A study on gait assistance robot for antigravity using pneumatic compliance

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공, 2014.8, [ viii, 119p ]본 논문에서는 각 다리당 하나의 공압 액츄에이터만을 사용하여 항중력을 제공할 수 있는 보행 보조 로봇을 제안한다. 기존 보행 보조 로봇들은 다리를 hip, knee, ankle로 분리하고 관절 별로 액츄에이터를 장착하여 무겁고 가격이 비싸지는 단점이 있다. 또한 관절 별로 액츄에이터를 장착 시 착용자의 다리와 로봇의 링크 길이를 조정해야 되는 불편함이 있었고 조정이 정확하게 되지 않으면 착용자의 관절과 뼈에 무리를 주게 되는 문제도 가지고 있었다. 제안하는 방법은 별도의 조정이 필요 없는 단순한 구조이며 경제적 이다. 제안하는 방법은 기존 로봇들이 관절에 토크를 보조하는 방식으로 로봇을 설계한 것과 달리 Geyer의 탄성 보행 모델에 기반한 설계로써 착용자의 체중을 로봇 다리가 지지해 준다. 이 방법을 통해 착용자 다리의 뼈와 관절에 부하되는 스트레스가 줄어들고 보행을 더 편하게 할 수 있다. 개발된 로봇은 RPR 기구학 구조를 가지며 착용 전 조정 작업이 필요하지 않아 빠르게 착용이 가능한 구조이다. 개발된 로봇의 경량화와 비용저감을 위해 공압 액츄에이터에 와이어 변위 센서를 결합시켰으며 피스톤의 로드 부에는 기존 포토인터럽터 기반 센서의 문제점을 개선한 힘 센서를 장착하였다. 보행 주기를 판별하기 위한 지면 반력 센서는 저가의 force sensing resistor를 이용하여 주물 형태로 개발하였다. 개발된 로봇이 평지 보행과 더불어 앉았다 일어나기, 계단 오르기 등을 수행할 수 있도록 제어 전략을 개발 하였다. 평가는 안장에 부착된 힘 센서로 보조 받은 항중력 양을 측정하고 착용자의 다리에 부착된 근전도 신호의 변화를 분석하였다. 이를 통해 개발된 로봇의 항중력 보조 효율성을 검증 하였다.한국과학기술원 : 기계공학전공

1-Axis Photo-Interrupter Force Sensor

본 발명의 포토 인터럽터 센서는, 베이스와; 발광부와 수광부를 포함하는 포토 인터럽터 센서 몸체부와; 상기 발광부와 수광부 사이에 배치되는 인터럽터 부재와; 상기 인터럽터 부재가 고정되는 가동부와; 상기 가동부의 상측에서 상기 가동부와 분리되도록 접하는 하중 피인가부와; 상기 하중 피인가부의 하측 방향의 이동을 안내하도록 접한 상태로 상기 가동부를 지지하는 지지부를 포함한다. 베이스와 지지부는 제1 나사 부재에 의해서 서로 고정되도록 체결되며, 제1 나사 부재는 하중 피인가부의 하측 방향의 이동을 수용할 수 있다

Design of an exoskeleton robot for arm rehabilitation in stroke patients

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 로봇공학학제전공, 2010.2, [ iii, 63 p. ]견갑대의 움직임은 일상생활에서 상지의 안정성과 방위를 위해서 매우 중요하다. 뇌졸중 환자의 경우 견갑대의 움직임이 안되므로 몸을 이용한 보상 움직임을 하게 된다. 따라서 로봇을 이용한 뇌졸중 환자의 상지 재활에서 외골격 로봇은 견갑대의 움직임을 도와 줄 수 있어야 한다. 견갑대의 움직임은 상완의 상승면에 따라, 상완의 내 회전에 따라 다르다. 견갑대의 움직임은 사람마다 다르며 심한 비선형 특성을 지니고 있으므로 사전에 계산하여 움직임을 구현 하거나, 외골격 로봇의 링크 길이 등의 조정을 통해 움직임을 구현 하는 것은 부정확하다. 견갑대의 움직임을 로봇이 모방 하지 못하면 환자와 로봇의 회전축 중심이 불일치 하여 관절가동범위 감소, 환자에게 불편함, 통증 등의 문제가 생길 수 있다. 본 논문 에서는 추가의 센서 없이 기존 로봇들의 상지에 있는 센서를 통하여 실시간으로 환자의 견갑대 움직임을 수행하는 메커니즘을 제안한다. 또한 로봇의 전원 차단 시 에도 안정성이 보장될 수 있는 중력 보상 메커니즘을 제안한다. "한국과학기술원 : 로봇공학학제전공

