KR102862342B1

KR102862342B1 - Wearable robot and wire sensing method thereof

Info

Publication number: KR102862342B1
Application number: KR1020250083014A
Authority: KR
Inventors: 김정대
Original assignee: 김정대
Priority date: 2025-06-23
Filing date: 2025-06-23
Publication date: 2025-09-19
Anticipated expiration: 2045-06-23

Abstract

웨어러블 로봇 및 그의 와이어 감지 방법에 관한 것으로, 사용자의 등이나 허리 부위에 배치되는 본체, 상기 본체에서 사용자의 어깨 부분을 거쳐 전방으로 연장되는 한 쌍의 암부, 중량물에 걸리는 한 쌍의 손잡이부, 상기 중량물을 승강시키는 보조력을 발생하는 동력 발생부 및 상기 한 쌍의 암부를 경유하여 상기 동력 발생부와 각 손잡이부를 연결하고 상기 한 쌍의 손잡이부 전체 또는 어느 하나에 선택적으로 상기 보조력을 제공하는 동력 전달부를 포함하고, 상기 한 쌍의 암부는 관절 구조를 이용해서 상기 본체의 후면으로 회전해서 접히도록 마련되는 구성을 마련하여, 관절 구조가 적용된 암부를 착용자의 등 방향으로 회전시켜 접힘에 따라, 포장, 보관 및 이동이 용이하고, 와이어의 이동 위치를 정확하게 감지해서 와이어를 승강 동작시키는 모터의 구동을 제어할 수 있다. A wearable robot and its wire detection method are provided, comprising: a main body placed on a user's back or waist area; a pair of arm parts extending forward from the main body through the user's shoulder area; a pair of handle parts for receiving a weight; a power generation part for generating an assisting force for lifting the weight; and a power transmission part for connecting the power generation part and each handle part via the pair of arm parts and selectively providing the assisting force to all or any one of the pair of handle parts, wherein the pair of arm parts are configured to be folded by rotating toward the rear of the main body using a joint structure, so that the arm parts to which the joint structure is applied are folded by rotating toward the wearer's back, thereby facilitating packaging, storage, and transportation, and accurately detecting the movement position of the wire to control the driving of a motor for lifting and lowering the wire.

Description

Wearable robot and its wire sensing method {WEARABLE ROBOT AND WIRE SENSING METHOD THEREOF}

본 발명은 웨어러블 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 양팔에 보조력을 제공하는 웨어러블 로봇에 적용되는 및 와이어의 위치를 감지하여 와이어를 승강 동작시키는 모터의 구동을 제어하는 웨어러블 로봇 및 그의 와이어 감지 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wearable robot, and more particularly, to a wearable robot that provides assistance to both arms of a user, and a wearable robot that detects the position of a wire and controls the operation of a motor that moves the wire up and down, and a wire detection method thereof.

산업 또는 농업환경에서 필수적으로 인력이 투입되어야 하는 작업은 반복되는 고된 노동뿐만 아니라, 무거운 물건을 옮기는 작업을 포함한다. In industrial or agricultural environments, tasks that require essential human input include repetitive, hard labor as well as moving heavy objects.

예를 들어, 팔을 들어 올려 농작물을 수확하거나 높은 위치의 물건을 옮기는 등의 좋지 않은 자세로 반복적인 작업이 수행되기 때문에 근골격계 질환, 특히 어깨 및 관절 질환이 빈번하게 발생하고 있다. For example, musculoskeletal disorders, especially shoulder and joint disorders, are occurring frequently because repetitive tasks are performed in poor posture, such as lifting arms to harvest crops or moving objects from high places.

즉, 각종 의자나 지지대 등과 같이 사용자의 위치를 보조할 수 있는 보조장치를 두고 이를 통해 자세를 교정하기도 하나, 작업하는 장소마다 의자나 지지대 또는 사다리를 들고 다니기에도 불편하고, 작업에 따라 높낮이가 달라지게 되므로 잘 사용하지 않게 되는 문제점이 있었다.That is, although there are auxiliary devices such as various chairs or supports that can assist the user's position and help correct posture, there was a problem in that it was not often used because it was inconvenient to carry the chair, support, or ladder around to each work location and the height varied depending on the work.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 최근에는 신체에 착용해서 사용자에게 보조력을 제공하는 착용 로봇 또는 웨어러블 로봇 기술이 개발되고 있다. To solve these problems, wearable robot technology, which is worn on the body to provide assistance to the user, is being developed recently.

본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 웨어러블 로봇 및 그의 제어방법 구성을 개시하여 특허 출원해서 등록받은 바 있다. The applicant disclosed the configuration of a wearable robot and its control method in the following patent documents 1 and 2, and applied for and received a patent.

특허문헌 1은 손잡이부에 연결된 와이어의 길이를 조정해서 사용자의 양측 또는 일측 팔에 선택적으로 보조력을 제공하며, 사용자의 양측 팔에 연결된 한 쌍의 와이어의 장력을 유지하고, 작업자가 손잡이부를 당길 경우 내부의 슬라이드 클립이 하강해서 작업 상태가 되며, 비작업 상태일 때 와이어의 불필요한 노출을 방지해서 비작업 중 안전사고의 위험을 최소화한다. Patent Document 1 provides selective assistance to one or both arms of the user by adjusting the length of the wire connected to the handle, maintains the tension of a pair of wires connected to both arms of the user, and when the worker pulls the handle, an internal slide clip descends to enter a working state, and prevents unnecessary exposure of the wire when not in operation, thereby minimizing the risk of safety accidents during non-operation.

그리고 특허문헌 1은 각 동력 전달부를 서로 독립적으로 작동시켜 한 쪽의 와이어만으로도 작업이 가능하여 작업의 편의성을 향상시키고, 단일 모터에 한 쌍으로 마련된 풀리를 결합하여 각 와이어를 동일한 힘과 방향으로 감기게 해서 작업성이 우수하고 고장 확률을 최소화하고, 각 풀리의 측면에 감지센서와 이동 가이드부를 마련해서 와이어의 이동을 가이드하면서 최대 감김 위치를 감지함에 따라 와이어의 단선이 발생하더라도 와이어의 감김 위치를 정확하게 감지할 수 있고, 내구성을 높여 유지보수 비용을 절감할 수 있다. And patent document 1 operates each power transmission unit independently of each other so that work can be done with only one wire, thereby improving work convenience, and by combining a pair of pulleys provided on a single motor to wind each wire with the same force and direction, workability is excellent and the probability of failure is minimized, and by providing a detection sensor and a movement guide unit on the side of each pulley to guide the movement of the wire and detect the maximum winding position, even if a wire breakage occurs, the winding position of the wire can be accurately detected, and durability can be increased so that maintenance costs can be reduced.

특허문헌 2는 손잡이부의 무게 중심을 걸쇠부의 바닥면과 일치시켜 중량물을 들어올리는 과정에서 발생할 수 있는 손잡이부의 비틀림 현상을 최소화하고, 손잡이부를 어깨 벨트에 임시 고정해서 대기 상태에서 손잡이부의 유동으로 인한 불편 및 위험 요소를 제거할 수 있다. Patent document 2 minimizes the twisting phenomenon of the handle that may occur in the process of lifting a heavy object by aligning the center of gravity of the handle with the bottom surface of the latch, and temporarily fixes the handle to the shoulder belt to eliminate inconvenience and risk factors caused by movement of the handle in the standby state.

한편. 종래기술에 따른 웨어러블 로봇에 적용되는 고정 타입의 암(arm)부는 전방으로 돌출된 구조를 가짐에 따라, 본체 길이의 1/2만큼 부피가 증대된다. Meanwhile, the fixed-type arm portion applied to wearable robots according to conventional technology has a structure that protrudes forward, thereby increasing the volume by half of the main body length.

이는 사용자 이동의 편의성과 작업 전후 웨어러블 로봇의 보관성이 저하되는 원인이 될 수 있다. This may result in a decrease in the convenience of user movement and the storage of wearable robots before and after work.

그리고 종래기술에 따른 웨어러블 로봇은 웨어러블 로봇의 포장 단계에서 암부를 분리하여 판매하고, 사용자는 구입 후 암부를 직접 조립해야 함에 따라, 오조립 등으로 인해 제품의 품질 및 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있었다. In addition, wearable robots according to conventional technology were sold with the arm part separated at the packaging stage of the wearable robot, and users had to assemble the arm part themselves after purchase, which resulted in problems such as lowered product quality and reliability due to incorrect assembly.

또한, 종래기술에 따른 웨어러블 로봇은 부피가 고정됨에 딸, 전방으로 충분히 돌출될 수 없어 거상(擧上) 높이와 거리가 짧아지는 문제점이 있었다. In addition, wearable robots according to conventional technology have a fixed volume and cannot protrude forward sufficiently, which causes problems such as a short lifting height and distance.

따라서 암부를 관절 구조로 구성하고, 관절과 와이어의 동작 상태를 정확하게 감지헤서 암부 및 와이어어 구동을 제어할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a need for the development of a technology that can control the operation of the arm and wire by configuring the arm with a joint structure and accurately detecting the operating status of the joint and wire.

대한민국 특허 등록번호 10-2580724호(2023년 9월 22일 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-2580724 (announced on September 22, 2023) 대한민국 특허 등록번호 10-2690697호(2024년 8월 5일 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-2690697 (announced on August 5, 2024)

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 관절 구조를 갖는 암부를 적용하고, 암부에 설치되는 와이어의 위치를 정확하게 감지할 수 있는 웨어러블 로봇 및 그의 와이어 감지 방법을 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a wearable robot that applies an arm portion having a joint structure and can accurately detect the position of a wire installed in the arm portion, and a wire detection method thereof.

본 발명의 다른 목적은 감지된 와이어의 위치를 기반으로 이상 상태를 진단할 수 있는 웨어러블 로봇 및 그의 와이어 감지 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a wearable robot capable of diagnosing an abnormal condition based on the location of a detected wire and a wire detection method thereof.

