초록 ▼

□ 연구개요
뇌졸중, 뇌성마비 등의 뇌손상 질환으로 인해 보행 장애현상을 갖는 사람들은 사회가 점점 고령화 됨에 따라 증가하고 있기에, 재활치료사 인력에 대한 부담을 낮추거나 보행 재활을 위한 접근성을 높이기 위해 로봇 기반 재활 시스템의 필요성이 대두되고 있음. 2000년대 초반부터 트레드밀을 접목한 외골격형 로봇 시스템이 다수 개발되고 이를 활용한 임상 연구가 활발히 이루어졌지만, 기존 시스템은 하지의 큰힘을 보조하기 위해 무겁고 단단하고 부피가 크다는 한계점이 있어 이를 극복하기 위해 유연하면서도 가벼운 의복 형태의 소프

□ 연구개요
뇌졸중, 뇌성마비 등의 뇌손상 질환으로 인해 보행 장애현상을 갖는 사람들은 사회가 점점 고령화 됨에 따라 증가하고 있기에, 재활치료사 인력에 대한 부담을 낮추거나 보행 재활을 위한 접근성을 높이기 위해 로봇 기반 재활 시스템의 필요성이 대두되고 있음. 2000년대 초반부터 트레드밀을 접목한 외골격형 로봇 시스템이 다수 개발되고 이를 활용한 임상 연구가 활발히 이루어졌지만, 기존 시스템은 하지의 큰힘을 보조하기 위해 무겁고 단단하고 부피가 크다는 한계점이 있어 이를 극복하기 위해 유연하면서도 가벼운 의복 형태의 소프트 웨어러블 로봇 시스템이 최근 전 세계적으로 연구되고 있음.
본 연구에서는 보행 장애 현상의 생체 역학적 분석을 토대로 소프트 웨어러블 로봇 수트를 제작하고 보행 시 수동 및 능동 보조력과 기능성 전기 자극 및 일시적 신경 억제를 동시에 적용함으로써, 기존 장치의 한계점을 극복함과 동시에 뇌손상 장애로 인해 보행 기능 장애를 갖는 사람들의 보행 기능 회복 및 일상생활 보조를 위하여 새로운 재활치료/보조 방법이 구현된 고기능성 재활보조 웨어의 개발 및 평가를 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 보행 장애 현상의 생체역학 분석
- 3차원 동작 분석, 역동역학, 근전도 신호 등을 활용하여 보행 장애 현상의 정량적인 생체역학 분석 실시의 목표를 모두 완수함
2) 보행 단계/패턴 인식 알고리즘 개발
- 동작분석 카메라로 측정한 데이터를 베이스로 FSR과 IMU 센서를 사용한 보행 단계 파악 알고리즘 개발의 목표를 모두 완수함
3) 수동형 재활 보조웨어 개발
- 최적의 보조력을 제공할 수 있는 탄성밴드 선정 및 배치 통해 피부 밀착이 가능한 의복 형태의 하지 보조 웨어 개발의 목표를 모두 완수함
4) 기능성 전기자극/전기신경억제 방법 개발
- 효과적인 전기 전달을 위한 전극 사이즈와 전기자극/전기신경억제를 위한 주파수, 강도, 타이밍 등의 최적화가 적용된 모듈 개발의 목표를 모두 완수함
5) 텐던 구동 메커니즘을 이용한 능동 보조 모듈 개발
- 생체역학 분석을 통해 고정부의 위치를 선정하고 모터와 케이블을 통해 보조력을 전달할 수 있는 탈부착 능동 구동부 설계의 목표를 모두 완수함
6) 하이브리드 재활 보조 모듈의 통합 제어
- 인식된 보행단계를 바탕으로 기능성 전기자극, 전기신경억제, 능동텐던구동이 동시에 제어되는 통합 제어 모듈 구성의 목표를 모두 완수함
7) 고기능성 보행 재활 보조웨어의 성능평가
- 성능평가 기준을 도출하고 개발한 재활 보조웨어를 사용하여 건강인과 뇌손상 환자를 대상으로 사용성 평가 수행의 목표를 모두 완수함

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구를 통해서 개발한 고기능성 재활보조 웨어는 학문적으로 텐던 메커니즘을 이용하는 소프트 로보틱스 분야와 보행 단계 인식을 위한 신호처리 분야에 대해 기여하며, 기술적으로는 기존에 시도되지 않았던 전기적 신경억제 방법을 보행 재활 및 보조에 이용함으로써 소프트 웨어러블 로봇과 기능성 전기자극의 효율성을 극대화했다는 의의를 가짐. 또한, 뇌손상 환자들의 보행재활이 병원 내에서뿐만 아니라 밖에서도 가능하게 한다는 사회적 중요성을 지니고 있으며, 향후 더 많은 환자들을 대상으로 임상실험을 한다면 경제적인 파급 효과도 기대할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 가. 연구 목표 ... 5
• 나. 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 가. 세부 연구 목표 및 내용 ... 7
• 나. 연구 추진 내용 및 결과 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 가. 학문적 파급효과 ... 18
• 나. 기술적 파급효과 ... 19
• 다. 사회적 파급효과 ... 19
• 라. 경제적 파급효과 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 24
• 끝페이지 ... 37