KR101043206B1

KR101043206B1 - Exoskeletal Robot for Power Assistance

Info

Publication number: KR101043206B1
Application number: KR1020080103458A
Authority: KR
Inventors: 이진환; 곽신웅; 허재영; 전도영
Original assignee: 서강대학교산학협력단
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2011-06-21
Also published as: KR20100044359A

Abstract

본 발명은 사용자의 하체에 착용하는 외골격과 보행 보조수단인 캐스터워커로 구성되는 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇에 관한 것이다. 본 발명은 관절부 구동장치를 직접 고관절부나 슬관절부에 설치하고 그 구조를 단순하게 구현하여 동력전달 거리를 최소화하고 동력전달 효율을 극대화한다. 또한, 본 발명은 암과 외골격을 서로 분리할 필요 없이 일체로 결합하고 관절부 구동장치를 암이 아닌 외골격에 위치시킴으로써 암과 외골격의 분리로 인한 기존의 문제들을 방지한다. 또한, 본 발명은 암과 외골격을 분리하지 않고 허리 브레이스만 외골격으로부터 분리하여 착용하도록 함으로써 외골격 착용이 매우 쉽고 간편하게 한다.The present invention relates to an intelligent muscle strength and walking aid robot composed of the exoskeleton worn on the user's lower body and the caster walker as a walking aid. The present invention directly installs the joint drive device to the hip joint or knee joint and implements the structure simply to minimize the power transmission distance and maximize the power transmission efficiency. In addition, the present invention prevents existing problems due to separation of the arm and the exoskeleton by combining the arm and the exoskeleton without having to separate from each other and by positioning the joint drive device to the exoskeleton, not the arm. In addition, the present invention is very easy and simple to wear the exoskeleton by separating the arm and the exoskeleton to wear only the waist brace from the exoskeleton.

보행 보조기기, 외골격, 캐스터워커, 암, 고관절부, 슬관절부, 구동장치, 허리 브레이스 Gait Assist, Exoskeleton, Caster Walker, Arm, Hip, Knee, Drive, Lumbar Brace

Description

Intelligent muscle and walking assistance robot {Exoskeletal Robot for Power Assistance}

본 발명은 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇에 관한 것으로서, 구체적으로는 일반인의 근력 증강이나 환자의 보행 재활 또는 노약자의 거동 보조를 위하여 사용자의 하체에 착용하는 외골격과 보행 보조수단인 캐스터워커(caster-walker)로 구성되는 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to an intelligent muscle and gait aid robot, specifically caster-walker (caster-) which is a exoskeleton and walking aid worn on the user's lower body to increase muscle strength of the general public, walking rehabilitation of the patient or assisting the behavior of the elderly The present invention relates to a robot for intelligent muscle strength and walking assistance composed of a walker.

일반적으로 보행 보조기기는 보행이 불편한 환자나 노약자의 재활을 돕거나 거동을 보조하기 위하여 사용되는 수단이다. 보행 보조기기는 삶의 질과 복지에 대한 관심이 높아지고 현대사회가 노령화 사회로 진입해 감에 따라 점차 연구개발이 활발해지는 추세에 있다.In general, walking aids are a means used to assist rehabilitation or assist behavior of a patient or elderly person who has difficulty walking. As walker aids are increasingly concerned about the quality of life and welfare, and as the modern society enters an aging society, R & D is becoming more active.

기존의 보행 보조기기는 착용자의 움직임에 따라 동작하는 단순한 메커니즘으로 되어 있었으나, 최근 개발된 보행 보조기기는 컴퓨터와 인체공학적 메커니즘을 접목하여 보다 편리하고 근력 증강 효과가 우수한 장점을 가지고 있다. 예를 들어, 한국등록특허 제612031호의 '근력 증강을 위한 보행 보조기기 및 그 제어 방법'이나 한국등록특허 제716597호의 '지능형 근력 및 보행 보조용 로봇'은 사용자 의 하체에 외골격을 착용하고 보행 보조수단인 캐스터워커의 암(arm)에 구동장치를 장착하여 이를 통해 외골격을 구동하는 기술을 개시하고 있다.Conventional walking aids have been a simple mechanism that operates according to the wearer's movement, but recently developed walking aids have the advantage of more convenient and strength building effect by combining the computer and ergonomic mechanism. For example, the 'walking aid for strengthening muscle strength and control method thereof' of Korean Patent No. 612031 or the 'intelligent muscle strength and walking aid robot' of Korean Patent No. 716597 wears an exoskeleton to the user's lower body and walk assistance. Disclosed is a technique for driving a exoskeleton by mounting a driving device on an arm of a caster worker, which is a means.

도 1을 참조하면, 종래의 보행 보조기기 또는 로봇은 사용자의 하체에 착용하는 외골격(10)과, 모터에 의해 주행하는 캐스터워커(20)와, 외골격(10)과 캐스터워커(20)를 연결하는 암(30)으로 이루어진다. 외골격(10)은 좌우측 다리 프레임(11)에 각각 고관절부(12)와 슬관절부(13)가 설치되는 한편, 사용자가 착용하는 허리 브레이스(14), 허벅지 브레이스(15), 종아리 브레이스(16)가 다리 프레임(11)에 결합되는 구성을 가진다. 바퀴(21)가 달린 캐스터워커(20)는 별도의 주행용 모터에 의해 구동되며 사용자가 손으로 잡고 지탱할 수 있는 손잡이를 구비하고 있다. 캐스터워커(20)에 설치되어 외골격(10)에 연결되는 암(30)은 외골격(10)의 고관절부(12)와 슬관절부(13)를 각각 구동할 수 있도록 모터와 기어 등으로 구성되는 구동장치를 내장하고 있다.Referring to FIG. 1, a conventional walking aid or robot connects an exoskeleton 10 worn on a user's lower body, a caster walker 20 driven by a motor, and an exoskeleton 10 and a caster walker 20. The arm 30 is made of. The exoskeleton 10 has the hip joint 12 and the knee joint 13 installed on the left and right leg frames 11, respectively, while the user wears the waist brace 14, the thigh brace 15, and the calf brace 16. Has a configuration that is coupled to the leg frame (11). The caster walker 20 with the wheels 21 is driven by a separate driving motor and has a handle that a user can hold and support by hand. The arm 30 installed in the caster walker 20 and connected to the exoskeleton 10 is driven by a motor and a gear to drive the hip joint 12 and the knee joint 13 of the exoskeleton 10, respectively. It has a built-in device.

