KR102458988B1 - 웨어러블 관절 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨어러블 관절에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 관절은, 서로 제 1 방향으로 배열되는 제 1 몸체 및 제 2 몸체와; 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 사이에 제공되고, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체에 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 축으로 회전 가능하도록 연결되는 관절부와; 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체를 상기 제 2 방향을 축으로 양 방향으로 회전시키는 구동부를 포함하고, 상기 관절부는, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 사이에서 복수개가 서로 상기 제 1 방향을 따라 배열되는 관절 몸체와; 상기 관절 몸체 간, 상기 관절 몸체 및 상기 제 1 몸체 간, 그리고 상기 관절 몸체 및 상기 제 2 몸체 간을 각각 상기 제 2 방향을 축으로 회전 가능하도록 연결하는 관절 부재를 포함한다.

Description

웨어러블 관절{WEARABLE JOINT}

본 발명은 웨어러블 로봇에 적용가능한 웨어러블 관절에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 평행한 복수개의 회전축을 가지는 웨어러블 관절에 관한 것이다.

일반적으로 웨어러블 로봇은 신체에 착용하여 사용하는 전동 시스템과 인간의 신체 신호를 이용하여 각종 신체 기능을 강화하는 시스템을 아우르는 장치로서, 노인이나 장애인의 이동성 및 생활 향상을 추구하는 의료분야, 고된 노동을 필요로 하는 산업현장 분야 등에서 착용자의 근력을 증강하여 직접 작업이 어려운 일을 보조하는데 많이 사용되고 있으며, 다양한 형태의 시스템이 개발되고 있다.

이와 같은 분야에서 사용되고 있는 웨어러블 로봇은 인체의 관절을 모방한 외골격 형태를 띄며 착용자로부터 동 기신호를 입력받아 근력을 증폭시켜주는 용도로 사용되는데 동기신호의 형태에 따라 생체 신호, 힘 신호, 혼합 형으로 분류된다.

일반적으로 이러한 웨어러블 로봇의 관절의 회전 축은 인체의 대응되는 관절별로 단수로 제공된다. 따라서, 사용자가 웨어러블 로봇을 착용했을 때, 인체의 관절과 웨어러블 로봇의 관절 간에 회전축이 어긋나는 경우 사용자가 불편을 느낄 수 있으며, 심한 경우 사용자의 부상을 유발할 수 있다.

본 발명은 복수개의 회전축을 가질 수 있는 웨어러블 관절을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 웨어러블 관절을 제공한다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 관절은, 서로 제 1 방향으로 배열되는 제 1 몸체 및 제 2 몸체와; 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 사이에 제공되고, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체에 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 축으로 회전 가능하도록 연결되는 관절부와; 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체를 상기 제 2 방향을 축으로 양 방향으로 회전시키는 구동부를 포함하고, 상기 관절부는, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 사이에서 복수개가 서로 상기 제 1 방향을 따라 배열되는 관절 몸체와; 상기 관절 몸체 간, 상기 관절 몸체 및 상기 제 1 몸체 간, 그리고 상기 관절 몸체 및 상기 제 2 몸체 간을 각각 상기 제 2 방향을 축으로 회전 가능하도록 연결하는 관절 부재를 포함한다.

상기 관절 부재는, 상기 제 1 몸체, 상기 제 2 몸체 및 상기 관절 몸체 중 서로 마주보는 한쌍 중 하나로부터 다른 하나를 향해 돌출되는 제 1 돌출부와; 상기 다른 하나로부터 상기 제 1 돌출부를 향해 돌출되는 제 2 돌출부를 포함하고, 상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부는 각각 서로 간에 접촉되어 구름(Rolling) 방식으로 회전 가능한 반원 형상으로 제공될 수 있다.

상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부는 각각 서로 맞물리는 기어가 외주면에 제공될 수 있다.

상기 구동부는, 상기 제 2 방향으로 바라볼 때, 상기 관절 부재의 회전축을 기준으로 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 일측 끝단 간을 연결하는 제 1 와이어와; 상기 제 2 방향으로 바라볼 때, 상기 관절 부재의 회전축을 기준으로 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 타측 끝단 간을 연결하는 제 2 와이어와; 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체 사이의 길이를 조절하는 길이 조절부를 포함할 수 있다.

