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KR102638771B1 - 무릎 관절 가이드장치 - Google Patents

무릎 관절 가이드장치 Download PDF

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KR102638771B1
KR102638771B1 KR1020210113279A KR20210113279A KR102638771B1 KR 102638771 B1 KR102638771 B1 KR 102638771B1 KR 1020210113279 A KR1020210113279 A KR 1020210113279A KR 20210113279 A KR20210113279 A KR 20210113279A KR 102638771 B1 KR102638771 B1 KR 102638771B1
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knee
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예는 자기정렬 기능으로 무릎 관절의 순간 회전중심이 위치할 수 있는 평면 내의 임의 지점에서도 구동할 뿐만 아니라 굴곡 각도에 따른 기계적 이득 변화로 보행 동작에 필요한 출력 성능을 구현할 수 있는 무릎 관절 가이드장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치는 무릎 관절의 상부에 구비되는 근위 바디 링크, 무릎 관절의 하부에서 근위 바디 링크와 대응하는 위치에 구비되는 원위 바디 링크, 근위 바디 링크와 원위 바디 링크 사이에서 복수의 회전 조인트와 복수의 병진 조인트, 그리고 복수의 링크를 포함하여 자기정렬 기능을 갖고 무릎 관절의 움직임시 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 기계적 이득을 출력하는 평면 강체 6절 링크 구조체를 포함한다.

Description

무릎 관절 가이드장치{KNEE JOINT GUIDE APPARATUS}
본 발명은 무릎 관절 가이드장치에 관한 것이다.
착용자의 무릎 관절 모양에 따라 보행 시 무릎 관절의 순간 회전중심 경로는 달라진다. 기존의 무릎 관절 메커니즘은 단순 회전 조인트로 형성되거나 대표적인 순간 회전중심 경로만을 모사하여, 여러 사람에게 적용하기에는 무리가 있다.
최근 들어 다양한 착용자의 무릎 관절 순간 회전중심 경로를 고려하여 자기정렬 기능이 있는 무릎 메커니즘 조인트가 설계되었지만, 자유도 증가로 인해 힘 및 속도 전달 특성이 보행에 용이하지 않다. 그리고 착용자의 신체에 무리를 주지 않고 착용 로봇을 사용하려면 개개인의 체형에 따른 로봇 설계 및 전문가의 수동 착용 과정이 필요하지만 높은 비용이 발생되어 상용화에 어려움이 있다.
무릎 보행 보조 장치와 관련 선행문헌으로 한국공개특허 2010-0134943는 "무릎근력 강화용 보조기구"를 개시한다.
한국공개특허 2010-0134943
본 발명의 실시예는 자기정렬 기능으로 무릎 관절의 순간 회전중심이 위치할 수 있는 평면 내의 임의 지점에서도 구동할 뿐만 아니라 굴곡 각도에 따른 기계적 이득 변화로 보행 동작에 필요한 출력 성능을 구현할 수 있는 무릎 관절 가이드장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치는 무릎 관절의 상부에 구비되는 근위 바디 링크, 무릎 관절의 하부에서 근위 바디 링크와 대응하는 위치에 구비되는 원위 바디 링크, 그리고 근위 바디 링크와 원위 바디 링크 사이에서 복수의 회전 조인트와 복수의 병진 조인트, 그리고 복수의 링크를 포함하여 자기정렬 기능을 갖고 무릎 관절의 움직임시 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 기계적 이득을 출력하는 평면 강체 6절 링크 구조체를 포함한다.
무릎 관절과 근위 바디 링크, 원위 바디 링크 그리고 평면 강체 6절 링크 구조체는 하나의 폐루프를 이루며 1자유도를 형성할 수 있다.
평면 강체 6절 링크 구조체는 3개의 회전 조인트, 3개의 병진 조인트, 그리고 4개의 링크를 포함할 수 있다.
