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技術 ウェアラブル装置の結合構造

出願人 現代自動車株式会社起亞自動車株式会社
発明者 金奎正林賢燮金範洙玄東眞ベ基鉉
出願日 2019年11月19日 (1年3ヶ月経過) 出願番号 2019-208451
公開日 2020年10月15日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-168712
状態 未査定
技術分野 マニプレータ
主要キーワード ヒンジジョイント ウェアラブル装置 後方回転 手動装置 外回転 節リンク構造 肩鎖関節 スライド突起
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月15日)のものです。
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図面 (15)

課題

着用者肩関節内回転又は外回転運動を一つの自由度で安定的に模写できるウェアラブル装置結合構造を提供する。

解決手段

本発明のウェアラブル装置の結合構造は、着用者の胴体に固定されて結合した胴体固定部と、胴体固定部から着用者の肩の上部に延びた固定リンクと、それぞれが固定リンクに側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第1リンク及び第2リンクと、着用者の肩の上部に位置し、第1リンク及び第2リンクとそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部と、回転部から下方に延びるように回転部に結合した連結部と、一端部が着用者の上腕上端部に対応する位置で連結部に結合するが、連結部を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びて着用者の上腕に結合した上腕モジュールと、を含んでなる。

概要

背景

ウェアラブルロボットは、身体の特定の部位に着用したり特定の部位を据え置いたりして身体の動き補助するロボットであって、医療用事用又は作業用に設計されている。特に、作業用ウェアラブルロボットの場合は、作業者に付加される荷重を減少させることにより負傷を防止し且つ筋力を補助するように設計されている。このようなウェアラブルロボットは、着用者外骨格模写したもので、身体の実際の動きと同じ動きを持つように関節を設計することが技術の核心といえる。

特に、ウェアラブル上腕筋補助装置は、ツールの重量を支持する人をサポートするように構成された手動支持装置が含まれる。典型的な手動装置は、構造要素、ばね、ケーブル滑車の組み合わせを用いて位置の範囲の下で重力補償するように構成される。ただし、従来の技術に係るウェアラブル装置は、着用者の肩関節の水平方向回転を正しく模写することができないという問題があった。特に、着用者が肩関節の内回転又は外回転の動作をする場合に、回転の中心は、一つの固定点ではなく、移動する。したがって、着用者の上腕を支持する上腕補助装置を一つの上下方向の回転軸に対して回転可能に構成する場合には、肩関節の回転運動を正しく模写することができなかった。

また、これを解決するために、上下方向の回転軸を複数個に構成する場合には、余剰自由度が発生することにより、着用者に追加的な結合がさらに要求され、肩関節の外回転時に回転軸及びこれらの構成が外部に突出して事故の危険が大きく発生するという問題があった。

概要

着用者の肩関節の内回転又は外回転運動を一つの自由度で安定的に模写できるウェアラブル装置の結合構造を提供する。本発明のウェアラブル装置の結合構造は、着用者の胴体に固定されて結合した胴体固定部と、胴体固定部から着用者の肩の上部に延びた固定リンクと、それぞれが固定リンクに側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第1リンク及び第2リンクと、着用者の肩の上部に位置し、第1リンク及び第2リンクとそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部と、回転部から下方に延びるように回転部に結合した連結部と、一端部が着用者の上腕の上端部に対応する位置で連結部に結合するが、連結部を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びて着用者の上腕に結合した上腕モジュールと、を含んでなる。

目的

本発明は、かかる問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、着用者の肩関節の内回転又は外回転運動を一つの自由度で安定的に模写するウェアラブル装置の結合構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

着用者胴体に固定されて結合した胴体固定部と、胴体固定部から着用者の肩の上部に延びた固定リンクと、それぞれが固定リンクに側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第1リンク及び第2リンクと、着用者の肩の上部に位置し、第1リンク及び第2リンクとそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部と、回転部から下方に延びるように回転部に結合した連結部と、一端部が着用者の上腕上端部に対応する位置で連結部に結合するが、連結部を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びて着用者の上腕に結合した上腕モジュールと、を含んでなることを特徴とするウェアラブル装置結合構造

