(57)【要約】【課題】着用者の肩関節の内回転又は外回転運動を一つの自由度で安定的に模写できるウェアラブル装置の結合構造を提供する。【解決手段】本発明のウェアラブル装置の結合構造は、着用者の胴体に固定されて結合した胴体固定部と、胴体固定部から着用者の肩の上部に延びた固定リンクと、それぞれが固定リンクに側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第１リンク及び第２リンクと、着用者の肩の上部に位置し、第１リンク及び第２リンクとそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部と、回転部から下方に延びるように回転部に結合した連結部と、一端部が着用者の上腕の上端部に対応する位置で連結部に結合するが、連結部を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びて着用者の上腕に結合した上腕モジュールと、を含んでなる。【選択図】図６
2020168712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着用者の胴体に固定されて結合した胴体固定部と、
胴体固定部から着用者の肩の上部に延びた固定リンクと、
それぞれが固定リンクに側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第１リンク及び第２リンクと、
着用者の肩の上部に位置し、第１リンク及び第２リンクとそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部と、
回転部から下方に延びるように回転部に結合した連結部と、
一端部が着用者の上腕の上端部に対応する位置で連結部に結合するが、連結部を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びて着用者の上腕に結合した上腕モジュールと、
を含んでなることを特徴とするウェアラブル装置の結合構造。
【請求項２】
胴体固定部は、着用者の背面に位置し、胴体固定部には、相対的に上部に位置して着用者の背面に接触する上部プレートと、相対的に下部に位置して着用者の背面に接触する下部プレートと、上下方向に延びて上部プレートと下部プレートとを連結する背面リンクと、が含まれることを特徴とする請求項１に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項３】
背面リンクは、延びた長さ方向を回転軸として上部プレート又は下部プレートと回転可能に結合したことを特徴とする請求項２に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項４】
上部プレートは、着用者の肩よりも上部で着用者の背面に固定され、固定リンクは、上部プレートの側方に延びた位置から前方に延び、着用者の肩の上部に位置したことを特徴とする請求項２に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項５】
下部プレートは、着用者の骨盤に対応する位置で着用者の背面に固定され、下部プレートは、背面リンクと前方又は後方に回転可能に結合したことを特徴とする請求項２に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項６】
下部プレートには、上下方向に互いに離隔した位置で後方に突出するように延びた第１結合部及び第２結合部が設けられ、
背面リンクは第１結合部及び第２結合部とそれぞれ結合するが、第１結合部は背面リンクと回転可能に結合し、第２結合部は背面リンクとスライド可能に結合したことを特徴とする請求項５に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項７】
固定リンクは、胴体固定部から前方に延びて着用者の肩の上部に位置し、互いに離隔した第１ポイント及び第２ポイントで第１リンク及び第２リンクとそれぞれ回転可能に結合したことを特徴とする請求項１に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項８】
回転部は、地面と並んで延びた板状であり、互いに離隔した第３ポイント及び第４ポイントで第１リンク及び第２リンクとそれぞれ回転可能に結合し、第３ポイント及び第４ポイントから離隔した第５ポイントで連結部と結合したことを特徴とする請求項１に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項９】
上腕モジュールには、連結部を基準として上腕モジュールを上方に回転させる方向に回転トルクが作用し、
連結部が結合した回転部の第５ポイントは、第１リンクと第２リンクとが交差するポイントよりも後方に位置したことを特徴とする請求項８に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項１０】