3개의 회전 조인트는 근위 바디 링크와 제1 링크를 연결하는 제1 회전 조인트, 제1 링크와 제2 링크를 연결하는 제2 회전 조인트, 그리고 근위 바디 링크와 제3 링크를 연결하는 제3 회전 조인트를 포함할 수 있다.
3개의 병진 조인트는 제2 링크와 제3 링크를 연결하는 제1 병진 조인트, 제3 링크와 제4 링크를 연결하는 제2 병진 조인트, 그리고 제4 링크와 원위 바디 링크를 연결하는 제3 병진 조인트를 포함할 수 있다.
제3 링크를 통해 제1 병진 조인트, 제3 회전 조인트, 그리고 제2 병진 조인트가 상호 연결될 수 있다.
근위 바디 링크의 일측에 제1 회전 조인트가 연결되고, 제1 회전 조인트에 제1 링크의 일측이 연결되며, 제1 링크의 타측에 제2 회전 조인트가 연결되고, 제2 회전 조인트에 제2 링크의 일측이 연결되며, 제2 링크의 타측에 제1 병진 조인트가 연결되고, 제1 병진 조인트에 제3 링크의 일측이 연결되며, 제3 링크에 제3 회전 조인트가 연결되어 제1 폐루프를 형성할 수 있다.
근위 바디 링크의 타측에 제3 회전 조인트가 연결되고, 제3 회전 조인트에 제3 링크의 일측이 연결되며, 제3 링크의 타측에 제2 병진 조인트가 연결되고, 제2 병진 조인트에 제4 링크의 일측이 연결되며, 제4 링크의 타측에 제3 병진 조인트가 연결되어 제2 폐루프를 형성할 수 있다.
무릎 관절의 굴곡 각도는 0도에서 90도 이상으로 설정될 수 있다.
제1 회전 조인트는 구동력을 발생하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치를 사용하여 단일 제품으로도 복잡한 커스터마이징 작업 없이 여러 사람의 보행 동작에 사용될 수 있으므로, 제작 비용을 감소하고 착용자 범위를 증대할 수 있다.
또한, 무릎 관절의 순간중심이 위치할 수 있는 평면 내의 임의 지점에 대하여 무릎 굴곡 각도에 따른 기계적 이득 변화로 보행 동작에 특화된 새로운 메커니즘을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치가 착용자에 착용된 상태를 가정하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치가 착용자에 착용되어 설정 굴곡각도로 굴곡되는 상태를 가정하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치의 무릎 관절 회전중심 위치와 굴곡각도에 따른 메커니즘 형상 변화를 도시한 도면이다.
도 6a는 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 기계적 이득을 도시한 도면이다.
도 6b는 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 전단력의 크기를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치의 프로토타입을 착용한 상태를 도시한 도면이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치는 근위 바디 링크(Proximal body link, 10), 원위 바디 링크(Distal body link, 15), 평면 강체 6절 링크 구조체를 포함한다.
근위 바디 링크(10)는 무릎 관절의 상부에 구비되는 부분이다.
원위 바디 링크(15)는 무릎 관절의 하부에서 근위 바디 링크(10)와 대응하는 위치에 구비되는 부분이다.
평면 강체 6절 링크 구조체는 착용자의 대퇴부에 연결되는 근위 바디 링크(10)와 정강이에 연결되는 원위 바디 링크(15) 사이를 연결한다. 평면 강체 6절 링크 구조체는 무릎 관절의 순간 회전중심이 위치할 수 있는 평면 내의 임의 지점에서 자기정렬 기능을 구현할 수 있으며, 보행에서의 무릎 굴곡 각도에 따른 기계적 이득 변화로 보행 동작에 필요한 출력 성능을 구현할 수 있다.