請求項2

胴体固定部は、着用者の背面に位置し、胴体固定部には、相対的に上部に位置して着用者の背面に接触する上部プレートと、相対的に下部に位置して着用者の背面に接触する下部プレートと、上下方向に延びて上部プレートと下部プレートとを連結する背面リンクと、が含まれることを特徴とする請求項1に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項3

背面リンクは、延びた長さ方向を回転軸として上部プレート又は下部プレートと回転可能に結合したことを特徴とする請求項2に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項4

上部プレートは、着用者の肩よりも上部で着用者の背面に固定され、固定リンクは、上部プレートの側方に延びた位置から前方に延び、着用者の肩の上部に位置したことを特徴とする請求項2に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項5

下部プレートは、着用者の骨盤に対応する位置で着用者の背面に固定され、下部プレートは、背面リンクと前方又は後方に回転可能に結合したことを特徴とする請求項2に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項6

下部プレートには、上下方向に互いに離隔した位置で後方に突出するように延びた第1結合部及び第2結合部が設けられ、背面リンクは第1結合部及び第2結合部とそれぞれ結合するが、第1結合部は背面リンクと回転可能に結合し、第2結合部は背面リンクとスライド可能に結合したことを特徴とする請求項5に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項7

固定リンクは、胴体固定部から前方に延びて着用者の肩の上部に位置し、互いに離隔した第1ポイント及び第2ポイントで第1リンク及び第2リンクとそれぞれ回転可能に結合したことを特徴とする請求項1に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項8

回転部は、地面と並んで延びた板状であり、互いに離隔した第3ポイント及び第4ポイントで第1リンク及び第2リンクとそれぞれ回転可能に結合し、第3ポイント及び第4ポイントから離隔した第5ポイントで連結部と結合したことを特徴とする請求項1に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項9

上腕モジュールには、連結部を基準として上腕モジュールを上方に回転させる方向に回転トルクが作用し、連結部が結合した回転部の第5ポイントは、第1リンクと第2リンクとが交差するポイントよりも後方に位置したことを特徴とする請求項8に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項10

第1リンク又は第2リンクは、固定リンク又は回転部との間でスラスト軸受(ThrustBearing)を介して結合し、互いに上下方向に離隔して並んだ平面上に延びたことを特徴とする請求項1に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項11

回転部における、第1リンク及び第2リンクとそれぞれ結合したポイントから離隔した端部に位置した第1磁性体と、胴体固定部における側方端部に位置した第2磁性体と、をさらに含み、第1磁性体と第2磁性体は、互いに引力が作用することを特徴とする請求項1に記載のウェアラブル装置の結合構造。

請求項12

上腕モジュールは、着用者の上腕の外側面に位置し、上腕モジュールには、着用者の上腕の下部を介して着用者の上腕の内側面に延びて着用者の上腕を下部から支持する支持台が含まれたことを特徴とする請求項1に記載のウェアラブル装置の結合構造。

技術分野

0001

本発明は、ウェアラブル装置結合構造係り、より詳細には、4節リンク構造を介して着用者肩関節の回転を安定的に模写できるウェアラブル装置の結合構造に関する。

背景技術

0002

ウェアラブルロボットは、身体の特定の部位に着用したり特定の部位を据え置いたりして身体の動き補助するロボットであって、医療用事用又は作業用に設計されている。特に、作業用ウェアラブルロボットの場合は、作業者に付加される荷重を減少させることにより負傷を防止し且つ筋力を補助するように設計されている。このようなウェアラブルロボットは、着用者の外骨格を模写したもので、身体の実際の動きと同じ動きを持つように関節を設計することが技術の核心といえる。

0003

特に、ウェアラブル上腕筋補助装置は、ツールの重量を支持する人をサポートするように構成された手動支持装置が含まれる。典型的な手動装置は、構造要素、ばね、ケーブル滑車の組み合わせを用いて位置の範囲の下で重力補償するように構成される。ただし、従来の技術に係るウェアラブル装置は、着用者の肩関節の水平方向回転を正しく模写することができないという問題があった。特に、着用者が肩関節の内回転又は外回転の動作をする場合に、回転の中心は、一つの固定点ではなく、移動する。したがって、着用者の上腕を支持する上腕補助装置を一つの上下方向の回転軸に対して回転可能に構成する場合には、肩関節の回転運動を正しく模写することができなかった。

