper plate member 320 or the upper surface of the lower plate member 340 so as to be rotatable with the horizontal part 353 of the connecting frame 350 interposed therebetween. may be provided.

도 6에 도시된 실시예에서, 상기 하판부재(340)에 원형 링 형태의 축부가 구비되고 상기 연결 프레임(350)의 축공(355)에 장착되는 예를 도시하나, 상기 축부는 원형 링, 원판 또는 원판형 홈 형태로 구성될 수 있으며, 상기 축부는 상기 하판부재(340)의 상면과 함께 상기 상판부재(320)의 하면에도 구비될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 6, an example is shown in which the lower plate member 340 is provided with a shaft portion in the form of a circular ring and mounted in the shaft hole 355 of the connecting frame 350, but the shaft portion is a circular ring or disc Alternatively, it may be configured in the form of a disk-shaped groove, and the shaft portion may be provided on the lower surface of the upper plate member 320 together with the upper surface of the lower plate member 340 .

또한, 상기 상판부재(320) 또는 상기 하판부재(340)와 상기 연결 프레임(350)의 수평부(353) 사이에 마찰 저감 등을 위한 슬립부재(360)가 구비될 수 있다.In addition, a slip member 360 for reducing friction or the like may be provided between the upper plate member 320 or the lower plate member 340 and the horizontal portion 353 of the connection frame 350 .

상기 슬립부재(360)는 마찰저감을 위하여, 비금속 재질로 구성될 수 있으며, 재질의 예로서 불화 폴리에틸렌(테프론 등)의 재질 등으로 구성될 수 있다.The slip member 360 may be made of a non-metallic material to reduce friction, and may be made of fluorinated polyethylene (Teflon, etc.) as an example of the material.

이와 같은 연결 프레임(350)의 z축 회전 허용 구조는 도 7에 도시된 바와 같이, 발의 z축 중심 비틀림 동작을 허용할 수 있다.As shown in FIG. 7 , the z-axis rotation permitting structure of the connecting frame 350 may allow the foot to twist around the z-axis.

이러한 족 지지유닛(300)의 z축 비틀림 자유도에 의하여 하퇴에 대하여 발을 비트는 동작을 가능하게 할 수 있으므로, 착용형 보조장치는 다양한 발동작을 허용하며 보조력을 제공할 수 있다.Since twisting of the foot with respect to the lower leg can be made possible by the z-axis torsional degree of freedom of the foot support unit 300, the wearable assistive device can allow various foot motions and provide assistive force.

상기 연결 프레임(350)의 한 쌍의 수직부(351) 양단에 상기 가로 프레임(390)이 발목 관절축(371)을 매개로 연결될 수도 있으나, 발목 관절축(371) 및 베어링(b) 등을 장착하고 연결 프레임(350)의 비틀림 강성 보강을 위하여 위한 링형태의 축장착부(373)가 상단에 구비된 별도의 한 쌍의 축지지부재(370)가 더 구비될 수 있다.Although the horizontal frame 390 may be connected to both ends of the pair of vertical portions 351 of the connection frame 350 via the ankle joint axis 371, the ankle joint axis 371 and the bearing (b) A separate pair of shaft support members 370 having a ring-shaped shaft mounting portion 373 provided at the top for mounting and reinforcing torsional rigidity of the connecting frame 350 may be further provided.

한 쌍의 상기 축지지부재(370)의 축장착부 내측에 베어링(b)과 발목 관절축(371)이 장착되어 상기 연결 프레임(350) 또는 연결 프레임(350)과 체결된 축지지부재를 상기 가로 프레임(390)에 대하여 회전 가능하게 하여 발목 관절을 이용한 발 전체의 굴곡 또는 신전 동작에 대한 관절 회전 자유도를 제공할 수 있다.A bearing (b) and an ankle joint shaft 371 are mounted inside the shaft mounting portion of the pair of shaft support members 370 to move the connection frame 350 or the shaft support member fastened with the connection frame 350 to the horizontal By enabling rotation with respect to the frame 390, a degree of freedom in joint rotation for a flexion or extension motion of the entire foot using the ankle joint may be provided.