평면 강체 6절 링크 구조체는 근위 바디 링크(10)와 원위 바디 링크(15) 사이에서 복수의 회전 조인트와 복수의 병진 조인트, 그리고 복수의 링크를 포함하여 자기정렬 기능을 갖고 무릎 관절의 움직임시 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 기계적 이득을 출력하는 부분이다. 예를 들어, 평면 강체 6절 링크 구조체는 3개의 회전 조인트(revolute joint), 3개의 병진 조인트(prismatic joint) 그리고 4개의 링크(Link)간 상호 연결구조를 포함할 수 있다. 여기서, 3개의 회전 조인트는 제1 회전 조인트(21), 제2 회전 조인트(22) 그리고 제3 회전 조인트(23)를 포함한다. 3개의 병진 조인트는 제1 병진 조인트(31), 제2 병진 조인트(32) 그리고 제3 병진 조인트(33)를 포함한다. 4개의 링크는 제1 링크(11), 제2 링크(12), 제3 링크(13) 그리고 제4 링크(14)를 포함한다.
구동부는 제1 회전 조인트(21)에 적용될 수 있다. 제1 회전 조인트(21)에 의해 근위 바디 링크(10)와 제1 링크(11)가 연결된다.
제2 회전 조인트(22)에 의해 제1 링크(11)와 제2 링크(12)가 연결된다.
제1 병진 조인트(31)에 의해 제2 링크(12)와 제3 링크(13)가 연결된다.
제3 회전 조인트(23)에 의해 제3 링크(13)와 근위 바디 링크(10)가 연결된다.
제2 병진 조인트(32)에 의해 제3 링크(13)와 제4 링크(14)가 연결된다.
제3 병진 조인트(33)에 의해 제4 링크(14)와 원위 바디 링크(15)가 연결된다.
3개의 회전 조인트, 3개의 병진 조인트, 그리고 4개의 링크를 갖는 평면 강체 6절 링크 구조체는 기존 로봇들에서 제안된 무릎 관절 메커니즘과 다른 부분이다. 평면 강체 6절 링크 구조체가 자기정렬 기능을 가짐과 동시에 보행에서의 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 기계적 이득을 출력할 수 있다.
원위 바디 링크(15)와 근위 바디 링크(10)는 착용자의 무릎 관절(Knee joint, 41)을 통해 연결될 수 있다. 이때, 무릎 관절(41)은 평면 상의 임의 위치 및 굴곡 각도를 가지기에 평면 상의 3자유도로 표현할 수 있다. 무릎 관절(41)과 근위 바디 링크(10), 원위 바디 링크(15) 그리고 평면 강체 6절 링크 구조체는 하나의 폐루프를 이루며 1자유도를 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이 회전 조인트 3개, 병진 조인트 3개를 가지는 평면 강체 6절 링크 구조체로 구성되며, 자기정렬 기능으로 무릎 관절의 순간 회전중심이 위치할 수 있는 평면 내의 임의 지점에서도 구동할 뿐만 아니라 굴곡 각도에 따른 기계적 이득 변화로 보행 동작에 필요한 출력 성능을 낼 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치의 연결관계를 도시한 도면이다. 도 2에서 제3 병진 조인트(33)에 연결되는 링크 및 조인트를 포함하는 가상의 회전 조인트(41a)는 사람마다 다른 무릎 관절의 회전중심을 나타낸다. 즉, 가상의 회전 조인트(41a)는 굴곡 및 신전하는 무릎 관절의 회전 움직임을 표현하기 위한 조인트이다. 가상의 회전 조인트(41a)에서 2개의 직교하는 병진 조인트는 평면 내의 일정 공간에서 자유롭게 위치할 수 있는 무릎 관절의 중심을 나타내기 위한 조인트이다. 즉, 한 착용자의 무릎 관절 중심을 표현하기 위해서는 2개의 병진 조인트가 슬라이드 길이에 따라 무릎 관절의 중심 위치를 결정하고, 1개의 회전 조인트가 회전 각도에 따라 무릎 관절의 굴곡각도를 결정하게 된다.
따라서 제3 병진 조인트(33)는 도 2에서는 가상의 회전 조인트(41a)에 연결된 것으로 표현되었지만, 원위 바디 링크(15)에 부착될 수 있다. 여기서, 원위 바디 링크(15)는 실제 사람의 무릎 아래인 정강이 부분을 의미할 수 있다. 참고로, 근위 바디 링크(10)는 실제 사람의 무릎 위인 대퇴부 부분을 의미할 수 있다.