0004

また、これを解決するために、上下方向の回転軸を複数個に構成する場合には、余剰自由度が発生することにより、着用者に追加的な結合がさらに要求され、肩関節の外回転時に回転軸及びこれらの構成が外部に突出して事故の危険が大きく発生するという問題があった。

先行技術

0005

韓国特許第10−1896181号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、かかる問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、着用者の肩関節の内回転又は外回転運動を一つの自由度で安定的に模写するウェアラブル装置の結合構造を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するための本発明によるウェアラブル装置の結合構造は、着用者の胴体に固定されて結合した胴体固定部と、胴体固定部から着用者の肩の上部に延びた固定リンクと、それぞれが固定リンクに側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第1リンク及び第2リンクと、着用者の肩の上部に位置し、第1リンク及び第2リンクとそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部と、回転部から下方に延びるように回転部に結合した連結部と、一端部が着用者の上腕の上端部に対応する位置で連結部に結合するが、連結部を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びて着用者の上腕に結合した上腕モジュールと、を含んでなることを特徴とする。

0008

胴体固定部は、着用者の背面に位置し、胴体固定部には、相対的に上部に位置して着用者の背面に接触する上部プレートと、相対的に下部に位置して着用者の背面に接触する下部プレートと、上下方向に延びて上部プレートと下部プレートとを連結する背面リンクと、が含まれてもよい。

0009

背面リンクは、延びた長さ方向を回転軸として上部プレート又は下部プレートと回転可能に結合してもよい。

0010

上部プレートは、着用者の肩よりも上部で着用者の背面に固定され、固定リンクは、上部プレートの側方に延びた位置から前方に延び、着用者の肩の上部に位置してもよい。

0011

下部プレートは、着用者の骨盤に対応する位置で着用者の背面に固定され、下部プレートは、背面リンクと前方又は後方に回転可能に結合してもよい。

0012

下部プレートには、上下方向に互いに離隔した位置で後方に突出するように延びた第1結合部及び第2結合部が設けられ、背面リンクは第1結合部及び第2結合部とそれぞれ結合するが、第1結合部は背面リンクと回転可能に結合し、第2結合部は背面リンクとスライド可能に結合してもよい。

0013

固定リンクは、胴体固定部から前方に延びて着用者の肩の上部に位置し、互いに離隔した第1ポイント及び第2ポイントで第1リンク及び第2リンクとそれぞれ回転可能に結合してもよい。

0014

回転部は、地面と並んで延びた板状であり、互いに離隔した第3ポイント及び第4ポイントで第1リンク及び第2リンクとそれぞれ回転可能に結合し、第3ポイント及び第4ポイントから離隔した第5ポイントで連結部と結合してもよい。

0015

上腕モジュールには、連結部を基準として上腕モジュールを上方に回転させる方向に回転トルクが作用し、連結部が結合した回転部の第5ポイントは、第1リンクと第2リンクとが交差するポイントよりも後方に位置してもよい。

0016

第1リンク又は第2リンクは、固定リンク又は回転部との間でスラスト軸受(Thrust Bearing)を介して結合し、互いに上下方向に離隔しながら並んだ平面上に延びてもよい。

0017

回転部における、第1リンク及び第2リンクとそれぞれ結合したポイントから離隔した端部に位置した第1磁性体と、胴体固定部における側方端部に位置した第2磁性体とをさらに含み、第1磁性体と第2磁性体は、互いに引力が作用してもよい。

0018

上腕モジュールは、着用者の上腕の外側面に位置し、上腕モジュールには、着用者の上腕の下部を介して着用者の上腕の内側面に延びて着用者の上腕を下部から支持する支持台が含まれてもよい。

発明の効果

0019

本発明のウェアラブル装置の結合構造によれば、着用者の肩関節の内回転又は外回転に沿って移動する回転中心を正確に模写して違和感のない動作が可能であるという効果を有する。また、着用者の身体に固定装置を追加したり、着用者の身体から離隔するように構成が突出したりせずに一つの自由度で運動されることで、安定性を向上させるという効果を有する。

