상지 재활 로봇의 효과적인 재활을 위한 가변 감쇠형 견관절 추종 메커니즘 개발 (Development a Variable Damping Shoulder Joint Tracking Mechanism for Effective Shoulder Rehabilitation)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 43권 / 8호 / 541 ~ 547페이지
· 저자명 : 이경섭, 이건도, 박형순

초록

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.

영어초록

This paper presents the design of a variable damping mechanism for more accurate shoulder joint tracking in shoulder rehabilitation robots. When designing a shoulder rehabilitation robot, the anatomical movement of the shoulder joint should be considered to prevent the misalignment between the glenohumeral joint of the human and the joint of the robot. The passive shoulder joint tracker has been developed to freely track the slow movements of the human joint. However, misalignment occurs when the user actively creates greater external force to make fast voluntary movements like isokinetic exercise. The variable damping mechanism consists of a pneumatic cylinder and valves that can adjust the damping ratio. To verify the performance of the mechanism, motion capture analysis was conducted on five subjects. The results show that the difference between the shoulder and robot joint was significantly reduced to 70~80%, which implies that damping could improve the tracking performance.

참고자료

· 없음