이러한 종래의 보행 보조기기 내지 로봇은 캐스터워커(20)가 자체적으로 주행하면서 암(30)의 구동장치를 통해 외골격(10)의 고관절부(12)와 슬관절부(13)를 동작시키기 때문에 보행 보조뿐만 아니라 근력 증강을 통한 재활에 매우 유용하다고 할 수 있다.The conventional walking aids or robots walk assistance because the caster walker 20 operates the hip part 12 and the knee joint part 13 of the exoskeleton 10 through the driving device of the arm 30 while driving itself. In addition, it can be said to be very useful for rehabilitation through muscle strength.

그런데 이러한 종래의 보행 보조기기는 구동장치의 위치가 캐스터워커(20)에 설치된 암(30)에 있다 보니, 구동력을 발생시키고 전달하는 구동장치로부터 구동력이 최종적으로 전달되는 고관절부(12)나 슬관절부(13)까지의 거리가 너무 멀어 와이어나 체인으로 구동력을 전달해야 하기 때문에 동력전달 효율이 떨어진다는 단점 이 있다. 또한, 구동장치의 구조가 지나치게 복잡하여 백래시(backlash)로 인한 제어의 어려움이 있다.However, since the position of the driving device is located in the arm 30 installed in the caster walker 20, the conventional walking aids may have the hip joint 12 or the knee joint where the driving force is finally transmitted from the driving device that generates and transmits the driving force. Since the distance to the part 13 is too far, the driving force must be transmitted to the wire or the chain, and thus there is a disadvantage in that the power transmission efficiency is reduced. In addition, the structure of the drive device is too complicated, there is a difficulty in control due to the backlash (backlash).

더욱이, 종래의 보행 보조기기는 사용자가 외골격(10)을 착용할 수 있도록 하기 위해 구동장치가 설치된 암(30)이 외골격(10)으로부터 분리되는 구조를 가지는데, 이때 관절부(12, 13)에 사용되는 동력연결부도 함께 분리되어야 하므로 느슨한 연결에 의한 동력손실이 문제가 될 뿐만 아니라, 동력연결부는 높은 토크(torque)의 전달 부위이므로 작동 중 분리의 위험성이 크고 장기간 사용에 따른 접촉 불량 등의 문제가 있다. 또한, 외골격(10)을 입고 벗을 때마다 암(30)과 외골격(10)의 동력연결부를 연결하고 분리해야 하므로 사용자 입장에서는 여간 번거로운 일이 아니다.Furthermore, the conventional walk assistance apparatus has a structure in which the arm 30 having a driving device is separated from the exoskeleton 10 so that the user can wear the exoskeleton 10, wherein the joint portion 12, 13 Since the power connection to be used must also be disconnected, power loss due to loose connection is not only a problem, but since the power connection is a high torque transmission area, there is a high risk of disconnection during operation and problems such as poor contact due to long-term use. There is. In addition, since the exoskeleton 10 needs to be connected to and disconnected from the arm 30 and the exoskeleton 10 every time the user wears and removes the exoskeleton 10, it is not a hassle for the user.

아울러, 종래의 보행 보조기기에서 외골격(10)의 구조는 좌우측 다리 프레임(11)과 허리 브레이스(14)가 일체형으로 되어 있기 때문에, 사용자가 외골격(10)을 착용하려면 외골격(10)을 의자에 올려놓은 상태에서 입거나 보조인원의 도움을 받아야 하므로, 사용자 입장에서는 외골격(10) 착용이 여간 불편하고 어려운 일이 아닐 수 없다.In addition, since the structure of the exoskeleton 10 in the conventional walking aids is the left and right leg frame 11 and the waist brace 14 are integrated, the user may wear the exoskeleton 10 to the chair to wear the exoskeleton 10. Wearing it in a raised state or because it must be assisted by assistants, from the user's point of view wearing the exoskeleton 10 can not be uncomfortable and difficult.

또한, 종래의 보행 보조기기는 전륜구동 방식을 채택하고 있는데, 사용자가 뒤로 넘어지거나 힘을 가하게 되면 앞바퀴가 들려 움직이지 않거나 좌우가 불안정하게 움직일 수 있거나 심한 경우 전복의 위험성도 상존한다.In addition, the conventional walk assistance apparatus adopts a front wheel driving method, and if the user falls backward or exerts force, the front wheel may not be lifted up, the left and right sides may move unstable, or the risk of overturning may also exist.

이에, 본 발명은 구동장치와 관절부 사이의 동력전달 거리를 단축시킴으로써 동력전달 효율을 향상시킨 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide an intelligent muscle and walking assistance robot that improves the power transmission efficiency by shortening the power transmission distance between the drive unit and the joint.

또한, 본 발명은 구동장치의 구조를 단순화함으로써 보다 수월하게 제어할 수 있는 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide an intelligent muscle and walking assistance robot that can be more easily controlled by simplifying the structure of the drive device.

또한, 본 발명은 암과 외골격을 서로 분리할 필요가 없도록 하여 분리에 따른 동력손실이나 분리위험성 등의 기존 문제들을 미연에 방지할 수 있는 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide an intelligent muscle strength and walking aid robot that can prevent the existing problems such as power loss or separation risk due to separation by eliminating the need to separate the cancer and the exoskeleton from each other.

또한, 본 발명은 암과 외골격을 분리할 필요 없이 보다 쉽고 간편하게 외골격을 착용할 수 있는 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide an intelligent muscle strength and walking aid robot that can easily and easily wear the exoskeleton without having to separate the arm and the exoskeleton.

또한, 본 발명은 전륜구동 방식에 의한 구조적 불안정성을 해소할 수 있는 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide an intelligent muscle strength and walking assistance robot that can solve the structural instability by the all-wheel drive method.

이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 구성의 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇을 제공한다.In order to achieve these objects, the present invention provides an intelligent muscle and walking assistance robot of the following configuration.

본 발명에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇은, 외골격과 캐스터워커와 암과 결합 핀을 포함하여 구성된다. 상기 외골격은 한 쌍의 프레임, 상기 프레임에 각각 설치되어 상기 프레임을 회전시키는 고관절부와 슬관절부, 상기 프레임에 체결되는 허리 브레이스와 허벅지 브레이스와 종아리 브레이스를 구비한다. 상기 캐스터워커는 주행이 가능하고 손잡이를 구비한다. 상기 암은 상기 한 쌍의 프레임에 대응하여 한 쌍으로 구성되어 상기 프레임에 일체로 결합되고 양쪽 끝이 각각 상기 외골격과 상기 캐스터워커에 체결된다. 상기 결합 핀은 상기 허리 브레이스와 상기 외골격을 결합시킨다.Intelligent muscle strength and walking aid robot according to the present invention is configured to include an exoskeleton, caster walker and arms and coupling pins. The exoskeleton includes a pair of frames, a hip joint and a knee joint respectively installed on the frame to rotate the frame, a waist brace, a thigh brace, and a calf brace fastened to the frame. The caster walker is capable of traveling and has a handle. The arm is composed of a pair corresponding to the pair of frames are integrally coupled to the frame and both ends are fastened to the exoskeleton and the caster walker, respectively. The coupling pin couples the waist brace and the exoskeleton.