본 발명의 또 다른 목적은 감지된 와이어의 위치를 기준으로 와이어의 이동거리를 초기화할 수 있는 웨어러블 로봇 및 그의 와이어 감지 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wearable robot and a wire detection method thereof capable of initializing the movement distance of a wire based on the position of the detected wire.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 웨어러블 로봇은 사용자의 등이나 허리 부위에 배치되는 본체, 상기 본체에서 사용자의 어깨 부분을 거쳐 전방으로 연장되는 한 쌍의 암부, 중량물에 걸리는 한 쌍의 손잡이부, 상기 중량물을 승강시키는 보조력을 발생하는 동력 발생부 및 상기 한 쌍의 암부를 경유하여 상기 동력 발생부와 각 손잡이부를 연결하고 상기 한 쌍의 손잡이부 전체 또는 어느 하나에 선택적으로 상기 보조력을 제공하는 동력 전달부를 포함하고, 상기 한 쌍의 암부는 관절 구조를 이용해서 상기 본체의 후면으로 회전해서 접히도록 마련되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above-described purpose, a wearable robot according to the present invention includes a main body placed on a user's back or waist area, a pair of arm parts extending forward from the main body through the user's shoulder area, a pair of handle parts for receiving a heavy object, a power generation part for generating an auxiliary force for lifting the heavy object, and a power transmission part for connecting the power generation part and each handle part via the pair of arm parts and selectively providing the auxiliary force to all or one of the pair of handle parts, and characterized in that the pair of arm parts are arranged to be folded by rotating toward the rear of the main body using a joint structure.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 웨어러블 로봇의 와이어 감지 방법은 (a) 동력 발생부의 모터 및 풀리와 한 쌍의 손잡이부를 연결하는 한 쌍의 와이어에서 미리 설정된 시작 지점과 끝 지점, 복수의 중간지점에 각각 서로 다른 색상의 색상 표시부재를 설치하는 단계, (b) 상기 모터를 구동해서 상기 와이어를 풀고 감으면서 한 쌍의 감지센서에 서 감지된 지점을 기준으로 상기 와이어의 초기 위치를 설정하는 단계, (c) 상기 와이어의 이동 동작시 계산된 이동거리와 상기 한 쌍의 감지센서를 이용해서 감지된 위치를 기준으로 이상 발생 여부를 진단하고 이상 발생시 경고알림을 발생하는 단계 및 (d) 상기 와이어가 정해진 구간을 이동 동작하는 경우, 모터에 마련된 홀센서의 카운트 수를 이용해서 이동거리를 계산하고, 계산된 이동거리와 상기 감지센서에서 감지된 위치를 비교해서 이동거리를 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in order to achieve the above-described purpose, the wire detection method of the wearable robot according to the present invention is characterized by including the steps of (a) installing color indicator members of different colors at preset start points, end points, and multiple intermediate points of a pair of wires connecting a motor and pulley of a power generating unit and a pair of handles, (b) setting an initial position of the wire based on a point detected by a pair of detection sensors while driving the motor to unwind and wind the wire, (c) diagnosing whether an abnormality has occurred based on a calculated movement distance during a movement operation of the wire and a position detected using the pair of detection sensors, and generating a warning notification when an abnormality has occurred, and (d) calculating a movement distance using a count of a Hall sensor provided in a motor when the wire moves within a predetermined section, and comparing the calculated movement distance with a position detected by the detection sensors to initialize the movement distance.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨어러블 로봇 및 그의 와이어 감지 방법에 의하면, 관절 구조가 적용된 암부를 착용자의 등 방향으로 회전시켜 접힘에 따라, 포장, 보관 및 이동을 용이하게 할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, the wearable robot and its wire detection method according to the present invention can achieve the effect of making it easy to pack, store, and move by folding the arm portion to which the joint structure is applied by rotating it toward the wearer's back.

즉, 본 발명에 의하면, 2단 관절 구조를 적용해서 본체 방향에서 180도로 접혀 공간 효율성이 높고, 각 관절에서 2중 스토퍼로 구성되어 고하중 거치시에도 암부의 파손을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다. That is, according to the present invention, by applying a two-stage joint structure, it is folded 180 degrees in the direction of the main body, thereby achieving high space efficiency, and by configuring a double stopper at each joint, it is possible to prevent damage to the arm portion even when a high load is placed.

그리고 본 발명에 의하면, 텐셔너를 이용해서 와이어의 장력을 항상 일정하게 유지함에 따라, 암부가 접힌 상태에도 내부의 와이어의 꼬임을 방지할 수 있고, 의도치 않은 조작에 대한 고장을 예방할 수 있다는 효과가 얻어진다. And according to the present invention, by always maintaining the tension of the wire constant using a tensioner, it is possible to prevent twisting of the wire inside even when the female part is folded, and to prevent failure due to unintended manipulation.

또, 본 발명에 의하면, 와이어의 위치를 감지하는 감지센서로 컬러센서를 적용해서 와이어 측정 해상도를 증가시키고, 한계 위치에 대한 오감지율을 감소시킬 수 있ㅇ으며, 거리 오차를 초기화할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, by applying a color sensor as a detection sensor for detecting the position of a wire, the wire measurement resolution can be increased, the false detection rate for the limit position can be reduced, and the distance error can be initialized.

또한, 본 발명에 의하면, 단일 감지센서로 시작 지점, 끝 지점, 와이어의 이동 거리, 하드웨어 한계위치를 감지할 수 있고, 와이어 감지의 이중화 구조를 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, it is possible to detect the start point, end point, wire movement distance, and hardware limit position with a single detection sensor, and to provide a dual structure for wire detection.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웨어러블 로봇의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 암부가 후방으로 회전해서 접힌 상태를 보인 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 암부의 분해 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 A-A' 선에 대한 단면도,
도 5는 도 1에 도시된 본체와 암부의 구성도,
도 6은 감지부의 구성도,
도 7은 도 6에 도시된 감지센서의 내부 블록도,
도 8은 감지센서의 파장에 따른 응답 특성을 보인 그래프,
도 9는 감지센서가 설치된 상태를 보인 구성도,
도 10은 와이어의 이동을 직선으로 모식화한 도면,
도 11 및 도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관절 및 와이어 감지 장치의 와이어 감지 방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 13은 와이어의 이동거리 초기화 동작을 예시한 도면. Figure 1 is a perspective view of a wearable robot according to a preferred embodiment of the present invention;
Figure 2 is a perspective view showing the dark part illustrated in Figure 1 folded by rotating it backwards.
Figure 3 is an exploded perspective view of the dark part shown in Figure 1;
Fig. 4 is a cross-sectional view along line AA' shown in Fig. 1;
Figure 5 is a configuration diagram of the main body and the dark part shown in Figure 1;
Figure 6 is a configuration diagram of the detection unit.
Figure 7 is an internal block diagram of the detection sensor shown in Figure 6.
Figure 8 is a graph showing the response characteristics of the detection sensor according to the wavelength.
Figure 9 is a configuration diagram showing the state in which the detection sensor is installed.
Figure 10 is a diagram schematically illustrating the movement of a wire in a straight line.
Figures 11 and 12 are flowcharts illustrating step-by-step a wire detection method of a joint and wire detection device according to a preferred embodiment of the present invention;
Figure 13 is a drawing illustrating an operation of initializing the movement distance of a wire.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웨어러블 로봇 및 그의 와이어 감지 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a wearable robot and its wire detection method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

이하에서는 '좌측(L)', '우측(R)', '전방(F)', '후방(B)', '상방(U)' 및 '하방(D)'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 웨어러블 로봇(10)을 착용한 사용자를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다. Hereinafter, terms indicating directions such as 'left (L)', 'right (R)', 'front (F)', 'back (B)', 'upper (U)', and 'lower (D)' are defined as indicating each direction based on the user wearing the wearable robot (10).

먼저, 도 1 및 도 2를 참조해서 본 발명에 따른 웨어러블 로봇의 구성을 개략적으로 설명한다. First, the configuration of a wearable robot according to the present invention will be briefly described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웨어러블 로봇의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 암부가 후방으로 회전해서 접힌 상태를 보인 사시도이다. FIG. 1 is a perspective view of a wearable robot according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing the arm portion illustrated in FIG. 1 folded by rotating backward.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웨어러블 로봇(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자의 등이나 허리 부위에 배치되는 본체(11), 본체(11)에서 사용자의 어깨 부분을 거쳐 전방으로 연장되는 한 쌍의 암부(12), 중량물에 걸리는 한 쌍의 손잡이부(19), 상기 중량물을 승강시키는 보조력을 발생하는 동력 발생부(13) 및 한 쌍의 암부(12)를 경유하여 동력 발생부(13)와 각 손잡이부(19)를 연결하고 한 쌍의 손잡이부(19) 전체 또는 어느 하나에 선택적으로 상기 보조력을 제공하는 동력 전달부(14)를 포함한다.A wearable robot (10) according to a preferred embodiment of the present invention includes, as shown in FIGS. 1 and 2, a main body (11) placed on the user's back or waist area, a pair of arm parts (12) extending forward from the main body (11) through the user's shoulder area, a pair of handle parts (19) for hanging on a heavy object, a power generation part (13) for generating an auxiliary force for lifting the heavy object, and a power transmission part (14) for connecting the power generation part (13) and each handle part (19) via the pair of arm parts (12) and selectively providing the auxiliary force to all or one of the pair of handle parts (19).

그리고 웨어러블 로봇(10)은 동력 발생부(13)의 구동을 제어하는 제어부(15), 와이어(18)의 위치를 감지해서 동력 발생부(13)의 모터 컨트롤러(33)로 전달하는 감지부(40), 각 장치에 전원을 공급하는 전원 공급부(16) 및 제어부(15)의 제어신호에 따라 구동되어 외부의 공기를 사용자에게 송풍해서 냉각하는 냉각팬(도면 미도시)을 더 포함할 수 있다. And the wearable robot (10) may further include a control unit (15) that controls the operation of the power generation unit (13), a detection unit (40) that detects the position of the wire (18) and transmits it to the motor controller (33) of the power generation unit (13), a power supply unit (16) that supplies power to each device, and a cooling fan (not shown in the drawing) that is driven according to a control signal of the control unit (15) and blows external air to the user to cool them.

이와 같이, 웨어러블 로봇(10)은 손잡이부(19)에 연결되는 동력 전달부(14)에 적용된 와이어(18)의 길이를 조정해서 사용자의 양측 또는 일측 팔에 선택적으로 보조력을 제공할 수 있다. In this way, the wearable robot (10) can selectively provide auxiliary power to one or both arms of the user by adjusting the length of the wire (18) applied to the power transmission unit (14) connected to the handle unit (19).

한편, 본 실시 예에서 한 쌍의 암부(12)는 각각 관절 구조로 구성된다. Meanwhile, in this embodiment, each pair of female parts (12) is configured as a joint structure.

