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착용로봇의 연구 및 사용이 증가함에 따라 안전성에 대한 요구가 증가했다. 그러나 현재 착용로봇의 안전성에 대한 연구는 제한적이다. 착용로봇의 안전 요구 조건을 제안한 ISO 13482에서도 착용로봇의 안전성에 대한 정량적 요구 사항을 제시하지 않는다. 그러므로 착용로봇의 안전성을 높이고 정량적 안전 요구 조건을 제시하기 위해 착용로봇에서 발생하는 상해를 연구하였다. 추가적으로 실제 착용로봇에 제안된 정량적 요구 사항을 적용 할 수 있는 측정 방법을 제안한다. 마지막으로 제안된 정량적 요구 사항을 검증하기 위해 사람의 신체적 특성과 유사한 test dummy를 개발한다.
착용로봇을 사용했을 때의 부작용을 수집하고 분석하여 착용로봇에서 발생하는 주요한 상해는 피부상해인 pressure ulcer라고 파악하였다. 그리고 pressure ulcer에 관한 실험 데이터를 수집하고, 착용로봇에서 측정하기 용이한 압력으로 변환하여 압력-시간 착용로봇 피부 상해 발생 예측 ...

착용로봇의 연구 및 사용이 증가함에 따라 안전성에 대한 요구가 증가했다. 그러나 현재 착용로봇의 안전성에 대한 연구는 제한적이다. 착용로봇의 안전 요구 조건을 제안한 ISO 13482에서도 착용로봇의 안전성에 대한 정량적 요구 사항을 제시하지 않는다. 그러므로 착용로봇의 안전성을 높이고 정량적 안전 요구 조건을 제시하기 위해 착용로봇에서 발생하는 상해를 연구하였다. 추가적으로 실제 착용로봇에 제안된 정량적 요구 사항을 적용 할 수 있는 측정 방법을 제안한다. 마지막으로 제안된 정량적 요구 사항을 검증하기 위해 사람의 신체적 특성과 유사한 test dummy를 개발한다.
착용로봇을 사용했을 때의 부작용을 수집하고 분석하여 착용로봇에서 발생하는 주요한 상해는 피부상해인 pressure ulcer라고 파악하였다. 그리고 pressure ulcer에 관한 실험 데이터를 수집하고, 착용로봇에서 측정하기 용이한 압력으로 변환하여 압력-시간 착용로봇 피부 상해 발생 예측 알고리즘을 제안했다.
제안된 피부 상해 발생 예측 알고리즘을 실제 착용로봇에 적용하기 위해서 압력 측정에 적합한 센서를 선택해야한다. 이를 위해 센서의 특성을 평가할 수 있는 장비를 개발하고 정밀한 힘 제어를 위한 슬라이딩 모드 힘 제어기를 설계하여 적용하였다. 마지막으로 압력 센서 캘리브레이션 장비를 사용하여 FSR 센서가 착용로봇에 적합한 센서임을 확인하였다.
개발된 피부 상해 발생 예측 알고리즘을 검증하기 위해 인간의 생체역학적 물성과 유사한 test dummy를 개발했다. 개발된 test dummy는 여러 실리콘을 복합적으로 사용하여 제작되었다. 개발된 test dummy를 사용하여, 착용로봇 사용 환경을 재현하는 시스템을 구축하고, 시스템을 활용하여 착용로봇 사용 조건에서 발생하는 압력을 측정하였다. 측정 결과에 의하면 착용로봇의 체결부에서 발생하는 압력과 착용로봇과 test dummy 사이의 작용력이 선형관계임을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

As the research and use of wearable robots increases, the demand for safety has increased. However, the research on the safety of currently wearable robots is limited. ISO 13482, which proposes safety requirements for wearable robots, does not suggest quantitative requirements for the safety of wear...

As the research and use of wearable robots increases, the demand for safety has increased. However, the research on the safety of currently wearable robots is limited. ISO 13482, which proposes safety requirements for wearable robots, does not suggest quantitative requirements for the safety of wearable robots. Therefore, in order to improve the safety of the wearable robot and to propose a quantitative requirement, an injury occurring in the wearable robot is studied. In addition to this, a measurement method is proposed so that the proposed quantitative requirements can be applied to actual wearable robots. Finally, to verify the proposed quantitative requirements, we develop a test dummy that is similar to the physical characteristics of a person.
We collected the side effects of using the wearable robot and judged that the pressure ulcer was the most dangerous injury that occurred in the wearable robot. Then, the experimental data related to the pressure ulcer were collected and converted to the pressure that can be easily measured in the wearable robot, and a pressure-time wearable robot skin injury estimation algorithm was proposed.
In order to apply the proposed skin injury estimation algorithm to an actual wearable robot, a sensor suitable for pressure measurement should be selected. Therefore, we developed the instrument to evaluate the sensor, and designed a sliding mode force controller for precise force control. Finally, we choose FSR sensor as a suitable sensor for wearable robot by using developed equipment.
In order to verify the developed skin injury estimation algorithm, we developed a test dummy similar to human physical characteristics. The developed test dummy was made by using various silicon. Using the developed test dummy, we constructed a system to simulate the wearable robot usage environment and measured the pressure using the system.

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