특히, 상기 허리 브레이스의 외측면에 핀 삽입부가 돌출되어 형성되고 상기 프레임의 내측면에 핀 장착부가 돌출되어 형성되며, 상기 결합 핀은 상기 핀 장착부에 장착되고 상기 결합 핀을 상기 핀 삽입부에 삽입하거나 빼냄으로써 상기 허리 브레이스가 상기 외골격에 결합되거나 상기 외골격으로부터 분리되는 것이 특징이다.In particular, the pin insertion portion is formed to protrude on the outer surface of the waist brace and the pin mounting portion is formed to protrude on the inner surface of the frame, the coupling pin is mounted to the pin mounting portion and the coupling pin is inserted into the pin insertion portion The waist brace is coupled to or removed from the exoskeleton by pulling in or out.

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또한, 상기 고관절부와 상기 슬관절부는 각각 상기 프레임이 위아래로 분할된 위쪽 프레임과 아래쪽 프레임 사이에 위치할 수 있고, 이때 상기 고관절부와 상기 슬관절부 각각은 상기 위쪽 프레임의 하단에 일체로 형성된 제1 접촉판과, 상기 아래쪽 프레임의 상단에 일체로 형성된 제2 접촉판과, 상기 제1 접촉판과 상기 제2 접촉판을 관통하여 설치되는 종동 베벨기어를 포함할 수 있으며, 상기 제1 접촉판과 상기 제2 접촉판은 서로 맞닿도록 배치되고, 상기 종동 베벨기어는 상기 제2 접촉판에 일체로 결합되고 상기 제1 접촉판에 회전 가능하게 결합될 수 있다.In addition, the hip joint and the knee joint may be positioned between the upper frame and the lower frame, the frame is divided up and down, respectively, wherein each of the hip joint and the knee joint is formed integrally at the lower end of the upper frame And a contact plate, a second contact plate integrally formed at an upper end of the lower frame, and a driven bevel gear installed through the first contact plate and the second contact plate. The second contact plate may be disposed to abut each other, and the driven bevel gear may be integrally coupled to the second contact plate and rotatably coupled to the first contact plate.

또한, 상기 외골격은 상기 고관절부와 상기 슬관절부에 각각 직접 결합되는 관절부 구동장치를 더 구비하고, 상기 관절부 구동장치는 회전 구동력을 발생시키는 모터, 상기 모터에 연결된 모터축, 상기 모터축에 연결된 주동 베벨기어를 포함할 수 있고, 상기 주동 베벨기어는 상기 종동 베벨기어와 맞물리며, 상기 모터로부터 전달된 회전 구동력을 90도 회전방향을 바꾸어 상기 종동 베벨기어로 전달할 수 있다.In addition, the exoskeleton further includes a joint driving device coupled directly to the hip joint and the knee joint, respectively, the joint driving device includes a motor generating a rotational driving force, a motor shaft connected to the motor, and a main shaft connected to the motor shaft. It may include a bevel gear, the main bevel gear meshes with the driven bevel gear, it is possible to transfer the rotational driving force transmitted from the motor by changing the rotational direction 90 degrees to the driven bevel gear.

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또한, 상기 외골격은 상기 고관절부와 상기 슬관절부에 각각 직접 결합되는 관절부 구동장치를 더 구비하고, 상기 관절부 구동장치는 회전 구동력을 발생시키는 모터가 내장된 모터박스와, 상기 모터로부터 전달된 회전 구동력을 상기 고관절부나 상기 슬관절부로 전달하는 주동 베벨기어가 내장된 기어박스를 포함할 수 있고, 상기 기어박스는 상기 고관절부나 상기 슬관절부에 결합될 수 있다.In addition, the exoskeleton further comprises a joint driving device which is directly coupled to the hip joint and the knee joint, respectively, the joint driving device includes a motor box incorporating a motor generating a rotation driving force, and a rotation driving force transmitted from the motor. It may include a gear box with a built-in bevel gear transmission to the hip joint or the knee joint, the gear box may be coupled to the hip joint or the knee joint.

또한, 상기 슬관절부에 결합되는 상기 관절부 구동장치는 상기 프레임에 평행하게 설치될 수 있고, 상기 고관절부에 결합되는 상기 관절부 구동장치는 상기 프레임보다 뒤쪽으로 경사지게 설치될 수 있다.In addition, the joint driving unit coupled to the knee joint may be installed in parallel to the frame, the joint driving unit coupled to the hip joint may be installed to be inclined backward from the frame.

또한, 상기 캐스터워커는 주행용 모터에 의해 구동되는 한 쌍의 뒷바퀴를 더 구비할 수 있다.In addition, the caster walker may further include a pair of rear wheels driven by the driving motor.

또한, 상기 캐스터워커는 주행용 모터와 바퀴가 구비된 본체와, 입력수단과 표시수단이 구비된 조종부와, 상기 본체와 상기 조종부를 연결하며 상하로 움직이면서 상기 조종부의 높이를 조절하는 리프트를 더 구비할 수 있다.The caster walker further includes a main body provided with a driving motor and a wheel, a control part provided with an input means and a display means, and a lift for adjusting the height of the control part while moving up and down by connecting the main body and the control part. It can be provided.

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본 발명은 관절부 구동장치를 직접 고관절부나 슬관절부에 설치함으로써 구 동장치와 관절부 사이의 동력전달 거리를 최소화함은 물론 와이어나 체인과 같은 동력전달 수단을 사용할 필요가 없으므로 동력전달 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.The present invention minimizes the power transmission distance between the driving device and the joint by directly installing the joint drive unit in the hip joint or the knee joint, as well as maximizing the power transmission efficiency since there is no need to use a power transmission unit such as a wire or a chain. It has an effect.

또한, 본 발명은 관절부 구동장치의 구조를 단순하게 구현함으로써 동력전달 효율이 향상됨은 물론 로봇의 제어를 보다 수월하게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can be easier to control the robot as well as to improve the power transmission efficiency by simply implementing the structure of the joint drive device.

또한, 본 발명은 암과 외골격을 서로 분리할 필요 없이 일체로 결합할 뿐만 아니라 관절부 구동장치를 암이 아닌 외골격에 위치시킴으로써 암과 외골격의 분리로 인해 발생하는 동력손실이나 분리위험성과 같은 기존의 신뢰성 문제들을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention not only does not need to separate the arm and the exoskeleton from each other, but also the existing reliability, such as power loss or separation risk caused by separation of the arm and the exoskeleton by placing the joint drive device in the exoskeleton, not the arm There is an effect that can prevent problems at source.