Gait Energy Recycling Apparatus

본 발명에 의한 에너지 저장형 보행 보조 장치는, (1) 종아리에 연결되어 고정되는 봉 부재와, (2) 상기 봉 부재에 대해서 회동 가능하게 제공되며 발바닥을 지지하며 이동핀이 양측에서 슬라이딩 이동 가능하도록 제공되는 발바닥 지지부와, (3) 상기 봉 부재에 대해서 위치가 고정되는 제1 탄성체 고정 베이스 및 제2 탄성체 고정 베이스와, (4) 상기 봉 부재에 대해서 상하 슬라이딩 이동이 가능하게 배치되는 에너지 저장부와, (5) 상기 에너지 저장부와 상기 제1 탄성체 고정 베이스를 연결하는 제1 탄성체와, (6) 상기 발바닥 지지부의 후방 회전축에 대해서 회동 가능하고 상기 이동핀이 안내되는 원호상의 가이드 슬롯이 제공되는 회동부와, (7) 상기 에너지 저장부의 하사점에서 상기 에너지 저장부의 위치를 잠금 상태로 하며 상기 회동부가 하사점까지의 회동 방향과 반대방향으로 회동하면 상기 잠금 상태를 해제시키는 제1 클러치와, (8) 상기 에너지 저장부의 상측에서 잠금 상태와 잠금 해제 상태의 전환이 가능한 제2 클러치와, (9) 상기 제2 클러치와 상기 제2 탄성체 고정 베이스를 연결하는 제2 탄성체와, (10) 보행에 따라 상기 회동부 및 상기 발바닥 지지부간의 상대 전방 회전이 발생하면 상기 에너지 저장부를 상기 봉 부재의 하측으로 당길 수 있도록 제공되는 제1 당김 부재와, (11) 보행에 따라 상기 회동부 및 상기 발바닥 지지부간의 상대 전방 회전이 발생할 때 상기 봉 부재에 대한 상기 발바닥 지지부의 상대 회전에 따라서 상기 제2 클러치를 상기 봉 부재의 하측으로 당길 수 있도록 제공되는 제2 당김 부재를 포함한다.상기 에너지 저장부 및 상기 제2 클러치에는 서로를 바라보는 쪽에 각각 같은 극성의 자석이 배치된다.상기 제2 클러치는, 상기 제1 클러치가 잠금 해제 상태가 되면 상기 에너지 저장부의 상측에서 잠금 상태로 하며 소정의 거리만큼 상측으로 상기 에너지 저장부와 함께 이동하여 상기 회동부의 상대 후방 회전을 보조하고 소정의 위치에서 상기 잠금 상태를 해제한다

Pneumatic Antigravity Gait Assist Robot

본 발명에 의한 보행 보조 장치는, (1) 제1 다리부의 보행을 보조하며 단일의 제1 공압 구동부와 상기 제1 공압 구동부에 의해 길이 방향을 따라 슬라이딩 운동이 가능한 제1 이동부를 포함하며, 이용자의 고관절에 대응하는 부분부터 이용자의 발목 관절에 대응하는 부분까지 연장하는 제1 보조부와, (2) 제2 다리부의 보행을 보조하며 단일의 제2 공압 구동부와 상기 제2 공압 구동부에 의해 길이 방향을 따라 슬라이딩 운동이 가능한 제2 이동부를 포함하며, 이용자의 고관절에 대응하는 부분부터 이용자의 발목 관절에 대응하는 부분까지 연장하는 제2 보조부와, (3) 상기 제1 보조부에서 이용자의 고관절에 대응하는 부분 및 상기 제2 보조부에서 이용자의 고관절에 대응하는 부분이 각각 회동 가능하게 연결되는 연결부와, (4) 상기 제1 보조부에서 이용자의 발목 관절에 대응하는 부분에 회동 가능하게 연결되는 제1 발바닥 지지부와, (5) 상기 제2 보조부에서 이용자의 발목 관절에 대응하는 부분에 회동 가능하게 연결되는 제2 발바닥 지지부를 포함한다

Walking Assisting Device With Anti-Gravity Comprising Monopropellant-Based Pneumatic Actuator

