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상지 근력 증강을 위한 외골격 로봇의 동작기법 연구
A Study on the Exoskeleton Robot Operations to Assist the Upper Limbs Power 원문보기

대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.1918 - 1919  

최재흥 (명지대) ,  오성남 (명지대) ,  추경호 (명지대) ,  손영익 (명지대) ,  김갑일 (명지대)

초록
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상체 지원 외골격 로봇은 크게 인간의 근력을 보조하는 형태와 인간의 근력을 증강하는 형태가 있다. 여기서는 인간의 근력을 증강하는 외골격 로봇을 중심으로 기술하고자 한다. 이러한 외골격 로봇은 팔의 EMG (Electromyograph;근전도) 신호를 측정하는 방법보다는 손의 힘을 직접 감지하는 방법을 통한 팔꿈치와 어깨의 엑추에이터를 구동하는 방식을 취하는 경향이 있다. 본 논문에서도 후자의 방식을 이용하여 손에 작용하는 힘을 분석하여 외골격 로봇을 움직이는 방식을 취하였다. 손의 힘 중에서도 인간을 중심으로 볼 때 위방향과 전진방향의 힘을 분석하기 위하여 2개의 F/T(Force/Torque) 센서를 사용하였으며 팔을 벌리는 동작은 엑추에이터 없이 자유롭게 동작이 가능하도록 설계하였다. 이러한 위방향 및 전진방향 힘의 크기를 팔꿈치와 어깨의 엑추에이터의 동작으로 바꾸어 인간의 동작을 도울 수 있고 힘을 증폭할 수 있는 외골격 로봇을 설계 제작하였다. F/T 센서는 손의 힘을 전기적 신호로 바꾸어주는 로드셀로 이루어지며 손의 힘을 최대한 잘 반영하기 위한 구조를 고안하였다. F/T 센서의 전기신호는 증폭기를 거쳐서 잡음을 제거한 후에 A/D 변환하여 processor에서 처리되어진다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 외골격 로봇은 상체 지원 외골격 로봇과 하체 지원 외골격 로봇이 있다. 본 논문에서는 상체 지원 외골격 로봇에 대해 다루고자 한다.[1] 상체 지원 외골격 로봇은 크게 두 가지의 형태로 나뉘어 연구가 진행되고 있다.
  • 이에 반해 손의 힘을 직접 감지하는 방법은 로드셀을 이용한 F/T 센서를 로봇에 부착하여 가해지는 힘을 측정하기 때문에, EMG 센서보다 높은 신뢰성을 가지며 가격도 저렴한 장점이 있어 더 많이 사용되어지고 있다. 본 논문에서는 이러한 F/T 센서를 이용한 근력 증폭용 상체지원 외골격 로봇을 설계 및 제작하였다. 외골격 로봇은 손의 힘만을 이용하여 팔꿈치와 어깨의 동작이 이루어진다.
  • 본 연구는 근력증강을 위한 상체 지원 외골격 로봇의 동작기법을 제안하였다. 외골격 로봇은 2축의 F/T 센서를 이용하여 손의 힘을 직접 감지하는 방식을 사용하였으며, 이를 통해 각 모터에 가해지는 토크를 계산하여 움직임을 제어하도록 했다.
  • 이러한 외골격 로봇은 센서를 팔에 부착한 외골격 로봇에 비해 착용이 용이하고, 동작이 쉬우며, 적은 힘으로도 물건을 쉽게 들 수 있다. 본 연구에서는 외골격 로봇 착용 실험을 통해 우수한 성능을 확인하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
상체 지원 외골격 로봇에는 어떤 형태가 있는가? 상체 지원 외골격 로봇은 크게 인간의 근력을 보조하는 형태와 인간의 근력을 증강하는 형태가 있다. 여기서는 인간의 근력을 증강하는 외골격 로봇을 중심으로 기술하고자 한다.
외골격 로봇은 어떤 방식을 취하는 경향이 있는가? 여기서는 인간의 근력을 증강하는 외골격 로봇을 중심으로 기술하고자 한다. 이러한 외골격 로봇은 팔의 EMG (Electromyograph;근전도) 신호를 측정하는 방법보다는 손의 힘을 직접 감지하는 방법을 통한 팔꿈치와 어깨의 엑추에이터를 구동하는 방식을 취하는 경향이 있다. 본 논문에서도 후자의 방식을 이용하여 손에 작용하는 힘을 분석하여 외골격 로봇을 움직이는 방식을 취하였다.
상체 지원 외골격 로봇에 대한 연구는 어떤 식으로 진행되고 있는가? [1] 상체 지원 외골격 로봇은 크게 두 가지의 형태로 나뉘어 연구가 진행되고 있다. 하나는 노약자의 근력을 보조하거나, 재활을 돕는 목적의 근력 보조 형태의 외골격 로봇이고, 다른 하나는 무거운 무기를 들거나, 군장을 메는 군인들의 힘을 증강시켜주는 목적의 근력 증폭 형태의 군사용 외골격 로봇이다.[4] 노약자를 위한 근력보조용 로봇은 대표적으로 일본 츠쿠바 대학의 HAL[Hybrid Assistive Leg) 등이 있으며, 근력증폭용 로봇은 대표적으로 록히드 마틴사의 HULC(Human Universal Load Carrier)등이 있다.
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