상기 길이 조절부는, 기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어가 서로 반대 방향으로 감기고 풀리는 스풀과; 기 스풀을 회전축을 기준으로 양 방향으로 회전시키는 회전 구동기를 포함할 수 있다.

상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 각각의 일단은 상기 스풀에 연결되고, 각각의 타단은 상기 제 2 몸체를 길이 방향을 따라 이동 가능하도록 관통하여 상기 제 1 몸체에 연결될 수 있다.

상기 스풀은 상기 제 1 몸체에 체결될 수 있다.

상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체에는 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 꺾이는 영역의 일부 또는 전부가 걸리는 도르레가 제공될 수 있다.

상기 제 1 몸체, 상기 제 2 몸체는 각각 길이 방향이 상기 제 1 방향으로 제공되고, 상기 제 1 방향으로 바라볼 때, 측벽의 상기 제 2 방향과 평행한 일측 방향을 바라보는 영역이 개방되는 관 형상으로 제공될 수 있다.

상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 내측면에는 각각 착용자의 신체의 일부에 탈착 가능하게 체결되는 인체 체결부가 제공될 수 있다.

상기 인체 체결부는 상기 제 1 방향으로 바라볼 때, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 개방된 영역을 바라보는 영역이 개방되는 링 형상으로 제공될 수 있다.

상기 구동부는, 상기 제 2 방향으로 바라볼 때, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 상기 관절 부재의 회전축을 기준으로 일측 끝단 간을 연결하는 제 1 와이어와; 상기 제 2 방향으로 바라볼 때, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 상기 관절 부재의 회전축을 기준으로 타측 끝단 간을 연결하는 제 2 와이어와; 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체 사이의 길이를 조절하는 길이 조절부를 포함하고, 상기 길이 조절부는, 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어가 서로 반대 방향으로 감기고 풀리는 스풀과; 상기 스풀을 회전축을 기준으로 양 방향으로 회전시키는 회전 구동기를 포함하고, 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 각각의 일단은 상기 스풀에 연결되고, 각각의 타단은 상기 제 2 몸체를 관통 방향을 따라 이동 가능하도록 관통하여 상기 제 1 몸체에 연결될 수 있다.

상기 제 1 와이어의 상기 타단은 상기 제 1 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 일측 단부를 걸리도록 관통한 후, 상기 제 2 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 일측 단부를 통해 상기 제 2 몸체 내로 유입되어 상기 제 1 방향으로 바라볼 때 상기 제 2 몸체의 상기 측벽을 따라 상기 제 2 몸체를 관통하고 상기 제 2 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 타측 단부를 통해 유출된 후, 상기 제 1 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 타측 단부에 연결되고, 상기 제 2 와이어의 상기 타단은 상기 제 1 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부를 걸리도록 관통한 후, 상기 제 2 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부를 걸리도록 관통한 후, 상기 제 1 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 상기 단부에 연결될 수 있다.

상기 관절 몸체는 각각 길이 방향이 상기 제 1 방향으로 제공되고, 상기 제 1 방향으로 바라볼 때, 측벽의 상기 제 2 방향과 평행한 일측 방향을 바라보는 영역이 개방되는 관 형상으로 제공되고, 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어는 각각의 상기 관절 몸체의 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 각각의 상기 타단이 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체 간을 지나는 경로와 중첩되는 영역을 관통 방향을 따라 이동 가능하도록 관통할 수 있다.

각각의 상기 관절 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 일측 단부 및 타측 단부에는 각각 상기 제 1 방향을 따라 한 쌍의 도르레가 상기 제 2 방향과 평행한 방향을 축으로 회전 가능하도록 배열되고, 상기 제 1 와이어는 상기 한 쌍의 도르레 간을 서로 반대 방향으로 감도록 교차하여 지날 수 있다.