근위 바디 링크(10) - 제3 회전 조인트(23) - 제3 링크(13) - 제2 병진 조인트(32) - 제4 링크(14) - 제3 병진 조인트(33) - 가상의 회전 조인트(41) - 근위 바디 링크(10)로 연결되어 제2 폐루프(Closed loop, 2)를 형성한다. 제2 폐루프(2)는 착용자에게 착용되기 전에는 3자유도이지만, 한 착용자의 무릎 관절에 착용되면 가상의 회전 조인트(41a)가 1자유도의 조인트로 변경되기 때문에, 메커니즘 및 착용자의 무릎 관절을 포함한 착용부는 전체적으로 1자유도 시스템이 된다. 즉, 무릎 관절의 위치(xknee, yknee) 및 무릎 관절의 굴곡각도(θknee)가 결정된다면, 제2 폐루프(2)를 구성하는 다른 링크 및 조인트의 움직임도 결정될 수 있다(p.6 참고).
무릎 관절의 중심을 나타내는 가상의 회전 조인트(41a)는 우선 제3 병진 조인트(33)를 통해 제4 링크(14)와 연결된다. 무릎 관절의 회전에 따라 구속되어 있는 제3 병진 조인트(33)는 병진 운동을 하게 된다. 제3 병진 조인트(33)의 병진 운동은 제4 링크(14)를 통해 제2 병진 조인트(32)의 병진 운동을 만들어 낸다. 이에 근위 바디 링크(10)에 부착되어 있는 제3 회전 조인트(23)는 회전 운동을 만들어 낸다.
한편, 제2 폐루프(2)와는 다른 제1 폐루프(1)는 근위 바디 링크(10) - 제1 회전 조인트(21) - 제1 링크(11) - 제2 회전 조인트(22) - 제2 링크(12) - 제1 병진 조인트(31) - 제3 링크(13) - 제3 회전 조인트(23) - 근위 바디 링크(10)로 형성된다. 이 때, 제1 회전 조인트(21)와 제3 회전 조인트(23)는 근위 바디 링크(10)에 연결된다. 구동부는 제1 회전 조인트(21)에 적용될 수 있다. 제3 링크(13)는 제1 병진 조인트(31), 제3 회전 조인트(23), 제2 병진 조인트(32)가 함께 부착된 링크이므로, 무릎 관절의 회전에 따라 제3 링크(13)의 움직임이 결정될 때, 제1 병진 조인트(31)의 움직임 또한 결정될 수 있다. 제1 병진 조인트(31)가 병진 운동을 하게 되면, 제2 링크(12)가 이와 평행한 병진 운동을 하게 된다. 따라서 구속되어 있는 제2 회전 조인트(22)는 회전 운동을 하게 되고, 마지막으로 구동부 조인트인 제1 링크(11)의 움직임을 만들어 낸다.
이 때, 제1 폐루프(1)는 그 자체로 1자유도이기에, 무릎 관절의 위치에 관계없이 굴곡각도에 따라 동일한 움직임을 가진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치가 착용자에 착용된 상태를 가정하여 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치가 착용자에 착용되어 설정 굴곡각도로 굴곡되는 상태를 가정하여 도시한 도면이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치가 여러 출력부 위치 및 각도를 가질 때의 움직임을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치는 무릎 관절이 시상면에서 전후(anterior/posterior) 방향 및 수직(proximal/distal) 방향의 각각 최소 30mm 내부 중 임의의 지점에 위치할 수 있다. 또한 무릎 관절 가이드장치는 0도에서 90도 이상의 무릎 관절의 굴곡 각도를 가질 수 있다.