図面の簡単な説明

0020

本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造を示す背面図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造を示す上面図である。
人体の肩を構成する関節及び回転による動きを示す図である。
人体の肩を構成する関節及び回転による動きを示す図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造と単一軸による回転の移動経路を比較して示す図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造が肩関節の内回転に沿って移動する過程を示す図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造が肩関節の内回転に沿って移動する過程を図式化して示す図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第1リンク及び第2リンクの移動を示す図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第1リンク及び第2リンクの移動を示す図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第1リンク及び第2リンクを拡大して示す拡大図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第1リンク及び第2リンクの分解斜視図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の前後方回転構造を示す図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の側方回転構造を示す図である。
本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の側方回転構造を示す図である。

実施例

0021

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、各図面に提示された同一の参照符号は、同一の部材を示す。

0022

図1は本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造を示す背面図、図2は本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造を示す上面図である。図1図2に示すように、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造は、着用者の胴体に固定されて結合した胴体固定部100と、胴体固定部100から着用者の肩の上部に延びた固定リンク200と、それぞれが固定リンク200に側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第1リンク300及び第2リンク400と、着用者の肩の上部に位置し、第1リンク300及び第2リンク400にそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部500と、回転部500から下方に延びるように回転部500に結合した連結部600と、一端が着用者の上腕の上端部に対応する位置で連結部600に結合するが、連結部600を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びながら着用者の上腕に結合した上腕モジュール700と、を含む。

0023

胴体固定部100は、着用者の胴体に固定されるように結合するもので、別途ハーネスなどを介して着用者の胴体に固定できる。固定リンク200は、胴体固定部100に固定されるように結合し、着用者の肩の上部に延びるように位置することができる。特に、胴体固定部100から着用者の両側の肩にそれぞれ延びることができる。回転部500は、第1リンク300及び第2リンク400を介して固定リンク200に回転可能に結合することができる。特に、第1リンク300及び第2リンク400は、回転部500及び固定リンク200とそれぞれ側方に回転可能に結合し、これにより、固定リンク200と回転部500はいずれも、地面と並んだ方向に互いに回転可能に結合することができる。

0024

第1リンク300と第2リンク400は、4節リンク構造を形成するように回転部500と固定リンク200にそれぞれ結合することができる。特に、第1リンク300と第2リンク400は、互いに上下方向に離隔して互いに並んだ平面上に延びながら、互いに交差するように配置できる。第1リンク300及び第2リンク400は、着用者の胴体に固定された固定リンク200を基準にそれぞれ側方に回転することができ、第1リンク300及び第2リンク400と側方に回転可能に結合した回転部500は、第1リンク300と第2リンク400とが交差するポイントに形成された瞬間回転中心540(ICR:Instantaneous Center of Rotation)を中心に回転する。すなわち、回転部500は、第1リンク300及び第2リンク400が回転することにより移動する瞬間回転中心540を基準に回転し、回転部500の端部が着用者の肩関節の端部の移動を模写するように回転可能であるという効果を有する。

0025

上腕モジュール700は、一端部を中心に上方又は下方に回転可能に連結部600に結合することができる。連結部600は、具体的に、回転部500の一ポイントから下方に延びる第1連結部610と、第1連結部610から、地面と並んだ方向に沿って着用者の上腕の上端部に対応する位置に延びた第2連結部620とを含むことができる。第1連結部610は、着用者の背面に位置し、第2連結部620は、着用者の背面から外側面に延びることができる。上腕モジュール700の一端部は、着用者の外側面で着用者の上腕の回転中心と一致する位置を中心に回転可能に第2連結部620と結合することができる。

0026

他の実施形態として、第1連結部610及び第2連結部620とが一体になって1つの構成として、回転部500と上腕モジュール700とを直接連結することもできる。これにより、交差した第1リンク300及び第2リンク400で連結されることにより、着用者の肩関節の端部の移動を自然に模写することができるという効果を有する。

0027

具体的には、上腕モジュール700は、着用者の上腕が延びた方向に沿って延び、着用者の上腕を上方又は下方に回転させる回転トルクを発生させることができる。胴体支持部は、このような回転トルクに対する反作用を胴体において支持することができる。上腕モジュール700の内部には、弾性力を発生させるばねなどの弾性体が含まれ、弾性体は、上腕モジュール700が一端部を基準として上方又は下方に回転する角度に応じて巻き取られたり繰り出されたりするワイヤーに連結され、上腕モジュール700が回転した角度に応じて弾性体の弾性力が可変することができる。