각각의 상기 관절 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부에는 각각 상기 제 1 방향을 따라 한 쌍의 도르레가 상기 제 2 방향과 평행한 방향을 축으로 회전 가능하도록 배열되고, 상기 제 2 와이어는 상기 한 쌍의 도르레 간을 서로 반대 방향으로 감도록 교차하여 지나고, 상기 제 2 와이어의 상기 타단이 상기 제 1 몸체를 향하는 경로 상 및 상기 제 2 와이어의 상기 타단이 상기 제 2 몸체를 향하는 경로 상에서 각각의 도르레를 감는 방향은 서로 반대 방향으로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 관절은 복수개의 회전축을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 관절(10)의 일면이 보이도록 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 웨어러블 관절(10)의 반대면이 보이도록 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 구동부를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 관절 부재를 제 2 방향으로 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 제 2 방향으로 바라본 도 1의 웨어러블 관절(10)이 휘어지는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 웨어러블 관절(10a)을 보여주는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 관절(10)의 일면이 보이도록 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 웨어러블 관절(10)의 반대면이 보이도록 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 구동부를 보여주는 사시도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 관절(10)은 사용자의 무릎이나 팔꿈치 등의 관절 부위에 착용되어 해당 관절 부위에 근력을 보조할 수 있는 힘을 더해준다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 관절(10)은 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000), 관절부(3000) 및 구동부(4000)를 포함할 수 있다.

제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)는 제 1 방향을 따라 배열된다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)는 각각 길이 방향이 제 1 방향으로 제공되고, 제 1 방향으로 바라볼 때, 측벽의 제 2 방향과 평행한 일측 방향을 바라보는 영역이 개방되는 관 형상으로 제공될 수 있다. 즉, 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)는 제 1 방향으로 바라볼 때, 서로 동일 또는 유사한 크기를 가지는 U자형으로 제공될 수 있다.

제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)의 내측면에는 각각 인체 체결부(5000)가 제공될 수 있다. 인체 체결부(5000)는 착용자의 신체의 일부에 탈착 가능하게 체결된다. 일 실시 예에 따르면, 인체 체결부(5000)는 제 1 방향으로 바라볼 때, 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)의 개방된 영역을 바라보는 영역이 개방되는 링 형상으로 제공될 수 있다. 인체 체결부(5000)는 탄성을 가지는 재질로 제공될 수 있다. 따라서, 웨어러블 관절(10)이 착용되는 신체의 일부는 인체 체결부(5000)에 제 1 방향을 따라 삽입되거나, 인체 체결부(5000)의 개방된 영역을 통해 인체 체결부(5000)에 삽입되어 인체 체결부(5000)에 체결될 수 있다. 인체 체결부(5000)의 신체가 닿는 내측 영역에는 쿠션감 있는 재질의 접촉부(미도시)가 제공되어 착용감을 개선시킬 수 있다.

관절부(3000)는 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)의 사이에 제공된다. 관절부(3000)는 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)에 제 2 방향을 축으로 회전 가능하도록 연결된다. 제 2 방향은 제 1 방향에 수직인 방향이다. 일 실시 예에 따르면, 관절부(3000)는 관절 몸체(3100), 관절 부재(3200) 및 회전 지지부(3300)를 포함할 수 있다.

관절 몸체(3100)는 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)의 사이에서 복수개가 서로 제 1 방향을 따라 배열된다. 본 명세서의 도면에는 관절 몸체(3100)가 2 개 제공되는 것으로 도시되었으나, 관절 몸체(3100)는 필요에 따라 3 개 이상이 서로 제 1 방향을 따라 배열되도록 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 관절 몸체(3100)는 각각 길이 방향이 제 1 방향으로 제공되고, 제 1 방향으로 바라볼 때 측벽의 제 2 방향과 평행한 일측 방향을 바라보는 영역이 개방되는 관 형상으로 제공될 수 있다. 즉, 관절 몸체(3100)는 각각 제 1 방향으로 바라볼 때 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)와 유사한 형상 및 크기를 가지는 U자형으로 제공될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 관절 부재를 제 2 방향으로 바라본 모습을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 관절 부재(3200)는 관절 몸체(3100) 간, 관절 몸체(3100) 및 제 1 몸체(1000) 간, 그리고 관절 몸체(3100) 및 제 2 몸체(2000) 간을 각각 제 2 방향을 축으로 회전 가능하도록 연결한다. 일 실시 예에 따르면, 관절 부재(3200)는 제 1 돌출부(3210) 및 제 2 돌출부(3220)를 포함할 수 있다. 도 3에는 관절 부재(3200)가 제 1 방향으로 바라볼 때, 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100)의 측벽의 서로 마주보고 있는 영역 중 일측에만 제공된 것처럼 도시하였으나, 이는 도시의 편의를 위한 것으로써, 관절 부재(3200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100)의 측벽의 서로 마주보고 있는 양 측 영역에 모두 제공된다. 이는 아래에서 설명될 도 6의 경우에도 동일하게 적용하였다.

