손 작업공간 분석 기반 유연 손 재활 장치 개발

Abstract

40% 이상의 만성 뇌졸중 환자가 상지의 반신마비 증상을 앓고 있으며, 이는 환자의 일상 생활로의 복귀를 막는 큰 걸림돌이다. 뇌졸중 환자 손 기능의 재활을 위해 다양한 장치가 개발되고 있으나, 다양한 잡기 동작을 보조할 수 있도록 장치의 작업 공간을 최대화함을 고려한 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 뇌졸중 환자의 다양한 잡기 동작을 보조할 수 있도록 넓은 작업 공간을 가지는 소프트 로봇의 개발에 대해 논하였다. 일상 생활에서 사용되는 다양한 잡기 동작을 보조하기 위해서는 다섯 손가락을 모두 보조해야 한다. 따라서 손가락 각 관절의 움직임을 방해하지 않도록 손의 구조를 고려한 설계가 필요하다. 또한 손가락의 가동 범위를 최대화하여 다양한 잡기 동작을 구현하기 위해 손가락이 케이블의 힘에 의해 움직일 수 있는 가동 범위를 시뮬레이션 하였다. 이를 통해 보다 넓은 작업 공간을 가질 수 있는 설계 변수를 찾고 검증하였다. 또한 움직도르래의 원리를 사용하여 소프트 재질의 변형을 일으키지 않으면서 일반적인 라우팅 구조보다 약 두 배 더 큰 힘을 전달할 수 있는 라우팅 방법을 소개한다. 마지막으로 큰 물체를 잡기 위해서는 엄지를 손바닥에서 떨어뜨리는 동작을 보조할 수 있어야 하기 때문에 건강인의 대립 동작과 장치에 의해 보조된 동작을 비교하여 장치의 설계를 평가하였다.