KR102330670B1 - 링크 조립체 및 이를 이용한 하지 지지장치 - Google Patents

Abstract

개시된 하지 지지장치에 의하면, 대퇴부에 장착되는 프레임의 상단부는 하부로 오목한 궤적을 따라 움직일 수 있다. 프레임의 상단부에 위치되는 무게중심은 하부로 오목한 궤적의 최저점에 수렴되도록 하여 사용자의 하중이 안정적으로 지지될 수 있다.

Description

링크 조립체 및 이를 이용한 하지 지지장치{Link assembly and leg supporting apparatus using the same}

개시된 기술은 사용자의 하중을 지지하고 보행을 보조할 수 있는 하지 지지장치에 관한 것이다.

하지(下肢) 지지장치는, 사용되는 분야에 따라 감퇴된 근력과 체중을 보조해주는 보조장치로 이용되거나, 큰 중량을 가진 물건을 운반하는 작업 등을 위해 사용자의 근력을 증폭해주고 중량물의 하중을 대신 지지해주는 증강장치로 이용될 수도 있다.

미국공개특허공보 제2013-0296754호

개시된 일 실시예에 의하면, 사용자의 하중을 지지하고 보행을 보조하는 장치를 제공할 수 있다.

일 실시예에 따른 하지 지지장치는, 사용자의 종아리에 장착되는 종아리 프레임; 및 사용자의 대퇴부에 장착되고, 상기 종아리 프레임에 피봇가능하게 연결되어, 상기 종아리 프레임에 대해 피봇될 때 단부가 하부로 오목한 곡선을 따라 이동하는 대퇴부 프레임;을 포함한다.

상기 대퇴부 프레임의 단부가 이동하는 경로에는, 상기 종아리 프레임이 피봇되는 방향과 무관하게 상기 대퇴부 프레임이 일방향으로 피봇되는 지점이 포함된다.

상기 종아리 프레임이 피봇되는 방향과 무관하게 상기 대퇴부 프레임이 일방향으로 피봇되는 지점은 하부로 오목한 곡선의 최저점이다.

상기 대퇴부 프레임에 회전력을 전달하는 회전력 전달부재를 포함한다.

상기 회전력 전달부재는 케이블과 복수의 링크 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임이 연결되는 제1관절에는 클러치가 장착된다.

상기 클러치가 록킹 상태에 있을 경우에만 상기 회전력 전달부재에 의한 회전력이 상기 대퇴부 프레임에 선택적으로 전달된다.

상기 종아리 프레임에 피봇가능하게 연결되는 발부재를 더 포함한다.

상기 종아리 프레임과 상기 발부재가 연결되는 제2관절에는 제1돌출부 및 제2돌출부가 형성된 캠이 구비된다.

상기 캠에 형성된 상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부는 비대칭인 형상으로 형성된다.

상기 종아리 프레임에는, 일측이 상기 캠의 외측면을 따라 슬라이딩할 수 있는 래치가 구비된다.

상기 캠의 제1돌출부 및 상기 제2돌출부 사이에는 오목하게 형성된 래치 지지부가 구비되고, 상기 래치는 상기 래치 지지부를 따라 슬라이딩한다.

상기 래치는, 상기 캠의 외측면을 따라 슬라이딩하는 롤러를 포함한다.

상기 대퇴부 프레임에 회전력을 전달하는 회전력 전달부재를 더 포함하고, 상기 회전력 전달부재의 일측은 상기 래치에 고정된다.

상기 래치에는 상기 회전력 전달부재를 안내하는 가이드홈이 마련된다.

일 실시예에 따른 링크 조립체는, 사용자의 종아리에 장착되는 종아리 프레임; 및 사용자의 대퇴부에 장착되고, 상기 종아리 프레임에 대해 자유롭게 피봇되는 보행모드 또는 상기 종아리 프레임과 함께 상기 사용자의 하중을 지지하는 지지모드로 동작하도록 상기 종아리 프레임에 연결되는 대퇴부 프레임;을 포함한다.

지지모드시, 외력이 가해지면 상기 대퇴부 프레임의 단부는 하부로 오목한 곡선을 따라 이동한다.

지지모드시, 상기 외력이 제거되면 상기 대퇴부 프레임의 단부는 상기 하부로 오목한 곡선의 최저점에 위치된다.

상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임을 연결하고, 상기 종아리 프레임의 회전 에너지를 상기 대퇴부 프레임에 전달시키는 회전력 전달부재를 포함한다.

상기 종아리 프레임에는, 사용자의 발에 장착되는 발부재가 연결된다.

상기 발부재에는 돌출부가 형성된 캠이 장착된다.

상기 종아리 프레임에는 상기 캠의 외측면을 따라 슬라이딩하는 래치가 구비된다.

상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임이 연결되는 관절부에는 클러치가 구비되고, 상기 클러치는 스위치에 의해 록킹 또는 록킹 해제된다.

상기 클러치에는 홈이 형성되고, 상기 스위치에는 록킹부가 마련되어, 상기 록킹부가 상기 홈에 삽입됨으로써 상기 클러치가 록킹된다.

상기 클러치가 록킹되는 경우, 상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임을 연결하는 회전력 전달부재에 의해 상기 종아리 프레임의 회전 에너지가 상기 대퇴부 프레임에 전달된다.

상기 클러치가 록킹 해제되는 경우, 상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임을 연결하는 회전력 전달부재에 의한 간섭없이 사용자는 자유롭게 보행이 가능하다.

일 실시예에 따른 하지 지지장치는, 사용자의 대퇴부에 장착되는 제1프레임;

상기 제1프레임에 피봇가능하게 연결되고, 사용자의 종아리에 장착되는 제2프레임; 상기 제2프레임에 피봇가능하게 연결되고, 사용자의 발에 장착되는 제3프레임; 상기 제3프레임에 장착되고, 돌출부가 형성되는 캠; 상기 제2프레임에 장착되어 상기 캠의 외측면을 따라 슬라이딩할 수 있도록 마련되는 래치; 및 상기 래치와 상기 제1프레임을 연결하고 상기 제1프레임에 회전력을 전달하는 회전력 전달부재;를 포함하고, 상기 제1프레임이 상기 제2프레임에 대해 피봇될 때, 상기 제1프레임의 단부는 하부로 오목한 곡선을 따라 이동한다.

상기 제1프레임과 상기 제2프레임이 연결되는 관절부에는 클러치가 구비되고, 상기 클러치가 록킹된 상태일 경우에 상기 제2프레임의 회전력이 상기 회전력 전달부재를 통해 상기 제1프레임에 전달되도록 한다.

상기 클러치가 록킹 해제되면 상기 제2프레임의 회전력이 상기 제1프레임에 전달되는 것이 방해된다.