또한, 본 발명은 암과 외골격을 분리하지 않고 허리 브레이스만 외골격으로부터 분리하여 착용하도록 함으로써 외골격 착용이 매우 쉽고 간편해지는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that the exoskeleton is very easy and simple to wear by separating only the waist brace from the exoskeleton without separating the arm and the exoskeleton.

또한, 본 발명은 전륜구동 방식이 아닌 후륜구동 방식을 채택함과 아울러 보조바퀴를 채용함으로써 전복 위험성과 같은 구조적 불안정성을 해소할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of eliminating structural instability, such as the risk of overturning by adopting the rear wheel driving method instead of the front wheel driving method and the auxiliary wheel.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있거나 본 발명과 직접 관련이 없는 사항에 대해서는 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 명확히 전달하기 위해 설명을 생략할 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the embodiments, descriptions that are well known in the technical field to which the present invention pertains or are not directly related to the present invention may be omitted so as to clearly convey the core of the present invention without blurring them.

한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.On the other hand, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size. Like reference numerals refer to like or corresponding elements throughout the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 사용 상태도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇은 크게 외골격(100)과 캐스터워커(200, caster-walker)와 암(300, arm)으로 구성된다.2 is a state diagram of use of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention. 2, the intelligent muscle and walking assistance robot of the present invention is largely composed of the exoskeleton 100, caster-walker (200, caster-walker) and the arm (300, arm).

외골격(100)은 사용자의 하체에 착용되며 보행 동작이나 앉고 일어서는 동작을 유도하고 보조하는 기구이다. 외골격(100)은 사람의 양 다리에 해당하는 한 쌍의 프레임(110)을 포함하며, 사람의 고관절과 슬관절에 해당하는 고관절부(120a)와 슬관절부(120b)가 좌우측 프레임(110)에 각각 설치된다. 프레임(110)은 각 관절부(120a, 120b)를 기준으로 상하 프레임으로 나뉘며, 각 관절부(120a, 120b)의 회전에 의해 프레임(110)들도 함께 회전하면서 사람의 보행 동작이나 앉고 일어서는 동작을 구현한다. 프레임(110)에는 사용자가 착용하는 허리 브레이스(131), 허벅지 브레이스(132), 종아리 브레이스(133)가 각각 체결된다.The exoskeleton 100 is worn on the user's lower body and is a mechanism for inducing and assisting walking or sitting and standing motions. The exoskeleton 100 includes a pair of frames 110 corresponding to both legs of a person, and the hip joint 120a and the knee joint 120b corresponding to the hip joint and the knee joint of the person are respectively in the left and right frames 110. Is installed. The frame 110 is divided into upper and lower frames on the basis of each joint part 120a and 120b. The frame 110 is also rotated by the rotation of each joint part 120a and 120b, and the walking or sitting and standing motion of a person is performed. Implement The frame 110 is fastened to the waist brace 131, thigh brace 132, calf 133 is worn by the user.

캐스터워커(200)는 주행용 모터에 의해 구동되어 사용자의 보행을 돕는 기구이다. 캐스터워커(200)는 주행이 가능하도록 바퀴(210)가 달려 있으며 사용자가 손으로 잡고 지탱할 수 있는 손잡이(220)를 구비하고 있다.The caster walker 200 is driven by a driving motor to help the user walk. Caster walker 200 has a wheel 210 is mounted so that the running is possible and has a handle 220 that can be held by the user hand.

암(300)은 외골격(100)과 캐스터워커(200)를 서로 연결하며, 사용자가 손으로 잡거나 팔로 지탱할 수 있는 기구이다. 외골격(100)의 한 쌍의 프레임(110)에 대응하여 암(300)도 한 쌍으로 구성되며, 암(300)의 양쪽 끝은 각각 외골격(100)과 캐스터워커(200)에 체결된다.The arm 300 connects the exoskeleton 100 and the caster walker 200 to each other and is a mechanism that the user can hold by the hand or support by the arm. Corresponding to the pair of frames 110 of the exoskeleton 100, the arm 300 is also configured as a pair, and both ends of the arm 300 are fastened to the exoskeleton 100 and the caster walker 200, respectively.

본 발명에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 특징 중 하나는 관절부의 구동장치가 기존처럼 암(300)에 설치되는 것이 아니라 외골격(100)에 설치된다는 점이다. 즉, 도 2에서 보는 바와 같이, 외골격(100)의 고관절부(120a)와 슬관절부(120b)에 바로 구동장치(140a, 140b)가 각각 결합되어 있다. 이와 같이 구동장치(140a, 140b)의 설치 지점을 외골격(100)의 관절부(120a, 120b) 쪽으로 변경함으로써 동력전달을 위한 기존의 와이어나 체인을 사용할 필요가 없고 동력전달 거리를 최소화하여 동력전달 효율을 극대화할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 뒤에서 다시 하기로 한다.One of the characteristics of the intelligent muscle and walking assistance robot according to the present invention is that the driving unit of the joint unit is installed in the exoskeleton 100, rather than being installed in the arm 300 as before. That is, as shown in FIG. 2, the driving devices 140a and 140b are directly coupled to the hip joint 120a and the knee joint 120b of the exoskeleton 100, respectively. In this way, by changing the installation point of the drive unit (140a, 140b) toward the joint portion (120a, 120b) of the exoskeleton 100, there is no need to use the existing wire or chain for power transmission, power transmission efficiency by minimizing the power transmission distance Can be maximized. Detailed descriptions thereof will be provided later.

