초록 ▼

최종목표
o 3D프린팅 공정기술(25%)을 이용한 인체 맞춤형 초경량형(8.5kg 급) 근력보조시스템 개발.
▪3D프린팅 인체 맞춤형 복합수지 성형기술 개발.
▪3D프린팅 + 복합재 성형 융복합(25%) 기술 개발.
▪3D프린팅 기술 적용 경량형(8.5kg 급) 근력보조시스템.
o End Product
- 3D 복합수지 프린팅(기) : 1건
- 작업자용/사회약자용 근력보조시스템 : 2건
- 근력보조 시(처)메뉴얼 : 1건

지원내용 및 결과
■ 1M급 초대형 프린팅 시스템

최종목표
o 3D프린팅 공정기술(25%)을 이용한 인체 맞춤형 초경량형(8.5kg 급) 근력보조시스템 개발.
▪3D프린팅 인체 맞춤형 복합수지 성형기술 개발.
▪3D프린팅 + 복합재 성형 융복합(25%) 기술 개발.
▪3D프린팅 기술 적용 경량형(8.5kg 급) 근력보조시스템.
o End Product
- 3D 복합수지 프린팅(기) : 1건
- 작업자용/사회약자용 근력보조시스템 : 2건
- 근력보조 시(처)메뉴얼 : 1건

지원내용 및 결과
■ 1M급 초대형 프린팅 시스템 개발
· 직교로봇 방식을 이용한 리니어 시스템(LM 가이드 TM Screw)으로 기구부 정밀도 확보
· PID제어로 정밀도 향상
· 전자식이 아닌 기계적 오토레벨링 시스템 적용으로 출력물의 기구적인 오차 방지로 안정적인 안착 시스템 확보
· 익스트루더 기어비 3.5:1로 안정적인 필라멘트 출력시스템 구축
· 대형 출력물 착탈용 계면활성재 개발
■ 이종재료 3D프린팅 기법 개발
· 이중/삼중 노즐 시스템 개발로 이종재료 프린팅 시스템 확보
· 상/하 이동 방식의 오토레벨링 센서 개발
■ 멀티 익스트루더 스위칭 노즐 시스템 개발
· CAM 방식을 이용한 상/하 이동식 익스트루더 자체 개발
· 열팽창률이 서로 다른 이종재료 혼탁 없는 프린팅 기술 개발
■ 3D프린팅 상태정보 시스템 개발
· 실시간 프린팅 모니터링 및 원격제어 시스템
· 모니터링으로 프린팅 오류 감시 시스템 구축
■ 근력보조기기 경량 시스템 개발
· 기존 금속 파트의 경량 플라스틱으로 대체로 경량 시스템 구축
· 고강도 카본함유 폴리머 프린팅 기술 확보
· 고강성 나일론 프린팅 기술 확보
■ 근력보조 시스템 개발
· 사회적약자의 근력 보조 시스템 개발
· 근골격계 질환 및 산업재해를 방지할 목적의 근력 보조 시스템 개발
■ 근골격 보조 시스템 개발
· 사회적약자의 근력 보조 시스템 개발
· 반복 작업 등에 의해 근골격계 장애가 예상되는 직업/직종의 근골격 보조 시스템 개발
■ 인체모델 결합 동역학 모델 생성
· 근감소증 환자 맞춤 하지 근골격 모델 구축을 통한 국내개발 시처방 프로그램 완성
· 프로토콜 관련한 프로그램화를 통해 한국형 설계변수 도출 및 향후 S/W화 구축 예정
· 맞춤형 근골격 시스템용 임상평가 프로토롤 제시
■ 근력보조 시스템 구조 설계 및 시스템 제작
· 사회적업자용 근력보조 시스템 개발기술 확보
· 사회적약자용 근력보조 시스템 개발기술 확보
· 보행훈련 재활로봇 및 웨어러블 로봇 개발에 적용 가능성 확인
· 웨어러블 로봇에 이용할 수 있는 소형화, 경량화 개발에 적용 가능성 확인
· 근로복지공단 근골격계 질환 예방사업과 연계하여 시장공략 가능 확인

기술개발 배경
•적용대상이 근력이 충분하지 않는 노인 및 사회적 약자이기 때문에 로봇의 무게를 줄이고 위한 3D 기술 융복합.
•기존의 슈트 제조방법에서 벗어난 제작 방식으로 착용자의 신체 부위를 3차원 스캐너로 촬영하고 이를 현장에서 바로 3D프린터를 이용하여 탄소섬유 슈트를 제작.
•로봇 기구부 골격은 티타늄으로 지지하고 그 외 슈트 부분은 탄소섬유를 3차원 프린터로 출력하여 착용이 편리한 맞춤형 로봇을 제작.
•착용자 개인 별 맞춤형 슈트 제작이 가능하고 제작 단가 절감과 착용자의 동작 의도를 관절이 움직이기 전에 근육 신호로 파악하여 반영하고 증폭시켜주는 제어방식을 적용.
•본 과제를 통하여 개발 하고자 하는 착용 로봇은 하지 전용 근력 보조 기구로 아래 개요도와 같이 허리, 허벅지, 정강이, 발목에 링크가 구성되어 있고 인체 착용 시 해당 링크는 양 옆 직렬 구성 각 관절에는 회전형 구동기(전기 모터)가 각각의 링크를 구동 시키게 되며, 전기 모터는 감속기를 이용하여 속도를 감속시키고 토크를 강화함.
•고관절(hip joint)은 3자유도이며 발목관절(ankle joint)은 수동 회전관절만 구성하고 발 기구부의 바닥면에는 지면과 접지 시 반력을 측정할 수 있는 센서를 장착하여 지면 반력 및 지지 상태를 측정 할 수 있도록 구성.
•수동소자의 활용을 통해 구동부의 힘을 보조하여 주는 역할을 할 수 있으며, 구동부의 설계 용량 감소 및 제어를 단순화.

핵심개발 기술의 의의

적용 분야
· 맞춤형 대형 3D 프린팅 부품 제작
· 의료분야 및 재활분야 경량 및 고강성 복합소재 부품제작
· 이종재료 프린팅으로 다기능성 부품 제작
· 근력보조 시스템 개발
· 근골격 보조 시스템 개발

(출처 : 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 초록 ... 3
• 정보통신·방송 연구개발사업 주요 연구성과 ... 16
• 목차 ... 37
• 제1장 당초 RFP ... 38
• 제2장 서론 ... 40
• 제1절 과제의 개요 ... 40
• 제3장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 42
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 42
• 제2절 연차별 목표 및 평가 방법 ... 47
• 제3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 61
• 제4절 수행 결과의 보안등급 ... 292
• 제5절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 292
• 제4장 결과 및 사업화 계획 ... 293
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 293
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 293
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 294
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 295
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 313
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 313
• 제3절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 314
• 제4절 고용 창출 효과 ... 321
• 제5장 성과활용계획 ... 323
• 제1절 성과활용방향 ... 323
• 제2절 차수별 성과활용계획(성과활용기간) ... 325
• 제3절 자립운영 방안 ... 326
• 부록1. 결과물에 대한 언론홍보방안(실적 또는 계획) ... 327
• 부록2. 시험성적서 관련 서류 ... 330
• 부록3. 기타 성과물 ... 335
• 끝페이지 ... 505