초록 ▼

□ 연구개요
의료기기로서의 착용형 보조로봇이 상용화되기 시작하면서, 재활의 여러 단계에서 로봇을 활용한 치료가 활발해지기 시작함. 로봇을 활용한 재활치료의 경우 제조사에 따른 작동원리에 차이가 있어 그 활용법과 효과검증 방법이 제한적임. 일반적인 운동기능평가는 로봇치료의 전과 후의 비교로 이루어 지며, 동작분석 및 보행분석도 치료 전후로 비교됨. 거치식이나 트레드밀 형태가 아닌 Overground 보행을 하는 재활로봇의 경우 로봇착용 중 3차원 marker를 이용한 동작분석을 적용해볼 수 있다고 생각되지만, 로봇-인간 모델이

□ 연구개요
의료기기로서의 착용형 보조로봇이 상용화되기 시작하면서, 재활의 여러 단계에서 로봇을 활용한 치료가 활발해지기 시작함. 로봇을 활용한 재활치료의 경우 제조사에 따른 작동원리에 차이가 있어 그 활용법과 효과검증 방법이 제한적임. 일반적인 운동기능평가는 로봇치료의 전과 후의 비교로 이루어 지며, 동작분석 및 보행분석도 치료 전후로 비교됨. 거치식이나 트레드밀 형태가 아닌 Overground 보행을 하는 재활로봇의 경우 로봇착용 중 3차원 marker를 이용한 동작분석을 적용해볼 수 있다고 생각되지만, 로봇-인간 모델이 거의 존재하지 않아 현재로는 일반적인 분석이 불가능 함. 본 연구에서는 로봇을 착용하고 중에 로봇의 보조력으로 인한 인체 관절,모멘트의 변화를 분석할 수 있도록 하는 동작분석시스템을 연구하고자 함. 특히 공간의 제약이 있는 force plate 시스템을 대신할 로봇내장형 지면반력 시스템을 구성하여 vertical, anteroposterior, mediolateral 방향의 지면반력을 측정하고자 하였음. 이와 더불어 로봇에서 측정되는 로봇-인간 시스템의 관절각정보와 인체 측정 정보를 활용하여 로봇을 착용한 상태에서의 동작을 분석함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 지면반력을 측정할 수 있는 유연한 다축 힘센서를 개발하였음. 고주파 융착 폴리우레탄 공기주머니 내부에 압력센서를 내장하고 액체실리콘으로 형태를 고정하여 3축을 측정할 수 있는 모둘을 제작함. 모듈 하나 당 60kgf 까지 측정할 수 있었으며, 모듈 4개를 사용하여 발바닥 센서를 제작하는 경우 정적 상태의 240kgf 까지 측정 가능함. 아웃솔 형태의 착용형 보행분석 시스템을 개발하여, 공간의 제약없이 보행주기, 유각기의 발각도, 압력중심점 등을 실시간으로 측정함. 로봇 착용시의 동작분석을 위해, 3차원 동작분석 장비를 활용하여 로봇 보행을 측정하고, 로봇 착용 상태의 인간 근활성도 및 로봇-인간 상호작용을 확인하기 위한 센서 시스템을 개발함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 연구개발과제의 활용방안
인간-로봇 동작분석이 실시간으로 가능해지면, 착용형 로봇과 연계된 어플리케이션이 개발될 것이고 훈련 상태 모니터링을 할 수 있게 되며, 게임과 같은 다양한 훈련 프로그램을 추가해 로봇재활분야에 활용될 것임.
○ 연구개발과제의 기대효과
착용형 로봇은 그 구동력의 제공으로 근력의 보조효과가 있음이 밝혀짐. 그러나 일시적인 보행보조가 아닌 재활에서의 효과는 다양한 분야에서 지속적인 연구를 수행하고 있음. 짧은 주기의 반복 로봇보행훈련 인한 근신경계의 회복은 직접적인 효과가 될 것이고 장시간 휠체어 생활을 한 환자의 로봇훈련으로 인한 배뇨기능 향상과 자신감 향상은 부수적인 효과가 될 것임. 로봇착용중의 근골격계 운동을 분석할 수 있게 되면, 치료프로토콜과 로봇 설정값의 결정에 중요한 지표로 사용될 수 있음.
인간-로봇의 3축 지면반력 측정 연구는 다양한 동작에서의 균형안정성과 착용자의 불편함을 감소시키는 로봇 하드웨어 설계 연구의 기초자료로 활용될 수 있으며, 계단이나 경사로에서의 실시간 자세제어 연구에 필수적인 요소가 될 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 가. 1차년도 ... 4
• 나. 2차년도 ... 7
• 다. 3차년도 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 끝페이지 ... 20