第１リンク又は第２リンクは、固定リンク又は回転部との間でスラスト軸受（Ｔｈｒｕｓｔ  Ｂｅａｒｉｎｇ）を介して結合し、互いに上下方向に離隔して並んだ平面上に延びたことを特徴とする請求項１に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項１１】
回転部における、第１リンク及び第２リンクとそれぞれ結合したポイントから離隔した端部に位置した第１磁性体と、
胴体固定部における側方端部に位置した第２磁性体と、をさらに含み、
第１磁性体と第２磁性体は、互いに引力が作用することを特徴とする請求項１に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【請求項１２】
上腕モジュールは、着用者の上腕の外側面に位置し、上腕モジュールには、着用者の上腕の下部を介して着用者の上腕の内側面に延びて着用者の上腕を下部から支持する支持台が含まれたことを特徴とする請求項１に記載のウェアラブル装置の結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェアラブル装置の結合構造に係り、より詳細には、４節リンク構造を介して着用者の肩関節の回転を安定的に模写できるウェアラブル装置の結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェアラブルロボットは、身体の特定の部位に着用したり特定の部位を据え置いたりして身体の動きを補助するロボットであって、医療用、軍事用又は作業用に設計されている。特に、作業用ウェアラブルロボットの場合は、作業者に付加される荷重を減少させることにより負傷を防止し且つ筋力を補助するように設計されている。このようなウェアラブルロボットは、着用者の外骨格を模写したもので、身体の実際の動きと同じ動きを持つように関節を設計することが技術の核心といえる。
【０００３】
特に、ウェアラブル上腕筋力補助装置は、ツールの重量を支持する人をサポートするように構成された手動支持装置が含まれる。典型的な手動装置は、構造要素、ばね、ケーブル、滑車の組み合わせを用いて位置の範囲の下で重力を補償するように構成される。ただし、従来の技術に係るウェアラブル装置は、着用者の肩関節の水平方向回転を正しく模写することができないという問題があった。特に、着用者が肩関節の内回転又は外回転の動作をする場合に、回転の中心は、一つの固定点ではなく、移動する。したがって、着用者の上腕を支持する上腕補助装置を一つの上下方向の回転軸に対して回転可能に構成する場合には、肩関節の回転運動を正しく模写することができなかった。
【０００４】
また、これを解決するために、上下方向の回転軸を複数個に構成する場合には、余剰自由度が発生することにより、着用者に追加的な結合がさらに要求され、肩関節の外回転時に回転軸及びこれらの構成が外部に突出して事故の危険が大きく発生するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国特許第１０−１８９６１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、着用者の肩関節の内回転又は外回転運動を一つの自由度で安定的に模写するウェアラブル装置の結合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明によるウェアラブル装置の結合構造は、着用者の胴体に固定されて結合した胴体固定部と、胴体固定部から着用者の肩の上部に延びた固定リンクと、それぞれが固定リンクに側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第１リンク及び第２リンクと、着用者の肩の上部に位置し、第１リンク及び第２リンクとそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部と、回転部から下方に延びるように回転部に結合した連結部と、一端部が着用者の上腕の上端部に対応する位置で連結部に結合するが、連結部を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びて着用者の上腕に結合した上腕モジュールと、を含んでなることを特徴とする。
【０００８】
胴体固定部は、着用者の背面に位置し、胴体固定部には、相対的に上部に位置して着用者の背面に接触する上部プレートと、相対的に下部に位置して着用者の背面に接触する下部プレートと、上下方向に延びて上部プレートと下部プレートとを連結する背面リンクと、が含まれてもよい。
【０００９】
背面リンクは、延びた長さ方向を回転軸として上部プレート又は下部プレートと回転可能に結合してもよい。
【００１０】
上部プレートは、着用者の肩よりも上部で着用者の背面に固定され、固定リンクは、上部プレートの側方に延びた位置から前方に延び、着用者の肩の上部に位置してもよい。
【００１１】
下部プレートは、着用者の骨盤に対応する位置で着用者の背面に固定され、下部プレートは、背面リンクと前方又は後方に回転可能に結合してもよい。
