초록 ▼

1. 최종목표
본 과제의 최종 목표는 어깨와 목덜미에 대한 유연(Kneading), 압박(acupressere) 등의 여러 가지 형태의 물리적 자극이 가능한 사람 손과 유사한 로봇 메카니즘과 이를 구동하기 위한 구동회로 설계이며 이를 위하여 다음의 세부 목표가 필요하다.
- 어깨, 목덜미에 대한 유연(Kneading), 압박(acupressure) 시술이 가능한 메커니즘 설계
- 메카니즘 구동을 위한 제어회로 설계
2. 개발내용 및 결과
- 의자형 기기의 핸드 메커니즘 기본 원리를 이용하고 어깨와 목의 해

1. 최종목표
본 과제의 최종 목표는 어깨와 목덜미에 대한 유연(Kneading), 압박(acupressere) 등의 여러 가지 형태의 물리적 자극이 가능한 사람 손과 유사한 로봇 메카니즘과 이를 구동하기 위한 구동회로 설계이며 이를 위하여 다음의 세부 목표가 필요하다.
- 어깨, 목덜미에 대한 유연(Kneading), 압박(acupressure) 시술이 가능한 메커니즘 설계
- 메카니즘 구동을 위한 제어회로 설계
2. 개발내용 및 결과
- 의자형 기기의 핸드 메커니즘 기본 원리를 이용하고 어깨와 목의 해부학적 형태를 고려하여 작고 간단한 형태로 수기치료술을 위한 메커니즘을 설계하였다.
- 핸드 메커니즘은 엄지와 검지만을 갖는 손가락 2개의 형태로 구성하고 가압을 위해 소형 공압 기구와 스프링, 소형 모터 등을 사용하여 설계하였다. 어깨와 목 부위에 가해지는 적정한 압력과 자극 주파수를 산출하기 위해 산학협력을 통해 실제 시술자로부터 데이터를 추출하여 활용하였다.
- 마사지는 혈액순환 촉진, 흥분작용, 진정작용, 반사작용, 정체작용 등 많은 이로운 효과가 있으나, 전문 수기 마사지사가 아닌 마사지시스템으로 구현 시 상기의 효과를 잘 나타내지 못하거나 오히려 통증을 가중시키는 결과를 나타내기도 한다.
- 본 과제에서는 목과 어깨 주변의 승모근과 견갑거근, 삼각근에 사용되는 마사지 기법인 원형강찰법(손가락 지두를 활용하여 회전하며 누르는 방법)을 적용하여 마사지 압력과 동작, 마사지 위치 등의 정보를 수집하고, 이를 보다 전문적인 마사지시스템의 설계제작에 활용하고, 그 성능을 검증하고자 한다
- 세부 개발내용은 다음과 같다.
○ 소형 2 finger 메커니즘 설계, ○ 탄성 가압 구조의 기구 메커니즘 설계(3단계 가압)
○ 체형을 고려한 적응기구 메커니즘 설계, ○ 구동회로 설계 및 제작
○ 어깨 및 목 주변 마사지 시 마사지사의 손 동작분석
○ 어깨 및 목 주변 마사지 시 마사지사의 손 압력분포 분석
○ 마사지 동작의 시간 및 충격량 분석
○ 개발기술을 적용한 마사지기의 검증
- 임상실험은 스포츠마사지 전문가로 원형강찰법을 주로 구사하는 남성 시술자가 참여하였다. 피술자는 상지의 병리학적 요소니 손상을 받은 경험이 없는 남성 5명을 선정하였다.
피술자들의 평균나이, 체중, 신장은 각각 28.4세(±1.2), 71.5kg(±8.6), 173.3cm(±4.1)이었다.
마사지 위치 및 가압 동작 데이터를 획득하기 위해 피술자가 착석한 상태에서 시술자가 기립한 자세로 시술을 하였고, 마사지 가압력은 피술자가 마사지베드에 엎드린 자세에서 시술자의 체중을 활용하여 충분한 압력을 가하는 마사지를 실시하며 데이터를 획득하였다. 시술자와 피술자에게 실험 방법에 대해 자세히 설명하였고, 마사지 연습을 진행 후 본 실험에 임하였다.
- 개발결과 목, 목덜미, 어깨, 상박부의 주무름 및 지압이 가능한 사람손의 동작과 유사한 메카니즘을 개발하였고 이를 제어할 제어회로와 통합시스템을 제작하였다.
- 임상시험을 통해 다음과 같은 자료들을 얻어내어 기구 설계시 지압위치와 자동모드 지압 패턴을 구성하는데 적용하였다.