예를 들어, 각 암부(12)는 내부에 배치되는 동력 전달부(14)의 와이어(18) 이동을 고려하여 2관절 구조로 접혀 포장, 보관 및 이동이 용이하게 구성될 수 있다. For example, each arm (12) can be folded into a two-joint structure to facilitate packaging, storage, and movement, taking into account the movement of the wire (18) of the power transmission unit (14) disposed inside.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 암부(12)는 각 관절을 중심으로 상하 방향으로 회전 동작 가능하게 구성되고, 내부에 배치된 와이어(18)의 꼬임을 방지하고, 와이어(18)의 장력을 항상 일정하게 유지하도록 구성될 수 있다. That is, as shown in Fig. 2, the arm (12) is configured to be rotatable in the up-and-down direction around each joint, and can be configured to prevent twisting of the wire (18) arranged inside and always maintain the tension of the wire (18) constant.

이와 같이, 본 발명은 2관절 구조로 구성된 암부를 본체의 후면을 기준으로 최대 180°까지 접을 수 있어 공간 효율성을 향상시킬 수 있다. In this way, the present invention can improve space efficiency by allowing the arm portion, which is composed of a two-joint structure, to be folded up to 180° based on the rear of the main body.

도 3은 도 1에 도시된 암부의 분해 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 A-A' 선에 대한 단면도이다. Fig. 3 is an exploded perspective view of the dark part illustrated in Fig. 1, and Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' illustrated in Fig. 1.

상세하게 설명하면, 암부(12)는 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(11)의 상단에 연결되는 지지부(21), 지지부(21)의 상단에 회전 가능하게 연결되는 조인트부(22) 및 조인트부(22)의 상단에 회전 가능하게 연결되는 가이드부(23)를 포함할 수 있다. To explain in detail, the arm (12) may include a support (21) connected to the upper part of the main body (11), a joint (22) rotatably connected to the upper part of the support (21), and a guide (23) rotatably connected to the upper part of the joint (22), as shown in FIG. 3.

지지부(21)는 서로 결합된 상태에서 내부에 와이어(18)가 이동 가능하게 배치되는 공간이 마련되도록, 대략 통체 형상을 이루는 제1 및 제2 지지부재(211,212)를 포함할 수 있다. The support member (21) may include first and second support members (211, 212) having a substantially cylindrical shape so that a space is provided inside the support member (211) in which a wire (18) can be movably arranged while being connected to each other.

조인트부(22)는 서로 결합된 상태에서 내부에 와이어(18)가 이동 가능하게 배치되는 공간이 마련되도록, 대략 통체 형상을 이루는 제1 및 제2 조인트부재(221,222)를 포함할 수 있다. The joint part (22) may include first and second joint members (221, 222) having a substantially cylindrical shape so that a space is provided inside in which a wire (18) can be movably arranged while being connected to each other.

가이드부(23)는 내부에 와이어(18)가 이동 가능하게 배치되는 공간이 마련되도록, 대략 파이프나 통체로 마련될 수 있다. The guide part (23) can be formed roughly in the form of a pipe or a cylinder so that a space is provided inside in which a wire (18) can be movably placed.

가이드부(23)의 상단은 양측에서 서로 결합되는 제1 및 제2 연결부재(231,232)에 의해 조인트부(22)의 상단에 연결되고, 가이드부(23)의 하단에는 제3 및 제4 연결부재(233,234)가 결합될 수 있다. The upper end of the guide portion (23) is connected to the upper end of the joint portion (22) by first and second connecting members (231, 232) that are connected to each other on both sides, and third and fourth connecting members (233, 234) can be connected to the lower end of the guide portion (23).

제1 및 제2 지지부재(211,212) 중에서 각 암부(12)의 외측에 배치되는 제1 지지부재(211)는 내측에 배치되는 제2 지지부재(212)에 비해 상방으로 길게 연장되고, 제1 지지부재(211)의 상단부는 내측에 배치되는 제2 조인트 부재(222)의 하단부와 축 결합될 수 있다. Among the first and second support members (211, 212), the first support member (211) arranged on the outside of each arm portion (12) extends upward longer than the second support member (212) arranged on the inside, and the upper end of the first support member (211) can be axially connected to the lower end of the second joint member (222) arranged on the inside.

여기서, 제1 지지부재(211)의 상단부와 제2 조인트 부재(222)의 하단부 사이에는 제1 고정부재(241)가 설치될 수 있다. Here, a first fixing member (241) can be installed between the upper part of the first support member (211) and the lower part of the second joint member (222).

제1 고정부재(241)는 제2 조인트 부재(222)의 하단부 외면에 결합되고, 제1 지지부재(211)의 상단부는 제1 고정부재(241)의 외주면 상에 결합될 수 있다. The first fixing member (241) can be coupled to the outer surface of the lower portion of the second joint member (222), and the upper portion of the first support member (211) can be coupled to the outer surface of the first fixing member (241).

따라서, 지지부(21)와 조인트부(22)는 제1 고정부재(241)를 중심으로 회전 동작할 수 있다. Accordingly, the support member (21) and the joint member (22) can rotate around the first fixed member (241).

제1 고정부재(241)의 내측에는 와이어(18)를 이동 가능하게 지지하고 꼬임을 방지하는 제1 지지 베어링(25)이 설치될 수 있다. A first support bearing (25) that movably supports the wire (18) and prevents twisting may be installed on the inside of the first fixed member (241).

조인트부(22)에서 외측에 배치되는 제1 조인트 부재(221)는 내측에 배치되는 제2 조인트 부재(222)에 비해 짧은 길이로 마련되어 제2 조인트 부재(222)의 대략 중앙부 외면을 차폐하는 커버 기능을 할 수 있다. The first joint member (221) positioned on the outside of the joint portion (22) is provided with a shorter length than the second joint member (222) positioned on the inside, and can serve as a cover function to shield the outer surface of the approximately central portion of the second joint member (222).

그리고 가이드부(23)의 상단 외측에 배치되는 제1 연결부재(231)는 내측에 배치되는 제2 연결부재(232)에 비해 길게 연장 형성될 수 있다. And the first connecting member (231) placed on the upper outer side of the guide part (23) can be formed to be longer than the second connecting member (232) placed on the inner side.

그래서 제2 조인트 부재(222)의 상단부와 제1 연결부재(231)의 하단부 사이에는 제2 고정부재(242)가 설치될 수 있다. Therefore, a second fixing member (242) can be installed between the upper part of the second joint member (222) and the lower part of the first connecting member (231).

제2 고정부재(242)는 제2 조인트 부재(222)의 상단부 외면에 결합되고, 제1 연결부재(231)의 하단부는 제2 고정부재(242)의 외주면 상에 결합될 수 있다. The second fixing member (242) can be coupled to the outer surface of the upper portion of the second joint member (222), and the lower portion of the first connecting member (231) can be coupled to the outer surface of the second fixing member (242).

따라서, 조인트부(22)와 가이드부(23)는 제2 고정부재(242)를 중심으로 회전 동작할 수 있다. Accordingly, the joint part (22) and the guide part (23) can rotate around the second fixed member (242).

제2 고정부재(242)의 내부에는 와이어(18)를 이동 가능하게 지지하고 꼬임을 방지하는 제2 지지 베어링(252)이 설치될 수 있다. A second support bearing (252) that movably supports the wire (18) and prevents twisting may be installed inside the second fixed member (242).

제3 및 제4 연결부재(233,234) 사이에는 와이어(18)를 이동 가능하게 지지하고 꼬임을 방지하는 제3 지지 베어링(253)이 설치될 수 있다. A third support bearing (253) that movably supports the wire (18) and prevents twisting may be installed between the third and fourth connecting members (233, 234).

그리고 제2 지지부재(212)와 제2 조인트 부재(222)의 외면에는 각각 와이어(18)를 이동 가능하게 지지하고 꼬임을 방지하는 적어도 하나 이상의 회전 부싱(26)이 설치될 수 있다. 그래서 와이어(18)는 암부(12)의 후방 회전 동작시 각 회전 부싱(26)에 이동 가능하게 지지되고, 꼬임이 방지될 수 있다. And, at least one rotation bushing (26) that movably supports the wire (18) and prevents twisting may be installed on the outer surface of the second support member (212) and the second joint member (222), respectively. Thus, the wire (18) is movably supported by each rotation bushing (26) during the rearward rotational movement of the arm (12), and twisting can be prevented.

한편, 지지부(21)의 상단부 및 가이드부(23)의 하단부와 조인트부(22)의 하단부 및 상단부에는 각각 암부(12)의 전방 회전 동작시 최대 회전 각도를 제한하는 복수의 스토퍼(27)가 마련될 수 있다. Meanwhile, a plurality of stoppers (27) may be provided on the upper part of the support part (21), the lower part of the guide part (23), and the lower and upper parts of the joint part (22) to limit the maximum rotation angle during the forward rotation operation of the arm part (12).

각 스토퍼(27)는 서로 접촉되는 각 부재들의 외면에서 전방을 향해 돌출 형성되는 걸림턱으로 마련될 수 있다. Each stopper (27) can be provided as a catch formed to protrude forward from the outer surface of each member that is in contact with each other.

이와 같이, 본 발명은 관절 구조를 갖는 암부를 적용해서 포장, 보관 및 이동성을 향상시키고, 공간 활용성을 높일 수 있다. In this way, the present invention can improve packaging, storage and mobility and increase space utilization by applying a female part having a joint structure.

다음, 도 5 및 도 6을 참조해서 동력 발생부(13)와 동력 전달부(14)의 구성을 상세하게 설명한다. Next, the configuration of the power generation unit (13) and the power transmission unit (14) will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 도 1에 도시된 본체와 암부의 구성도이고, 도 6은 감지부의 구성도이다. 도 5에는 본체의 후측에 결합되는 커버가 제거된 상태가 도시되어 있다. Fig. 5 is a configuration diagram of the main body and the dark part shown in Fig. 1, and Fig. 6 is a configuration diagram of the sensing part. Fig. 5 shows a state in which the cover attached to the rear side of the main body has been removed.

도 5에 도시된 바와 같이, 본체(11) 내부에는 동력 발생부(13)와 제어부(15) 및 전원 공급부(16)가 배치될 수 있다. As shown in Fig. 5, a power generation unit (13), a control unit (15), and a power supply unit (16) can be arranged inside the main body (11).

동력 발생부(13)는 전원을 공급받아 회전력을 발생하는 모터(31), 모터(31)에서 발생한 회전력에 의해 정방향 또는 역방향 회전해서 동력전달부(14)에 마련된 와이어(18)를 감거나 풀어주는 풀리(32) 및 모터(31)의 샤프트와 동력 발생부(13)의 출력축 사이에 큰 감속비의 회전을 전달하는 기어 유닛(33)을 포함할 수 있다.The power generation unit (13) may include a motor (31) that receives power and generates rotational force, a pulley (32) that rotates forward or reversely by the rotational force generated from the motor (31) to wind or unwind a wire (18) provided in the power transmission unit (14), and a gear unit (33) that transmits rotation at a large reduction ratio between the shaft of the motor (31) and the output shaft of the power generation unit (13).