0028

また、回転トルクは、弾性力の大きさ及び弾性力の作用方向に応じて可変するもので、上腕モジュール700の内部で上腕モジュール700が回転した角度に応じてワイヤーが巻き取られたり弾性体が変形したりするように誘導するカムがさらに含まれ、上腕モジュール700が回転した角度に応じた回転トルクのプロファイル(Profile)が設計されてもよい。上腕モジュール700は、着用者の上腕の外側面に位置し、上腕モジュール700には、着用者の上腕の下部を介して着用者の上腕の内側面に延びて着用者の上腕を下部から支持する支持台710が含まれる。支持台710は、着用者の上腕の下部を包む形状である。

0029

図3図4は、人体の肩を構成する関節及び回転による動きを示す図である。図3及び図4を参照すると、人体の肩は、複合的な関節から構成され、これらの回転が合わせられながら、肩の内回転及び外回転をはじめとした肩甲骨の挙上、下降運動、上方回転および下方回転を実現することができる。

0030

具体的には、肩関節は、水平面上に連結された胸鎖関節肩鎖関節及び肩甲胸郭関節で構成される。肩関節を水平面に内回転又は外回転させる場合には、胸鎖関節及び肩鎖関節が同時に回転して肩甲骨及び鎖骨が回転する複合的な回転が発生する。これにより、着用者の上腕は、回転中心が変化しながら移動する。このような回転運動は、後述するように、単一の回転軸では模写することができない。

0031

図5は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造と単一軸による回転の移動経路を比較して示す図である。図5に示すように、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造は、第1リンク300と第2リンク400と、が互いに交差した4節リンク構造を持つことにより、第1リンク300及び第2リンク400が側方に回転することにより瞬間回転中心540(ICR)が回転し、これにより、回転部500の端部(後述する第5ポイント530)が、着用者の肩の端部である上腕の回転中心の移動を模写するように移動することができる。

0032

特に、単一の回転軸を基準に円周に沿って移動する経路に比べて、着用者の肩の端部である上腕の回転中心の移動を正確に模写するように移動することができる。これにより、着用者の動きを正確に模写して違和感のない動作が可能であるという効果を有する。

0033

図6は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造が肩関節の内回転に沿って移動する過程を示す図、図7は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造が肩関節の内回転に沿って移動する過程を図式化して示す図、図8図9は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第1リンク300及び第2リンク400の移動を示す図、図10は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第1リンク300及び第2リンク400を拡大して示す拡大図である。

0034

図6図10に示すように、固定リンク200は、胴体固定部100から前方に延びて着用者の肩の上部に位置し、互いに離隔した第1ポイント210及び第2ポイント220で第1リンク300及び第2リンク400とそれぞれ回転可能に結合することができる。固定リンク200は、着用者の背面に位置して固定された胴体固定部100から前方に延び、着用者の肩の上部に位置することができる。特に、固定リンク200の第1ポイント210及び第2ポイント220は、前後方に離隔するように位置し、第1ポイント210で第1リンク300と結合し、第2ポイント220で第2リンク400と結合することができる。第1リンク300及び第2リンク400は、固定リンク200から外側方に延び、回転部500は、固定リンク200の外側方に位置しながら、第1リンク300及び第2リンク400と結合することができる。

0035

また、回転部500は、地面と並んで延びた板状であり、互いに離隔した第3ポイント510及び第4ポイント520で第1リンク300及び第2リンク400とそれぞれ回転可能に結合し、第3ポイント510と第4ポイント520から離隔した第5ポイント530で連結部600と結合することができる。回転部500は、地面と並んだ方向に延び、前後方に離隔するように位置した第3ポイント510及び第4ポイント520でそれぞれ第1リンク300及び第2リンク400に結合することができる。これにより、第1リンク300及び第2リンク400は、地面と並んだ方向に互いに延びながらそれぞれの端部の間で交差するように結合することができる。

0036

特に、第1リンク300と第2リンク400は、上下方向に離隔するように配置されたものであり、第1リンク300は固定リンク200及び回転部500の下部で結合し、第2リンク400は固定リンク200及び回転部500の上部で結合するか、逆に結合することができる。これにより、第1リンク300及び第2リンク400は互いに干渉することなく交差することができる。第5ポイント530は、回転部500の第3ポイント510及び第4ポイント520から離隔するように位置し、回転部500の外側端部である。すなわち、第5ポイント530は、第3ポイント510及び第4ポイント520と一緒三角形を形成するように外側方に位置することができ、回転部500は、第3ポイント510、第4ポイント520及び第5ポイント530をコーナーとして有する三角形の形状である。