【００１２】
下部プレートには、上下方向に互いに離隔した位置で後方に突出するように延びた第１結合部及び第２結合部が設けられ、背面リンクは第１結合部及び第２結合部とそれぞれ結合するが、第１結合部は背面リンクと回転可能に結合し、第２結合部は背面リンクとスライド可能に結合してもよい。
【００１３】
固定リンクは、胴体固定部から前方に延びて着用者の肩の上部に位置し、互いに離隔した第１ポイント及び第２ポイントで第１リンク及び第２リンクとそれぞれ回転可能に結合してもよい。
【００１４】
回転部は、地面と並んで延びた板状であり、互いに離隔した第３ポイント及び第４ポイントで第１リンク及び第２リンクとそれぞれ回転可能に結合し、第３ポイント及び第４ポイントから離隔した第５ポイントで連結部と結合してもよい。
【００１５】
上腕モジュールには、連結部を基準として上腕モジュールを上方に回転させる方向に回転トルクが作用し、連結部が結合した回転部の第５ポイントは、第１リンクと第２リンクとが交差するポイントよりも後方に位置してもよい。
【００１６】
第１リンク又は第２リンクは、固定リンク又は回転部との間でスラスト軸受（Ｔｈｒｕｓｔ  Ｂｅａｒｉｎｇ）を介して結合し、互いに上下方向に離隔しながら並んだ平面上に延びてもよい。
【００１７】
回転部における、第１リンク及び第２リンクとそれぞれ結合したポイントから離隔した端部に位置した第１磁性体と、胴体固定部における側方端部に位置した第２磁性体とをさらに含み、第１磁性体と第２磁性体は、互いに引力が作用してもよい。
【００１８】
上腕モジュールは、着用者の上腕の外側面に位置し、上腕モジュールには、着用者の上腕の下部を介して着用者の上腕の内側面に延びて着用者の上腕を下部から支持する支持台が含まれてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のウェアラブル装置の結合構造によれば、着用者の肩関節の内回転又は外回転に沿って移動する回転中心を正確に模写して違和感のない動作が可能であるという効果を有する。また、着用者の身体に固定装置を追加したり、着用者の身体から離隔するように構成が突出したりせずに一つの自由度で運動されることで、安定性を向上させるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造を示す背面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造を示す上面図である。
【図３】人体の肩を構成する関節及び回転による動きを示す図である。
【図４】人体の肩を構成する関節及び回転による動きを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造と単一軸による回転の移動経路を比較して示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造が肩関節の内回転に沿って移動する過程を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造が肩関節の内回転に沿って移動する過程を図式化して示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第１リンク及び第２リンクの移動を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第１リンク及び第２リンクの移動を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第１リンク及び第２リンクを拡大して示す拡大図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第１リンク及び第２リンクの分解斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の前後方回転構造を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の側方回転構造を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の側方回転構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、各図面に提示された同一の参照符号は、同一の部材を示す。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造を示す背面図、図２は本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造を示す上面図である。図１と図２に示すように、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造は、着用者の胴体に固定されて結合した胴体固定部１００と、胴体固定部１００から着用者の肩の上部に延びた固定リンク２００と、それぞれが固定リンク２００に側方に回転可能に結合し、互いに上下方向に離隔しながら交差する第１リンク３００及び第２リンク４００と、着用者の肩の上部に位置し、第１リンク３００及び第２リンク４００にそれぞれ側方に回転可能に結合した回転部５００と、回転部５００から下方に延びるように回転部５００に結合した連結部６００と、一端が着用者の上腕の上端部に対応する位置で連結部６００に結合するが、連結部６００を基準に上方又は下方に回転可能に結合し、着用者の上腕の長さ方向に沿って延びながら着用者の上腕に結合した上腕モジュール７００と、を含む。