또한, 신체의 발은 발목에 대하여 발 전체를 굴곡 또는 신전하는 도 3(b)에 도시된 동작 이외에도 도 3(a)에 도시된 바와 같이 발의 앞꿈치만 굴곡되는 동작이 자주 발생되며, 이와 관련된 족 지지유닛(300)의 굴곡 자유도가 요구된다. 예를 들면, 걷기 또는 달리기에서 특정 발의 입각기 말기 등에 앞꿈치만 지면에 지지된 상태로 보조력을 제공하는 등의 동작이 자주 발생될 수 있기 때문에 자연스러운 걷기 동작을 수행하거나, 빠르게 달리기 동작을 가능하게 하기 위해서는 발의 앞꿈치의 굽힘 또는 굴곡 자유도를 제공할 필요가 있다.In addition, in addition to the motion shown in FIG. 3 (b) of flexing or extending the entire foot with respect to the ankle, as shown in FIG. The bending freedom of the support unit 300 is required. For example, in walking or running, motions such as providing assistance with only the forefoot supported on the ground may occur frequently at the end of the stance phase of a specific foot, so it is possible to perform a natural walking motion or quickly run. In order to do this, it is necessary to provide a degree of freedom of bending or flexion of the forefoot of the foot.

발의 앞꿈치 굴곡 또는 굽힘 자유도 제공을 위하여 본 발명의 족 지지유닛(300)은 상기 상판부재(320) 및 상기 하판부재(340) 사이에 후단이 장착되고, 착용자의 발의 앞꿈치의 굴곡 동작을 허용하기 위하여 유연한 재질로 구성되는 굴곡부재(330)를 포함하여 구성될 수 있다.In order to provide forefoot flexion or bending freedom, the foot support unit 300 of the present invention has a rear end mounted between the upper plate member 320 and the lower plate member 340, and allows the wearer's forefoot to bend. In order to do so, it may be configured to include a bending member 330 made of a flexible material.

상기 굴곡부재(330)는 유연한 수지 재질로 구성되어 별도의 힌지 구조를 채용하지 않고도, 발의 앞꿈치 부분을 굴곡 가능하게 지지할 수 있으므로, 족 지지유닛의 경량화에 기여할 수 있다.Since the bending member 330 is composed of a flexible resin material and can flexibly support the forefoot portion of the foot without employing a separate hinge structure, it can contribute to reducing the weight of the foot support unit.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 굴곡부재(330)는 그 뒷부분이 상기 상판부재(320)와 상기 하판부재(340) 사이에 개재되어 장착될 수 있으며, 앞부분은 발의 앞꿈치 하부 영역으로 노출되도록 구성될 수 있다. As shown in FIG. 6, the rear portion of the bending member 330 may be mounted between the upper plate member 320 and the lower plate member 340, and the front portion may be exposed to the lower area of the forefoot of the foot. It can be.

또한, 상기 굴곡부재(330)를 보호하고, 별도의 착용부재 연결을 위한 앞판부재(310)가 상기 굴곡부재(330) 상부에 장착될 수 있다.In addition, a front plate member 310 for protecting the bending member 330 and connecting a separate wearing member may be mounted on the upper portion of the bending member 330 .

상기 앞판부재(310)는 상기 상판부재(320) 및 상기 하판부재(340) 전방으로 노출된 상기 굴곡부재(330)의 상부에 장착될 수 있으며, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 앞판부재(310) 및 상기 상판부재(320)에 발을 감싸는 착용부재의 연결을 위한 복수 개의 연결구(311, 321)가 구비될 수 있다.The front plate member 310 may be mounted on an upper portion of the bending member 330 exposed to the front of the upper plate member 320 and the lower plate member 340, and as shown in FIGS. 6 and 7, the A plurality of connectors 311 and 321 may be provided to connect the front plate member 310 and the top plate member 320 to a wearing member that wraps the foot.