일 실시예에 따른 하지 지지장치에 의하면, 사용자의 하중이 안정적으로 지지될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 하지 지지장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 일 실시예에 따른 하지 지지장치의 유동 모습을 도시한 도면이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 일 실시예에 따른 케이블 고정부를 도시한 도면이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 다른 실시예에 따른 케이블 고정부를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 하지 지지장치를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 하지 지지장치의 분해 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 하지 지지장치의 발목 관절부를 도시한 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 일 실시예에 따른 하지 지지장치의 동작 모습을 도시한 도면이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 하지 지지장치를 도시한 도면이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 하지 지지장치의 발목 관절부를 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 다른 실시예에 따른 하지 지지장치의 무릎 관절부를 도시한 도면이다.
도 13(a) 및 도 13(b)는 다른 실시예에 따른 하지 지지장치의 동작 모습을 도시한 도면이다.

이하, 일 실시예에 따른 하지 지지장치에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 하지 지지장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2(a) 및 도 2(b)는 일 실시예에 따른 하지 지지장치의 유동 모습을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 2(b)를 참조하면, 개시된 하지 지지장치(1)는 에너지원의 에너지를 소모하지 않고 사용자의 하중을 지지할 수 있다. 사용자는 하지 지지장치(1)를 착용하고 보행을 할 수 있으며, 필요에 따라 하중을 지지하는 장치로 사용할 수 있다. 다시 말하면, 사용자는 필요에 따라 다리가 지탱하고 있는 사용자의 하중의 전체 또는 일부를 하지 지지장치(1)에 분담시킬 수 있다. 예를 들어, 하지 지지장치(1)에 사용자의 둔부를 지지할 수 있는 새들이 구비된 경우, 사용자는 새들에 앉아 다리가 지탱하는 힘을 하지 지지장치(1)에 분담시키고 편안하게 쉴 수 있다.

하지 지지장치(1)가 사용자의 하중을 지지하게 되면, 하지 지지장치(1)의 무게중심 및 사용자의 하지 지지장치(1)를 합한 무게중심은 하부로 오목한(concave) 곡선을 따라 움직이도록 구비될 수 있다. 이렇게 무게중심이 하부로 오목한 곡선을 따라 움직이도록 구비됨으로써, 외력이 가해져 하지 지지장치(1)가 유동하더라도 무게중심은 하부로 오목한 곡선의 최저점으로 수렴하게 되어 사용자의 하중이 안정적으로 지지될 수 있다.

이하, 무게중심이 하부로 오목한 곡선을 따라 움직이도록 하는 하지 지지장치(1)의 구조에 관하여 설명한다.

하지 지지장치(1)는, 사용자의 하중을 지지할 수 있는 제1프레임(10) 및 제2프레임(11)을 포함한다. 제2프레임(11)은 제1관절(13)을 통해 제1프레임(10)과 연결되며 제2관절(14)을 통해 제3프레임(12)과 연결될 수 있다. 제2프레임(11)은 제3프레임(12)에 의해 지지될 수 있다.

제1프레임(10)과 제2프레임(11)은 케이블(W)에 의해 연결될 수 있다. 케이블(W)의 일측 단부는 제1관절(13) 측에 연결되고, 케이블(W)의 타측 단부는 제2관절(14) 측에 연결될 수 있다. 예를 들어, 케이블(W)의 일측 단부는 제1관절(13)에 고정되어 피봇가능한 제1프레임(10)에 연결될 수 있고, 케이블(W)의 타측 단부는 제2관절(14)을 지지하지만 움직임이 없는 제3프레임(12) 또는 제2관절(14)의 중심축에 연결될 수 있다.

케이블(W)은 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 피봇됨에 따라 제1프레임(10)을 움직일 수 있도록 구비될 수 있다. 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 피봇되면, 케이블(W)에 의해 회전력이 전달되어 제1프레임(10)은 제1관절(13)을 중심으로 피봇될 수 있다. 이때 제1프레임(10)의 단부는 하부로 오목한 곡선을 따라 움직일 수 있다.

도 2(a) 및 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 제1프레임(10)의 단부가 하부로 오목한 곡선의 최저점(C1)에 위치된 상태에서, 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 일방향(R1)으로 피봇되면, 케이블(W)에 의해 제1프레임(10)이 당겨져 제1프레임(10)도 일방향(R1)으로 피봇될 수 있다. 제1프레임(10)이 케이블(W)에 의해 당겨져 일방향(R1)으로 피봇되면, 제1프레임(10)과 제2프레임(11) 사이의 각도(θ1)가 커지고 제1프레임(10)의 상단부가 하부로 오목한 곡선(C)을 따라 상부로 이동하여 제1프레임(10)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(C)에서 최저점(C1)이 아닌 C2 지점에 위치될 수 있다.

상세히, 제1프레임(10)의 상단부가 하부로 오목한 곡선(C) 의 최저점(C1)에 위치된 상태에서 제2프레임(11)이 일방향(R1)으로 피봇되면, 케이블(W)의 일측과 타측 간의 최소 거리(S)는 감소할 수 있다. 케이블(W)의 일측과 타측 간의 최소 거리(S)가 감소하면, 케이블(W)의 일측에 고정된 제1프레임(10)은 하부 방향으로 당겨질 수 있다. 제1프레임(10)이 하부 방향으로 당겨지면, 제1프레임(10)은 제1관절(13)을 중심으로 일방향(R1)으로 피봇될 수 있다. 제1프레임(10)이 제1관절(13)을 중심으로 피봇되면 제1프레임(10)과 제2프레임(11)이 이루는 각도(θ1)는 커질 수 있다. 제1프레임(10)과 제2프레임(11)이 이루는 각도(θ1)가 커지면 제1프레임(10)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(C)을 따라 상방으로 이동할 수 있다.

제1프레임(10)의 상단부가 C2에 위치된 상태에서 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 타방향(R2)으로 피봇되면, 케이블(W)의 일측과 타측 간의 최소 거리(S)는 증가하고, 제1프레임(10)은 타방향(R2)으로 피봇될 수 있다. 제1프레임(10)이 타방향(R2)으로 피봇되면 제1프레임(10)의 상단부는 다시 하부로 오목한 곡선(C)의 최저점(C1) 측으로 이동할 수 있다.

제1프레임(10)의 단부가 하부로 오목한 곡선(C)의 최저점(C1)에 위치된 상태에서, 제2프레임(11)이 타방향(R2)으로 피봇되더라도 제1프레임(10)은 일방향(R1)으로 피봇될 수 있다. 도 2(b) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 타방향(R2)으로 피봇되면, 케이블(W)은 제1프레임(10)을 당겨 제1프레임(10)이 일방향(R1)으로 피봇될 수 있도록 한다. 상세히, 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 타방향(R2)으로 피봇되면, 케이블(W)의 일측과 타측 간의 거리(S)는 감소하여 케이블(W)에 의해 제1프레임(10)이 잡아당겨질 수 있다. 케이블(W)에 의해 잡아당겨진 제1프레임(10)은 일방향(R1)으로 피봇되어 제1프레임(10)과 제2프레임(11) 사이의 각도(θ1)가 커질 수 있다. 제1프레임(10)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(C)을 따라 상부로 이동하여 하부로 오목한 곡선(C)에서 최저점(C1)이 아닌 C3에 위치될 수 있다.