【００２３】
胴体固定部１００は、着用者の胴体に固定されるように結合するもので、別途のハーネスなどを介して着用者の胴体に固定できる。固定リンク２００は、胴体固定部１００に固定されるように結合し、着用者の肩の上部に延びるように位置することができる。特に、胴体固定部１００から着用者の両側の肩にそれぞれ延びることができる。回転部５００は、第１リンク３００及び第２リンク４００を介して固定リンク２００に回転可能に結合することができる。特に、第１リンク３００及び第２リンク４００は、回転部５００及び固定リンク２００とそれぞれ側方に回転可能に結合し、これにより、固定リンク２００と回転部５００はいずれも、地面と並んだ方向に互いに回転可能に結合することができる。
【００２４】
第１リンク３００と第２リンク４００は、４節リンク構造を形成するように回転部５００と固定リンク２００にそれぞれ結合することができる。特に、第１リンク３００と第２リンク４００は、互いに上下方向に離隔して互いに並んだ平面上に延びながら、互いに交差するように配置できる。第１リンク３００及び第２リンク４００は、着用者の胴体に固定された固定リンク２００を基準にそれぞれ側方に回転することができ、第１リンク３００及び第２リンク４００と側方に回転可能に結合した回転部５００は、第１リンク３００と第２リンク４００とが交差するポイントに形成された瞬間回転中心５４０（ＩＣＲ：Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｃｅｎｔｅｒ  ｏｆ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ）を中心に回転する。すなわち、回転部５００は、第１リンク３００及び第２リンク４００が回転することにより移動する瞬間回転中心５４０を基準に回転し、回転部５００の端部が着用者の肩関節の端部の移動を模写するように回転可能であるという効果を有する。
【００２５】
上腕モジュール７００は、一端部を中心に上方又は下方に回転可能に連結部６００に結合することができる。連結部６００は、具体的に、回転部５００の一ポイントから下方に延びる第１連結部６１０と、第１連結部６１０から、地面と並んだ方向に沿って着用者の上腕の上端部に対応する位置に延びた第２連結部６２０とを含むことができる。第１連結部６１０は、着用者の背面に位置し、第２連結部６２０は、着用者の背面から外側面に延びることができる。上腕モジュール７００の一端部は、着用者の外側面で着用者の上腕の回転中心と一致する位置を中心に回転可能に第２連結部６２０と結合することができる。
【００２６】
他の実施形態として、第１連結部６１０及び第２連結部６２０とが一体になって１つの構成として、回転部５００と上腕モジュール７００とを直接連結することもできる。これにより、交差した第１リンク３００及び第２リンク４００で連結されることにより、着用者の肩関節の端部の移動を自然に模写することができるという効果を有する。
【００２７】
具体的には、上腕モジュール７００は、着用者の上腕が延びた方向に沿って延び、着用者の上腕を上方又は下方に回転させる回転トルクを発生させることができる。胴体支持部は、このような回転トルクに対する反作用を胴体において支持することができる。上腕モジュール７００の内部には、弾性力を発生させるばねなどの弾性体が含まれ、弾性体は、上腕モジュール７００が一端部を基準として上方又は下方に回転する角度に応じて巻き取られたり繰り出されたりするワイヤーに連結され、上腕モジュール７００が回転した角度に応じて弾性体の弾性力が可変することができる。
【００２８】
また、回転トルクは、弾性力の大きさ及び弾性力の作用方向に応じて可変するもので、上腕モジュール７００の内部で上腕モジュール７００が回転した角度に応じてワイヤーが巻き取られたり弾性体が変形したりするように誘導するカムがさらに含まれ、上腕モジュール７００が回転した角度に応じた回転トルクのプロファイル（Ｐｒｏｆｉｌｅ）が設計されてもよい。上腕モジュール７００は、着用者の上腕の外側面に位置し、上腕モジュール７００には、着用者の上腕の下部を介して着用者の上腕の内側面に延びて着用者の上腕を下部から支持する支持台７１０が含まれる。支持台７１０は、着用者の上腕の下部を包む形状である。
【００２９】
図３と図４は、人体の肩を構成する関節及び回転による動きを示す図である。図３及び図４を参照すると、人体の肩は、複合的な関節から構成され、これらの回転が合わせられながら、肩の内回転及び外回転をはじめとした肩甲骨の挙上、下降運動、上方回転および下方回転を実現することができる。