본 발명에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 또 다른 특징은 암(300)과 외골격(100)이 서로 분리되지 않고 일체로 결합된 반면, 허리 브레이스(131)가 외골격(100)으로부터 분리 가능하다는 점이다. 즉, 도 3에서 보듯이, 암(300)과 외골격(100)은 일체로 형성되어 있으나, 허리 브레이스(131)는 외골격(100)으로부터 분리되어 있다. 사용자는 허리 브레이스(131)를 먼저 착용하고 난 후, 결합 핀(400)을 이용하여 허리 브레이스(131)와 외골격(100)을 결합시킨다. 이와 같이 착용 방식을 변경하게 되면 사용자가 쉽고 간편하게 외골격(100)을 착용할 수 있을 뿐만 아니라 암(300)과 외골격(100)의 분리에 따른 기존의 문제들을 미연에 방지할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 다시 후술하기로 한다.Another feature of the intelligent muscle and walking assistance robot according to the present invention is that the arm 300 and the exoskeleton 100 are integrally coupled without being separated from each other, while the waist brace 131 is separable from the exoskeleton 100. Is the point. That is, as shown in FIG. 3, the arm 300 and the exoskeleton 100 are integrally formed, but the waist brace 131 is separated from the exoskeleton 100. The user first wears the waist brace 131, and then combines the waist brace 131 and the exoskeleton 100 using the coupling pin 400. By changing the wearing manner as described above, the user can easily and conveniently wear the exoskeleton 100 and can prevent the existing problems caused by the separation of the arm 300 and the exoskeleton 100 in advance. Detailed description thereof will be described later.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 사시도 이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 외골격과 암을 보여주는 사시도이며, 도 6은 도 5의 A 부분을 확대하여 보여주는 사시도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 관절부 구동장치를 보여주는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 상단부를 보여주는 사시도이다. 이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 구성 및 작용에 관하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Figure 4 is a perspective view of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a perspective view showing the exoskeleton and the arm of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention, Figure 6 5 is an enlarged perspective view of portion A of FIG. 5. In addition, Figure 7 is a perspective view showing a joint driving device of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is a perspective view showing the upper end of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention to be. Hereinafter, the configuration and operation of the intelligent muscle power and walking assistance robot according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 8.

먼저, 도 4와 도 8을 참조하면서 캐스터워커(200)에 대하여 설명한다. 캐스터워커(200)는 외형상 크게 본체(230), 리프트(240, lift), 조종부(250), 손잡이(220), 리모컨(260)으로 구성된다.First, the caster worker 200 will be described with reference to FIGS. 4 and 8. Caster Walker 200 is largely composed of a main body 230, a lift (240, lift), the control unit 250, the handle 220, the remote control 260.

본체(230) 내부에는 주행용 모터(도시되지 않음)가 장착되어 있고, 본체(230) 하부에는 한 쌍의 앞바퀴(도시되지 않음)와 한 쌍의 뒷바퀴(210)가 구비되어 있다. 주행용 모터는 종래와 같이 앞바퀴를 구동하는 것이 아니라 뒷바퀴(210)를 구동한다. 즉, 본 발명의 캐스터워커(200)는 후륜구동 방식을 채택한다. 앞바퀴는 자유회전이 가능한 캐스터이다. 또한, 본체(230)의 뒤편(즉, 사용자 쪽)에는 한 쌍의 보조바퀴(212)가 더 구비된다. 후륜구동 방식에 더하여 보조바퀴(212)를 채용하게 되면 캐스터워커(200)의 전복 위험성을 크게 줄일 수 있는 등 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.A driving motor (not shown) is mounted inside the main body 230, and a pair of front wheels (not shown) and a pair of rear wheels 210 are provided below the main body 230. The driving motor drives the rear wheel 210 instead of driving the front wheel as in the prior art. That is, the caster walker 200 of the present invention adopts a rear wheel drive method. The front wheels are castors that can turn freely. In addition, the rear side of the main body 230 (that is, the user side) is further provided with a pair of auxiliary wheels 212. In addition to the rear wheel driving method, when the auxiliary wheel 212 is employed, structural stability may be improved, such as greatly reducing the risk of overturning the caster worker 200.

또한, 본체(230) 내부에는 리프트 구동기(도시되지 않음)와 제어장치(도시되지 않음)가 장착된다. 리프트 구동기는 이어서 설명할 리프트(240)를 상하로 동작 시키는 구동력을 제공한다. 제어장치는 행동프로파일을 내장하고 있으며 관절부 구동장치(140a, 140b), 주행용 모터, 리프트 구동기 등을 제어한다.Also, a lift driver (not shown) and a control device (not shown) are mounted inside the main body 230. The lift driver provides a driving force for operating the lift 240 to be described later. The control device has a built-in behavior profile and controls joint drive devices (140a, 140b), driving motor, lift driver and the like.

리프트(240)는 본체(230)와 조종부(250)를 연결하며 리프트 구동기에 의해 상하로 움직이면서 조종부(250)의 높이를 조절한다.The lift 240 connects the main body 230 and the control unit 250 and adjusts the height of the control unit 250 while moving up and down by the lift driver.

조종부(250)는 사용자가 로봇의 기능을 조작할 수 있는 입력수단(251)과 로봇의 각종 정보가 표시되는 표시수단(252)을 포함한다. 입력수단(251)은 키패드, 터치패널, 조작레버, 버튼 등의 공지 수단들이 가능하며, 표시수단(252)은 LCD 등의 공지 수단들이 가능하다.The control unit 250 includes an input unit 251 through which the user can operate a function of the robot and a display unit 252 displaying various kinds of information of the robot. The input means 251 may be known means such as a keypad, a touch panel, an operation lever, a button, and the display means 252 may be known means such as an LCD.

손잡이(220)는 조종부(250)로부터 사용자 쪽으로 설치되어 사용자가 손으로 잡고 지탱할 수 있도록 한다. 리프트(240)에 의해 조종부(250)의 높이 조절이 가능하므로 손잡이(220)도 높이 조절이 가능하다. 손잡이(220)에도 사용자가 로봇의 기능을 조작할 수 있는 입력수단(221)이 설치된다. 조종부(250)와 손잡이(220)에 설치된 입력수단(221, 251)은 앉기/서기, 보행/정지, 리프트 상승/하강, 보행속도 조절 등의 기능을 작동하기 위한 것이다.The handle 220 is installed toward the user from the control unit 250 to allow the user to hold and support by hand. Since the height of the control unit 250 is adjustable by the lift 240, the height of the handle 220 is also adjustable. The handle 220 is also provided with an input means 221 that allows the user to operate the function of the robot. Input means (221, 251) installed on the control unit 250 and the handle 220 is for operating functions such as sitting / standing, walking / stopping, lift up / down, walking speed control.

리모컨(260)은 유무선이 모두 가능하며, 사용자가 직접 입력수단을 통해 조작하기 어려운 경우 보조인원이 대신 로봇의 기능을 조작할 수 있도록 한다.The remote control 260 is both wired and wireless, and if the user is difficult to operate through the direct input means, the assistant can operate the function of the robot instead.

이어서, 도 4와 도 5를 참조하면서 암(300)에 대하여 설명한다.Next, the arm 300 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

암(300)은 외골격(100)과 캐스터워커(200)를 서로 연결한다. 암(300)은 한 쌍으로 이루어지며 각각 한쪽 끝부분이 체결박스(310)를 통해 캐스터워커(200)의 조종부(250) 좌우측에 결합된다. 따라서 사용자는 캐스터워커(200)의 손잡이(220) 와 마찬가지로 암(300)을 손으로 잡거나 팔로 지탱할 수 있다.The arm 300 connects the exoskeleton 100 and the caster walker 200 to each other. Arm 300 is composed of a pair and each end is coupled to the left and right sides of the control unit 250 of the caster walker 200 through the fastening box 310. Therefore, the user can hold the arm 300 by hand or support the arm like the handle 220 of the caster walker 200.