일 실시 예에 따르면, 제 1 돌출부(3210)는 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100) 중 서로 마주보는 한 쌍 중 하나로부터 다른 하나를 향해 돌출된다. 제 2 돌출부(3220)는 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100) 중 서로 마주보는 한 쌍 중 다른 하나로부터 제 2 돌출부(3220)를 향해 돌출된다. 제 1 돌출부(3210) 및 제 2 돌출부(3220)는 각각 서로 간에 접촉되어 구름(Rolling) 방식으로 회전 가능한 반원 형상으로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 돌출부(3210) 및 제 2 돌출부(3220)는 각각 서로 맞물리는 기어(, )가 외주면에 제공될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 관절 부재(3200)는, 관절 부재(3200)의 구름 방식 회전에 의해 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100)의 일측 끝단 간의 거리가 멀어지거나 가까워지는 정도 및 타측 끝단 간의 거리가 가까워지거나 멀어지는 정도가 최대한 동일할 수 있는 위치에 위치될 수 있다. 예를 들면, 관절 부재(3200)가 상술한 바와 같이, 반원 형상의 제 1 돌출부(3210) 및 제 2 돌출부(3220)를 포함하도록 제공되는 경우, 제 1 돌출부(3210) 및 제 2 돌출부(3220)의 반원의 중심은 제 2 방향으로 바라볼 때 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100)의 일측 끝단과 타측 끝단의 중간 지점에 제공될 수 있다. 따라서, 아래에서 설명될 예와 같이 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)가 함께 감기는 영역이 길이 방향을 따라 직경이 일정한 원통형의 스풀(4310)을 이용하여 보다 안정적으로 웨어러블 관절(10)을 굽히고 펴지도록 제어할 수 있다.

회전 지지부(3300)는 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100)를 서로 기어(3211, 3221)가 맞물리도록 체결시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 회전 지지부(3300)는 양 끝단이 서로 대응되는 제 1 돌출부(3210) 및 제 2 돌출부(3220)의 반원의 중심(3310)에 각각 그 중심(3310)을 축으로 회전 가능하도록 연결될 수 있다.

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 구동부(4000)는 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)를 제 2 방향을 축으로 양 방향으로 회전시킨다. 일 실시 예에 따르면, 구동부(4000)는 제 1 와이어(4200), 제 2 와이어(4200) 및 길이 조절부(4300)를 포함할 수 있다.

제 1 와이어(4200)는 제 2 방향으로 바라볼 때, 관절 부재(3200)의 회전축을 기준으로 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)의 일측 끝단 간을 연결한다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 와이어(4200)의 타단(4120)은 제 1 몸체(1000)의 측벽의 개방된 영역의 일측 단부를 걸리도록 관통한 후, 제 2 몸체(2000)의 측벽의 개방된 영역의 일측 단부를 통해 제 2 몸체(2000) 내로 유입되어, 제 1 방향으로 바라볼 때 제 2 몸체(2000)의 측벽을 따라 제 2 몸체(2000)를 관통하고, 제 2 몸체(2000)의 측벽의 개방된 영역의 타측 단부를 통해 유출된 후, 제 1 몸체(1000)의 측벽의 개방된 영역의 타측 단부에 연결된다.