제1프레임(10)의 상단부가 C3에 위치된 상태에서, 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 일방향(R1)으로 피봇되면, 케이블(W)의 일측과 타측 간의 거리(S)가 증가하고, 제1프레임(10)은 제1관절(13)을 중심으로 타방향(R2)으로 피봇될 수 있다. 제1프레임(190)의 상단부는 다시 하부로 오목한 곡선(C)의 최저점(C1) 측으로 이동할 수 있다.

위와 같이 제2프레임(11)이 일방향(R1) 또는 타방향(R2)으로 피봇되면 제1프레임(10)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(C)을 그리며 움직이도록 구비될 수 있다. 제1프레임(10)의 상단부에 무게중심이 위치하는 경우, 무게중심은 하부로 오목한 곡선(C)을 따라 이동할 수 있다. 외력에 의해 제1프레임(10)이 제1관절(13)을 중심으로 피봇되어 제1프레임(10)의 상단부가 최저점이 아닌 C2 또는 C3에 위치하게 되더라도, 외력이 제거되면 제1프레임(10)은 제1관절(13)을 중심으로 반대 방향으로 피봇되고 제1프레임(10)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(C)의 최저점인 C1으로 이동할 수 있다.

제1프레임(10)의 동작을 에너지의 관점에서 생각해보면, 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 회전함으로써 흡수/방출한 에너지는 제1관절(13)에서 방출/흡수될 수 있다. 제1관절(13)에서 방출/흡수된 에너지에 의해 제1프레임(10)은 사용자의 무릎이 펴지는/구부러지는 방향으로 회전하게 된다. 이로써 제1프레임(10)의 상단부 및 무게중심은 하부로 오목한 곡선(C)을 따라 움직일 수 있다. 이와 같이 하지 지지장치(1)에서 사용자의 무게 중심은 최저점인 C1으로 수렴될 수 있도록 마련되어 사용자의 하중이 안정적으로 지지될 수 있다.

제1프레임(10)의 상단부가 그리는 궤적은 상기 기재된 내용에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1프레임(10)의 상단부는 바닥면과 평행한 직선을 따라 움직이도록 구비될 수 있다. 제1프레임(10)의 상단부가 바닥면과 평행한 직선을 따라 움직이는 경우에도 하지 지지장치(1)에 외력이 가해져 제1프레임(10) 또는 제2프레임(11)이 피봇되더라도 제1프레임(10)의 상단부로부터 제2프레임(11)의 하단부까지의 거리가 낮아지지 않으므로 사용자의 하중이 하지 지지장치(1)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.

이하에서는, 제1프레임(10)의 상단부가 하부로 오목한 곡선을 따라 이동하는 실시예에 관하여 설명한다.

도3(a) 및 도 3(b)는 일 실시예에 따른 케이블 고정부를 도시한 도면이다.

도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 제2프레임(11)에는 케이블 고정부(15)가 구비될 수 있다. 케이블 고정부(15)는 제2프레임(11)의 측면에 수직하게 돌출되어 구비될 수 있다. 케이블 고정부(15)에는 케이블(W)이 통과하도록 구비된 케이블 관통홀(16)이 형성될 수 있다. 케이블(W)의 일측은 제1관절(13)에 고정되어 제1프레임(10)에 연결되고, 케이블(W)의 타측은 제3프레임(12) 또는 제2관절(14)의 중심축에 고정될 수 있다. 케이블(W)은 제1관절(13)로부터 제3프레임(12) 또는 제2관절(14)의 중심축까지 일직선의 형태로 연장될 수 있다.

제2관절(14)을 중심으로 제2프레임(11)이 피봇되면, 케이블(W)은 케이블 관통홀(16)의 내측면에 의해 구부러질 수 있다. 예를 들어, 도 2(a)와 같이, 제1프레임(10)의 상단부가 C1에 위치한 상태에서 제2관절(14)이 R1 방향으로 회전하여 제2프레임(11)이 일방으로 피봇되면, 케이블(W)이 통과하고 있는 케이블 고정부(15)도 제2프레임(11)과 함께 이동한다. 케이블(W)의 타측은 제3프레임(12) 또는 제2관절(14)의 중심축에 고정되므로, 케이블(W)은 제3프레임(12)으로부터 케이블 고정부(15)까지 직선으로 연장되고, 케이블 고정부(15)에서 꺾여 케이블 고정부(15)로부터 제1관절(13) 측으로 직선으로 연장될 수 있다. 케이블(W)이 케이블 고정부(15)에서 꺾여 연장되므로 케이블(W)의 일측으로부터 타측까지의 최소 거리(S)가 감소하고, 케이블(W)의 일측에 고정된 제1프레임(10) 또한 R1 방향으로 회전하도록 하부로 당겨질 수 있다.

유사하게, 도 2(b)와 같이, 제1프레임(10)의 상단부가 C1에 위치한 상태에서 제1관절(13)이 R1 방향으로 회전하고 제1관절과(13)과 연결된 제2관절(14)이 R2 방향으로 회전하여 제2프레임(11)이 타방으로 피봇되는 경우도 케이블(W)은 제2프레임(11)과 함께 타방으로 이동할 수 있다. 케이블(W)은 케이블 고정부(15)에서 꺾여 케이블 고정부(15)로부터 제1관절(13) 측으로 직선으로 연장되므로 케이블(W)의 일측으로부터 타측까지의 최소 거리(S)가 감소하고, 케이블(W)의 일측에 고정된 제1관절(13)이 R1 방향으로 회전하고 제1관절(13)과 연결된 제1프레임(10) 또한 R1 방향으로 회전하도록 하부로 당겨질 수 있다.

도 4(a) 및 도 4(b)는 다른 실시예에 따른 케이블 고정부를 도시한 도면이다.

도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 케이블(W)과 연결된 링크(L)가 케이블 고정부(15)의 관통홀(16)에 위치하도록 구비될 수 있다. 링크(L)는 제3프레임(12)에 피봇가능하게 연결된 제1링크(L1) 및 제1링크(L1)와 케이블(W)의 타측을 연결하는 제2링크(L2)를 포함한다. 제2링크(L2)와 제1링크(L1)는 서로 피봇가능하게 연결될 수 있다.

도 2(a) 및 도 2(b)와 같이, 제1프레임(10)의 상단부가 C1에 위치한 상태에서 제2프레임(11)이 제2관절(14)을 중심으로 일방향 또는 타방향으로 피봇되면 케이블 고정부(15)는 제2프레임(11)이 피봇되는 방향으로 이동할 수 있다. 케이블 고정부(15)가 이동하면서 케이블 관통홀(16)의 내측면이 링크(L)에 힘을 가하면 제2링크(L2)는 제1링크(L1)에 대해 피봇되어 제2링크(L2)와 제1링크(L1)의 연결부에서 꺾일 수 있다. 따라서 제1관절(13)에 고정되는 케이블(W)의 일측과 제3프레임(12) 또는 제2관절(14)의 중심축의 최단 거리는 제2프레임(11)이 피봇된 후 짧아져서 케이블(W)은 제1관절(13)을 피봇시키고 제1관절(13)은 연결된 제1프레임(10)을 피봇하도록 하부로 당겨질 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 하지 지지장치를 도시한 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 하지 지지장치의 분해사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 하지 지지장치(2)는 제1프레임(20) 및 제1관절(23)을 통해 제1프레임(20)에 피봇가능하게 연결되는 제2프레임(21)을 포함한다. 제2프레임(21)은 제2관절(24)을 통해 제3프레임(22)에 피봇가능하게 연결될 수 있다. 제2프레임(21)은 제3프레임(22)에 의해 지지될 수 있다.