암(300)의 반대쪽 끝부분은 외골격(100)에, 구체적으로는 허리 브레이스(131)가 연결된 상단 프레임(111)에, 직접 결합된다. 이와 같이 암(300)과 외골격(100)은 서로 분리되지 않고 일체로 결합되는 것이 특징이다. 암(300)과 캐스터워커(200)의 결합, 암(300)과 외골격(100)과의 결합은 공지의 다양한 결합 방식을 이용하여 구현할 수 있다.The opposite end of the arm 300 is directly coupled to the exoskeleton 100, specifically to the top frame 111 to which the waist brace 131 is connected. As such, the arm 300 and the exoskeleton 100 are characterized in that they are integrally coupled without being separated from each other. Coupling of the arm 300 and caster walker 200, the coupling of the arm 300 and the exoskeleton 100 can be implemented using a variety of known coupling methods.

이어서, 도 4와 도 5를 참조하면서 외골격(100)에 대하여 설명한다. 외골격(100)은 한 쌍의 프레임(110), 4개의 관절부(120a, 120b), 4개의 관절부 구동장치(140a, 140b)를 포함하여 구성된다.Next, the exoskeleton 100 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The exoskeleton 100 includes a pair of frames 110, four joint parts 120a and 120b, and four joint drive devices 140a and 140b.

각 프레임(110)은 분할된 여러 프레임(111, 112, 113)으로 이루어진다. 프레임(110)에는 관절부(120a, 120b)들이 설치되는데, 슬관절부(120b)를 도시한 도 7을 참조하여 프레임과 관절부 간의 결합관계 및 작동과정에 대하여 구체적으로 설명한다.Each frame 110 is composed of several divided frames 111, 112, 113. The joints 120a and 120b are installed in the frame 110, and the coupling relationship between the frame and the joints and the operation process will be described in detail with reference to FIG. 7 illustrating the knee joint 120b.

슬관절부(120b)는 위아래에 위치한 두 개의 프레임(112, 113) 사이에 있으며, 두 개의 원형 접촉판(122, 123)과 종동 베벨기어(121)로 구성된다. 제1 접촉판(122)은 위쪽 프레임(112)의 하단에 일체로 형성되고, 제2 접촉판(123)은 아래쪽 프레임(113)의 상단에 일체로 형성된다. 두 접촉판(122, 123)은 서로 맞닿도록 배치되고, 종동 베벨기어(121)가 두 접촉판(122, 123)을 관통하여 설치되는데, 종동 베벨기어(121)는 제2 접촉판(123)에 일체로 결합되고 제1 접촉판(122)에 회전 가능하게 결합된다. 따라서 종동 베벨기어(121)가 회전하면 일체로 결합된 제2 접촉 판(123)만 회전하면서 결국 아래쪽 프레임(113)이 회전하게 된다.The knee joint 120b is located between two frames 112 and 113 positioned above and below, and is composed of two circular contact plates 122 and 123 and a driven bevel gear 121. The first contact plate 122 is integrally formed at the lower end of the upper frame 112, and the second contact plate 123 is integrally formed at the upper end of the lower frame 113. The two contact plates 122 and 123 are disposed to abut each other, and the driven bevel gear 121 penetrates the two contact plates 122 and 123, and the driven bevel gear 121 is the second contact plate 123. Integrally coupled to and rotatably coupled to the first contact plate 122. Accordingly, when the driven bevel gear 121 rotates, only the second contact plate 123 integrally coupled rotates while the lower frame 113 rotates.

한편, 종동 베벨기어(121) 중심에는 스퍼 기어(124)가 설치되고, 스퍼 기어(124)와 1:1로 연결되어 관절 회전과 동기화되는 퍼텐쇼미터(125, potentiometer)가 설치된다. 퍼텐쇼미터(125)는 초기 작동시 관절부(120b)의 위치(기준/원점)를 확인하고 보행시 관절의 회전 각도를 알 수 있다. 특히, 퍼텐쇼미터(125)는 기어의 백래시 누적오차나 관절부가 움직이면서 허리 브레이스에서 흡수되는 상대적 오차를 측정하여 반영함으로써 보행을 보다 안전하게 할 수 있도록 한다. 즉, 일정 이상의 오차가 발생하면 정지하게 되며 기준점을 찾는 알고리즘을 적용하게 된다.Meanwhile, a spur gear 124 is installed at the center of the driven bevel gear 121, and a potentiometer 125 connected to the spur gear 124 in a 1: 1 manner and synchronized with joint rotation is installed. The potentiometer 125 may check the position (reference / origin) of the joint part 120b during the initial operation and know the rotation angle of the joint when walking. In particular, the potentiometer 125 makes walking safer by measuring and reflecting a relative error absorbed in the back brace while the backlash cumulative error of the gear or the joint moves. In other words, if a certain error or more occurs, it stops and applies an algorithm to find the reference point.

이상 설명한 슬관절부(120b)의 구성 및 작동과정은 고관절부(120a)에도 동일하게 적용된다.The configuration and operation of the knee joint 120b described above are equally applicable to the hip joint 120a.

다시 도 4와 도 5를 참조하면, 고관절부(120a)와 슬관절부(120b) 사이에는 길이 조절봉(150)이 형성될 수 있다. 길이 조절봉(150)은 양쪽 끝이 고관절부(120a)의 아래쪽 프레임과 슬관절부(120b)의 위쪽 프레임에 각각 체결되며, 길이 조절봉(150)의 적어도 어느 한쪽 끝은 프레임 안으로 삽입될 수 있다. 길이 조절봉(150)에는 여러 개의 구멍들이 형성되어 있고 길이 조절봉(150)이 삽입되는 프레임에도 구멍이 형성된다. 따라서 길이 조절봉(150)의 삽입 정도를 조절하고 구멍의 위치를 맞춘 후 고정 핀을 끼우는 방식으로 길이를 조절할 수 있다.4 and 5, the length adjusting rod 150 may be formed between the hip joint 120a and the knee joint 120b. Both ends of the length adjusting rod 150 are fastened to the lower frame of the hip joint 120a and the upper frame of the knee joint 120b, and at least one end of the length adjusting rod 150 may be inserted into the frame. . A plurality of holes are formed in the length adjusting rod 150 and holes are formed in the frame into which the length adjusting rod 150 is inserted. Therefore, the length can be adjusted by adjusting the insertion degree of the length adjusting rod 150 and fitting the position of the hole and then inserting a fixing pin.