0037

これにより、第1リンク300及び第2リンク400にそれぞれ回転可能に結合した回転部500は、クロス4節リンク構造で回転する第1リンク300及び第2リンク400によって側方に移動し、これにより、回転部500の第5ポイント530は、固定された回転中心ではなく、回転中心が移動する回転運動が可能である効果を有する。

0038

連結部600は、第5ポイント530で回転部500と結合することができる。特に、第5ポイント530から下方に延びた第1連結部610と結合することができる。特に、第5ポイント530及び第1連結部610は、着用者の肩よりも後方に位置することができる。

0039

第2連結部620は、第1連結部610と結合して、地面と並んだ方向に沿って着用者の上腕の上端部に対応する位置に延びることができる。特に、回転部500と第1連結部610、及び第1連結部610と第2連結部620は、側方への回転が阻止されるように互いに結合することができる。これにより、着用者の肩の外回転又は内回転を模写するために、単純に従来の回転部500と第1連結部610、及び第1連結部610と第2連結部620が回転可能に結合して余剰自由度を形成したのと比較して、本発明によれば、クロス4節リンク構造で着用者の肩の端部動きを正確に模写した効果を有する。

0040

具体的には、図6に示すように、回転部500における、第1リンク300及び第2リンク400とそれぞれ結合したポイントから離隔した端部に位置した第1磁性体550と、胴体固定部100における側方端部に位置した第2磁性体140とをさらに含み、第1磁性体550と第2磁性体140とは、互いに引力が作用することができる。第1磁性体550は、回転部500の第5ポイント530と一致するか或いは隣接する位置に位置することができる。第2磁性体140は、胴体固定部100から側方に延びた外側方の端部に位置することができ、胴体固定部100から固定リンク200に延びるポイントに位置することができる。第1磁性体550及び第2磁性体140は、互いに磁性による引力が作用することができる。外力印加されていない状態では、図6の一点鎖線で示すように、第1磁性体550と第2磁性体140間の磁気力によって、回転部500は胴体固定部100に固定されるように結合することができる。

0041

これにより、ウェアラブル装置の結合構造は、着用者が着用していない状態で折り畳まれた状態に維持されて保管および輸送が容易であるという効果を有する。上腕モジュール700には、連結部600を基準として上腕モジュール700を上方に回転させる方向に回転トルクが作用し、連結部600が結合した回転部500の第5ポイント530は、第1リンク300と第2リンク400とが交差するポイントよりも後方に位置することができる。

0042

前述したように、上腕モジュール700には、連結部600を基準として上腕モジュール700を上方に回転させる回転トルクが発生し、これに対する反作用は、連結部600を介して胴体支持部で支持できる。具体的には、連結部600に結合した回転部500の第5ポイント530と、回転部500の瞬間回転中心540である第1リンク300と第2リンク400とが交差するポイントとの間には、前後方向に離隔したオフセット(Offset)が発生することがある。特に、第5ポイント530は、回転部500の瞬間回転中心540よりも後方に位置することにより、上腕モジュール700で回転トルクが発生すると、回転部500は、瞬間回転中心540を中心に前方に回転する力が発生することができる。これにより、回転部500又は連結部600は、着用者の身体とは別途のハーネスや結縛部を含まなくても、着用者の肩に密着して肩の内回転及び外回転の動きを追従することができるという効果を有する。

0043

図8図9は、具体的な第1リンク300及び第2リンク400が第1ポイント210〜第4ポイント520における回転による移動を示す図である。特に、第1リンク300及び第2リンク400は、下記数式のような軌跡を形成する。

0044

0045

これにより、着用者に固定された固定リンク200を固定点として第1リンク300及び第2リンク400が回転することにより、回転部500の第3ポイント510及び第4ポイント520が決定されて第5ポイント530が移動する軌跡が形成される。図11は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第1リンク300及び第2リンク400の分解斜視図である。