이와 같이 구성되는 착용형 보조장치에 의해, 착용형 보조장치를 구성하는 하퇴 지지유닛 또는 족 지지유닛에 대한 약 4 개의 관절 자유도를 제공하여, 걷기 등의 기초적인 동작 이외의 다양한 신체 움직임을 보조할 수 있으며, 하퇴 지지유닛 또는 족 지지유닛에서 제공되는 관절 자유도가 신체의 발목과 발의 관절의 움직임을 모사한 것이므로, 착용자의 착용형 보조장치의 착용 이질감을 최소화할 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.With the wearable assistive device configured as described above, about four degrees of freedom for the lower leg support unit or foot support unit constituting the wearable assistive device are provided to assist various body movements other than basic motions such as walking. And, since the degree of freedom of the joint provided by the lower leg support unit or the foot support unit simulates the movement of the joints of the ankle and foot of the body, it is easy to understand that the wearer's sense of heterogeneity of the wearable assistive device can be minimized.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although this specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims described below. will be able to carry out Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, all of them should be considered to be included in the technical scope of the present invention.

1000 : 착용형 보조장치
100 : 관절 구동기
210, 230 : 대퇴 지지유닛, 하퇴 지지유닛
300 : 족 지지유닛
400 : 몸체유닛
500 : 본체부
1000: wearable auxiliary device
100: joint actuator
210, 230: thigh support unit, lower leg support unit
300: foot support unit
400: body unit
500: body part

Claims (15)

