상지 재활 로봇의 효과적인 재활을 위한 가변 감쇠형 견관절 추종 메커니즘 개발

Abstract

본 논문에서는 상지 재활 로봇을 위한 가변 감쇠형 견관절 추종 장치의 설계에 대해 다룬다. 상지 재활 로봇은 견관절과 로봇의 회전 중심이 일치하도록 설계되어야 한다. 이를 위해 간단한 구조의 견관절 추종 메커니즘이 개발되었지만, 사용자의 힘을 필요로 하는 재활 운동에서는 외력으로 인한 과도한 움직임에 의해 회전 중심과의 불일치가 발생하였다. 본 가변 감쇠 메커니즘은 공압 실린더와 밸브로 구성된 구조로, 필요한 상황에 맞추어 손쉽게 감쇠력을 변경할 수 있다. 본 메커니즘의 견관절 추종 성능 검증을 위해 성인 5명에 대해 상지 동작 분석 실험을 진행한 결과, 각 방향의 동작에 대응하는 최적 감쇠력을 제공하며 동작을 수행하였을 때 견관절과 장치의 회전 중심 간 차이가 유의미하게 70~80% 수준으로 줄어들어 견관절 추종 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다.