도 3과 도 4에서 근위 바디 링크(10)와 원위 바디 링크(15)가 한 착용자의 대퇴부 및 정강이와 동일한 상황을 가정한다. 근위 바디 링크(10)를 그라운드(ground)라고 가정하면, 근위 바디 링크(10)에 상대적인 원위 바디 링크(15)의 움직임은 착용자의 무릎관절 움직임에 따라 정의될 수 있다. 이러한 착용자의 무릎관절 움직임을 가상의 회전 조인트(41a)가 구현하는 것이다. 착용자의 무릎관절 움직임이 결정되었기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치와 착용자 사이의 전체 자유도는 1자유도 시스템을 형성할 수 있다. 즉, 구동부로 적용된 제1 회전 조인트(21)가 회전 움직임을 가짐에 따라 제1 링크(11) ~ 제4 링크(14) 및 제2 회전 조인트(22), 제3 회전 조인트(23), 제1 병진 조인트(31) ~ 제3 병진 조인트(33)의 움직임이 결정된다.
제2 폐루프(2)에서 제2 병진 조인트(32)와 제3 병진 조인트(33)가 착용자의 무릎관절 위치를 보정하고, 제3 회전 조인트(23)가 착용자의 무릎관절 굴곡각도에 따라 회전하면, 이는 제1 폐루프(1)의 여러 조인트에 움직임을 전달한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치의 무릎 관절 회전중심 위치와 굴곡각도에 따른 메커니즘 형상 변화를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 무릎관절 회전중심의 위치는 41a 내부의 가상의 회전 조인트의 위치로 나타내어진다. 다양한 착용자의 무릎관절은 일정 공간(시상면에서 전후(anterior/posterior) 방향 30mm 길이 및 수직(proximal/distal) 방향 30mm 길이 내부)에서 다양하게 위치할 수 있다. 착용자의 무릎관절 위치는 41a 내부의 두 개의 직교하는 가상의 병진 조인트로 표현된다. 이 때, 무릎관절 회전중심의 위치는 (xknee, yknee), 굴곡각도는 θknee 로 구분한다. 도 5는 무릎관절의 회전중심 위치가 총 5개 지점에 위치하였을 때, 무릎관절의 굴곡각도가 0, 30, 60, 90도일 때의 메커니즘 상태를 도식화한 것이다.
제2 폐루프(2)에 해당하는 부분을 살펴보면, 무릎관절의 위치에 따라 제2 병진 조인트(32)와 제3 병진 조인트(33)의 병진 운동 길이가 달라진다. 그러나 무릎관절의 굴곡각도에 따른 제3 회전 조인트(23)의 회전 운동 각도는 동일하다.
제1 폐루프(1)에 해당하는 부분을 살펴보면, 무릎관절의 위치에 무관하게 굴곡각도에 따라 동일한 움직임을 가진다.
도 6a는 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 기계적 이득을 도시한 도면이며, 도 6b는 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 전단력의 크기를 도시한 도면이다. 도 6(a)에서 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 기계적 이득, 도 6(b)에서 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 전단력의 크기를 나타낸다. 굴곡 각도가 0도 이상 약 20도 이하일 때에는 기계적 이득이 1 이상으로 구동부의 토크가 출력부에서 증가하여 전달될 수 있다. 굴곡 각도가 약 20도 이상일 때에는 기계적 이득이 1 이하로 구동부의 각속도가 출력부에서 증가하여 전달될 수 있다. 각도에 따른 기계적 이득의 변화로 보행 동작을 위해 구동부가 보조해주어야 하는 최대 토크는 단순 회전 조인트의 로봇보다 작다. 또한 모든 각도에서 시상면 상의 무릎 관절 위치에 구애받지 않고, 신체에 가해지는 불필요한 전단력은 거의 없다. 즉, 시상면의 작업공간 내에 자기정렬 기능을 보유할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치의 프로토타입을 착용한 상태를 도시한 도면이다. 도 7a는 키 160대 초반의 여성이 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치의 프로토타입을 착용한 상태를 도시한 도면이다. 그리고 도 7b는 키 170대 중반 남성이 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 가이드장치의 프로토타입을 착용한 상태를 도시한 도면이다. 도 7a와 도 7b를 참조하면, 서로 다른 사람이 동일한 프로토타입을 착용해도 보행 동작에 무리가 없음을 확인할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 ; 근위 바디 링크 11 ; 제1 링크