그리고 동력 발생부(13)는 도 6에 도시된 바와 같이, 모터(31)를 구동하는 구동신호를 발생하는 모터 컨트롤러(34), 상기 구동신호에 따라 모터(31)에 인가되는 3상 전원(U, V, W)을 스위칭 동작해서 모터(31)를 구동하는 스위칭부(35) 및 And the power generation unit (13) is a motor controller (34) that generates a driving signal to drive the motor (31), as shown in Fig. 6, a switching unit (35) that switches the three-phase power (U, V, W) applied to the motor (31) according to the driving signal to drive the motor (31), and

모터(31)는 정역회전이 가능한 3상 BLDC 모터(Brushless Motor)로 마련되고, 본체(11) 내부에 내장될 수 있다. The motor (31) is provided as a three-phase BLDC motor (brushless motor) capable of forward and reverse rotation, and can be built into the main body (11).

스위칭부(35)는 상기한 3상 BLDC 모터(31)를 구동시키기 위해, 전원 공급부(16)에서 공급되는 직류전원을 스위칭해서 3상 교류 전원으로 변환하는 스위칭 회로로서, 3상 풀 브리지 회로(Full-Bridge Circuit)로 구성되고, 상기 브리지 회로는 FET 소자로 구성될 수 있다. The switching unit (35) is a switching circuit that switches and converts the direct current power supplied from the power supply unit (16) into three-phase alternating current power to drive the three-phase BLDC motor (31) described above, and is configured as a three-phase full-bridge circuit, and the bridge circuit may be configured as a FET element.

예를 들어, 모터 컨트롤러(34)는 PWM 신호 형태로 상기 제어신호를 발생하고, 스위칭부(35)는 상기 PWM 신호에 따라 3상의 구동신호(UH, UL, VH, VL, WH, WL)를 출력할 수 있다. For example, the motor controller (34) can generate the control signal in the form of a PWM signal, and the switching unit (35) can output a three-phase driving signal (UH, UL, VH, VL, WH, WL) according to the PWM signal.

그리고 모터 컨트롤러(34)는 3상 BLDC 모터 제어, 모터 컨트롤러 진단, 모터(31)에 마련된 홀센서의 신호를 수신하여 모터 속도 신호를 출력할 수 있다. And the motor controller (34) can control a three-phase BLDC motor, diagnose the motor controller, and receive a signal from a hall sensor provided in the motor (31) to output a motor speed signal.

그래서 제어부(15)는 모터 컨트롤러(34)로부터 회전수(Tacho), 진단(Diag), 전류(Current) 신호를 수신해서 모터(31)의 상태를 검사하고, 검사 결과에 따라 모터(31)를 구동하도록 상기 제어신호를 발생할 수 있다. Therefore, the control unit (15) can receive the rotation speed (Tacho), diagnosis (Diag), and current (Current) signals from the motor controller (34) to check the status of the motor (31), and generate the control signal to drive the motor (31) according to the check result.

동력 전달부(14)는 각 암부(12)를 거쳐 풀리(31)와 각 손잡이부(19)를 연결하는 한 쌍의 와이어(18)와, 각 와이어(18)의 장력을 유지하는 한 쌍의 텐셔너(17)를 포함할 수 있다. The power transmission unit (14) may include a pair of wires (18) connecting the pulley (31) and each handle unit (19) via each arm unit (12), and a pair of tensioners (17) maintaining the tension of each wire (18).

그리고 동력 전달부(14)는 각 암부(12)를 따라 대략 상하 방향으로 슬라이드 이동해서 암부(12) 내부의 와이어 길이를 조절하는 하는 슬라이드 유닛(36) 및 각 와이어(25)의 이동을 가이드하는 이동 가이드부(37)를 더 포함할 수 있다. And the power transmission unit (14) may further include a slide unit (36) that slides approximately up and down along each arm (12) to adjust the length of the wire inside the arm (12) and a movement guide unit (37) that guides the movement of each wire (25).

한 쌍의 와이어(18)에서 내측단은 각각 동력 전달부(13)에 마련된 풀리(32)에 연결되고, 각 와이어(18)의 외측단은 암부(12)를 경유해서 손잡이부(19)에 연결될 수 있다. 각 와이어(18)는 암부(12)와 본체(11)의 양측을 따라 승강하는 슬라이드 유닛(36)에 걸리도록 배치될 수 있다. In a pair of wires (18), the inner ends are connected to pulleys (32) provided in the power transmission unit (13), and the outer ends of each wire (18) can be connected to a handle unit (19) via the arm unit (12). Each wire (18) can be arranged to be caught by a slide unit (36) that rises and falls along both sides of the arm unit (12) and the main body (11).

텐셔너(17)는 일단이 슬라이드 유닛(36)과 연결되는 텐셔너 와이어(38)를 감거나 풀어서, 와이어(18)의 장력을 일정하게 유지함으로써, 와이어(18)가 엉키거나 느슨해지는 것을 방지할 수 있다. The tensioner (17) can prevent the wire (18) from becoming tangled or loose by winding or releasing the tensioner wire (38) connected to the slide unit (36) to maintain the tension of the wire (18) at a constant level.

여기서, 텐셔너 와이어(38)는 일단이 슬라이드 유닛(36)과 연결되고, 타단부는 텐셔너(17) 내부에 감겨 고정된 상태에서, 텐셔너(17) 내부에 마련된 코일 스프링이나 태엽 등 탄성부재(도면 미도시)에서 제공되는 탄성력과 복원력에 의해 풀리거나 감겨서 와이어(18)를 상방으로 당겨 와이어(18)의 장력을 유지시킬 수 있다. Here, the tensioner wire (38) is connected at one end to the slide unit (36) and the other end is wound and fixed inside the tensioner (17), and can be unwound or wound by elastic force and restoring force provided by an elastic member (not shown in the drawing) such as a coil spring or a spring provided inside the tensioner (17) to pull the wire (18) upward and maintain the tension of the wire (18).

슬라이드 유닛(36)은 각 암부(12)에 상하 방향 또는 경사지게 배치되는 한 쌍의 샤프트를 따라 상하 방향으로 슬라이드 이동할 수 있다. The slide unit (36) can slide up and down along a pair of shafts arranged up and down or inclined on each arm (12).

상기 한 쌍의 샤프트는 미리 설정된 간격만큼 이격된 상태로 나락하게 배치되고, 한 쌍의 샤프트 상단과 하단에는 각각 슬라이드 유닛(36)의 상하 이동 거리를 제한하는 스토퍼가 설치될 수 있다. The above pair of shafts are arranged in a manner that they are spaced apart by a preset interval, and stoppers that limit the vertical movement distance of the slide unit (36) can be installed at the upper and lower ends of each pair of shafts.

다음, 도 5 내지 도 10을 참조해서 감지부(40)의 구성을 상세하게 설명한다. Next, the configuration of the detection unit (40) will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 10.

도 7은 도 6에 도시된 감지센서의 내부 블록도이고, 도 8은 감지센서의 파장에 따른 응답 특성을 보인 그래프이며, 도 9는 감지센서가 설치된 상태를 보인 구성도이며, 도 10은 와이어의 이동을 직선으로 모식화한 도면이다. Fig. 7 is an internal block diagram of the detection sensor illustrated in Fig. 6, Fig. 8 is a graph showing the response characteristics of the detection sensor according to the wavelength, Fig. 9 is a configuration diagram showing the state in which the detection sensor is installed, and Fig. 10 is a diagram schematically representing the movement of a wire in a straight line.

감지부(40)는 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 각 암부(12)에 마련된 관절 구조 및 풀리(32)의 회전 동작에 의한 각 와이어(18)의 이동을 감지하는 한 쌍의 감지센서(41) 및 각 와이어(18)에서 미리 설정된 지점을 표시하는 복수의 표시부재(42)를 포함한다. The detection unit (40) includes a pair of detection sensors (41) that detect the movement of each wire (18) by the rotational motion of the joint structure and pulley (32) provided in each arm (12), as shown in FIGS. 5 to 10, and a plurality of display members (42) that indicate preset points on each wire (18).

그래서 동력 발생부(13)의 모터 컨트롤러(34)는 각 감지센서(41)의 감지신호에 기초해서 모터(31)의 구동을 제어하도록, PWM 형태의 제어신호를 발생할 수 있다. Therefore, the motor controller (34) of the power generation unit (13) can generate a control signal in the form of PWM to control the operation of the motor (31) based on the detection signal of each detection sensor (41).

감지센서(41)는 측정하고자 하는 대상물의 색상을 분석하여 RGB 값과 광량을 디지털 코드값으로 표현하는 컬러센서로 마련될 수 있다. The detection sensor (41) can be provided as a color sensor that analyzes the color of the object to be measured and expresses the RGB value and light quantity as a digital code value.

이러한 감지센서(41)는 반사체 감지시 도 7에 도시된 INT 핀으로 하드웨어적인 인터럽트 신호를 출력한다. This detection sensor (41) outputs a hardware interrupt signal to the INT pin shown in Fig. 7 when detecting a reflector.

그리고 모터 컨트롤러(34)와 스위칭부(35) 사이에는 모터 컨트롤러(34)의 제어신호와 각 감지센서(41)에서 출력되는 상기 인터럽트 신호를 AND 연산해서 스위칭부(35)로 전달하는 AND 게이트(39)가 마련될 수 있다. And, between the motor controller (34) and the switching unit (35), an AND gate (39) may be provided that performs an AND operation on the control signal of the motor controller (34) and the interrupt signal output from each detection sensor (41) and transmits the result to the switching unit (35).

예를 들어, 감지센서(41)는 적색 감지시에는 [R]160, [G]30, [B]30, [Clear]220 값을 출력하고, 녹색 감지시에는 [R]30, [G]150, [B]30, [Clear]220 값을 출력하며, 청색 감지시에는 [R]30, [G]30, [B]145, [Clear]220 값을 출력하고, 반사체 감지시 [R]30, [G]30, [B]30, [Clear]500 값을 출력할 수 있다. For example, the detection sensor (41) can output values of [R]160, [G]30, [B]30, [Clear]220 when detecting red, output values of [R]30, [G]150, [B]30, [Clear]220 when detecting green, output values of [R]30, [G]30, [B]145, [Clear]220 when detecting blue, and output values of [R]30, [G]30, [B]30, [Clear]500 when detecting a reflector.