본 발명에 의한 보행 보조 장치는, 제1 다리부의 보행을 보조하며 단일의 제1 공압 구동부와 상기 제1 공압 구동부에 의해서 길이 방향을 따라 슬라이딩 운동이 가능한 제1 이동부를 포함하는 제1 보조부와; 제2 다리부의 보행을 보조하며 단일의 제2 공압 구동부와 상기 제2 공압 구동부에 의해 길이 방향을 따라 슬라이딩 운동이 가능한 제2 이동부를 포함하는 제2 보조부와; 상기 제1 보조부의 몸통측 단부 및 상기 제2 보조부의 몸통측 단부가 각각 회동 가능하게 연결되는 연결부와; 상기 제1 공압 구동부와 상기 제2 공압 구동부에 공압을 제공하는 공압 제공 장치와; 상기 공압 제공부로부터 상기 제1 공압 구동부 및 상기 제2 공압 구동부로의 공압 제공을 제어하는 공압 제어부를 포함한다.상기 공압 제공 장치는, 일원추진체가 수용되어 있는 일원추진체 저장 용기와; 상기 일원추진체의 반응에 필요한 촉매가 제공되는 반응기와; 상기 일원추진체 저장 용기의 일원추진체를 상기 반응기로 토출하는 인젝터와; 상기 반응기에서 발생한 기체가 공급되는 공압 탱크를 포함한다.상기 공압 제어부는, 상기 공압 탱크로부터 공급되는 공압 수준을 조절하는 공압 레귤레이터와; 상기 제1 이동부의 이동 방향을 조절하는 제1 제어 밸브와; 상기 제2 이동부의 이동 방향을 조절하는 제2 제어 밸브를 포함한다

Fixation Device of Body Component Using Jamming of Granular Parrticle

본 발명에 의한 신체 요소 고정 장치는, (1) 제1 가요성 연장부와, 제2 가요성 연장부와, 상기 제1 가요성 연장부와 상기 제2 가요성 연장부를 연결하는 가요성 연결부를 포함하며 진공 제어부에 의해서 내부 압력이 진공상태로 될 수 있는 몸체부와, (2) 상기 몸체부의 내부에 제공되는 복수 개의 입자상 물질을 포함한다

Position Sensor Using Photo-Interrupter Sensor and Load Sensor Using the Same

본 발명에 의한 포토 인터럽터 센서를 이용한 위치 측정 센서는 발광부와 수광부를 포함하는 포토 인터럽터 센서 몸체부(10)와; 상기 발광부와 수광부 사이에 배치되는 인터럽터 부재(20)를 포함한다. 그리고 상기 인터럽터 부재(20)는 그라디언트가 맵이 인쇄되어 있는 투명 필름 부재이다. 상기 그라디언트 맵은 상기 인터럽터 부재(20)의 길이 방향을 따라서 인쇄되어 있다

Feedback Force Generation Device

본 발명에 의한 역감 생성 장치는, 신체부와 접촉하도록 되어 있는 가요성 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되는 복수 개의 입자와, 상기 하우징 내부를 진공 상태로 할 수 있는 진공 제어부를 포함한다

Sensor device of wearable robot and Wearable robot comprising the same

본 발명은 사용자의 의도를 파악하기 위한 착용 로봇의 센서 장치 및 이를 포함하는 착용 로봇에 관한 것으로, 적어도 하나의 힌지부가 형성된 외부 프레임; 착용자의 신체에 접촉 가능하게 상기 외부 프레임 내측에 위치하고, 상기 외부 프레임에서 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동 가능하게 상기 외부 프레임의 내측에 결합하는 적어도 하나의 내부 프레임; 상기 외부 프레임 내측과 상기 내부 프레임 사이에 개재되어, 상기 내부 프레임이 상기 외부 프레임에서 멀어지도록 복원력을 제공하는 탄성부재; 상기 외부프레임에 형성되어 발광부와 수광부를 포함하는 포토 인터럽트;및 상기 내부 프레임에 형성되어, 상기 내부 프레임의 이동에 따라 상기 발광부와 수광부의 사이에 위치하여 상기 수광부의 수광량을 조절하는 가림부를 포함하는 착용 로봇의 센서 장치를 제공하여, 사용자의 신체 사이즈에 대응하여 캘리브레이션이 가능하게 하는 유리한 효과를 제공한다