제1프레임(20)은 사용자의 대퇴부에 장착될 수 있다. 제1프레임(20)에는 사용자의 대퇴부를 지지할 수 있는 제1지지부(200)가 구비될 수 있다. 사용자가 하지 지지장치(2)를 착용하면, 제1지지부(200)가 사용자의 대퇴부의 후방에 위치할 수 있도록 구비될 수 있다. 사용자는 대퇴부의 후방에 위치한 제1지지부(200)를 통해 사용자의 하중을 하지 지지장치(2)에 전달할 수 있다. 이와 같이, 사용자의 하중은 사용자의 대퇴부와 접촉하는 제1지지부(200)에 의해 지지될 수 있다. 또한 제1프레임(20)에는 사용자의 둔부를 지지할 수 있는 새들(미도시)이 더 구비될 수도 있다.

제2프레임(21)은 사용자의 종아리에 장착될 수 있다. 제2프레임(21)에는 사용자의 종아리를 지지할 수 있는 제2지지부(210)가 구비될 수 있다. 사용자가 하지 지지장치(2)를 착용하면, 제2지지부(210)는 사용자의 종아리 전방에 위치할 수 있도록 구비될 수 있다. 사용자는 종아리 전방에 위치한 제2지지부(210)를 통해 사용자의 하중을 하지 지지장치(2)에 전달할 수 있다. 이와 같이, 사용자의 하중은 사용자의 종아리와 접촉하는 제2지지부(210)에 의해 지지될 수 있다.

사용자가 하지의 힘을 뺀 상태에서 하지 지지장치(2)에 의해 사용자의 하중이 지지될 수 있다. 사용자의 하중은 대퇴부를 지지하는 제1지지부(200) 및 종아리를 지지하는 제2지지부(210)를 통해 하지 지지장치(2)에 가해질 수 있다.

제1관절(23)에는 클러치(201)가 구비될 수 있다. 사용자가 하지 지지장치(2)를 착용한 상태에서 보행을 하는 보행모드에서, 클러치(201)는 제1프레임(20)과 제2프레임(21)이 제1관절(23)을 중심으로 자유롭게 피봇될 수 있도록 한다. 따라서 사용자는 하지 지지장치(2)를 착용한 상태로 보행을 할 수 있다. 이때 클러치(201)는 록킹 해제 상태에 있다고 할 수 있다.

사용자가 하지 지지장치(2)를 착용한 상태에서 하중을 하지 지지장치(2)에 지지시키기 위해, 사용자는 클러치(201)를 록킹 상태로 할 수 있다. 클러치(201)가 록킹 상태가 되어 하중을 지지하는 지지모드로 작동하면, 제1프레임(20)은 제2프레임(21)에 대해 자유롭게 피봇될 수 없고 소정의 각도(대략 ±30°) 이내에서만 피봇 가능하도록 고정될 수 있다. 일례로, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 제1프레임(20)의 상단부가 하부로 오목한 곡선의 최저점(D1)에 위치할 때, 제1프레임(20)과 제2프레임(21)이 이루는 각도가 θ2가 되도록 고정될 수 있다.

하부로 오목한 곡선의 최저점에 위치할 때 제1프레임(20)과 제2프레임(21)이 이루는 각도(θ2)는 사용자의 하중이 하지 지지장치(2)에 의해 지지될 때, 사용자가 편안함을 느낄 수 있는 대퇴부와 종아리가 이루는 각도를 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1프레임(20)과 제2프레임(21)이 이루는 각도(θ2)는 약 60°에서 135°까지의 각도를 가질 수 있고, 보다 구체적으로 약 90°에서 135°의 각도를 가질 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이, 제1프레임(20)과 제2프레임(21)은 최저점에 위치할 때 설정된 이러한 각도를 기준으로 대략 ±30°이내에서 피봇할 수 있다.

제2프레임(21)은 제3프레임(22)에 제2관절(24)을 중심으로 피봇가능하게 연결될 수 있다. 제3프레임(22)에는 캠(25)이 구비될 수 있다. 제2프레임(21)의 제2관절(24) 측에는 홀(213)이 형성될 수 있다. 제3프레임(22)에는 홀(220)이 형성될 수 있다. 캠(25)의 대향되는 양쪽 측면에는 샤프트(252,252')가 마련될 수 있다. 샤프트(252,252')는 제3프레임(22)에 형성된 홀(220) 및 제2프레임(21)에 형성된 홀(213)을 각각 통과할 수 있다.

하나의 샤프트(252)는 제3프레임(22)의 일측에서 홀(220)을 통과하고, 샤프트(252)의 단부에는 결합부재 등이 결합될 수 있다. 이로써 캠(25)이 제3프레임(22)에 고정될 수 있다. 다른 하나의 샤프트(252')는 제2프레임(21)의 홀(213)을 통과하고, 단부에는 샤프트(252')가 홀(213)로부터 빠지지 않도록 간섭부재 등이 결합될 수 있다. 제2프레임(21)은 샤프트(252')를 중심으로 회전가능하게 마련될 수 있다.

제3프레임(22)의 타측에는 장착 브라켓(221)이 더 배치될 수 있다. 장착 브라켓(221)에는 제1고정홀(222) 제2고정홀(223) 및 제3고정홀(224)이 형성될 수 있다. 제1고정홀(222)에는 캠(25)에 마련된 샤프트(252)가 삽입될 수 있다. 결합부재는 장착 브라켓(221)의 외측에서 샤프트(252)에 결합될 수 있다. 장착 브라켓(221)은 샤프트(252)를 중심으로 회전할 수 있도록 마련된다.

제2프레임(21)에는 제1축(211) 및 제2축(212)이 마련될 수 있다. 제2고정홀(223)에는 제2프레임(21)에 마련된 제1축(211)이 삽입된다. 제3고정홀(224)에는 제2프레임(21)에 마련된 제2축(212)이 삽입될 수 있다. 래치(26)는 제2프레임(21)과 장착 브라켓(221) 사이에 마련될 수 있다. 제2축(212)은 래치(26)에 형성된 중심홀(261)을 관통할 수 있다. 래치(26)는 중심홀(261)을 관통하는 제2축(212)을 중심으로 회전할 수 있게 마련될 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 하지 지지장치의 발목 관절부를 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 캠(25)의 일측에는 제1돌출부(250) 및 제2돌출부(250')가 형성될 수 있다. 제1돌출부(250)와 제2돌출부(250')는 대칭 또는 비대칭 형상으로 형성될 수 있다. 제1돌출부(250)와 제2돌출부(250') 사이에는 오목한 형상의 래치 지지부(251)가 형성될 수 있다.

