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외골격 보행보조로봇 개발을 위한 정상인의 계단보행특성 분석
Analysis of stair walking characteristics for the development of exoskeletal walking assist robot 원문보기

재활복지공학회논문지 = Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology, v.6 no.2, 2012년, pp.15 - 22  

조현석 (재활공학연구소) ,  장윤희 (재활공학연구소) ,  류제청 (재활공학연구소) ,  문무성 (재활공학연구소) ,  김창부 (인하대학교 기계공학과)

초록
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외골격 보행보조로봇은 로봇 시스템을 인체에 직접 착용하는 형태이므로 기구적인 측면에서는 인체 근골격 구조에 최적화된 메커니즘으로 구성되어야 하며, 제어적인 측면에서는 근골격계의 손상을 일으킬 수 있는 로봇의 부적합한 거동을 예방할 수 있는 안전장치를 갖추어야 한다. 외골격 보행보조로봇을 개발하기 위해서는 보행이나 근골격계의 거동특성에 대한 이해 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 최적화된 로봇시스템 설계를 위하여 구동장치의 관절력과 동력 용량을 예측하였으며 몇 가지 보행동작에 대한.관절거동특성을 파악할 수 있는 자료를 획득하였다. 평지보행을 제외한 나타나는 주요한 동작으로는 계단오르고 내리기, 안기, 서기, 경사면 걷기 등이 있다. 본 연구에서는 경사면 걷기를 제외한 모든 동작에 대한 동작 실험을 수행하고 분석하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The mechanical system of wearable walking assist robot needs to be optimized for adapting with human body structure and the planned control algorithm should have a secure procedure when a incongruity situation which can cause musculoskeletal injury occurs because a wearable robot is attached to a bo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 후)건 측과">건측과 환측의 근육 활성도를 분석하여 이들의 보행 특성을 평가하였다. 그 밖에도 많은 연구자들이 이와 유사한 연구를 수행하여 인간의 계단 보행 특성을 규명하기 위한 정량적 데이터를 제공하고자 하였으며, 고령자 또는 장애인의 보행 특성을 분석하여 이들의 재활 치료와 생활 환경 개선의 필요성을 제시하고 있다. 상기에 언급된 대다수의 연구 목적과 달리 본 연구에서는 외골격 보행보조로봇의 개발에 필요한 인체 거동 특성의 분석을 목적으로 하며 그 중 가장 핵심을 이루는 계단 보행을 그 대상으로 한다. 계단 본 연구에서는 웨어러블 보행로봇의 개발을 위하여 구동부 용량 산출에 필요한 다양한 보행 조건에 따른 정상인 보행 실험 및 시뮬레이션과 웨어러블 보행로봇 착용 상태에서의 보행 시뮬레이션을 수행하였으며 다음과 같은 관절 구동부 용량 예측 결과와 각 관절의 조건에 따른 동작 특성을 도출할 수있었다.
  • 후)276mm로">276mm 로 일반적인 계단 규격보다 약간 크게 설정하였다. 이는 다소 열악한 환경을 적용하여 개발될 시스템의 안전계수 확보하고자 하였다. (그림 1)
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
외골격 보행보조로봇은 기구적인 측면이나 제어적인 측면에서 어떻게 구성되어야 하는가? 외골격 보행보조로봇은 로봇 시스템을 인체에 직접 착용하는 형태이므로 기구적인 측면에서는 인체 근골격 구조에 최적화된 메커니즘으로 구성되어야 하며, 제어적인 측면에서는 근골격계의 손상을 일으킬 수 있는 로봇의 부적합한 거동을 예방할 수 있는 안전장치를 갖추어야 한다. 외골격 보행보조로봇을 개발하기 위해서는 보행이나 근골격계의 거동특성에 대한 이해 및 분석이 필요하다.
RGO가 실생활에서의 활용이 힘든 이유는 무엇인가? RGO는 주로 마비환자의 보행 훈련용으로 사용되어 왔으며 실생활에서의 활용은 매우 힘들다. 이는 실생활에서의 안전성 확보 및 계단, 기립 등의 동작을 가능하게 하기 위해서는 외부 동력의 제공이 필수적이기 때문이다.
RGO는 어떤 기기인가? 이중지팡이, 보행기 등으로는 전혀 보행이 불가능한 하반신 마비환자의 보행을 위한 장치가 착용형 보행 보조기기이다. 무동력식 착용형 보행 보조기기인 RGO(Reciprocating Gait Orthosis)는 이미 오래전에 고안되어 보급되어 왔다. RGO는 주로 마비환자의 보행 훈련용으로 사용되어 왔으며 실생활에서의 활용은 매우 힘들다.
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