사이즈 체계 기반 3D 프린팅 pHRI와 기존 우레탄 폼 pHRI의 체형맞춤성 단일사례 비교 연구 - 하지마비장애인용 웨어러블 로봇을 중심으로 -
A single case comparison study on the customization of 3D printing pHRI based on sizing system versus conventional urethane foaming pHRI - Focusing on wearable robots for paralyzed people -
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초록
본 연구에서는 하지 마비 장애인용 웨어러블 로봇의 체형-맞춤을 개선할 수 있는 사이즈 체계 기반의 3D 프린팅 pHRI(Physical Human-Robot Interface)를 개발하여 제안하고자 하였다. 제안하는 새로운 pHRI 개발을 위해 사이즈 구간 세분화와 구간별 평균 인체모델 생성 기법을 활용한 사 이즈 체계 생성을 첫 번째 인체공학적 설계 전략으로 수립했으며, pHRI의 결합 위치와 형상을 조절할 수 있는 가변구조 적용을 두 번째 인체공학적 설계 전략으로 수립하였다. 기존 우레탄 폼 pHRI와의 단일사례 비교 평가 (압력 분포 실험과 사용 만족도 평가)를 통해 제안하는 pHRI의 체형-맞춤 성능을 확인하였다. 본 연구에서는 사이즈 체계와 위치 및 형상 조절 기능 을 적용한 3D 프린팅 pHRI를 개발하였고 웨어러블 로봇의 간편/최적 체형 -맞춤을 구현할 수 있는 새로운 접근 방법을 제시했다는 측면에서 의의가 있다. 또한, 개발된 사이즈 체계는 다양한 유형의 웨어러블 로봇 pHRI에 적용할 수 있으며, 표준화된 pHRI 템플릿 라이브러리로도 그 활용가치를 기대할 수 있다.
Abstract
In this study, the research develops and advocates for a sizing system-based 3D printing Physical Human–Robot Interface (pHRI) as a new approach that can improve the simple/optimal body-shape-fit problem of wearable robots for paralyzed people. The first ergonomic design step was to create a sizing system using the segmentation of size sections and an average human model generation technique for each section, and the second was to apply a variable structure that can adjust the position and shape of pHRI. It was established as a strategy and the research developed a 3D printing pHRI based on the sizing system. Through a single case comparison evaluation (pressure distribution and user satisfaction), it was confirmed that the sizing system-based 3D printing pHRI showed more effective body-shape-matching performance than the existing pHRI, and thus, its effectiveness was confirmed. The study is significant in that it presents a new approach to realizing the simple/optimal body-shape-fit of a wearable robot through 3D printing pHRI applying the sizing system and position and shape adjustment functions. In addition, the developed sizing system can be applied to various types of wearable robot pHRI, and its utility value can be expected from a standardized pHRI template library.
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