프레임(110)에는 사용자가 착용하는 허리 브레이스(131), 허벅지 브레이스(132), 종아리 브레이스(133)도 각각 체결된다. 전술한 바와 같이, 허리 브레이 스(131)가 외골격(100)과 분리 가능한 것이 본 발명의 특징 중 하나이다. 구체적으로 도 6을 참조하면, 허리 브레이스(131)의 외측면에는 핀 삽입부(131a)가 돌출되어 형성되고, 상단 프레임(111)의 내측면에는 핀 장착부(111a)가 돌출되어 형성된다. 핀 삽입부(131a)와 핀 장착부(111a)는 서로 끼워지는 형태로 되어 있고, 핀 장착부(111a)에는 결합 핀(400)이 장착되어 있다. 핀 삽입부(131a)와 핀 장착부(111a)를 서로 끼운 후 핀 장착부(111a)의 결합 핀(400)을 핀 삽입부(131a) 안에 삽입하면 허리 브레이스(131)와 외골격(100)의 결합이 쉽게 구현된다.The frame 110 also includes a waist brace 131, a thigh 132, and a calf brace 133 that are worn by a user. As described above, it is one of the features of the present invention that the waist brace 131 can be separated from the exoskeleton 100. In detail, referring to FIG. 6, the pin inserting portion 131a protrudes from the outer surface of the waist brace 131, and the pin mounting portion 111a protrudes from the inner surface of the upper frame 111. The pin insertion portion 131a and the pin mounting portion 111a are fitted to each other, and the coupling pin 400 is attached to the pin mounting portion 111a. After inserting the pin insertion portion 131a and the pin mounting portion 111a into each other and inserting the coupling pin 400 of the pin mounting portion 111a into the pin insertion portion 131a, the coupling between the waist brace 131 and the exoskeleton 100 is achieved. Is easy to implement.

한편, 본 발명의 실시예는 허리 브레이스(131)가 외골격(100)으로부터 분리 가능한 경우이나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지는 않는다. 필요에 따라서는 허벅지 브레이스(132)나 종아리 브레이스(133)도 외골격(100)과 분리 가능하도록 구현할 수 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, but the waist brace 131 is removable from the exoskeleton 100, the present invention is not necessarily limited thereto. If necessary, the thigh brace 132 or the calf brace 133 may be implemented to be separated from the exoskeleton 100.

다시 도 4와 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이 관절부 구동장치(140a, 140b)가 암(300)이 아닌 외골격(100)에 바로 설치된다는 점이 본 발명의 또 다른 특징이다. 특히, 관절부 구동장치(140a, 140b)는 4개의 관절부(120a, 120b)마다 하나씩 설치되어 기존의 와이어나 체인과 같은 동력전달 수단 없이 직접 관절부(120a, 120b)를 구동하며, 동력전달 거리가 매우 짧아 동력전달 효율을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 그 구조가 매우 간단하다.4 and 5, another feature of the present invention is that the joint driving devices 140a and 140b are directly installed in the exoskeleton 100 instead of the arm 300 as described above. In particular, the joint drive unit (140a, 140b) is installed for each of the four joints (120a, 120b) one by one to drive the joints (120a, 120b) directly without the power transmission means, such as a conventional wire or chain, the power transmission distance is very It is short, not only to maximize the power transmission efficiency, but also the structure is very simple.

이하, 슬관절부 구동장치(140b)를 도시한 도 7을 다시 참조하여 관절부 구동장치의 구성과 작동과정에 대하여 설명한다. 이하의 설명은 고관절부 구동장치(140a)에도 동일하게 적용된다.Hereinafter, with reference to FIG. 7 again illustrating the knee joint driving device 140b, a configuration and an operation process of the joint driving device will be described. The following description applies equally to hip joint driving device 140a.

먼저 구성을 설명하면, 슬관절부 구동장치(140b)는 외견상 크게 모터박스(141)와 기어박스(142)로 이루어진다. 모터박스(141)는 프레임(112)에 평행하게 맞닿아 위치하며, 기어박스(142)는 슬관절부(120b)에 결합된다. 모터박스(141) 내부에는 모터(143)와 모터축(144)이 설치되고, 기어박스(142) 내부에는 주동 베벨기어(145)가 설치된다. 주동 베벨기어(145)는 모터 축(144)을 통하여 모터(143)와 연결되어 구동되고, 전술한 슬관절부(120b)의 종동 베벨기어(121)와 맞물린다. 한편, 필요에 따라서는 모터(143)와 주동 베벨기어(145) 사이에 커플링이 더 설치될 수도 있다.First, the configuration, the knee joint driving device 140b is composed of a motor box 141 and a gear box 142 large in appearance. Motor box 141 abuts in parallel to the frame 112, the gear box 142 is coupled to the knee joint (120b). The motor 143 and the motor shaft 144 are installed in the motor box 141, and the driving bevel gear 145 is installed in the gear box 142. The main bevel gear 145 is driven in connection with the motor 143 through the motor shaft 144, and meshes with the driven bevel gear 121 of the knee joint 120b described above. Meanwhile, if necessary, a coupling may be further provided between the motor 143 and the coarse bevel gear 145.

이어서 작동과정을 설명하면, 모터(143)에서 발생한 회전 구동력은 모터축(144)을 통해 주동 베벨기어(145)로 전달된다. 주동 베벨기어(145)는 맞물려 있는 종동 베벨기어(121)로 회전 구동력을 전달하고, 이 때 회전방향이 90도 바뀌게 된다. 회전 구동력을 전달받은 종동 베벨기어(121)가 회전하면, 전술한 바와 같이 종동 베벨기어(121)와 일체로 결합된 제2 접촉판(123)이 회전하면서 결국 프레임(113)을 회전시키게 되고, 스퍼 기어(124)와 연결된 퍼텐쇼미터(125)가 회전 각도와 오차를 측정하게 된다.Subsequently, the operation process will be described. The rotational driving force generated by the motor 143 is transmitted to the driving bevel gear 145 through the motor shaft 144. The main bevel gear 145 transmits the rotational driving force to the driven bevel gear 121 that is engaged, and the rotation direction is changed by 90 degrees. When the driven bevel gear 121 that receives the rotational driving force rotates, as described above, the second contact plate 123 integrally coupled with the driven bevel gear 121 rotates, thereby rotating the frame 113. The potentiometer 125 connected to the spur gear 124 measures the rotation angle and the error.

