3D프린팅 웨어러블 로봇 디자인 개발 연구 - 물리적 휴먼 로봇 인터페이스를 중심으로 -
3D Printing Wearable Robot Design Development Research - Focusing on the physical Human Robot Interface(pHRI) -
0
조회
0
다운로드
1
인용
0
참고문헌
키워드
초록
웨어러블 로봇의 물리적 휴먼-로봇 인터페이스(p-HRI)는 인체와 일체화된 연결성이 확보될 수 있도록 구성되어야 한다. 그러나 기존 웨어러블 로봇의 p-HRI 적용 사례를 살펴보면 기성화 된 p-HRI를 적용하여 체형-맞춤이 부적합한 경우가 대부분이다. 이에 본 연구는 웨어러블 로봇의 일체화된 연결성을 제공할 수 있는 3D프린팅 기반의 물리적 휴먼-로봇 인터페이스(3D프린팅 p-HRI)를 개발하여 제안하고자 한다. 따라서 본 연구에서는 보행기능 장애를 가지는 고령자를 위한 웨어러블 로봇을 연구대상으로 선정하였다. 3D프린팅 p-HRI 디자인에서는 3D 스캐닝, 3D 서피스 추출, 바디 서피스와 로봇 모델 커플링, p-HRI 형상 디자인의 절차로 허리, 대퇴, 하퇴, 발 고정부 p-HRI에 대한 디자인 개발을 진행하였다. 1차 평가에서는 고령자 1인을 대상으로 개발된 3D프린팅 p-HRI를 평가하였으며, 디자인 개선을 진행하였다. 2차 평가에서는 고령자 2인을 대상으로 개선된 3D프린팅 p-HRI를 평가하였으며, 효용성을 확인하였다. 본 연구의 의의는 기존의 기성화 된 p-HRI의 체형-맞춤 부적합의 문제를 개선할 수 있는 새로운 대안으로 1대1 맞춤 방식의 3D프린팅 기반 p-HRI 개발하여 제시했다는 점에 있다.
Abstract
The wearable robot's physical human-robot interface(p-HRI) must be configured to ensure integrated connectivity with the human body. However, conventional wearable robots are in most cases inadequate for body shape-fit by applying ready-made p-HRI. Therefore, in this study, a 3D printing-based physical human-robot interface (3D printing p-HRI) was developed and proposed. In this study, a wearable robot for the elderly with walking dysfunction was selected as the subject of the study. In the p-HRI design, the design of the waist, thigh, lower leg, and foot fixing parts was developed as a procedure of 3D scanning, 3D surface extraction, coupling of body surface and robot model, and shape design. In the first evaluation, the developed 3D printing p-HRI was evaluated for one elderly person, and the design was improved. In the second evaluation, the improved 3D printing p-HRI was evaluated for two elderly people, and the effectiveness was confirmed. The significance of this study is that it has developed and proposed p-HRI based on 3D printing of a one-to-one customized method as a new alternative that can improve the problem of the existing p-HRI.
참고문헌 (13)
- 엄란이, "보행보조 재활 로봇 착용에 따른 쾌적성 평가", 한국의류학회지, 44(6), pp.1107~1119 (2020), 한국의류학회[DOI]
- 황병준, "상지의 탄력저항 운동이 낙상경험 노인의 보행과 균형 능력에 미치는 영향", 한국사회체육학회지, (28), pp.407~416 (2006), 한국사회체육학회
- Cherry, M. S., "Running with an elastic lower limb exoskeleton", Journal of applied biomechanics, 32(3), pp.269~277 (2016)
- De Rossi, S. M. M., "Sensing pressure distribution on a lower-limb exoskeleton physical human-machine interface", Sensors, 11(1), pp.207~227 (2011)
- Del Carmen Sanchez-Villamañan, M., "Compliant lower limb exoskeletons : A comprehensive review on mechanical design principles", Journal of Neuroengineering and Rehabilitation, 16(1), pp.55~ (2019)
- Hamid Bateni, "Assistive devices for balance and mobility: Benefits, Demands, and adverse consequences", Arch Phys Med Rehabil, 86(1), pp.134~145 (2005)
- 김혜숙, "웨어러블 로봇의 기술 현황 조사 및 개발 방향 제안 연구", 한국의류산업학회지, 21(5), pp.640~655 (2019), 한국의류산업학회[DOI]
- Li, N., "Review on lower extremity exoskeleton robot", The Open Automation and Control Systems Journal, 7(1) (2015)
- Pons, J. L., "Rehabilitation exoskeletal robotics", IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, 29(3), pp.57~63 (2010)
- Veneman, J. F., "Design and evaluation of the LOPES exoskeleton robot for interactive gait rehabilitation", IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 15(3), pp.379~386 (2007)
- Verwulgen, S., "A new data structure and workflow for using 3D anthropometry in the design of wearable products", International Journal of Industrial Ergonomics, 64, pp.108~117 (2018)
- Langlois, K., "Design and development of customized physical interfaces to reduce relative motion between the user and a powered ankle foot exoskeleton", 2018 7th IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, pp.1083~1088 (2018), IEEE
- Tamura, T., "Evaluation of walkers for elderly people", 2001 Conference Proceedings of the 23rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2, pp.1391~1392 (2001), IEEE