이를 위해, 와이어(18)는 색이 없는 구간에서 상기 컬러센서의 RGB 값이 0에 가깝게 도달할 수 있도록, 검정색과 같이 어두운 계열의 색상으로 설정될 수 있다. To this end, the wire (18) can be set to a dark color such as black so that the RGB value of the color sensor can reach close to 0 in the colorless section.

상기 컬러센서는 주변의 빛에도 반응하여 의도하지 않은 결과값을 출력하므로, 상기 컬러센서의 주변은 빛이 반사하거나 투과되지 않는 검정색과 같이 어두운 색상으로 설정되어야 한다. Since the above color sensor reacts to surrounding light and outputs unintended results, the surroundings of the color sensor must be set to a dark color, such as black, that does not reflect or transmit light.

그래서 각 감지센서(41)는 도 9에 도시된 바와 같이, 외부의 빛을 차단하도록, 검정색과 같이 어두운 색상의 센서 케이스(43) 내부에 배치되는 센서 보드(44) 상에 설치되고, 센서 보드(44) 에는 감지센서(41)와 동일 평면 상에 설치되어 와이어(18)를 향해 발광하는 백색의 발광체(45)가 마련 수 있다. Therefore, each detection sensor (41) is installed on a sensor board (44) placed inside a sensor case (43) of a dark color such as black to block external light, as shown in FIG. 9, and a white light emitting body (45) installed on the same plane as the detection sensor (41) and emitting light toward the wire (18) may be provided on the sensor board (44).

이에 따라, 감지센서(41)는 어두운 센서 케이스 내부에서도 와이어(18)에서 반사되는 각 표시부재(42)의 색상과 광량을 감지할 수 있다. Accordingly, the detection sensor (41) can detect the color and amount of light of each display member (42) reflected from the wire (18) even inside a dark sensor case.

이러한 감지센서(41)와 모터 컨트롤러(33)는 소프트웨어 통신이나 I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신 방식으로 감지신호를 송수신할 수 있다. These detection sensors (41) and motor controllers (33) can transmit and receive detection signals through software communication or I2C (Inter-Integrated Circuit) communication.

복수의 표시부재(42)는 도 10에 도시된 바와 같이, 와이어(18)에서 풀림 및 감김 동작의 시작 지점 및 끝 지점에 설치되는 제1 및 제2 반사체(46,47)와, 상기 시작 지점과 끝 지점 사이에서 미리 설정된 복수의 중간 지점에 서로 다른 색상으로 설치되는 복수의 색상 표시부재(48)를 포함할 수 있다. The plurality of indicator members (42) may include first and second reflectors (46, 47) installed at the start and end points of the unwinding and winding operation of the wire (18), as shown in FIG. 10, and a plurality of color indicator members (48) installed in different colors at a plurality of preset intermediate points between the start and end points.

예를 들어, 상기 복수의 색상 표시부재(48)는 상기 시작 지점에 설치되는 제1 표시부재(481), 상기 끝지점에 설치되는 제2 표시부재(482), 상기 시작 지점에서 끝지점 사이의 거리를 N 등분, 예컨대 4 등분하는 3개의 지점에 각각 설치되는 3개의 제3 표시부재(483)를 포함할 수 있다. For example, the plurality of color display members (48) may include a first display member (481) installed at the starting point, a second display member (482) installed at the ending point, and three third display members (483) installed at three points that divide the distance between the starting point and the ending point into N equal parts, for example, into four equal parts.

그래서 제3 표시부재(483)는 시작 지점과 끝 지점 사이의 1/4 지점, 1/2 지점 및 3/4 지점(이하 '제1 내지 제3 중간 지점'이라 함)에 각각 설치될 수 있다. Therefore, the third display member (483) can be installed at each of the 1/4, 1/2, and 3/4 points between the start point and the end point (hereinafter referred to as “first to third intermediate points”).

여기서, 제1 표시부재(481)는 청색이고, 제2 표시부재(482)는 적색이며, 제3 표시부재(483)는 녹색일 수 있다. 물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각 표시부재의 색상을 서로 변경할 수도 있다. Here, the first display member (481) may be blue, the second display member (482) may be red, and the third display member (483) may be green. Of course, the present invention is not necessarily limited to this, and the colors of each display member may be interchanged.

모터 컨트롤러(33)는 각 감지센서(41)에서 출력되는 감지신호에 따라 와이어(18)의 위치를 판단하고, 판단된 위치를 기준으로 모터(31)의 구동을 제어할 수 있다. The motor controller (33) can determine the position of the wire (18) based on the detection signal output from each detection sensor (41) and control the operation of the motor (31) based on the determined position.

그리고 모터 컨트롤러(33)는 각 감지센서(41)의 감지신호에 기초해서 각 와이어(18)의 위치를 초기 설정하고, 각 와이어(18)의 이동 상태를 진단하며, 반복 동작시 감지된 지점을 기준으로 이동거리를 초기화할 수 있다. And the motor controller (33) can initialize the position of each wire (18) based on the detection signal of each detection sensor (41), diagnose the movement status of each wire (18), and initialize the movement distance based on the detected point during repeated operation.

한편, 모터 컨트롤러(33)는 한 쌍의 감지센서(41)와의 통신을 통해 각 감지센서(41)에 감지된 표시부재(42)의 RGB 코드값을 얻을 수 있다. 그러나, 소프트웨어의 오류가 발생하는 경우, 표시부재(42)의 색상 및 광량 감지가 불가능할 경우, 모터(31)는 와이어(18)의 시작 지점이나 끝 지점까지 계속 이동할 수 있다. 이로 인해, 와이어(18)가 끊어지거나 중량물을 의도치 않게 내려놓을 수 있으며, 착용자의 상해 등의 안전사고를 유발하는 문제점이 발생할 수 있다. Meanwhile, the motor controller (33) can obtain the RGB code value of the display member (42) detected by each detection sensor (41) through communication with a pair of detection sensors (41). However, if a software error occurs and the color and light quantity of the display member (42) cannot be detected, the motor (31) may continue to move to the starting point or the end point of the wire (18). As a result, the wire (18) may break or a heavy object may be unintentionally put down, which may cause a safety accident such as injury to the wearer.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 실시 예에서는 제1 및 제2 반사체(46,47)를 이용해서 하드웨어적으로 안전장치를 구성한다. To solve this problem, in this embodiment, a safety device is configured in hardware using the first and second reflectors (46, 47).

모터 컨트롤러(33)는 모터(31) 제어를 위해 3상 풀 브리지 회로로 구성된 스위칭부(34)로 모터 제어를 위한 PWM 형태의 제어 신호를 출력하고, AND 게이트(39)는 인터럽트 신호가 발생되면, '0' 값의 제어신호를 스위칭부(34)로 출력한다. The motor controller (33) outputs a control signal in the form of PWM for motor control to a switching unit (34) composed of a three-phase full bridge circuit for controlling the motor (31), and when an interrupt signal is generated, the AND gate (39) outputs a control signal with a value of '0' to the switching unit (34).

컬러센서가 적용된 감지센서(41)는 광량에 따라 Clear 신호의 값이 달라지고, 초기 설정치에 따라 Clear 값에 따른 Low Active 인터럽트 신호를 발생시킬 수 있다. The detection sensor (41) to which the color sensor is applied changes the value of the Clear signal depending on the amount of light, and can generate a Low Active interrupt signal according to the Clear value depending on the initial setting value.

그래서 제1 및 제2 반사체(46,47)는 와이어(18)의 시작 지점과 끝 지점에 설치되는 색상 표시부재(48), 즉 제1 및 제2 표시부재(481,482)의 바깥 범위에 각각 설치된다. Therefore, the first and second reflectors (46, 47) are installed at the start and end points of the wire (18), i.e., in the outer range of the first and second indicator members (481, 482), respectively.

따라서, 와이어(18)가 시작 지점과 끝 지점 이상으로 이동하는 경우, 제1 및 제2 반사체(46,47)에 의해 광량이 증가함에 따라, 감지센서(41)는 초기에 설정된 Clear 값 이상의 값이 감지되면, 인터럽트 신호를 출력한다.Accordingly, when the wire (18) moves beyond the start and end points, as the amount of light increases by the first and second reflectors (46, 47), the detection sensor (41) outputs an interrupt signal when a value greater than the initially set Clear value is detected.

상기 Low Activ 인터럽트 신호는 AND 게이트(39)에서 출력되는 신호를 로우, 즉 '0' 값으로 변화시키고, 스위칭부(34)는 AND 게이트(39)의 출력 신호에 따라 하드웨어적으로 모터(31)의 구동을 정지시킬 수 있다. The above Low Activate interrupt signal changes the signal output from the AND gate (39) to a low, i.e., '0' value, and the switching unit (34) can stop the operation of the motor (31) in hardware according to the output signal of the AND gate (39).

다음, 도 10 내지 도 13을 참조해서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웨어러블 로봇의 와이어 감지 방법을 상세하게 설명한다. Next, a wire detection method of a wearable robot according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 13.

도 11 및 도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관절 및 와이어 감지 장치의 와이어 감지 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이고, 도 13은 와이어의 이동거리 초기화 동작을 예시한 도면이다. FIG. 11 and FIG. 12 are flowcharts illustrating a wire detection method of a joint and wire detection device according to a preferred embodiment of the present invention step by step, and FIG. 13 is a drawing illustrating a wire movement distance initialization operation.

도 11에는 와이어의 위치를 초기 설정하는 방법이 순차적으로 도시되어 있고, 도 12에는 와이어의 이동시 진단 방법 및 및 반복 동작을 초기화하는 방법이 순차적으로 도시되어 있다. Figure 11 sequentially illustrates a method for initializing the position of a wire, and Figure 12 sequentially illustrates a method for diagnosing movement of a wire and a method for initializing a repetitive operation.

도 11의 S10단계에서 전원스위치(도면 미도시)가 온 조작되면, 전원 공급부(16)는 각 장치에 전원을 공급한다.When the power switch (not shown in the drawing) is turned on in step S10 of Fig. 11, the power supply unit (16) supplies power to each device.

그러면, S12단계에서 모터 컨트롤러(33)는 와이어(18)를 풀고 감도록 모터(33)를 구동해서 와이어(18)의 위치를 초기 설정한다. Then, in step S12, the motor controller (33) drives the motor (33) to unwind and wind the wire (18) to initially set the position of the wire (18).

