인체와 접촉하는 환경에서 운용되는 근력보조용 의복형 착용로봇의 성능 평가방법 개발

Abstract

근력보조용 의복형 착용로봇은 착용자와 접촉하는 환경에서 운용되기 때문에 위험에 노출될 수밖에 없다. 따라서 이러한 형태의 로봇이 사용자에게 미치는 위험 요소에 대하여 평가하고 저감하기 위한 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 의복형 착용로봇이 착용자의 신체에 영향을 미칠 수 있는 요인들을 분석하고 이를 기반으로 성능을 평가하기 위한 방법에 대하여 기술한다. 의복형 착용로봇은 착용자에게 근력을 보조하기 위한 동작 시 인체 체결부를 통해 신체에 국부적인 압력을 줄 수 있으며, 국부적인 압력은 착용자에게 통증을 유발하는 원인으로써 지속적인 노출은 인체상해를 유발시킬 수 있다. 그리고 의복형 착용로봇의 구동력은 착용자의 관절에 보조적인 힘으로 사용됨과 동시에 다른 형태로는 동작을 방해하는 부하로도 작용될 수 있어 착용자의 신체에 부담으로 작용할 수 있다. 또한, 착용자와 착용로봇의 동작이 동기화되지 않을 경우 착용자는 이질감을 가지게 되며, 심각하게는 신체 균형에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 의복형 착용로봇을 사용할 때 인체 착용부의 국부적인 압력과 관절에 작용하는 토크 및 착용자와 로봇의 동기화를 정량적으로 평가하기 위한 방법과 그 시험과정의 개발을 목적으로 한다. 본 연구에서 개발되는 평가방법들을 검증하기 위하여 무릎 근력 보조용 의복형 착용로봇 과 인체 다리 형상을 가지는 테스트 시스템을 구축하였으며, 실험을 통한 검증을 수행하였다.