제 2 와이어(4200)는 제 2 방향으로 바라볼 때, 관절 부재(3200)의 회전축을 기준으로 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)의 타측 끝단 간을 연결한다. 일 실시 예에 따르면, 제 2 와이어(4200)의 타단(4210)은 제 1 몸체(1000)의 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부를 걸리도록 관통한 후, 제 2 몸체(2000)의 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부를 걸리도록 관통한 후, 제 1 몸체(1000)의 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부에 연결된다. 이와 같이, 제 2 와이어(4200)가 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000) 간을 1회 왕복하는 구조로 제공됨으로써, 상술한 바와 같이, 실질적으로 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000) 간을 왕복하는 구조로 제공되는 제 1 와이어(4200)와의 늘어나고 줄어드는 길이를 하나의 스풀(4310)을 이용하여 서로 동일하게 조절할 수 있다.

제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)는 아래에서 설명될 도르레(6001, 6002)에 걸림으로써 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100)의 관통한 영역으로부터 이탈되지 않을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)는 각각의 관절 몸체(3100)의 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)의 각각의 타단(4120, 4220)이 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000) 간을 지나는 경로와 중첩되는 영역을 각 와이어(4100, 4200)의 관통 방향을 따라 이동 가능하도록 관통할 수 있다.

각각의 관절 몸체(3100)의 측벽의 개방된 영역의 일측 단부 및 타측 단부에는 각각 제 1 방향을 따라 한 쌍의 도르레(6004)가 제 2 방향과 평행한 방향을 축으로 회전 가능하도록 배열될 수 있다. 이 때, 제 1 와이어(4200)는 한 쌍의 도르레 간을 서로 반대 방향으로 감도록 교차하여 지날 수 있다.

각각의 관절 몸체(3100)의 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부에는 각각 제 1 방향을 따라 한 쌍의 도르레(6004)가 제 2 방향과 평행한 방향을 축으로 회전 가능하도록 배열될 수 있다. 이 때, 제 2 와이어(4200)는 한 쌍의 도르레(6004) 간을 서로 반대 방향으로 감도록 교차하여 지나고, 제 2 와이어(4200)의 타단(4220)이 제 1 몸체(1000)를 향하는 경로 상 및 상기 제 2 와이어(4200)의 타단(4220)이 제 2 몸체(2000)를 향하는 경로 상에서 각각의 도르레(6004)를 감는 방향은 서로 반대 방향으로 제공될 수 있다. 또한, 도르레(6004)는 제 2 방향을 따라서 복수개가 배열되도록 제공될 수 있다. 예를 들면, 도르레(6004)는 제 1 방향을 따라 배열된 각 도르레 마다 둘 씩 서로 짝을 이루어 제공될 수 있다. 이 때, 제 2 와이어(4200)의 제 1 몸체(1000)로부터 제 2 몸체(2000)로 연장되는 영역은 제 1 방향을 따라 배열된 도르레(6004) 중 일측 도르레들에 걸리고, 제 2 와이어(4200)의 제 2 몸체(2000)로부터 제 1 몸체(1000)로 연장되는 영역은 제 1 방향을 따라 배열된 도르레(6004) 중 타측 도르레들에 걸리도록 제공될 수 있다. 이 경우, 제 1 몸체(1000)의 제 2 와이어(4200)가 걸리는 도르레 중 관절 몸체(3100)에 가장 인접한 도르레는 관절 몸체(3100)에 제공되는 도르레(6004)에 대응되도록 한쌍이 제공될 수 있으며, 제 2 와이어(4200)의 제 1 몸체(1000)로부터 제 2 몸체(2000)로 연장되는 영역 및 제 2 몸체(2000)로부터 제 1 몸체(1000)로 연장되는 영역은 이 중 각각 대응되는 위치의 도르레에 걸리도록 제공될 수 있다. 또한, 제 2 몸체(2000)의 개방된 영역의 반대 방향을 향하는 단부에는 제 2 와이어(4200)의 방향이 바뀌는 부분이 걸리는 도르레(6002)가 제공될 수 있다.

길이 조절부(4300)는 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)의 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000) 사이의 길이를 조절한다. 일 실시 예에 따르면, 스풀(4310) 및 회전 구동기(4320)를 포함할 수 있다.