먼저, S14단계에서 모터(31)와 풀리(32)는 모터 컨트롤러(33)의 제어신호에 따라 한 쌍의 와이어(18)가 풀리도록 일측, 도 10에서 보았을 때 시계 방향으로 회전한다. First, in step S14, the motor (31) and pulley (32) rotate clockwise when viewed from one side, as shown in FIG. 10, so that a pair of wires (18) are released according to the control signal of the motor controller (33).

이때, 모터 컨트롤러(33)는 한 쌍의 감지센서(41)에서 미리 설정된 시작 지점(S)에 설치된 청색의 제1 표시부재(481)를 감지한 감지신호가 수신될 때까지 모터(31)를 회전시키도록 제어한다(S16). At this time, the motor controller (33) controls the motor (31) to rotate until a detection signal is received from a pair of detection sensors (41) that detect the first blue indicator member (481) installed at a preset starting point (S) (S16).

그리고 S18단계에서 모터(31)과 풀리(32)는 모터 컨트롤러(33)의 제어신호에 따라 한 쌍의 와이어(18)가 감기도록 상기 일측 방향의 반대, 즉 반시계 방향으로 회전한다. And in step S18, the motor (31) and pulley (32) rotate in the opposite direction of the one-sided direction, i.e., counterclockwise, so that a pair of wires (18) are wound according to the control signal of the motor controller (33).

이때, 모터 컨트롤러(33)는 한 쌍의 감지센서(41)에서 미리 설정된 끝 지점(E)에 설치된 적색의 제2 표시부재(482)를 감지한 감지신호가 수신될 때까지 모터(31)를 회전시키면서(S20) 모터(31)에 마련된 홀센서에서 출력되는 신호에 따라 횟수를 카운트한다(S20). At this time, the motor controller (33) rotates the motor (31) until a detection signal is received from a pair of detection sensors (41) that detect a red second indicator member (482) installed at a preset end point (E), and counts the number of times according to a signal output from a hall sensor provided in the motor (31) (S20).

이와 같은 초기화 동작은 한 쌍의 와이어(18) 위치를 감지하는 한 쌍의 감지센서(41)에서 동시에 수행되고, 동일하게 시작 및 끝 지점이 감지되도록 진행된다. This initialization operation is performed simultaneously by a pair of detection sensors (41) that detect the positions of a pair of wires (18), and is performed so that the start and end points are detected in the same manner.

S24단계에서 모터 컨트롤러(33)는 다시 와이어(18)를 풀도록 모터(31)의 구동을 제어하고, 시작 지점(S)과 끝 지점(E) 사이의 제1 내지 제3 중간 지점(A 내지 C)에 각각 설치되는 각 제3 표시부재(483)가 감지될 때마다 카운트 수를 저장하고 시작 지점(S)까지 카운트한다(S26). In step S24, the motor controller (33) controls the operation of the motor (31) to release the wire (18) again, and stores the count number each time each of the third display members (483) installed at the first to third intermediate points (A to C) between the start point (S) and the end point (E) is detected, and counts up to the start point (S) (S26).

이와 같은 과정을 통해 와이어(18) 위치의 초기 설정이 완료되면, 도 12에 도시된 바와 같이, 모터 컨트롤러(33)는 와이어(18)의 이동 동작시 진단 동작을 수행한다(S28). When the initial setting of the wire (18) position is completed through this process, as shown in Fig. 12, the motor controller (33) performs a diagnostic operation when the wire (18) moves (S28).

즉, S30단계에서 모터 컨트롤러(33)는 홀센서의 감지신호에 따른 카운트 수를 이용하여 총 이동거리범위를 계산하고, 계산된 총 이동거리범위가 미리 설정된 허용 오차를 벗어나는 경우(S32), 이상 상태로 진단하여 경고 알림을 발생하도록 제어한다(S34). That is, in step S30, the motor controller (33) calculates the total movement range using the count number according to the detection signal of the hall sensor, and if the calculated total movement range exceeds the preset tolerance (S32), it diagnoses it as an abnormal state and controls it to generate a warning notification (S34).

S36단계에서 모터 컨트롤러(33)는 제1 내지 제3 중간 지점(A 내지 C)의 카운트 수를 이용하여 각 지점 사이의 이동거리를 계산하고, 계산된 이동거리가 미리 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우(S38), 이상 상태로 진단하여 경고 알림을 발생하도록 제어한다(S40). In step S36, the motor controller (33) calculates the movement distance between each point using the counts of the first to third intermediate points (A to C), and if the calculated movement distance is outside the preset error range (S38), it diagnoses it as an abnormal state and controls it to generate a warning notification (S40).

S42단계에서 모터 컨트롤러(33)는 한 쌍의 감지센서(41)에서 출력되는 감지신호의 값이 미리 설정된 허용 시간 범위 내에서 동시에 출력되는지 검사하고, 상기 허용 시간 범위를 벗어나는 오차가 발생한 경우, 이상 상태로 진단하여 경고 알림을 발생하도록 제어한다(S44). In step S42, the motor controller (33) checks whether the values of the detection signals output from a pair of detection sensors (41) are simultaneously output within a preset allowable time range, and if an error occurs that exceeds the allowable time range, it diagnoses it as an abnormal state and controls it to generate a warning notification (S44).

이와 같이, 모터 컨트롤러(33)는 한 쌍의 암부(12)에 각각 와이어(18)가 존재하고 하나의 풀리(32)로 동일하게 풀리고 감기도록 제어함에 따라, 한 쌍의 와이어(18)에 각각 대응되는 한 쌍의 감지센서(41)는 시작 및 끝 지점, 와이어(18)의 이동거리, 하드웨어적인 정지 신호를 동시에 출력할 수 있다. In this way, the motor controller (33) controls the wires (18) in each of the pair of female parts (12) to be equally unwound and wound by one pulley (32), so that a pair of detection sensors (41) corresponding to each of the pair of wires (18) can simultaneously output the start and end points, the movement distance of the wire (18), and a hardware stop signal.

여기서, 정상적인 동작일 경우 양측 감지센서(41)에서 입력되는 신호는 일정한 오차를 감안하면 동일하므로, 두 개의 감지신호가 동일한 것으로 판별된 후 동작을 수행하는 센서 감지의 이중화를 구현하고 진단할 수 있다. Here, in case of normal operation, the signals input from both detection sensors (41) are the same considering a certain error, so that duplication of sensor detection can be implemented and diagnosed by performing an operation after the two detection signals are determined to be the same.

S46단계에서 모터 컨트롤러(33)는 시작 지점(S)과 끝 지점(E)에서 소프트웨어 오작동으로 인해 모터(31)의 구동을 중지시키지 못하는 경우, 각 감지센서(41)에서 제1 또는 제2 반사체(46,47) 감지시 발생되는 하드웨어적인 인터럽트 신호가 발생하는지를 검사하고, 인터럽트 신호가 발생하면 AND 게이트(39)에서 출력되는 로우 신호에 의해 모터(31)의 구동이 정지된다(S48). In step S46, if the motor controller (33) cannot stop the operation of the motor (31) due to a software malfunction at the start point (S) and the end point (E), it checks whether a hardware interrupt signal is generated when the first or second reflector (46, 47) is detected by each detection sensor (41), and if an interrupt signal is generated, the operation of the motor (31) is stopped by a low signal output from the AND gate (39) (S48).

한편, S50단계에서 모터 컨트롤러(33)는 와이어(18)가 정해진 구간을 반복 이동 동작할 경우, 홀센서의 카운트 수를 이용하여 와이어(18)의 이동거리를 계산한다. Meanwhile, in step S50, the motor controller (33) calculates the movement distance of the wire (18) using the count number of the hall sensor when the wire (18) moves repeatedly in a set section.

S52단계에서 모터 컨트롤러(33)는 반복 이동 동작 중 동작 범위가 제1 내지 제3 중간 지점 중 어느 하나 이상을 초과하는지를 검사하고, 검사결과 초과하는 경우, 현재 홀센서의 카운트 수를 이용해서 계산된 와이어의 이동거리와 초기에 설정된 해당 중간 지점의 거리를 비교하고, 오차 범위를 벗어나는 경우(S54), 해당 중간 지점의 이동거리로 초기화한다(S56).In step S52, the motor controller (33) checks whether the operation range during the repeated movement exceeds any one of the first to third intermediate points, and if so, compares the movement distance of the wire calculated using the current count of the hall sensor with the distance of the initially set intermediate point, and if it is outside the error range (S54), initializes it to the movement distance of the intermediate point (S56).

반면, 상기 S52단계의 검사결과 동작 범위가 제1 내지 제3 중간 지점을 초과하지 않도록 설정된 상태에서, 모터 컨트롤러(33)는 감지센서(41)로부터 중간 지점을 초과하는 것으로 감지신호가 수신된 경우(S58), 해당 중간 지점을 기점으로 이동거리를 초기화한다(S60). On the other hand, when the operation range is set not to exceed the first to third intermediate points as a result of the inspection in step S52, and a detection signal is received from the detection sensor (41) indicating that the intermediate point is exceeded (S58), the motor controller (33) initializes the movement distance based on the intermediate point (S60).

즉, 모터 컨트롤러(33)는 도 12에 도시된 바와 같이, 와이어 위치의 초기화 설정에 의해서 각 중간 지점(A 내지 C) 사이의 각 거리가 연산된 상태에서 와이어가 감기거나 풀리는 과정에서 각 중간 지점(A 내지 C)이 감지센서(41)를 통과하면 홀센서에 의해서 연산된 거리를 각 지점의 저장된 거리로 초기화한다.That is, as shown in Fig. 12, the motor controller (33) initializes the distance calculated between each intermediate point (A to C) by the initial setting of the wire position when the wire is wound or unwound, and when each intermediate point (A to C) passes the detection sensor (41), the distance calculated by the Hall sensor is initialized to the stored distance of each point.

이러한 모든 이동거리 계산과 초기화는 한 쌍의 감지센서(41)의 감지신호를 모두 검출하며, 오차 범위 안에서 동시에 감지되어야 한다.All of these movement distance calculations and initializations must detect the detection signals of a pair of detection sensors (41) simultaneously and within the error range.

한편, S62단계에서 모터 컨트롤러(33)는 상기 전원스위치가 오프 조작되어 전원공급이 중지되는지를 검사하고, 전원공급이 중지될 때까지 S28단계 내지 S62단계를 반복 수행한다.Meanwhile, in step S62, the motor controller (33) checks whether the power switch is turned off and the power supply is stopped, and repeats steps S28 to S62 until the power supply is stopped.

