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인체의 골격 및 관절 상에 착용되어 근력을 보조하는 근력보조장치에 있어서, 평면방향이 높이 방향이 되도록 상기 골격 상에 부착되는 복수의 레이어가 관절 연결부 측에서 서로 단부가 교차되는 중첩부를 갖도록 두께 방향으로 적층되는 복수의 레이어적층체;를 포함하고, 상기 레이어들은 상대적 슬라이딩과 회전이 가능하도록 서로 결합되며, 각각은 전극층과 유전체층을 포함하여 상대운동하는 상기 레이어들 사이에 전기장을 작용시켜 정전기력을 유발하고, 상기 정전기력은 전기 정지 마찰력을 유발하여 상기 레이어들 사이의 상대운동을 방지하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 1항에 있어서, 상기 레이어 적층체는, 제1골격 상에 위치되며 두께방향으로 서로 특정간격 이격되게 복수의 제1레이어가 배치되는 적어도 하나의 제1레이어적층체와, 제2골격 상에 위치되며 상기 제1레이어 간 특정간격 각각에 일단측 중첩부가 상기 제1레이어의 중첩부와 교차되도록 제2레이어가 배치되는 적어도 하나의 제2레이어적층체와, 제3골격 상에 위치되며 상기 제2레이어 간 특정간격 각각에 중첩부가 상기 제2레이어의 타단측 중첩부와 교차되도록 제3레이어가 배치되는 적어도 하나의 제3레이어적층체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 2항에 있어서, 상기 제1레이어의 중첩부와, 상기 제2레이어의 일단측 중첩부, 타단 중첩부, 및 상기 제3레이어의 중첩부 일측 각각에 길이방향으로 형성된 슬라이딩 슬롯이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 3항에 있어서, 상기 제1레이어와 제2레이어와 제3레이어 각각은 유전체층, 전극층, 지지층이 적층 결합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 4항에 있어서, 상기 유전체층은 Poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorotrifluoroethylene) (P(VDF-TrFE-CTFE) 및 Poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene) P(VDF-TrFE-CFE), Polyimide, BoPET (biaxially-oriented polyethylene terephthalate), Barium titanate, Titanium dioxide 중 적어도 어느 하나로 구성되는 고유전율의 유전체인 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 5항에 있어서, 상기 제1레이어적층체의 일단에 상기 제1레이어들의 상하간의 각 전극층을 전기적으로 연결하기 위한 제1전극연결단을 갖고, 제2레이어적층체에 상기 제2레이어들의 상하간의 각 전극층을 전기적으로 연결하기 위한 전극연결단을 갖고, 제3레이어적층체 일단에 상기 제3레이어들의 상하간의 각 전극층을 전기적으로 연결되고 상기 제1레이어적층체 타단에 구비된 제2전극연결단과 전선으로 연결되는 전극연결단을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 6항에 있어서, 제1레이어적층체의 제1전극연결단과, 제2레이어적층체의 전극연결단에 연결되어, 제1레이어의 전극층과 제2레이어의 전극층, 및 제3레이어의 전극층과 제2레이어의 전극층 간에 서로 다른 극의 전압을 인가하여, 상기 제1레이어적층체와 상기 제2레이어적층체 간, 및 제2레이어적층체와 상기 제3레이어적층체 간에 정전기력에 의한 전기 정지 마찰응력이 발생되도록 하는 전압인가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 7항에 있어서, 상기 제1레이어적층체와 상기 제2레이어적층체의 중첩영역에서 슬라이딩 슬롯에 관통되어 상기 제1레이어적층체와 상기 제2레이어적층체가 서로 슬라이딩과 회전이 가능하도록 연결하고, 상기 제2레이어적층체와 상기 제3레이어적층체의 중첩영역에서 슬라이딩 슬롯에 관통되어 상기 제2레이어적층체와 상기 제3레이어적층체가 서로 슬라이딩과 회전이 가능하도록 연결하는 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 8항에 있어서, 상기 제1레이어적층체와, 상기 제2레이어적층체와, 상기 제3레이어적층체 중 적어도 어느 하나에는, 레이어 간을 연결 또는, 레이어적층체를 상기 인체에 고정시키기 위한 고정용 슬롯 또는 연결홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 9항에 있어서, 상기 고정용 슬롯 또는 연결홀이 형성된 위치의 레이어 간 사이에 구비되는 보조레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 10항에 있어서, 상기 중첩부와, 슬라이딩 슬롯의 길이는 중첩영역이 최대가 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 11항에 있어서, 골격 및 관절의 폭에 기반하여 상기 레이어의 두께와 개수가 결정되며, 상기 골격의 굴곡과 경사에 기반하여, 상기 레이어 들간의 높이가 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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제 12항에 있어서, 상기 전압인가부를 제어하여 상기 제1레이어적층체와 상기 제2레이어적층체 간, 및 제2레이어적층체와 상기 제3레이어적층체 사이의 가변강성을 조절하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치
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근력보조장치 제어시스템에 있어서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 근력보조장치; 인체의 근육의 긴장정도를 실시간으로 측정하는 근육상태 측정부; 상기 근육상태 측정부에서 측정된 근육상태신호를 기반으로 움직임 의도를 예측하는 분석부; 및상기 분석부에 의해 예측된 움직임을 보조할 수 있는 가변강성을 갖도록 전압인가부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치 제어시스템
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제 14항에 있어서, 상기 근육상태신호와 움직임 의도와의 관계데이터를 분류, 학습, 업데이트하여 저장하는 DB를 더 포함하고, 상기 분석부는 상기 관계데이터를 기반으로 상기 움직임 의도를 예측하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치 제어시스템
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근력보조장치 제어방법에 있어서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 근력보조장치를 인체의 골격 및 관절상에 착용하는 단계; 근육상태 측정부가 상기 골격에 근접한 위치의 근육 긴장정도를 실시간으로 측정하는 단계; 분석부가 상기 근육상태 측정부에서 측정된 근육상태신호를 기반으로 움직임 의도를 예측하는 단계; 제어부가 상기 분석부에 의해 예측된 움직임을 보조할 수 있는 가변강성을 갖도록 전압인가부를 제어하여 상기 근력보조장치를 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 정지 마찰력을 이용한 가변 강성 근력보조장치 제어방법
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