사용자의 하중이 하지 지지장치(2)에 의해 지지될 때, 롤러(260)는 캠(25)에 구비된 래치 지지부(251)에 의해 지지될 수 있다. 제2프레임(21)이 피봇되면, 래치(26)는 제2프레임(21)의 하측에 구비된 제2축(212)을 중심으로 회전가능하고, 래치(26)의 일측에 구비된 회전가능한 롤러(260)는 캠(25)의 래치 지지부(251)를 따라 슬라이딩할 수 있다. 예를 들어, 제2프레임(21)이 일방향(R1)으로 회전하면 롤러(260)는 래치 지지부(251)를 따라 제1돌출부(250) 쪽으로 슬라이딩할 수 있고, 제2프레임(21)이 타방향(R2)으로 회전하면 롤러(260)는 래치 지지부(251)를 따라 제2돌출부(250') 쪽으로 슬라이딩할 수 있다.

래치(26)와 제1프레임(20)은 케이블(W)에 의해 연결될 수 있다. 케이블(W)의 일단은 래치(26)에 고정될 수 있고, 케이블(W)의 타단은 제1관절(23)에 고정될 수 있다. 래치(26)에는 별도의 브라켓(262)이 장착되어 케이블(W)의 일단은 브라켓(262)에 고정될 수 있다. 브라켓(262)에는 케이블(W)을 안내하는 가이드홈(263)이 형성될 수 있다. 케이블(W)의 일단은 브라켓(262)에 고정되고 케이블(W)은 가이드홈(263)에 의해 안내되어 타단이 제1관절(23)에 고정될 수 있다.

도 8(a) 및 도 8(b)는 일 실시예에 따른 하지 지지장치의 동작 모습을 도시한 도면이다.

도 8(a)를 참조하면, 사용자의 하중이 하지 지지장치(2)에 의해 지지되고 제1프레임(20)의 상단부가 최저점(D1)에 위치한 상태에서, 외력에 의해 제2프레임(21)이 제2관절(24)을 중심으로 일방향(R1)으로 피봇되어 래치(26)의 롤러(260)가 캠(25)의 래치 지지부(251)를 따라 제1돌출부(250) 쪽으로 슬라이딩하면 케이블(W)은 제1프레임(20)을 잡아당길 수 있다. 케이블(W)에 의해 제1프레임(20)이 잡아당겨지면, 제1프레임(20)은 제1관절(23)을 중심으로 일방향(R1)으로 회전하여 제1프레임(20)과 제2프레임(21) 간의 각도는 θ2보다 커질 수 있다. 제1프레임(20)과 제2프레임(21) 간의 각도가 θ2보다 커짐에 따라 제1프레임(20)의 상단부는 상승할 수 있다. 제2프레임(21)이 제2관절(24)을 중심으로 피봇되고, 제1프레임(20)이 제1관절(23)을 중심으로 피봇되면서 상단부가 상부로 상승하므로, 제1프레임(20)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(D)을 그리며 D2 위치로 상승할 수 있다.

도 8(b)를 참조하면, 제1프레임(20)의 상단부가 최저점 D1에 위치한 상태에서 제2프레임(21)이 제2관절(24)을 중심으로 타방향(R2)으로 피봇되더라도 제1프레임(20)은 제1관절(23)을 중심으로 일방향(R1)으로 피봇될 수 있다. 제2프레임(21)이 제2관절(24)을 중심으로 타방향(R2)으로 피봇되면, 래치(26)의 롤러(260)가 캠(25)의 래치 지지부(251)를 따라 제2돌출부(250') 쪽으로 슬라이딩할 수 있다. 롤러(260)가 제2돌출부(250')의 외측면을 따라 슬라이딩하면 케이블(W)은 제1프레임(20)을 잡아당길 수 있다. 케이블(W)에 의해 제1프레임(20)이 잡아당겨지면, 제1프레임(20)은 제1관절(23)을 중심으로 일방향(R1)으로 회전할 수 있다. 이로써 제1프레임(20)가 제2프레임(21) 간의 각도가 θ2보다 커져 제1프레임(20)의 상단부가 상승할 수 있다. 제1프레임(20)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(D)을 그리며 D3 위치로 움직일 수 있다.

이와 같이, 제1프레임(20)의 단부가 최저점인 D1에 위치되는 상태로부터 제2관절(24)을 중심으로 일방향으로 회전할 때 제1프레임(20)의 단부는 우측 상방(D2)으로 움직이고, 제2프레임(21)이 제2관절(24)을 중심으로 타방향으로 회전할 때 제1프레임(20)의 단부는 좌측 상방(D3)으로 움직일 수 있다. 제1프레임(20)의 단부가 좌우 방향으로 이동할 수 있는 최대 거리(L3+L3')는 제3프레임(22)의 사이즈 및 래치 지지부(251)의 사이즈에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 제1프레임(20)의 단부가 좌우 방향으로 이동할 수 있는 최대 거리(L3+L3')는 대략 5~60cm일 수 있고, 좀더 구체적으로는 대략 20~40cm 일 수 있다.

제1프레임(20)이 기준면인 바닥면과 이루는 각도(θ3)는 대략 -20°내지 90°일 수 있다. 즉, 제1프레임(20)과 바닥면이 이루는 각도인 θ3는 기준면인 바닥면으로터 하방으로 대략 20°, 상방으로 대략 90°를 이룰 수 있다. 제2프레임(21)이 바닥면과 이루는 각도(θ4)는 대략 30°내지 90°일 수 있다. 이때 제1프레임(20)과 제2프레임(21)이 이루는 각도(θ2)는 대략 30°에서 180°일 수 있다. 한편, 하지 지지장치(1)는 제1프레임(20)의 단부가 최저점인 D1에 위치되는 초기 상태에서, 제1프레임(20)과 바닥면이 이루는 각도(θ3)는 대략 20°내지 60°의 범위에 있고, 제2프레임(21)이 바닥면과 이루는 각도(θ4)는 대략 40°내지 75°의 범위에 있도록 구성될 수 있다. 초기 상태에서, 제1프레임(20)과 제2프레임(21)이 이루는 각도(θ2)는 대략 60°에서 135°일 수 있다.

사용자의 하중이 하지 지지장치(2)에 의해 지지되고 있을 때 외력에 의해 제2프레임(21)이 제2관절(24)을 중심으로 피봇되더라도, 제1프레임(20)의 상단부가 하부로 오목한 곡선(D)을 따라 이동하도록 구비되면 사용자의 하중이 가해진 하지 지지장치(2)의 무게중심이 하부로 오목한 곡선(D)을 따라 움직일 수 있다. 사용자의 하중이 가해진 하지 지지장치(2)의 무게중심이 하부로 오목한 곡선(D)을 따라 움직이도록 구비됨으로써 하지 지지장치(2)에 외력이 가해지더라도 무게중심은 최저점(D1)으로 되돌아올 수 있으므로 사용자의 하중이 안정적으로 지지될 수 있다.

