하지 부분마비 환자의 보행 보조를 위한 발목관절 보조장치의 설계 및 제어
Design and Control of an Ankle Assist System for Patients with Paresis
- 주제(키워드) Ankle assist , paresis , actuator , design , control
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 공경철
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000063007
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
최근 전 세계적인 고령화 현상으로 인해 60세 이상의 인구의 90% 정도가 만성질환으로 인한 고통을 받고 있다. 이 중 고혈압이 가장 높은 비율을 차지하고 있으며 그 다음으로는 관절과 관련된 질환이 높은 비율을 차지하고 있으며 특히 관절질환의 경우 나이로 인한 만성질환뿐만 아니라 무리한 반복 작업을 하는 작업자와 군인 등 다양한 이유로 인해 젊은 나이층에서도 나타나고 있다. 이에 따라 신체의 부하를 줄여줄 수 있는 착용형 로봇에 대한 관심이 높아지고 있으며 다양한 환자군을 위한 입는 로봇의 개발 또한 활발하게 진행되고 있다. 현재까지 개발된 로봇은 완전마비 환자의 경우 하지를 전혀 움직일 수 없기 때문에 미리 생성된 경로를 따라 하지 관절의 동작을 생성하도록 제어되는 반면, 부분마비환자의 경우 착용자의 의도파악을 통해 필요한 순간에 고관절과 슬관절에만 보조력을 전달하는 방식으로 개발되어왔다. 두 가지 로봇의 형태 모두 발목 관절이 인체 말단에 위치하는 특성 때문에 추가적인 무게에 대해 매우 민감하다는 문제로 인해 보조력을 전달하는 방식을 탄성체와 같은 가벼운 반능동 소자를 이용한 방식으로 구성되어있다. 발목관절은 걷는 동작에 있어 다른 하지 관절에 비해 가장 큰 에너지를 소모하는 관절이기도 하며, 인체를 전방으로 밀어주는 추력을 생성하는데 가장 중요한 역할을 한다. 그래서 발목 관절의 보조력 전달방식은 반능동 방식뿐만이 아닌 능동 보조에 대한 연구가 필요하며 이를 위해 보조력 전달 방식 중 구동기와 말단(End-effector)의 위치를 다르게 할 수 있는 케이블 드리븐 형태를 적용할 수 있는 보조기를 설계하였다. 본 논문에서는 발목관절 보조력 전달에 필요한 다양한 센서와 케이블 드리븐 형태의 구동기를 적용한 발목관절 보조장치에 대해 소개한다.
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