○ 부위별 마사지 가압력 분포 데이터 획득, ○ 부위별 가압 동작 데이터 획득
○ 부위별 가압력 및 가압 시간의 관계 데이터 획득
○ 부위별 마사지 충격량 데이터 산출, ○ 마사지 가압 위치 데이터 획득
○ 수기마사지 데이터가 반영된 마사지 시스템 검토
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
- 개발 목표로 하고 있는 기술이 적용된 제품의 경우 성능측면에서는 중/고가 시장의 일본 제품과 경쟁할 것으로 예측된다. 새로운 기능의 제품출시로 제품군의 확대, 품질 경쟁력 제고 등 당사에 대한 인지도가 높아 질 것으로 예상되며 이를 바탕으로 당사의 시장 점유율을 높여나갈 계획이다. 현재 국내 시장은 대부분 수입품이 차지하고 있으므로 국내 제품의 시장 점유율 증가는 곧 수입대체효과로 나타나게 된다.
- 기술적으로 앞서 있는 일본제품의 복제기술이 아닌 자체기술에 의한 독창적인 물리자극 메카니즘을 개발하여 성공적으로 시장에 진입하는 경우 국내기술에 의한 성공사례로 국내 다른 업체에 새로운 기술 개발을 유도할 수 있을 것이다.
- 전문적인 수기 마사지 동작을 구현하는 마사지 시스템은 가정용, 업소용 마사지뿐만 아니라, 만성적인 통증을 갖는 환자들을 치료하는 도구로 개발이 될 수 있으며, 다양한 물리자극 메커니즘을 개발하여 수입에 의존하는 수많은 의료용 도구들을 대체하는 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.
- 본 과제에서는 목, 어깨 부위에 국한하여 시스템을 개발하였지만, 본 결과를 토대로 신체의 다른 부위를 마사지하는 다양한 시스템 등이 개발된다면, 물리치료에 투자되는 인력을 대체 하고, 환자가 편리한 시간에 치료를 받을 수 있는 등 다양한 측면에서 경제적인 효과가 발생할 것으로 사료된다.
4. 적용분야
- 물리치료 전용 사람손 메카니즘의 개발은 유사한 메카니즘을 사용하는 로봇 핸드의 설계 기술로 활용할 수 있다. 로봇이 물리적인 자극이 필요한 등이나 어깨 팔 등에 시술을 하도록 하려면 물리치료 전용 사람손 메카니즘의 설계 기술이 필요하게 된다.
- 가정용이나 업소용 마사지 시스템과 의료용 전문 마사지 시스템, 운동선수용 이동식 마사지기 등 다양한 분야에 활용이 가능하다.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 현장맞춤형 기술개발 사업 최종보고서 ... 2
• 현장맞춤형 기술개발 사업 최종보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 5
• 제 1 장 서론 ... 6
• 제 1 절 개발 개요 ... 6
• 제 2 절 개발 목표 ... 7
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 8
• 제 1 절 어깨, 목덜미용 메커니즘 설계 ... 8
• 1. 개념 디자인 ... 8
• 2. 3D 모델링 설계 ... 11
• 3. 가공용 2D도면 작성 ... 17
• 4. 시제품 제작 ... 19
• 제 2 절 안마효과 극대화를 위한 제어회로 설계 ... 28
• 1. 제어회로 ... 28
• 2. 표시용 LCD ... 35
• 3. 프로그램 ... 37
• 제 3 장 효용성 극대화를 위한 임상시험(위탁기관/강릉원주대학교) ... 44
• 제 1 절 개발 개요 ... 44
• 1. 기술개발 목표 ... 44
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 44
• 3. 개발기술의 적용 결과 평가 ... 44
• 제 2 절 기술개발 내용 및 방법 ... 44
• 1. 어깨 및 목 주변 마사지시 마사지사의 손 동작분석 ... 44
• 2. 어깨 및 목 주변 마사지시 마사지사의 손 압력분포 분석 ... 50
• 3. 마사지 동작의 시간 및 충격량 분석 ... 51
• 제 4 장 개발 결과 ... 53
• 제 1 절 어깨 및 목 주변 마사지시 마사지사의 손 동작분석 ... 53
• 1. 손가락 동작의 정량화 ... 53
• 2. 근육피로도 변화의 정량화 ... 56
• 제 2 절 어깨 및 목 주변 마사지시 마사지사의 손 압력분포 분석 ... 58
• 1. 마사지시 전달되는 힘의 정량화 ... 58
• 2. 마사지 위치별 가압력 및 완압력 변화 검토 ... 60
• 제 3 절 마사지 동작의 시간 및 충격량 분석 ... 63
• 1. 마사지 동작의 시간 분석 ... 63
• 2. 마사지 동작의 충격량 분석 ... 64
• 제 4 절 개발기술을 적용한 마사지기의 검증 ... 64
• 1. 마사지기의 동작 검증 ... 64
• 2. 마사지기의 검증 결과에 따른 고찰 ... 67
• 제 5 절 성과요약 및 기대효과 ... 67
• 1. 핵심 개발성과 및 독창적 핵심기술 ... 67
• 2. 기대효과 ... 68
• 3. 제품화 계획 ... 69