도 9는 다른 실시예에 따른 하지 지지장치를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 다른 실시예에 따른 하지 지지장치(3)는 제1프레임(30), 제1관절(33)을 중심으로 피봇가능하게 제1프레임(30)에 연결된 제2프레임(31) 및 제2관절(34)을 중심으로 피봇가능하게 제2프레임(31)에 연결된 제3프레임(32)을 포함할 수 있다. 제1프레임(30)은 사용자의 대퇴부의 연장방향으로 연장되는 제1연장프레임(300)을 포함하고, 제1연장프레임(300)에는 지지부(301)가 구비되어 사용자의 둔부 또는 대퇴부를 지지할 수 있다. 제2프레임(31)은 제1관절(33)을 중심으로 피봇가능하게 제1프레임(30)에 연결될 수 있다. 제2프레임(31)은 사용자의 종아리의 연장방향으로 연장되는 제2연장프레임(310)을 포함할 수 있다. 제2연장프레임(310)에는 지지부(311)가 마련되어 사용자의 종아리를 통해 전달되는 하중을 지지할 수 있다.

도 10은 다른 실시예에 따른 하지 지지장치의 발목 관절부를 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 제3프레임(32)은 사용자의 발에 장착될 수 있다. 제3프레임(32)은 제2관절(34)을 중심으로 피봇될 수 있다. 예를 들어 제2프레임(31)과 제3프레임(32)은 4절 링크(four-bar linkage)에 의해 피봇가능하게 연결될 수 있다.

제2프레임(31)에 가해지는 하중은 4절 링크에 구비된 핀들(341,342,352, 353)에 의해 지지될 수 있다. 4절 링크는 제3프레임(32)과 후술할 캠(35)에 연결될 수 있다. 캠(35)에는 상하 방향으로 배치된 핀들(352,353)이 마련되고, 4절 링크에도 상하 방향으로 배치된 핀들(341,342)이 마련될 수 있다. 캠(35)에 구비된 하부 핀(352)과 4절 링크에 마련된 하부 핀(341)은 하나의 회전부재(345)에 의해 연결될 수 있다. 유사하게 캠(35)에 구비된 상부 핀(353)과 4절 링크에 마련된 상부 핀(342)도 하나의 회전부재(346)에 의해 연결될 수 있다.

제3프레임(32)에는 링크 결합부(320)가 마련될 수 있다. 4절 링크의 하부에는 링크 결합부(320)가 삽입될 수 있는 결합홈(340)이 마련될 수 있다. 링크 결합부(320)는 결합홈(340)에 삽입되고, 제3프레임(32)과 4절 링크를 모두 관통하는 결합부재에 의해 4절 링크가 제3프레임(32)에 결합될 수 있다.

하지 지지장치(3)는 제2프레임(31)에 장착되는 장착 브라켓(37)이 마련될 수 있다. 장착 브라켓(37)에는 제1홀(370) 및 제2홀(371)이 형성될 수 있다. 제2연장프레임(310)의 하측에는 제1홀(312)과 제2홀(313)이 마련될 수 있다. 장착 브라켓(37)에 형성된 제1홀(370) 및 제2홀(371)은 제2연장프레임(310)의 하측에 형성된 제1홀(312)과 제2홀(313)에 대응될 수 있다. 장착브라켓(37)의 제1홀(370)과 제2연장 프레임(310)의 제1홀(312)을 관통하는 제1샤프트(314) 및 장착브라켓(37)의 제2홀(371)과 제2연장 프레임(310)의 제2홀(313)을 관통하는 제2샤프트(315)에 의해 장착브라켓(37)이 제2연장 프레임(310)에 연결될 수 있다.

캠(35) 및 래치(36)는 장착 브라켓(37)과 제2연장 프레임(310) 사이에 마련될 수 있다. 캠(35)에는 홀(354)이 형성될 수 있다. 캠(35)에 형성된 홀(354)에는 제2샤프트(315)가 관통할 수 있다. 래치(36)에는 홀(360)이 마련될 수 있다. 래치(36)에 형성된 홀(360)에는 제1샤프트(314)가 관통할 수 있다. 래치(36)는 제1샤프트를(314)를 중심으로 회전가능하게 마련될 수 있다. 이로써 캠(35)과 래치(36)가 장착 브라켓(37)과 제2연장 프레임(310) 사이에 장착될 수 있다.

도 11 및 도 12는 다른 실시예에 따른 하지 지지장치의 무릎 관절부를 도시한 도면이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 제1관절(33)에는 클러치(316)가 마련될 수 있다. 사용자가 하지 지지장치(3)를 착용한 상태에서 보행을 하는 보행모드일 때, 클러치(316)는 제1프레임(30)과 제2프레임(31)이 제1관절(33)을 중심으로 자유롭게 피봇될 수 있다. 이때 클러치(316)는 록킹 해제 상태에 있다고 할 수 있다. 클러치(316)가 록킹 해제 상태에 있는 경우, 제1프레임(30)은 케이블(W)에 의해 동작되지 않는다.

하지 지지장치(3)를 사용자의 하중을 지지하는 지지모드로 이용하려면, 사용자는 클러치(316)를 록킹 상태로 할 수 있다. 클러치(316)가 록킹 상태가 되면, 제1프레임(30)은 후술할 케이블(W)에 의해 동작될 수 있다.

클러치(316)는 스위치(303)에 의해 록킹 또는 록킹 해제될 수 있다. 스위치(303)는 클러치(316)와 인접한 제1프레임(30)에 구비될 수 있다. 클러치(316)에는 홈(317)이 형성될 수 있다. 스위치(303)에는 홈(317)에 삽입될 수 있는 록킹부(304)가 마련될 수 있다. 록킹부(304)가 홈(317)에 삽입되면 클러치(316)는 록킹될 수 있고, 록킹부(304)가 홈(317)으로부터 이탈하면 클러치(316)는 록킹 해제될 수 있다. 스위치(303)에는 손잡이(305)가 구비되고, 사용자는 손잡이(305)를 잡고 스위치(303)를 조작하여 록킹 또는 록킹 해제시킬 수 있다. 스위치(303)는 모터에 의해 자동으로 록킹 또는 록킹 해제될 수도 있다.

제3프레임(32)에는 캠(35)이 구비되고, 제2프레임(31)에는 래치(36)가 구비될 수 있다. 래치(36)의 일측은 캠(35)의 외측면을 따라 슬라이딩될 수 있도록 마련될 수 있다. 캠(35)의 형상은 도 6에 도시된 캠(25)과 유사할 수 있다. 상세히, 캠(35)에는 돌출부(350,350') 및 오목한 형상의 래치 지지부(351)가 형성될 수 있다. 돌출부(350,350')는 래치 지지부(351)의 일측에 구비된 제1돌출부(350) 및 래치 지지부(351)의 타측에 구비된 제2돌출부(350')를 포함할 수 있다. 래치(36)는 캠(35)의 외측면인 래치지지부(351)를 따라 슬라이딩할 수 있는 롤러(362)를 포함한다. 래치(36)에는 고정홀(360)이 형성되어, 고정홀(360)과 제2프레임(31)을 관통하는 샤프트(314)에 의해 래치(36)가 제2프레임(31)에 회전가능하게 장착될 수 있다. 래치(36)에는 케이블(W)이 장착될 수 있는 케이블 결합부(361)가 마련될 수 있다.