【００３０】
具体的には、肩関節は、水平面上に連結された胸鎖関節、肩鎖関節及び肩甲胸郭関節で構成される。肩関節を水平面に内回転又は外回転させる場合には、胸鎖関節及び肩鎖関節が同時に回転して肩甲骨及び鎖骨が回転する複合的な回転が発生する。これにより、着用者の上腕は、回転中心が変化しながら移動する。このような回転運動は、後述するように、単一の回転軸では模写することができない。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造と単一軸による回転の移動経路を比較して示す図である。図５に示すように、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造は、第１リンク３００と第２リンク４００と、が互いに交差した４節リンク構造を持つことにより、第１リンク３００及び第２リンク４００が側方に回転することにより瞬間回転中心５４０（ＩＣＲ）が回転し、これにより、回転部５００の端部（後述する第５ポイント５３０）が、着用者の肩の端部である上腕の回転中心の移動を模写するように移動することができる。
【００３２】
特に、単一の回転軸を基準に円周に沿って移動する経路に比べて、着用者の肩の端部である上腕の回転中心の移動を正確に模写するように移動することができる。これにより、着用者の動きを正確に模写して違和感のない動作が可能であるという効果を有する。
【００３３】
図６は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造が肩関節の内回転に沿って移動する過程を示す図、図７は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造が肩関節の内回転に沿って移動する過程を図式化して示す図、図８と図９は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第１リンク３００及び第２リンク４００の移動を示す図、図１０は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第１リンク３００及び第２リンク４００を拡大して示す拡大図である。
【００３４】
図６〜図１０に示すように、固定リンク２００は、胴体固定部１００から前方に延びて着用者の肩の上部に位置し、互いに離隔した第１ポイント２１０及び第２ポイント２２０で第１リンク３００及び第２リンク４００とそれぞれ回転可能に結合することができる。固定リンク２００は、着用者の背面に位置して固定された胴体固定部１００から前方に延び、着用者の肩の上部に位置することができる。特に、固定リンク２００の第１ポイント２１０及び第２ポイント２２０は、前後方に離隔するように位置し、第１ポイント２１０で第１リンク３００と結合し、第２ポイント２２０で第２リンク４００と結合することができる。第１リンク３００及び第２リンク４００は、固定リンク２００から外側方に延び、回転部５００は、固定リンク２００の外側方に位置しながら、第１リンク３００及び第２リンク４００と結合することができる。
【００３５】
また、回転部５００は、地面と並んで延びた板状であり、互いに離隔した第３ポイント５１０及び第４ポイント５２０で第１リンク３００及び第２リンク４００とそれぞれ回転可能に結合し、第３ポイント５１０と第４ポイント５２０から離隔した第５ポイント５３０で連結部６００と結合することができる。回転部５００は、地面と並んだ方向に延び、前後方に離隔するように位置した第３ポイント５１０及び第４ポイント５２０でそれぞれ第１リンク３００及び第２リンク４００に結合することができる。これにより、第１リンク３００及び第２リンク４００は、地面と並んだ方向に互いに延びながらそれぞれの端部の間で交差するように結合することができる。
【００３６】
特に、第１リンク３００と第２リンク４００は、上下方向に離隔するように配置されたものであり、第１リンク３００は固定リンク２００及び回転部５００の下部で結合し、第２リンク４００は固定リンク２００及び回転部５００の上部で結合するか、逆に結合することができる。これにより、第１リンク３００及び第２リンク４００は互いに干渉することなく交差することができる。第５ポイント５３０は、回転部５００の第３ポイント５１０及び第４ポイント５２０から離隔するように位置し、回転部５００の外側端部である。すなわち、第５ポイント５３０は、第３ポイント５１０及び第４ポイント５２０と一緒に三角形を形成するように外側方に位置することができ、回転部５００は、第３ポイント５１０、第４ポイント５２０及び第５ポイント５３０をコーナーとして有する三角形の形状である。
【００３７】
これにより、第１リンク３００及び第２リンク４００にそれぞれ回転可能に結合した回転部５００は、クロス４節リンク構造で回転する第１リンク３００及び第２リンク４００によって側方に移動し、これにより、回転部５００の第５ポイント５３０は、固定された回転中心ではなく、回転中心が移動する回転運動が可能である効果を有する。