한편, 고관절부 구동장치(140a)와 슬관절부 구동장치(140b)는 그 구성이나 작동과정이 모두 동일하지만, 한 가지 차이점이 있다. 도 2나 도 4에 도시된 바와 같이, 슬관절부 구동장치(140b)는 프레임(110)과 완전히 평행하게 슬관절부(120b)에 설치되지만, 고관절부 구동장치(140a)는 프레임(110)보다 약간 뒤쪽으로 경사지도록 고관절부(120a)에 설치된다. 이는 고관절부 구동장치(140a)에 의해 사용자의 팔 동작이 방해받지 않도록 하기 위한 것이다.On the other hand, the hip joint driving device 140a and the knee joint driving device 140b are all the same configuration or operation process, but there is one difference. As shown in FIG. 2 or FIG. 4, the knee joint driving device 140b is installed in the knee joint 120b in parallel with the frame 110, but the hip joint driving device 140a is slightly smaller than the frame 110. It is installed on the hip joint 120a to be inclined backward. This is to prevent the user's arm movement is hindered by the hip drive device (140a).

지금까지 실시예를 통하여 본 발명에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.The intelligent muscle strength and walking assistance robot according to the present invention has been described so far through the embodiment. In the present specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used, these are merely used in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the present invention. It is not intended to limit the scope. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

도 1은 종래기술에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 사용 상태도이다.1 is a state diagram used in the intelligent muscle strength and walking aid robot according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 사용 상태도이다.2 is a state diagram of use of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 착용 방식을 보여주는 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the wearing method of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 사시도이다.4 is a perspective view of an intelligent muscle power and walking assistance robot according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 외골격과 암을 보여주는 사시도이다.Figure 5 is a perspective view showing the exoskeleton and the arm of the intelligent muscle and walking aid robot according to an embodiment of the present invention.

도 6은 도 5의 A 부분을 확대하여 보여주는 사시도이다.6 is an enlarged perspective view illustrating a portion A of FIG. 5.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 구동장치를 보여주는 사시도이다.7 is a perspective view showing a driving device of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 근력 및 보행 보조용 로봇의 상단부를 보여주는 사시도이다.8 is a perspective view showing the upper end of the intelligent muscle strength and walking aid robot according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100: 외골격 110, 111, 112, 113: 프레임100: exoskeleton 110, 111, 112, 113: frame

120a: 고관절부 120b: 슬관절부120a: hip joint 120b: knee joint

121: 종동 베벨기어 122, 123: 접촉판121: driven bevel gear 122, 123: contact plate

124: 스퍼 기어 125: 퍼텐쇼미터124: spur gear 125: potentiometer

131: 허리 브레이스 132: 허벅지 브레이스131: waist brace 132: thigh brace

133: 종아리 브레이스 140a, 140b: 관절부 구동장치133: calf brace 140a, 140b: joint drive device

141: 모터박스 142: 기어박스141: motor box 142: gearbox

143: 모터 144: 모터축143: motor 144: motor shaft

145: 주동 베벨기어 150: 길이 조절봉145: moving bevel gear 150: length adjustment rod

200: 캐스터워커 210: 바퀴200: caster walker 210: wheels

212: 보조바퀴 220: 손잡이212: auxiliary wheel 220: handle

221: 입력수단 230: 본체221: input means 230: main body

240: 리프트 250: 조종부240: lift 250: control unit

251: 입력수단 252: 표시수단251: input means 252: display means

260: 리모컨 300: 암260: remote control 300: arm

310: 체결박스310: fastening box

Claims

A pair of frames 110, the hip brace 120a and the knee joint 120b which are respectively installed on the frame 110 to rotate the frame 110, the waist brace 131 is fastened to the frame 110 And an exoskeleton having a thigh brace 132 and a calf brace 133;

A caster walker 200 capable of traveling and having a handle 220;

Comprising a pair corresponding to the pair of frames 110, the arm 300 is integrally coupled to the frame 110, both ends are fastened to the exoskeleton 100 and the caster walker 200, respectively );

A coupling pin 400 for coupling the waist brace 131 and the exoskeleton 100;

Including;

The pin insertion portion 131a is formed to protrude on the outer surface of the waist brace 131, the pin mounting portion 111a is formed to protrude on the inner surface of the frame 110, the coupling pin 400 is the pin The waist brace 131 is coupled to the exoskeleton 100 or separated from the exoskeleton 100 by being attached to the mounting portion 111a and inserting or removing the coupling pin 400 into the pin insertion portion 131a. Intelligent muscle strength and walking aid robot.

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The method according to claim 1,

The hip joint part 120a and the knee joint part 120b are located between the upper frame 112 and the lower frame 113 in which the frame 110 is divided up and down, respectively,

Each of the hip joint 120a and the knee joint 120b may include a first contact plate 122 integrally formed at a lower end of the upper frame 112 and a second integrally formed at an upper end of the lower frame 112. And a driven bevel gear 121 installed through the contact plate 123 and the first contact plate 122 and the second contact plate 123.

The first contact plate 122 and the second contact plate 123 are arranged to abut each other, the driven bevel gear 121 is integrally coupled to the second contact plate 123 and the first contact plate Intelligent muscle strength and walking aid robot, characterized in that rotatably coupled to (122).

The method according to claim 4,

The exoskeleton 100 further includes joint portion driving devices 140a and 140b that are directly coupled to the hip joint 120a and the knee joint 120b, respectively.

The joint drive device (140a, 140b) includes a motor 143 for generating a rotational driving force, a motor shaft 144 connected to the motor 143, a driving bevel gear 145 connected to the motor shaft 144, ,

The driven bevel gear 145 meshes with the driven bevel gear 121 and intelligently transfers the rotation driving force transmitted from the motor 143 to the driven bevel gear 121 by changing the rotational direction by 90 degrees. Robot for strength and walking assistance.

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The method according to claim 1,

The joint drive unit (140a, 140b) is a motor box 141 is built in a motor 143 for generating a rotational driving force, and the rotational drive force transmitted from the motor 143 to the hip joint (120a) or the knee joint It includes a gearbox 142 is built-in coarse bevel gear 145 for transmitting to (120b),

The gear box 142 is intelligent muscle strength and walking aid robot, characterized in that coupled to the hip joint (120a) or the knee joint (120b).

The method of claim 7,

The joint driving unit 140b coupled to the knee joint 120b is installed in parallel to the frame 110, and the joint driving unit 140a coupled to the hip joint 120a is the frame 110. Intelligent muscle strength and walking aid robot, characterized in that the installation is inclined more rearward.

The method according to claim 1,

The caster walker 200 is a robot for intelligent muscle strength and walking assistance further comprises a pair of rear wheels 210 driven by a motor for driving.

The method according to claim 1,

The caster walker 200 includes a main body 230 provided with a driving motor and wheels, a control unit 250 provided with an input means 251 and a display means 252, the main body 230 and the steering wheel. Intelligent muscle strength and walking aid robot further comprises a lift 240 for connecting the unit 250 and adjusting the height of the control unit 250 while moving up and down.

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