스풀(4310)은 하나의 축을 중심으로 회전 구동기(4320)에 의해 양 방향으로 회전됨으로써, 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)를 감거나 풀 수 있도록 제공된다. 예를 들면, 스풀(4310)은 길이 방향을 축으로 회전 가능한 원통형으로 제공될 수 있다. 스풀(4310)은 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)가 서로 반대 방향으로 감기고 풀리도록 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 스풀(4310)은 제 1 몸체(1000)에 체결될 수 있다. 예를 들면, 스풀(4310)은 제 1 몸체(1000)에 체결된 회전 구동기(4320)에 체결됨으로써 제 1 몸체(1000)에 체결될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제 1 와이어(4200)의 일단(4110) 및 제 2 와이어(4200)의 일단(4210)은 각각 스풀(4310)에 연결된다. 그리고, 제 1 와이어(4200)의 타단(4120) 및 제 2 와이어(4200)의 타단(4220)은 각각 제 2 몸체(2000)를 각 와이어(4100, 4200)의 관통 방향을 따라 이동 가능하도록 관통하여 제 1 몸체(1000)에 연결될 수 있다. 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)에는 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)의 꺾이는 영역의 일부 또는 전부가 걸리도록 도르레(6001, 6002)가 제공될 수 있다. 도르레(6001, 6002)는 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)의 꺾이는 위치마다 각각 제공되어, 제 1 와이어(4200) 및 제 2 와이어(4200)의 이동을 가이드 하고, 이동시, 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)와의 마찰을 방지한다.

회전 구동기(4320)는 스풀(4310)을 회전축을 기준으로 양 방향으로 회전시킨다. 회전 구동기(4320)는 전동 모터로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 회전 구동기(4320)는 제어기(미도시)에 의해 회전 속도 및 회전 방향이 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 관절(10)을 신체에 착용 시, 관절 몸체(3100)는 신체의 관절을 감싸는 위치에 위치된다. 또한, 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)는 각각 관절 몸체(3100)에 의해 감싸지는 관절에 의해 연결되는 양 측 신체 부위를 각각 감싸는 위치에 착용된다. 이 때, 제 1 몸체(1000), 제 2 몸체(2000) 및 관절 몸체(3100)의 개방된 영역은 관절이 접히는 방향을 향하도록 착용될 수 있다.

이 때, 구동부(4000)가 상술한 바와 같은 구성 및 구조로 제공됨으로써, 회전 구동기(4320)가 스풀(4310)을 일 방향으로 회전시키면, 제 1 와이어(4200)는 길이가 짧아지고, 제 2 와이어(4200)는 길이가 길어짐으로써, 웨어러블 관절(10)은 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)가 관절이 굽혀지는 방향을 향해 인접해지도록 굽어진다. 이와 반대로, 회전 구동기(4320)가 스풀(4310)을 타 방향으로 회전시키면, 제 2 와이어(4200)는 길어지고, 제 1 와이어(4200)는 짧아짐으로써, 웨어러블 관절(10)은 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)의 길이 방향이 서로 평행이 되도록 펴진다.