【００３８】
連結部６００は、第５ポイント５３０で回転部５００と結合することができる。特に、第５ポイント５３０から下方に延びた第１連結部６１０と結合することができる。特に、第５ポイント５３０及び第１連結部６１０は、着用者の肩よりも後方に位置することができる。
【００３９】
第２連結部６２０は、第１連結部６１０と結合して、地面と並んだ方向に沿って着用者の上腕の上端部に対応する位置に延びることができる。特に、回転部５００と第１連結部６１０、及び第１連結部６１０と第２連結部６２０は、側方への回転が阻止されるように互いに結合することができる。これにより、着用者の肩の外回転又は内回転を模写するために、単純に従来の回転部５００と第１連結部６１０、及び第１連結部６１０と第２連結部６２０が回転可能に結合して余剰自由度を形成したのと比較して、本発明によれば、クロス４節リンク構造で着用者の肩の端部動きを正確に模写した効果を有する。
【００４０】
具体的には、図６に示すように、回転部５００における、第１リンク３００及び第２リンク４００とそれぞれ結合したポイントから離隔した端部に位置した第１磁性体５５０と、胴体固定部１００における側方端部に位置した第２磁性体１４０とをさらに含み、第１磁性体５５０と第２磁性体１４０とは、互いに引力が作用することができる。第１磁性体５５０は、回転部５００の第５ポイント５３０と一致するか或いは隣接する位置に位置することができる。第２磁性体１４０は、胴体固定部１００から側方に延びた外側方の端部に位置することができ、胴体固定部１００から固定リンク２００に延びるポイントに位置することができる。第１磁性体５５０及び第２磁性体１４０は、互いに磁性による引力が作用することができる。外力が印加されていない状態では、図６の一点鎖線で示すように、第１磁性体５５０と第２磁性体１４０間の磁気力によって、回転部５００は胴体固定部１００に固定されるように結合することができる。
【００４１】
これにより、ウェアラブル装置の結合構造は、着用者が着用していない状態で折り畳まれた状態に維持されて保管および輸送が容易であるという効果を有する。上腕モジュール７００には、連結部６００を基準として上腕モジュール７００を上方に回転させる方向に回転トルクが作用し、連結部６００が結合した回転部５００の第５ポイント５３０は、第１リンク３００と第２リンク４００とが交差するポイントよりも後方に位置することができる。
【００４２】
前述したように、上腕モジュール７００には、連結部６００を基準として上腕モジュール７００を上方に回転させる回転トルクが発生し、これに対する反作用は、連結部６００を介して胴体支持部で支持できる。具体的には、連結部６００に結合した回転部５００の第５ポイント５３０と、回転部５００の瞬間回転中心５４０である第１リンク３００と第２リンク４００とが交差するポイントとの間には、前後方向に離隔したオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）が発生することがある。特に、第５ポイント５３０は、回転部５００の瞬間回転中心５４０よりも後方に位置することにより、上腕モジュール７００で回転トルクが発生すると、回転部５００は、瞬間回転中心５４０を中心に前方に回転する力が発生することができる。これにより、回転部５００又は連結部６００は、着用者の身体とは別途のハーネスや結縛部を含まなくても、着用者の肩に密着して肩の内回転及び外回転の動きを追従することができるという効果を有する。
【００４３】
図８と図９は、具体的な第１リンク３００及び第２リンク４００が第１ポイント２１０〜第４ポイント５２０における回転による移動を示す図である。特に、第１リンク３００及び第２リンク４００は、下記数式のような軌跡を形成する。
【００４４】
【数１】
2020168712.tif 000003
【００４５】
これにより、着用者に固定された固定リンク２００を固定点として第１リンク３００及び第２リンク４００が回転することにより、回転部５００の第３ポイント５１０及び第４ポイント５２０が決定されて第５ポイント５３０が移動する軌跡が形成される。図１１は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造に含まれている第１リンク３００及び第２リンク４００の分解斜視図である。
【００４６】
図１１に示すように、第１リンク３００又は第２リンク４００は、固定リンク２００又は回転部５００との間でスラスト軸受８００（Ｔｈｒｕｓｔ  Ｂｅａｒｉｎｇ）を介して結合し、互いに上下方向に離隔しながら並んだ平面上に延びることができる。すなわち、第１リンク３００と第２リンク４００は、それぞれ固定リンク２００及び回転部５００に互いに上下方向に離隔するように結合し、それぞれの結合点である第１ポイント２１０、第２ポイント２２０、第３ポイント５１０及び第４ポイント５２０に回転可能に結合するめに軸受８００が含まれる。
【００４７】