상기한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명은 관절 구조가 적용된 암부를 착용자의 등 방향으로 회전시켜 접힘에 따라, 포장, 보관 및 이동이 용이하다. Through the process described above, the present invention is easy to pack, store, and move by folding the arm portion to which the joint structure is applied by rotating it toward the wearer's back.

즉, 본 발명은 2단 관절 구조를 적용해서 본체 방향에서 180도로 접혀 공간 효율성이 높고, 각 관절에서 2중 스토퍼로 구성되어 고하중 거치시에도 암부의 파손을 방지할 수 있다. That is, the present invention applies a two-stage joint structure so that it can be folded 180 degrees in the direction of the main body, thereby achieving high space efficiency, and is configured with a double stopper at each joint so that damage to the arm portion can be prevented even when a high load is placed.

그리고 본 발명은 텐셔너를 이용해서 와이어의 장력을 항상 일정하게 유지함에 따라, 암부가 접힌 상태에도 내부의 와이어의 꼬임을 방지할 수 있고, 의도치 않은 조작에 대한 고장을 예방할 수 있다. And the present invention can prevent twisting of the wire inside even when the female part is folded by always maintaining the tension of the wire at a constant level using a tensioner, and can prevent failure due to unintentional manipulation.

또, 본 발명은 와이어의 위치를 감지하는 감지센서로 컬러센서를 적용해서 와이어 측정 해상도를 증가시키고, 한계 위치에 대한 오감지율을 감소시킬 수 있으며, 거리 오차를 초기화할 수 있다. In addition, the present invention can increase the wire measurement resolution, reduce the false detection rate for the limit position, and initialize the distance error by applying a color sensor as a detection sensor that detects the position of the wire.

또한, 본 발명은 단일 감지센서로 시작 지점, 끝 지점, 와이어의 이동 거리, 하드웨어 한계위치를 감지할 수 있고, 와이어 감지의 이중화 구조를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can detect the start point, end point, wire movement distance, and hardware limit position with a single detection sensor, and can provide a redundant structure for wire detection.

즉, 종래기술에서는 리미트 센서를 풀리 가이드에 배치하고, 풀리가 회전하면 풀리의 골 범위만큼 상승하도록 설계됨에 따라, 지름이 약 100mm인 풀리가 1회전하여 와이어가 약 314mm 정도 이동하더라도 풀리 골의 범위인 약 3mm 정도로만 이동되어 측정 해상도는 약 1/100정도로 감소되고, 감소된 해상도로 인해 측정 오차가 증가하였다. 반면, 본 발명은 와이어의 이동범위를 그대로 측정하여 1:1 해상도로 센서의 움직임을 측정 가능하여 측정 오차를 감소시킬 수 있다. That is, in the prior art, the limit sensor is placed on the pulley guide, and as the pulley rotates, it is designed to rise by the pulley's groove range. Therefore, even if a pulley with a diameter of about 100 mm rotates once and the wire moves about 314 mm, it only moves about 3 mm, which is the pulley's groove range, so the measurement resolution is reduced to about 1/100, and the measurement error increases due to the reduced resolution. On the other hand, the present invention can measure the movement of the sensor with a 1:1 resolution by measuring the movement range of the wire as it is, thereby reducing the measurement error.

그리고 종래기술에서는 풀리 가이드에 센서 노즐이 배치되고, 센서 노즐이 광센서를 통과하는 방식으로 한계위치를 감지하였으나, 풀리 가이드 자체가 풀리의 회전 속도와 중량물의 무게에 따라 상하로 진동되어 한계 위치 상태가 아니더라도 한계 위치 상태인 것처럼 오출력이 발생하였다. 반면, 본 발명은 풀리 가이드에 센서 노즐이 없고 센서가 와이어와 비접촉 방식으로 표시부재의 색상 및 광량을 측정함에 따라, 와이어의 회전속도와 중량물의 무게에 상관없이 한계 위치를 감지할 수 있으며, 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.In the prior art, a sensor nozzle is arranged on a pulley guide, and the limit position is detected by passing the sensor nozzle through an optical sensor. However, the pulley guide itself vibrates up and down depending on the rotation speed of the pulley and the weight of the weight, so an erroneous output occurs as if it is in a limit position even when it is not. On the other hand, the present invention has no sensor nozzle on the pulley guide, and the sensor measures the color and light quantity of the display member in a non-contact manner with the wire, so that the limit position can be detected regardless of the rotation speed of the wire and the weight of the weight, and the reliability of the product can be increased.

또한, 종래기술에서는 한계위치, 즉 시작 지점과 끝 지점에 각각의 리미트 감지 센서만 적용하고, 와이어의 거리는 모터의 홀센서를 바탕으로 회전수와 각도를 계산하는 소프트웨어적인 방식으로 취득함에 따라, 모터의 부하와 속도에 따라서 조금씩 오차가 발생하고, 반복 작동시 오차가 누적되어 한계 범위를 넘어서는 문제점이 있었다. 반면, 본 발명은 미리 설정된 색상의 띠를 미리 설정된 간격으로 와이어에 직접 설착하여 기준점을 설정하고, 와이어의 이동에 따라 설정된 색상이 컬러센서를 통과하면 설정된 간격의 거리로 현재 홀센서 신호에 의해 연산되는 거리를 초기화함으로써, 연산에 의한 거리 오차가 누적되는 것을 방지할 수 있다. In addition, in the prior art, only limit detection sensors are applied to the limit positions, that is, the start and end points, and the distance of the wire is acquired by software by calculating the number of rotations and angles based on the Hall sensor of the motor, so there was a problem that an error occurred little by little depending on the load and speed of the motor, and the error accumulated during repeated operation and exceeded the limit range. On the other hand, the present invention sets a reference point by directly attaching a band of a preset color to the wire at a preset interval, and when the set color passes the color sensor according to the movement of the wire, the distance calculated by the current Hall sensor signal is initialized to the distance of the preset interval, thereby preventing the accumulation of distance errors due to calculation.

또한, 종래기술에서는 한계위치를 감지하는 소프트웨어 방식과, 하드웨어 방식을 이중으로 사용하고, 시작 지점 및 끝 지점이 각각 필요하였다. In addition, in the prior art, a software method and a hardware method for detecting the limit position were used in duplicate, and a start point and an end point were required respectively.

즉, 시작 리미트를 감지하기 위한 소프트웨어 방식은 광센서를 이용하여 풀리 가이드의 센서 노즐이 광센서를 통과하면 와이어의 시작 지점으로 인식하고, 소프트웨어적인 제어를 통해 모터를 정지시킨다. That is, the software method for detecting the start limit uses a light sensor to recognize the sensor nozzle of the pulley guide as the starting point of the wire when it passes the light sensor, and stops the motor through software control.

그리고 시작 리미트를 감지하는 하드웨어적인 방식은 센서 노즐이 광센서를 통과하더라도 소프트웨어적인 문제로 인해 모터가 정지되지 못할 경우를 대비하여 물리적인 스위치를 광센서보다 더 후단에 배치하고, 풀리 가이드의 센서 노즐이 스위치를 온(ON)시킨 후, 스위치가 ON(LOW)되면 하드웨어적으로 모터를 정지시키도록 구성되었다. And the hardware method of detecting the start limit is to place a physical switch further back than the optical sensor in case the motor cannot stop due to a software problem even if the sensor nozzle passes the optical sensor, and the sensor nozzle of the pulley guide turns the switch ON, and when the switch is turned ON (LOW), the motor is stopped in hardware.

끝 리미트 감지도 동일한 방식으로 적용하였고, 한쪽 와이어에는 시작 지점 감지용 리미트 센서 2개(SW, HW)와 다른 한쪽에는 끝 지점 감지용 리미트 센서 2개가 적용되어 총 4개의 센서가 시작 및 끝 지점 리미트를 감지하도록 구성됨에 따라, 부품 수 증가로 인해 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.End limit detection was also applied in the same way, and since two limit sensors (SW, HW) for detecting the start point were applied to one wire and two limit sensors for detecting the end point were applied to the other wire, a total of four sensors were configured to detect the start and end point limits, there was a problem of increased manufacturing costs due to an increase in the number of parts.

반면, 본 발명은 여러 가지 색상과 밝기를 검출할 수 있는 컬러센서를 적용하고, 와이어의 특정 구간에 다른 색과 광량을 발산하도록 구성해서 와이어의 색상과 광량에 따라 여러 가지 상황을 감지할 수 있다. On the other hand, the present invention applies a color sensor capable of detecting various colors and brightness, and configures a specific section of the wire to emit different colors and amounts of light, so that various situations can be detected depending on the color and amount of light of the wire.

예를 들어, 와이어의 시작 및 끝 지점에 각각 청색과 적색 표시부재를 설치하고, 그보다 더 바깥쪽에 반사체를 부착하여 와이어의 이동에 따라 하나의 감지센서로도 시작 지점과 끝 지점을 소프트웨어적으로 판별할 수 있으며, 소프트웨어적인 문제가 발생하는 경우에는 가장 바깥쪽에 설치된 반사체에서 반사되는 광량을 측정해서 하드웨어적인 인터럽트 신호를 발생시켜 모터의 구동을 정지할 수 있다.For example, by installing blue and red indicators at the start and end points of the wire, respectively, and attaching a reflector further outward, the start and end points can be determined by software with a single detection sensor according to the movement of the wire, and in case a software problem occurs, the amount of light reflected from the outermost reflector can be measured to generate a hardware interrupt signal to stop the motor.

그리고 정해진 각 구간의 거리 측정과 초기화도 단일 감지센서로 모두 감지할 수 있어 부품 수를 최소화고, 제조 비용을 절감할 수 있다. In addition, distance measurement and initialization of each set section can all be detected by a single detection sensor, minimizing the number of parts and reducing manufacturing costs.

한편, 웨어러블 로봇은 인체에 착용하는 제품으로, 제품의 오동작이 발생하면 물건을 놓치거나 와이어가 끊어지는 등 불필요한 움직임으로 착용자의 상해를 유발할 수 있으므로, 감지센서의 정확한 동작이 필수적이다. Meanwhile, wearable robots are products worn on the human body, and if the product malfunctions, it can cause injury to the wearer due to unnecessary movements such as dropping objects or breaking wires, so the accurate operation of the detection sensor is essential.