도 5는 제 2 방향으로 바라본 도 1의 웨어러블 관절(10)이 휘어지는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 관절(10)은 관절 몸체(3100) 및 관절 부재(3200)가 상술한 바와 같이 복수개로 제공됨으로써, 굽혀지거나 펴질 때 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)가 회전될 수 있는 다수의 회전축을 제공한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 몸체(1000) 및 제 2 몸체(2000)가 동일한 각도로 회전된 상태라 하더라도, 각 관절 몸체(3100)의 회전 정도가 달라질 수 있어, 신체에 착용된 경우, 신체 관절의 회전 자유도를 높여 사용자가 웨어러블 관절(10)을 보다 편안하게 착용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 웨어러블 관절(10a)을 보여주는 사시도이다. 도 6을 참조하면, 도 1의 경우와 달리, 웨어러블 관절(10a)은 제 1 몸체(1000a), 제 2 몸체(2000a) 및 관절 몸체(3100a)의 개방된 영역의 양측에 각각 서로 별개의 제 1 와이어(4100a, 4100b), 스풀(4310a, 4310b) 및 회전 구동기(4320a, 4320b)가 제공될 수 있다. 이 경우, 각각의 제 1 와이어(4100a, 4100b) 및 각각의 제 1 와이어(4100a, 4100b)가 걸리는 도르레의 구조는 제 2 와이어(4200a) 및 제 2 와이어(4200a)가 걸리는 도르레의 구조와 동일하게 제공될 수 있다. 이 때, 제 2 와이어(4200a) 및 제 2 와이어(4200b)가 걸리는 도르레의 구조는 도 1의 웨어러블 관절(10)의 경우와 동일하게 제공될 수 있다. 제 1 와이어 중 하나(4100a)는 도 1의 경우와 같이, 제 2 와이어(4200a)와 동일한 스풀(4310a) 및 회전 구동기(4320a)에 의해 길이가 조절될 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 스풀(4310a, 4310b) 및 회전 구동기(4320a, 4320b)는 서로 동일한 속도로 제 1 와이어(4100a, 4100b)의 길이를 조절할 수 있다. 이와 달리, 제 2 와이어(4200a)와 스풀 및 회전 구동기를 공유하지 않는 제 1 와이어(4100b)와 해당 제 1 와이어(4100b)에 대응되는 도르레, 스풀(4310) 및 회전 구동기(4320)는 선택적으로 제공되지 않을 수 있다. 또한, 이와 달리, 제 2 와이어(4200a)가 감기지 않는 스풀(4310b) 및 회전 구동기(4320b)는 제공되지 않을 수 있다. 이 경우, 일측 제 1 와이어(4100b)는 다른 제 1 와이어(4100a) 및 제 2 와이어(4200a)과 동일한 스풀(4310a) 및 회전 구동기(4320a)에 의해 길이가 조절될 수 있다.

웨어러블 관절(10a)의 상술한 특징 외의 구성, 구조 및 기능 등은 도 1의 웨어러블 관절(10)의 구성, 구조 및 기능 등과 동일 또는 유사하게 제공될 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 웨어러블 관절 1000: 제 1 몸체
2000: 제 2 몸체 3000: 관절부
3100: 관절 몸체 3200: 관절 부재
4000: 구동부 4100: 제 1 와이어
4200: 제 2 와이어 4300: 길이 조절부
4310: 스풀 4320: 회전 구동기

Claims (16)