12 ; 제2 링크 13 ; 제3 링크
14 ; 제4 링크 15 ; 원위 바디 링크
21 ; 제1 회전 조인트 22 ; 제2 회전 조인트
23 ; 제3 회전 조인트 31 ; 제1 병진 조인트
32 ; 제2 병진 조인트 33 ; 제3 병진 조인트

Claims (10)

  1. 무릎 관절의 상부에 구비되는 근위 바디 링크,
    상기 무릎 관절의 하부에서 상기 근위 바디 링크와 대응하는 위치에 구비되는 원위 바디 링크, 그리고
    상기 근위 바디 링크와 상기 원위 바디 링크 사이에서 복수의 회전 조인트와 복수의 병진 조인트, 그리고 복수의 링크를 포함하여 자기정렬 기능을 갖고 상기 무릎 관절의 움직임시 상기 무릎 관절의 굴곡 각도에 따른 기계적 이득을 출력하는 평면 강체 6절 링크 구조체
    를 포함하며,
    상기 무릎 관절과 상기 근위 바디 링크, 상기 원위 바디 링크 그리고 상기 평면 강체 6절 링크 구조체는 하나의 폐루프를 이루며 1자유도를 형성하고,
    상기 평면 강체 6절 링크 구조체는
    3개의 회전 조인트, 3개의 병진 조인트, 그리고 4개의 링크를 포함하며,
    상기 3개의 회전 조인트는
    상기 근위 바디 링크와 제1 링크를 연결하는 제1 회전 조인트,
    상기 제1 링크와 제2 링크를 연결하는 제2 회전 조인트, 그리고
    상기 근위 바디 링크와 제3 링크를 연결하는 제3 회전 조인트를 포함하는 무릎 관절 가이드장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 3개의 병진 조인트는
    상기 제2 링크와 상기 제3 링크를 연결하는 제1 병진 조인트,
    상기 제3 링크와 제4 링크를 연결하는 제2 병진 조인트, 그리고
    상기 제4 링크와 상기 원위 바디 링크를 연결하는 제3 병진 조인트
    를 포함하는 무릎 관절 가이드장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제3 링크를 통해 상기 제1 병진 조인트, 상기 제3 회전 조인트, 그리고 상기 제2 병진 조인트가 상호 연결되는 무릎 관절 가이드장치.
  7. 제6항에서,
    상기 근위 바디 링크의 일측에 상기 제1 회전 조인트가 연결되고, 상기 제1 회전 조인트에 상기 제1 링크의 일측이 연결되며, 상기 제1 링크의 타측에 상기 제2 회전 조인트가 연결되고, 상기 제2 회전 조인트에 상기 제2 링크의 일측이 연결되며, 상기 제2 링크의 타측에 상기 제1 병진 조인트가 연결되고, 상기 제1 병진 조인트에 상기 제3 링크의 일측이 연결되며, 상기 제3 링크에 상기 제3 회전 조인트가 연결되어 제1 폐루프를 형성하는 무릎 관절 가이드장치.
  8. 제7항에서,
    상기 근위 바디 링크의 타측에 상기 제3 회전 조인트가 연결되고, 상기 제3 회전 조인트에 상기 제3 링크의 일측이 연결되며, 상기 제3 링크의 타측에 상기 제2 병진 조인트가 연결되고, 상기 제2 병진 조인트에 상기 제4 링크의 일측이 연결되며, 상기 제4 링크의 타측에 상기 제3 병진 조인트가 연결되어 제2 폐루프를 형성하는 무릎 관절 가이드장치.
  9. 제8항에서,
    상기 무릎 관절의 굴곡 각도는 0도에서 90도 이상인 무릎 관절 가이드장치.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 회전 조인트는 구동력을 발생하는 구동부를 더 포함하는 무릎 관절 가이드장치.
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