0046

図11に示すように、第1リンク300又は第2リンク400は、固定リンク200又は回転部500との間でスラスト軸受800(Thrust Bearing)を介して結合し、互いに上下方向に離隔しながら並んだ平面上に延びることができる。すなわち、第1リンク300と第2リンク400は、それぞれ固定リンク200及び回転部500に互いに上下方向に離隔するように結合し、それぞれの結合点である第1ポイント210、第2ポイント220、第3ポイント510及び第4ポイント520に回転可能に結合するめに軸受800が含まれる。

0047

特に、軸受800は、スラスト軸受800(Thrust Bearing)又はアキシャル軸受800(Axial Bearing)である。これにより、回転軸方向に作用する推力を支持することができるという効果を奏する。ここで、再び図1図2を参照すると、胴体固定部100は、着用者の背面に位置し、胴体固定部100には、相対的に上部に位置して着用者の背面に接触する上部プレート110、相対的に下部に位置して着用者の背面に接触する下部プレート130、及び上下方向に延びて上部プレート110と下部プレート130とを連結する背面リンク120が含まれる。

0048

特に、上部プレート110は、着用者の肩よりも上部で着用者の背面に固定され、固定リンク200は、上部プレート110の側方に延びた位置から前方に延びて着用者の肩の上部に位置することができる。上部プレート110は、着用者の肩よりも上部に位置するように着用者の頚椎の後方に位置し、着用者の首に接触して支持できる。固定リンク200は、上部プレート110から外側方に延びながら前方に延び、着用者の肩の上部に位置することができる。

0049

図12は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の前後方回転構造を示す図である。図12に示すように、下部プレート130は、着用者の骨盤に対応する位置で着用者の背面に固定され、下部プレート130は、背面リンク120と前方又は後方に回転可能に結合することができる。具体的には、下部プレート130には、上下方向に互いに離隔した位置から後方に突出するように延びた第1結合部131及び第2結合部132が設けられ、背面リンク120は第1結合部131及び第2結合部132とそれぞれ結合し、第1結合部131は背面リンク120と回転可能に結合し、第2結合部132は背面リンク120とスライド可能に結合することができる。

0050

第1結合部131は、下部プレート130と背面リンク120とがヒンジ結合123によって回転可能に結合することができる。第2結合部132は、第1結合部131から下方に離隔した位置に設けられる。第2結合部132には、下部プレート130にスライド溝133が設けられ、背面リンク120には、スライド溝133に挿入された状態でスライドされるスライド突起124が設けられ、第1結合部131における回転によってスライド突起124がスライド溝133に挿入された状態でスライドできる。これにより、着用者の前方にうつむく動作又は後方にを反る動作を自然に模写することができるという効果を有する。

0051

図13図14は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の側方回転構造を示す図である。図13図14に示すように、背面リンク120は、延びた長さ方向を回転軸として上部プレート110又は下部プレート130と回転可能に結合することができる。これにより、着用者の上体をYaw方向に回転させる動作を模写することができるという効果を有する。

0052

一実施形態として、背面リンク120は、上部プレート110と背面リンク120の延びた長さ方向と並んだ回転軸であるYaw回転軸を中心に一体に回転することができる。一方、背面リンク120は、下部プレート130とは並んだ回転軸であるYaw軸を中心に回転可能に結合することができる。具体的には、図13に示すように、背面リンク120は、ヒンジジョイント125を介してYaw回転軸を中心に互いに回転可能に結合した上部リンク121と下部リンク122から構成され、上部リンク121は、上部に位置して上部プレート110と結合し、下部リンク122は、上部リンク121の下部で上部リンク121とYaw回転軸を中心に回転可能に結合して下部プレート130と結合することができる。これにより、着用者は、腰椎を基準に胴体を回転させる動作が可能である。

0053

本発明は、特定の実施形態について図を用いて説明したが、多様な改良および変形を加えることができる。

0054

100胴体固定部
110 上部プレート
120 背面リンク
121上部リンク
122下部リンク
124スライド突起
125ヒンジジョイント
130 下部プレート
131 第1結合部
132 第2結合部
133スライド溝
140 第2磁性体200固定リンク
210 第1ポイント
220 第2ポイント
300 第1リンク
400 第2リンク
500 回転部
510 第3ポイント
520 第4ポイント
530 第5ポイント
540瞬間回転中心
550 第1磁性体
600 連結部
610 第1連結部
620 第2連結部
700上腕モジュール
710支持台
800軸受、スラスト軸受、アキシャル軸受

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