特に、軸受８００は、スラスト軸受８００（Ｔｈｒｕｓｔ  Ｂｅａｒｉｎｇ）又はアキシャル軸受８００（Ａｘｉａｌ  Ｂｅａｒｉｎｇ）である。これにより、回転軸方向に作用する推力を支持することができるという効果を奏する。ここで、再び図１と図２を参照すると、胴体固定部１００は、着用者の背面に位置し、胴体固定部１００には、相対的に上部に位置して着用者の背面に接触する上部プレート１１０、相対的に下部に位置して着用者の背面に接触する下部プレート１３０、及び上下方向に延びて上部プレート１１０と下部プレート１３０とを連結する背面リンク１２０が含まれる。
【００４８】
特に、上部プレート１１０は、着用者の肩よりも上部で着用者の背面に固定され、固定リンク２００は、上部プレート１１０の側方に延びた位置から前方に延びて着用者の肩の上部に位置することができる。上部プレート１１０は、着用者の肩よりも上部に位置するように着用者の頚椎の後方に位置し、着用者の首に接触して支持できる。固定リンク２００は、上部プレート１１０から外側方に延びながら前方に延び、着用者の肩の上部に位置することができる。
【００４９】
図１２は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の前後方回転構造を示す図である。図１２に示すように、下部プレート１３０は、着用者の骨盤に対応する位置で着用者の背面に固定され、下部プレート１３０は、背面リンク１２０と前方又は後方に回転可能に結合することができる。具体的には、下部プレート１３０には、上下方向に互いに離隔した位置から後方に突出するように延びた第１結合部１３１及び第２結合部１３２が設けられ、背面リンク１２０は第１結合部１３１及び第２結合部１３２とそれぞれ結合し、第１結合部１３１は背面リンク１２０と回転可能に結合し、第２結合部１３２は背面リンク１２０とスライド可能に結合することができる。
【００５０】
第１結合部１３１は、下部プレート１３０と背面リンク１２０とがヒンジ結合１２３によって回転可能に結合することができる。第２結合部１３２は、第１結合部１３１から下方に離隔した位置に設けられる。第２結合部１３２には、下部プレート１３０にスライド溝１３３が設けられ、背面リンク１２０には、スライド溝１３３に挿入された状態でスライドされるスライド突起１２４が設けられ、第１結合部１３１における回転によってスライド突起１２４がスライド溝１３３に挿入された状態でスライドできる。これにより、着用者の前方にうつむく動作又は後方に腰を反る動作を自然に模写することができるという効果を有する。
【００５１】
図１３と図１４は、本発明の一実施形態に係るウェアラブル装置の結合構造の側方回転構造を示す図である。図１３と図１４に示すように、背面リンク１２０は、延びた長さ方向を回転軸として上部プレート１１０又は下部プレート１３０と回転可能に結合することができる。これにより、着用者の上体をＹａｗ方向に回転させる動作を模写することができるという効果を有する。
【００５２】
一実施形態として、背面リンク１２０は、上部プレート１１０と背面リンク１２０の延びた長さ方向と並んだ回転軸であるＹａｗ回転軸を中心に一体に回転することができる。一方、背面リンク１２０は、下部プレート１３０とは並んだ回転軸であるＹａｗ軸を中心に回転可能に結合することができる。具体的には、図１３に示すように、背面リンク１２０は、ヒンジジョイント１２５を介してＹａｗ回転軸を中心に互いに回転可能に結合した上部リンク１２１と下部リンク１２２から構成され、上部リンク１２１は、上部に位置して上部プレート１１０と結合し、下部リンク１２２は、上部リンク１２１の下部で上部リンク１２１とＹａｗ回転軸を中心に回転可能に結合して下部プレート１３０と結合することができる。これにより、着用者は、腰椎を基準に胴体を回転させる動作が可能である。
【００５３】
本発明は、特定の実施形態について図を用いて説明したが、多様な改良および変形を加えることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００    胴体固定部
１１０    上部プレート
１２０    背面リンク
１２１    上部リンク
１２２    下部リンク
１２４    スライド突起
１２５    ヒンジジョイント
１３０    下部プレート
１３１    第１結合部
１３２    第２結合部
１３３    スライド溝
１４０    第２磁性体２００    固定リンク
２１０    第１ポイント
２２０    第２ポイント
３００    第１リンク
４００    第２リンク
５００    回転部
５１０    第３ポイント
５２０    第４ポイント
５３０    第５ポイント
５４０    瞬間回転中心
５５０    第１磁性体
６００    連結部
６１０    第１連結部
６２０    第２連結部
７００    上腕モジュール
７１０    支持台
８００    軸受、スラスト軸受、アキシャル軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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