이를 위해, 종래기술에서는 동일한 방식으로 작동하는 감지센서를 복수로 구비하여 이중화하는 방식이 많이 사용되며, 이로 인해 센서간의 진단과 센서 출력의 신뢰성을 높일 수 있어 사용자의 안전성을 높일 수 있다. To this end, in conventional technology, a method of providing multiple detection sensors that operate in the same manner and providing redundancy is widely used, which can increase the reliability of diagnosis between sensors and sensor output, thereby enhancing user safety.

그러나, 종래기술에서는 하나의 센서가 ON/OFF의 정보만 전달하여 정해진 감지기능을 하나만 수행하고, 만약 제품의 안정성을 위해 이중화 구조를 적용할 경우 센서의 수가 두배로 증가되어 제품의 제조 비용이 급격하게 상승하는 문제점이 있어싸ㄷ. However, in the conventional technology, one sensor only transmits ON/OFF information and performs only one set detection function, and if a dual structure is applied for the stability of the product, the number of sensors doubles, which has the problem of rapidly increasing the manufacturing cost of the product.

반면, 본 발명은 좌,우 양측 암부에 각각 와이어가 존재하고 하나의 풀리로 동일하게 감기고 풀림에 따라, 좌, 우에 각각에 하나씩 컬러센서를 적용하고, 2개의 컬러센서에는 시작 및 끝 지점, 와이어의 이동거리, 하드웨어적인 정지 신호가 동시에 출력되며, 정상적인 동작일 경우 양측 감지센서에서 입력되는 신호는 일정한 오차를 감안하면 동일하므로, 두개의 신호가 동일한 것으로 판별된 후 동작을 수행하는 센서 감지의 이중화를 구현해서 제품의 신뢰성을 극대화할 수 있다. On the other hand, the present invention has wires on each of the left and right arm portions and is wound and unwound equally by a single pulley, so that one color sensor is applied to each of the left and right, and the two color sensors simultaneously output the start and end points, the distance traveled by the wire, and a hardware stop signal, and in the case of normal operation, the signals input from the detection sensors on both sides are the same considering a certain error, so that the reliability of the product can be maximized by implementing duplication of sensor detection that performs operation after determining that the two signals are the same.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. Although the invention made by the present inventor has been specifically described according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

본 발명은 관절 구조가 적용된 암부를 착용자의 등 방향으로 회전시켜 접힘에 따라, 포장, 보관 및 이동이 용이하고, 와이어의 이동 위치를 정확하게 감지해서 와이어를 승강 동작시키는 모터의 구동을 제어할 수 있는 웨어러블 로봇 및 그의 와이어 감지 방법 기술에 적용된다.The present invention is applied to a wearable robot and its wire detection method technology, which can control the operation of a motor that raises and lowers a wire by accurately detecting the movement position of a wire by folding the arm portion to which a joint structure is applied by rotating it toward the wearer's back, thereby facilitating packaging, storage, and movement.

10: 웨어러블 로봇
11: 본체 12: 암부
13: 동력 발생부 14: 동력 전달부
15: 제어부 16: 전원 공급부
17: 텐셔너 18: 와이어
19: 손잡이부
21: 지지부 211,212: 제1,제2 지지부재
22: 조인트부 221,222: 제1,제2 조인트부재
23: 가이드부 231 내지 234: 제1 내지 제4 연결부재
241,242: 제1,제2 고정부재 251 내지 253: 제1 내지 제3 지지 베어링
26: 회전 부싱 27: 스토퍼
31: 모터 32: 풀리
33: 기어 유닛 34: 모터 컨트롤러
35: 스위칭부 36: 슬라이드 유닛
37: 이동 가이드부 38: 텐셔너 와이어
39: AND 게이트
40: 감지부
41: 감지센서 42: 표시부재
43: 센서 케이스 44: 센서 보드
45: 발광체 46,47: 제1,제2 반사체
48: 색상 표시부재 481 내지 483: 제1 내지 제3 표시부재10: Wearable Robots
11: Body 12: Dark part
13: Power generation unit 14: Power transmission unit
15: Control unit 16: Power supply unit
17: Tensioner 18: Wire
19: Handle
21: Support member 211,212: First and second support members
22: Joint part 221,222: First and second joint members
23: Guide section 231 to 234: First to fourth connecting members
241,242: First and second fixed members 251 to 253: First to third support bearings
26: Rotating bushing 27: Stopper
31: Motor 32: Pulley
33: Gear unit 34: Motor controller
35: Switching unit 36: Slide unit
37: Moving guide part 38: Tensioner wire
39: AND gate
40: Detection unit
41: Detection sensor 42: Display member
43: Sensor case 44: Sensor board
45: Light source 46,47: First and second reflectors
48: Color display member 481 to 483: First to third display members

Claims

The main body is placed on the user's back or waist area.
A pair of arm parts extending forward from the main body through the user's shoulder area,
A pair of handles for holding heavy objects,
A power generating unit that generates auxiliary power to lift the above-mentioned heavy object,
A power transmission unit that connects the power generation unit and each handle unit via the pair of female units and selectively provides the auxiliary power to all or one of the pair of handle units; and
It includes a detection unit that detects the position of a pair of wires provided in the power transmission unit and transmits it to a motor controller provided in the power generation unit,
The above pair of female parts are arranged to be folded by rotating toward the rear of the main body using a joint structure,
The above detection unit comprises a pair of detection sensors that detect the movement of each wire by the joint structure provided in each arm and the rotational motion of the pulley provided in the power generation unit, and
It includes a plurality of indicator members indicating preset points on each wire,
The above detection sensor is provided as a color sensor that analyzes the color of the object to be measured and expresses the RGB value and light quantity as a digital code value.
The above-mentioned indicator member comprises first and second reflectors installed at the start and end points of the unwinding and winding operations of the wire,
It includes a plurality of color indicator members installed in different colors at a plurality of preset intermediate points between the above start point and the end point,
The above motor controller determines the position of the wire based on the detection signal output from each detection sensor, and controls the operation of the motor that generates power to raise and lower the wire based on the determined position.
A wearable robot characterized by initializing the position of each wire, diagnosing the movement status of each wire, and initializing the movement distance based on the detected point during repeated motion.

In the first paragraph,
Each arm is a support connected to the top of the main body;
A joint part rotatably connected to the upper part of the above support part and
It includes a guide part rotatably connected to the upper part of the above joint part,
A wearable robot characterized in that a plurality of stoppers are provided on the upper part of the support part, the lower part of the guide part, and the lower part and upper part of the joint part, respectively, to limit the maximum rotation angle during the forward rotation movement of the arm part.

delete

In the first paragraph,
The above detection sensor generates an interrupt signal according to the amount of light detected by the reflector when the operating range of the wire goes beyond the start and end points.
The above power generation unit includes a switching unit that drives the motor according to the control signal of the motor controller, and
It further includes an AND gate provided between the above motor controller and the switching unit,
A wearable robot characterized in that the AND gate outputs a low signal to the switching unit to stop driving the motor when the interrupt signal is input.

In the first paragraph,
The above detection sensor is installed inside a case that blocks external light,
A wearable robot characterized in that a light emitting body that emits light toward the wire is installed on the same plane as the detection sensor on the sensor board on which the detection sensor is installed.

In the wire detection method of a wearable robot described in any one of claims 1, 2, 5 and 6,
(a) a step of installing color indicators of different colors at preset start and end points and multiple intermediate points on a pair of wires connecting a motor and pulley of a power generating unit and a pair of handles;
(b) a step of driving the motor to unwind and wind the wire and setting the initial position of the wire based on a point detected by a pair of detection sensors;
(c) a step of diagnosing whether an abnormality has occurred based on the calculated movement distance during the movement of the wire and the detected position using the pair of detection sensors, and generating a warning notification when an abnormality has occurred; and
(d) A wire detection method for a wearable robot, characterized in that it includes a step of calculating a movement distance using the count number of a Hall sensor provided in a motor when the wire moves in a predetermined section, and initializing the movement distance by comparing the calculated movement distance with the position detected by the detection sensor.

In paragraph 7,
The above step (b) is a step of driving the motor so that the wire is released from the (b1) motor controller,
(b2) A step of rotating the motor to release the wire until a detection signal is received that detects the first indicator member installed at a preset starting point from the pair of detection sensors.
(b3) a step of driving the motor so that the wire is wound;
(b4) A step of rotating the motor and counting according to a signal output from the Hall sensor until a detection signal is received that detects a second indicator member installed at a preset end point from the pair of detection sensors.
(b5) a step of driving the motor to release the wire, storing the count number each time each third display member installed at a plurality of intermediate points between the start point and the end point is detected, and counting to the start point;
A wire detection method for a wearable robot, characterized in that in the above step (d), the initialization operation of the movement distance is performed simultaneously in the pair of detection sensors that detect the positions of the pair of wires, and the start and end points are detected in the same manner.

In paragraph 7,
The above step (c) is a step of calculating the total movement distance range using the count number according to the detection signal of the hall sensor (c1), and, if the calculated total movement distance range exceeds a preset tolerance, diagnosing it as an abnormality and generating a warning notification.
(c2) A step of calculating the travel distance between each point using the count number of the above multiple intermediate points, and if the calculated travel distance is outside the preset error range, diagnosing it as an abnormality and generating a warning notification; and
(c3) A wire detection method for a wearable robot, characterized by including a step of checking whether the values of detection signals output from the pair of detection sensors are simultaneously output within a preset allowable time range, and, if an error exceeding the allowable time range occurs, diagnosing it as an abnormality and generating a warning notification.

In paragraph 9,
The above step (c) further includes a step of (c4) detecting the first and second reflectors installed outside the start and end points in each detection sensor when the motor is continuously driven at the start and end points, and an interrupt signal is generated, outputting a low signal from the AND gate to the switching unit driving the motor to stop the driving of the motor.

In paragraph 7,
The step (d) above is a step of comparing the movement distance of the wire calculated using the current count of the Hall sensor with the distance of the initially set intermediate point when the movement range during the repeated movement of the wire exceeds one or more of the multiple intermediate points, and initializing to the movement distance of the intermediate point when it is out of the error range.
(d2) When a detection signal is received from the detection sensor that a certain intermediate point is exceeded while the above-mentioned motion range is set not to exceed the plurality of intermediate points, a step of initializing the movement distance based on the intermediate point; and
(d3) Including a step of initializing the distance between each intermediate point to the stored distance of each point when each intermediate point passes the detection sensor during the process of winding or unwinding the wire while each distance between each intermediate point is calculated by the initialization setting of the wire position,
A wire detection method for a wearable robot, characterized in that all movement distance calculations and initializations detect all detection signals of the pair of detection sensors and are detected simultaneously within a preset error range.