도 13(a) 및 도 13(b)는 다른 실시예에 따른 하지 지지장치의 동작 모습을 도시한 도면이다.

도 13(a) 및 도 13(b)를 참조하면, 사용자의 하중이 하지 지지장치(3)에 의해 지지될 때, 롤러(362)는 캠(35)에 구비된 래치 지지부(351)에 의해 지지될 수 있다. 외력에 의해 제2프레임(31)이 제2관절(34)을 중심으로 일방향 또는 타방향으로 피봇되면 롤러(362)는 캠(35)의 래치지지부(351)를 따라 제1돌출부(350) 또는 제2돌출부(350') 쪽으로 슬라이딩할 수 있다.

도 13(a)에 도시된 바와 같이, 제1프레임(30)의 상단부가 최저점 E1에 위치한 상태에서 사용자의 하중이 하지 지지장치(3)에 의해 지지되고 있을 때, 클러치(316)가 록킹 상태에 있으면 외력에 의해 제2프레임(31)이 제2관절(34)을 중심으로 일방향(R1)으로 피봇될 수 있다. 제2프레임(31)이 제2관절(34)을 중심으로 일방향(R1)으로 피봇되면, 래치(36)의 롤러(362)가 캠(35)의 래치지지부(351)를 따라 제1돌출부(350) 쪽으로 슬라이딩하면서 케이블(W)은 제1프레임(30)을 잡아당길 수 있다. 케이블(W)에 의해 제1프레임(30)이 잡아당겨지면, 제1프레임(30)은 제1관절(33)을 중심으로 일방향(R1)으로 회전하고, 제1프레임(30)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(E)을 따라 E2 위치로 움직일 수 있다.

도 13(b)에 도시된 바와 같이, 제1프레임(30)의 상단부가 최저점 E1에 위치한 상태에서 제2프레임(31)이 제2관절(34)을 중심으로 타방향(R2)으로 피봇되는 경우에도 제1프레임(30)은 일방향(R1)으로 회전할 수 있다. 제2프레임(31)이 제2관절(34)을 중심으로 타방향(R2)으로 피봇되면, 래치(36)의 롤러(362)가 캠(35)의 래치지지부(351)를 따라 제2돌출부(350') 쪽으로 슬라이딩할 수 있다. 롤러(362)가 캠(35)의 제2돌출부(350') 쪽으로 슬라이딩하면서 케이블(W)은 제1프레임(30)을 잡아당기고 제1프레임(30)은 제1관절(33)을 중심으로 일방향(R1)으로 회전하여 제1프레임(30)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(E)을 따라 E3 위치로 움직일 수 있다.

사용자의 하중이 하지 지지장치(3)에 의해 지지되고 외력이 없는 상태에서, 제1프레임(30)의 상단부는 하부로 오목한 곡선(E)의 최저점(E1)에 위치할 수 있다. 제2프레임(31)이 외력에 의해 제2관절(34)을 중심으로 회전하여 제1프레임(30)의 상단부가 하부로 오목한 곡선(E)의 최저점(E1)이 아닌 E2, E3 지점에 위치되더라도 외력이 제거되면 제1프레임(30)의 상단부가 하부로 오목한 곡선(E)의 최저점(E1)으로 다시 이동할 수 있다.

이와 같이, 사용자의 하중이 가해진 하지 지지장치(3)의 무게중심이 하부로 오목한 곡선(E)을 따라 움직이도록 구비됨으로써 하지 지지장치(3)에 외력이 가해지더라도 무게중심을 항상 최저점(E1)으로 수렴될 수 있으므로 사용자의 하중이 안정적으로 지지될 수 있다.

일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 하지 지지장치의 경우, 케이블에 의해 래치와 제1프레임이 연결되는 것으로 설명하였으나, 케이블 대신 복수의 링크가 연결된 구조가 적용될 수도 있다. 케이블, 복수의 링크 외에도 제2프레임의 피봇에 따라 제1프레임을 피봇시킬 수 있도록 힘을 전달하는 수단을 회전력 전달부재이라 할 수 있다. 제1프레임은 사용자의 대퇴부에 장착되므로 대퇴부 프레임이라 할 수 있고, 제2프레임은 사용자의 종아리에 장착되므로 종아리 프레임이라 할 수 있고, 제3프레임은 사용자의 발에 장착되므로 발부재라 이름할 수 있다.

이와 같은 하지 지지장치에 의하면 무게중심이 하부로 오목한(concave) 곡선을 따라 이동하므로 무게중심은 항상 최저점을 향할 수 있다. 사용자의 하중이 하지 지지장치에 의해 지지되었을 때, 무게중심은 최저점에 위치할 수 있다. 이 상태에서 사용자의 자세 변화 또는 외력에 의해 하지 지지장치의 프레임이 피봇되더라도 무게중심은 하부로 쏠리지 않고 상부로 이동한다. 상부로 이동한 무게중심은 외력이 제거되면 최저점으로 돌아오게 되므로 사용자의 하중은 하지 지지장치에 의해 안정적으로 지지될 수 있다. 하지 지지장치의 제1관절 측에 모터가 장착된 경우, 하지 지지장치가 사용자의 보행을 보조할 수도 있다.

하지 지지장치에 포함된 제1프레임의 단부는 하부로 오목한 곡선을 따라 이동하는 실시예에 관하여 설명하였으나, 하지 지지장치는 제1프레임의 단부가 바닥면과 수평한 직선을 따라 이동하도록 구성될 수도 있다. 캠의 형상을 가변시켜 제1프레임의 단부가 하부로 오목한 곡선을 따라 이동하거나 바닥면과 수평한 직선을 따라 이동하도록 구성될 수 있다.

1, 2, 3: 하지 지지장치 10, 20, 30: 제1프레임
11, 21, 31: 제2프레임 12, 22, 32: 제3프레임
13, 23, 33: 제1관절 14, 24, 34: 제2관절
25, 35: 캠 26, 36: 래치
W: 케이블

Claims (32)