1. 서로 제 1 방향으로 배열되는 제 1 몸체 및 제 2 몸체와;
   상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 사이에 제공되고, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체에 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 축으로 회전 가능하도록 연결되는 관절부와;
   상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체를 상기 제 2 방향을 축으로 양 방향으로 회전시키는 구동부를 포함하고,
   상기 관절부는,
   상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 사이에서 복수개가 서로 상기 제 1 방향을 따라 배열되는 관절 몸체와;
   상기 관절 몸체 간, 상기 관절 몸체 및 상기 제 1 몸체 간, 그리고 상기 관절 몸체 및 상기 제 2 몸체 간을 각각 상기 제 2 방향을 축으로 회전 가능하도록 연결하는 관절 부재를 포함하고,
   상기 구동부는,
   상기 제 2 방향으로 바라볼 때, 상기 관절 부재의 회전축을 기준으로 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 일측 끝단 간을 연결하는 제 1 와이어와;
   상기 제 2 방향으로 바라볼 때, 상기 관절 부재의 회전축을 기준으로 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 타측 끝단 간을 연결하는 제 2 와이어와;
   상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체 사이의 길이를 조절하는 길이 조절부를 포함하는 웨어러블 관절.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 관절 부재는,
   상기 제 1 몸체, 상기 제 2 몸체 및 상기 관절 몸체 중 서로 마주보는 한쌍 중 하나로부터 다른 하나를 향해 돌출되는 제 1 돌출부와;
   상기 다른 하나로부터 상기 제 1 돌출부를 향해 돌출되는 제 2 돌출부를 포함하고,
   상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부는 각각 서로 간에 접촉되어 구름(Rolling) 방식으로 회전 가능한 반원 형상으로 제공되는 웨어러블 관절.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부는 각각 서로 맞물리는 기어가 외주면에 제공되는 웨어러블 관절.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 길이 조절부는,
   상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어가 서로 반대 방향으로 감기고 풀리는 스풀과;
   상기 스풀을 회전축을 기준으로 양 방향으로 회전시키는 회전 구동기를 포함하는 웨어러블 관절.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 각각의 일단은 상기 스풀에 연결되고, 각각의 타단은 상기 제 2 몸체를 길이 방향을 따라 이동 가능하도록 관통하여 상기 제 1 몸체에 연결되는 웨어러블 관절.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 스풀은 상기 제 1 몸체에 체결되는 웨어러블 관절.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체에는 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 꺾이는 영역의 일부 또는 전부가 걸리는 도르레가 제공되는 웨어러블 관절.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 몸체, 상기 제 2 몸체는 각각 길이 방향이 상기 제 1 방향으로 제공되고, 상기 제 1 방향으로 바라볼 때, 측벽의 상기 제 2 방향과 평행한 일측 방향을 바라보는 영역이 개방되는 관 형상으로 제공되는 웨어러블 관절.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 내측면에는 각각 착용자의 신체의 일부에 탈착 가능하게 체결되는 인체 체결부가 제공되는 웨어러블 관절.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 인체 체결부는 상기 제 1 방향으로 바라볼 때, 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체의 개방된 영역을 바라보는 영역이 개방되는 링 형상으로 제공되는 웨어러블 관절.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 길이 조절부는,
    상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어가 서로 반대 방향으로 감기고 풀리는 스풀과;
    상기 스풀을 회전축을 기준으로 양 방향으로 회전시키는 회전 구동기를 포함하고,
    상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 각각의 일단은 상기 스풀에 연결되고, 각각의 타단은 상기 제 2 몸체를 관통 방향을 따라 이동 가능하도록 관통하여 상기 제 1 몸체에 연결되는 웨어러블 관절.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 와이어의 상기 타단은 상기 제 1 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 일측 단부를 걸리도록 관통한 후, 상기 제 2 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 일측 단부를 통해 상기 제 2 몸체 내로 유입되어 상기 제 1 방향으로 바라볼 때 상기 제 2 몸체의 상기 측벽을 따라 상기 제 2 몸체를 관통하고 상기 제 2 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 타측 단부를 통해 유출된 후, 상기 제 1 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 타측 단부에 연결되고,
    상기 제 2 와이어의 상기 타단은 상기 제 1 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부를 걸리도록 관통한 후, 상기 제 2 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부를 걸리도록 관통한 후, 상기 제 1 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 상기 단부에 연결되는 웨어러블 관절.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 관절 몸체는 각각 길이 방향이 상기 제 1 방향으로 제공되고, 상기 제 1 방향으로 바라볼 때, 측벽의 상기 제 2 방향과 평행한 일측 방향을 바라보는 영역이 개방되는 관 형상으로 제공되고,
    상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어는 각각의 상기 관절 몸체의 상기 제 1 와이어 및 상기 제 2 와이어의 각각의 상기 타단이 상기 제 1 몸체 및 상기 제 2 몸체 간을 지나는 경로와 중첩되는 영역을 관통 방향을 따라 이동 가능하도록 관통하는 웨어러블 관절.
15. 제 14 항에 있어서,
    각각의 상기 관절 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 일측 단부 및 타측 단부에는 각각 상기 제 1 방향을 따라 한 쌍의 도르레가 상기 제 2 방향과 평행한 방향을 축으로 회전 가능하도록 배열되고,
    상기 제 1 와이어는 상기 한 쌍의 도르레 간을 서로 반대 방향으로 감도록 교차하여 지나는 웨어러블 관절.
16. 제 14 항에 있어서,
    각각의 상기 관절 몸체의 상기 측벽의 개방된 영역의 반대 방향의 단부에는 각각 상기 제 1 방향을 따라 한 쌍의 도르레가 상기 제 2 방향과 평행한 방향을 축으로 회전 가능하도록 배열되고,
    상기 제 2 와이어는 상기 한 쌍의 도르레 간을 서로 반대 방향으로 감도록 교차하여 지나고, 상기 제 2 와이어의 상기 타단이 상기 제 1 몸체를 향하는 경로 상 및 상기 제 2 와이어의 상기 타단이 상기 제 2 몸체를 향하는 경로 상에서 각각의 도르레를 감는 방향은 서로 반대 방향으로 제공되는 웨어러블 관절.

Images