착용자의 허리 영역을 감싸며 장착되고, 착용자의 고관절 측면 영역으로 연장되는 몸체유닛;
상기 몸체유닛 양 단부에 장착되는 한 쌍의 고관절 구동기;
상기 고관절 구동기에 의하여 구동되며, 착용자의 대퇴에 회전 보조력을 제공하는 대퇴 지지유닛;
상기 대퇴 지지유닛과 족관절 유닛을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 착용자의 하퇴에 회전 보조력을 제공하는 하퇴 지지유닛; 및,
상기 고관절 구동기의 회전축과 평행하지 않은 족 지지유닛 회전축을 중심으로 상기 하퇴 지지유닛에 대하여 회전 가능하게 연결되는 족 지지유닛;을 포함하고,
상기 족 지지유닛은 착용자의 하퇴에 대한 발의 굴곡 또는 신전 동작을 허용하기 위한 발목 관절축 및 착용자의 하퇴를 회전 중심으로 하는 발의 비틀림을 허용하기 위한 발목 비틀림축을 포함하고,
상기 족 지지유닛은 발목 관절 전방 상부를 가로질러 감싸는 가로 프레임, 상기 가로 프레임 양단에서 상기 발목 관절축을 매개로 회전 가능하게 연결되는 연결 프레임 및 착용자의 족저면 또는 신발의 하면을 지지하기 위한 발판유닛;을 포함하고,
상기 연결 프레임은 한 쌍의 수직부 및 상기 수직부에 절곡된 상태로 연결된 수평부를 포함하여 'ㄷ'자 단면 형태로 구성되고, 상기 연결 프레임의 수평부는 상기 발판유닛과 상기 발목 비틀림축을 매개로 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
a body unit wrapped around a wearer's waist region and extending to a side region of the wearer's hip joint;
a pair of hip joint actuators mounted on both ends of the body unit;
a thigh support unit that is driven by the hip joint actuator and provides a rotational assisting force to the wearer's thigh;
a lower leg support unit rotatably connected to the thigh support unit via an ankle joint unit and providing a rotational assisting force to the wearer's lower leg; and,
A foot support unit rotatably connected with respect to the lower leg support unit around an axis of rotation of the foot support unit that is not parallel to the rotation axis of the hip joint actuator;
The foot support unit includes an ankle joint axis for allowing flexion or extension of the foot with respect to the wearer's lower leg and an ankle torsion axis for allowing twisting of the foot with the wearer's lower leg as a rotation center,
The foot support unit includes a horizontal frame wrapping across the front upper portion of the ankle joint, a connecting frame rotatably connected at both ends of the horizontal frame via the ankle joint axis, and a footrest unit for supporting the bottom surface of the wearer or the lower surface of the shoe; including,
The connecting frame has a 'c' cross-sectional shape including a pair of vertical parts and a horizontal part bent and connected to the vertical parts, and the horizontal part of the connecting frame rotates via the scaffolding unit and the ankle torsion axis. A wearable auxiliary device, characterized in that connected to the possible.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 발판유닛은 착용자의 발 또는 신발의 앞꿈치의 굴곡 신전을 위하여 밴딩 가능하게 구성되는 것으 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 1,
The foothold unit is a wearable auxiliary device, characterized in that configured to be bendable for flexion extension of the wearer's foot or the forefoot of the shoe.
제1항에 있어서,
상기 족 지지유닛 회전축은 상기 족 지지유닛의 가로 프레임과 전방 상부에서 후방 하부로 경사진 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 1,
The wearable auxiliary device, characterized in that the axis of rotation of the foot support unit is inclined from the upper front to the lower rear with the transverse frame of the foot support unit.
제5항에 있어서,
상기 족 지지유닛 회전축은 신체 발목의 거골하관절(subtalar joint)의 회전 자유도를 제공하기 위하여 구비되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 5,
The rotational shaft of the foot support unit is a wearable auxiliary device, characterized in that provided to provide a rotational degree of freedom of the subtalar joint (subtalar joint) of the body ankle.
제1항에 있어서,
상기 족 지지유닛의 가로 프레임과 상기 하퇴 지지유닛은 연결부재로 연결되며, 상기 연결부재의 하단은 상기 족 지지유닛 회전축을 매개로 상기 가로 프레임과 회전 가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 1,
The transverse frame of the foot support unit and the lower leg support unit are connected by a connecting member, and the lower end of the connecting member is rotatably fastened to the transverse frame via the rotation shaft of the foot support unit. .
제7항에 있어서,
상기 연결부재는 적어도 하나의 절곡부를 구비하는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 7,
The wearable auxiliary device, characterized in that the connection member comprises at least one bent portion.
제1항에 있어서,
상기 발판유닛은 상기 연결 프레임의 수평부가 상기 발목 비틀림축을 중심으로 회전 가능하게 개재되어 상하로 적층되어 장착되는 상판부재 및 하판부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 1,
The foothold unit is a wearable auxiliary device, characterized in that the horizontal portion of the connection frame is rotatably interposed around the ankle torsion axis and is configured to include an upper plate member and a lower plate member stacked vertically and mounted.
제9항에 있어서,
상기 상판부재 및 상기 하판부재 사이에 후단이 개재되어 장착되고, 착용자의 발의 앞꿈치의 굴곡 동작을 허용하기 위하여 유연한 재질로 구성되는 굴곡부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 9,
A wearable auxiliary device comprising a bending member made of a flexible material to allow a bending motion of a forefoot of a wearer's foot, the rear end of which is interposed between the upper plate member and the lower plate member.
제10항에 있어서,
상기 상판부재 및 상기 하판부재 전방으로 노출된 상기 굴곡부재의 상부에 앞판부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 10,
A wearable auxiliary device, characterized in that a front plate member is mounted on the upper part of the bent member exposed to the front of the upper plate member and the lower plate member.
제11항에 있어서,
상기 앞판부재 및 상기 상판부재에 발을 감싸는 착용부재의 연결을 위한 복수 개의 연결구가 구비되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 11,
A wearable auxiliary device, characterized in that a plurality of connectors are provided for connecting the wearing member that surrounds the foot to the front plate member and the top plate member.
제9항에 있어서,
상기 상판부재의 하면 또는 상기 하판부재의 상면에 상기 발목 비틀림축 역할을 수행하는 축부가 구비되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 9,
A wearable auxiliary device, characterized in that the lower surface of the upper plate member or the upper surface of the lower plate member is provided with an axis portion for performing the role of the ankle torsion axis.
제13항에 있어서,
상기 축부는 원형 링, 원판 또는 원판형 홈 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 13,
The wearable auxiliary device, characterized in that the shaft portion is configured in the form of a circular ring, a disk or a disk-shaped groove.
제9항에 있어서,
상기 상판부재 또는 상기 하판부재와 상기 연결 프레임의 수평부 사이에 마찰 저감을 위한 적어도 하나의 슬립부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 착용형 보조장치.
According to claim 9,
Wearable auxiliary device characterized in that at least one slip member for reducing friction between the upper plate member or the lower plate member and the horizontal portion of the connecting frame is provided.
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