1. 사용자의 종아리에 장착되는 종아리 프레임;
   사용자의 대퇴부에 장착되고, 관절부를 통하여 상기 종아리 프레임에 피봇가능하게 연결되어, 상기 종아리 프레임에 대해 피봇될 때 단부가 하부로 오목한 곡선을 따라 이동하는 대퇴부 프레임; 및
   상기 종아리 프레임이 상기 종아리 프레임의 하단을 중심으로 회전함에 따라 발생하는 회전력을 상기 대퇴부 프레임에 전달하는 회전력 전달부재로서, 상기 회전력 전달부재의 일단은 상기 관절부의 측면 중 전방에 위치한 측면에 연결되고, 상기 회전력 전달부재의 타단은 상기 종아리 프레임의 상기 하단과 연결되는 회전력 전달부재;를 포함하는 하지 지지장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 대퇴부 프레임의 단부가 이동하는 경로에는, 상기 종아리 프레임이 피봇되는 방향과 무관하게 상기 대퇴부 프레임이 일방향으로 피봇되는 지점이 포함되는 하지 지지장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 종아리 프레임이 피봇되는 방향과 무관하게 상기 대퇴부 프레임이 일방향으로 피봇되는 지점은 하부로 오목한 곡선의 최저점인 하지 지지장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 회전력 전달부재는 케이블과 복수의 링크 중 적어도 하나를 포함하는 하지 지지장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임이 연결되는 상기 관절부에에 장착되는 클러치를 더 포함하는 하지 지지장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 클러치가 록킹 상태에 있을 경우에만 상기 회전력 전달부재에 의한 회전력이 상기 대퇴부 프레임에 선택적으로 전달되는 하지 지지장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 종아리 프레임의 상기 하단에 피봇가능하게 연결되는 발부재를 더 포함하는 하지 지지장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 관절부는 제1관절로 마련되며,
   상기 종아리 프레임의 상기 하단과 상기 발부재가 연결되는 제2관절에는 제1돌출부 및 제2돌출부가 형성된 캠이 구비되는 하지 지지장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 캠에 형성된 상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부는 비대칭인 형상으로 형성되는 하지 지지장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 종아리 프레임의 상기 하단에는, 일측이 상기 캠의 외측면을 따라 슬라이딩할 수 있는 래치가 구비되는 하지 지지장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 캠의 제1돌출부 및 상기 제2돌출부 사이에는 오목하게 형성된 래치 지지부가 구비되고, 상기 래치는 상기 래치 지지부를 따라 슬라이딩하는 하지 지지장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 래치는, 상기 캠의 외측면을 따라 슬라이딩하는 롤러를 포함하는 하지 지지장치.
14. 제11항에 있어서,
    상기 대퇴부 프레임에 회전력을 전달하는 회전력 전달부재를 더 포함하고, 상기 회전력 전달부재의 상기 타단은 상기 래치에 고정되는 하지 지지장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 래치에는 상기 회전력 전달부재를 안내하는 가이드홈이 마련되는 하지 지지장치.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 대퇴부 프레임의 단부가 상기 오목한 곡선의 최저점에 위치할 때, 상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임이 이루는 각도는 60°내지 135°범위 내의 각도를 이루는 하지 지지장치.
17. 제1항에 있어서,
    상기 대퇴부 프레임과 바닥면은 -20°내지 90°범위 내의 각도를 이루는 하지 지지장치.
18. 제1항에 있어서,
    상기 종아리 프레임과 바닥면은 30°내지 90°범위 내의 각도를 이루는 하지 지지장치.
19. 사용자의 종아리에 장착되는 종아리 프레임; 및
    사용자의 대퇴부에 장착되고, 상기 종아리 프레임에 대해 자유롭게 피봇되는 보행모드 또는 상기 종아리 프레임과 함께 상기 사용자의 하중을 지지하는 지지모드로 동작하도록 상기 종아리 프레임에 연결되는 대퇴부 프레임으로서, 클러치가 장착되는 관절부를 통하여 상기 종아리 프레임에 피봇가능하게 연결되는 대퇴부 프레임; 및
    상기 종아리 프레임이 상기 종아리 프레임의 하단을 중심으로 회전함에 따라 발생하는 회전력을 상기 대퇴부 프레임에 전달하는 회전력 전달부재로서, 상기 회전력 전달부재의 일단은 상기 관절부의 전방에 위치한 측면에 연결되고, 상기 회전력 전달부재의 타단은 상기 종아리 프레임의 상기 하단과 연결되는 회전력 전달부재;를 포함하는 링크 조립체.
20. 제19항에 있어서,
    지지모드시, 외력이 가해지면 상기 대퇴부 프레임의 단부는 하부로 오목한 곡선을 따라 이동하는 링크 조립체.
21. 제20항에 있어서,
    지지모드시, 상기 외력이 제거되면 상기 대퇴부 프레임의 단부는 상기 하부로 오목한 곡선의 최저점에 위치되는 링크 조립체.
22. 제19항에 있어서,
    상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임을 연결하고, 상기 종아리 프레임의 회전 에너지를 상기 대퇴부 프레임에 전달시키는 회전력 전달부재를 포함하는 링크 조립체.
23. 제19항에 있어서,
    상기 종아리 프레임에는, 사용자의 발에 장착되는 발부재가 연결되는 링크 조립체.
24. 제23항에 있어서,
    상기 발부재에는 돌출부가 형성된 캠이 장착되는 링크 조립체.
25. 제24항에 있어서,
    상기 종아리 프레임에는 상기 캠의 외측면을 따라 슬라이딩하는 래치가 구비되는 링크 조립체.
26. 제25항에 있어서,
    상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임이 연결되는 관절부에는 클러치가 구비되고, 상기 클러치는 스위치에 의해 록킹 또는 록킹 해제되는 링크 조립체.
27. 제26항에 있어서,
    상기 클러치에는 홈이 형성되고, 상기 스위치에는 록킹부가 마련되어, 상기 록킹부가 상기 홈에 삽입됨으로써 상기 클러치가 록킹되는 링크 조립체.
28. 제26항에 있어서,
    상기 클러치가 록킹되는 경우, 상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임을 연결하는 회전력 전달부재에 의해 상기 종아리 프레임의 회전 에너지가 상기 대퇴부 프레임에 전달되는 링크 조립체.
29. 제26항에 있어서,
    상기 클러치가 록킹 해제되는 경우, 상기 종아리 프레임과 상기 대퇴부 프레임을 연결하는 회전력 전달부재에 의한 간섭없이 사용자는 자유롭게 보행이 가능한 링크 조립체.
30. 사용자의 대퇴부에 장착되는 제1프레임;
    관절부를 통하여 상기 제1프레임에 피봇가능하게 연결되고, 사용자의 종아리에 장착되는 제2프레임;
    상기 제2프레임에 피봇가능하게 연결되고, 사용자의 발에 장착되는 제3프레임;
    상기 제3프레임에 장착되고, 돌출부가 형성되는 캠;
    상기 제2프레임의 하단에 장착되어 상기 캠의 외측면을 따라 슬라이딩할 수 있도록 마련되는 래치; 및
    상기 제2프레임이 상기 제2프레임의 하단을 중심으로 회전함에 따라 발생하는 회전력을 상기 제1프레임에 전달하는 회전력 전달부재로서, 상기 회전력 전달부재의 일단은 상기 관절부의 측면 중 전방에 위치한 측면에 연결되고, 상기 회전력 전달부재의 타단은 상기 래치와 연결되는 회전력 전달부재;를 포함하고,
    상기 제1프레임이 상기 제2프레임에 대해 피봇될 때, 상기 제1프레임의 단부는 하부로 오목한 곡선을 따라 이동하는 하지 지지장치.
31. 제30항에 있어서,
    상기 제1프레임과 상기 제2프레임이 연결되는 관절부에는 클러치가 구비되고, 상기 클러치가 록킹된 상태일 경우에 상기 제2프레임의 회전력이 상기 회전력 전달부재를 통해 상기 제1프레임에 전달되도록 하는 하지 지지장치.
32. 제31항에 있어서,
    상기 클러치가 록킹 해제되면 상기 제2프레임의 회전력이 상기 제1프레임에 전달되지 않는 하지 지지장치.

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