근력보조 로봇의 활용
작성자 : nhk2050 분류 : 시제품 | 가공/성형방법 작성일 : 2018.03.15 09:36:52 조회 : 2032 키워드 : 4차산업혁명,로봇활용,근력보조로봇,가공성형,시제품
(요약/배경)
근력보조로봇이란 사용자의 뜻에 따라 자유롭게 움직임이 가능하며 고령자의 동작을 보조하거나 로봇의 구동력을 신체의 근력에 더해 더 큰 힘을 낼 수 있는 장치를 의미한다.
(근력보조로봇의 활용대상)
근골격계가 정상인 사용자가 착용하여 본래의 신체능력보다 큰 힘을 발휘하도록 도와주는 정상인을 위한 근력보조로봇, 근력이 약화된 노인이나 환자를 보조하여 일상생활이 가능하도록 도와주는 장애인을 위한 근력보조로봇, 노인 또는 환자의 현재 행동을 적절히 보조 또는 방해하여 사용자의 건상상태를 개선시키는 재활로봇으로 구분한다.
(근력보조로봇의 기술개발동향)
뛰어난 제어성능이 보장되는 동시에 정상인이 착용하여 근력 이상의 힘을 발생시키기 위하여 고출력을 갖는 구동기가 필수 마스터(사용자)-슬레이브(근력보조로봇) 방법으로 제어하는 경우, 구동기의 역구동성은 요구되지 않으나 뛰어난 제어성능은 반드시 요구된다. 미국 Ekso Bionics사에서 유압 구동기를 사용하여 군인용 근력보조로봇을 개발하였고, 이 외에도 세계 여러 연구진이 공압 구동기, 하모닉 드라이브가 장착된 모터 등을 사용한 바 있다. 근력보조로봇의 성능은 구동기의 성능에 의해 결정되므로, 고출력 고효율 구동기 기술은 근력강화로봇의 핵심기술임. 정상인이 근력보조로봇을 착용하여 동작하는 경우, 동작의 형태가 불규칙하고 동작이 크게 일어나므로 임의의 동작에 대한 행동의지를 파악하고 모든 동작에 대해 대응 가능한 제어기술이 필수적임.
노인 및 환자가 사용하는 근력보조로봇과는 달리, 근력강화로봇은 사용자가 매번 동작을 입력하기 불편하므로 특정한 입력장치(버튼, 터치패트, 음성인식 등) 없이 행동의지를 파악하는 것이 가능해야 함. 고출력 구동기를 사용함에 따라 전력소모가 크고, 따라서 충분한 전력을 공급할 수 있는 전력공급기술이 필수적임. 리튬폴리머(LiPo) 등의 고효율 2차전지가 개발되었으나, 큰 용량의 전지는 근력보조로봇의 무게를 증가시켜 활용성을 저하시킴. 최근에는 일부 동작에서 전기를 재생산하여 효율을 극대화하고자 하는 에너지재생방식(Energy-regenerative) 구동기에 대한 연구가 진행되고 있음. 마비환자를 보조하기 위하여 마스터(근력보조로봇)-슬레이브(사용자) 방법으로 제어하고자 하는 경우에는 출력과 저항력이 모두 큰 구동기가 효율적일 수 있으나, 일반 노인 또는 수술 후 환자를 보조하기 위하여 동적특성보상 방법 또는 생체신호측정 방법을 사용할 경우에는 사용자가 동작을 통하여 근력보조로봇에 행동의지를 전달할 수 있으므로 근력보조로봇은 반드시 사용자의 동작에 저항력을 발생시키지 않아야 함. 재활로봇의 경우 사용자의 동작을 기계에 구속시키는 것이 아니라 재활치료에 필요한 힘을 신체에 전달하는 것을 목표로 하므로, 재활로봇에 사용되는 구동기는 반드시 역구동성을 갖고 구동력의 정밀한 제어가 가능해야 한다.
(그림3) 외팔 근력보조로봇 및 외골격강화로봇
Tip
로봇기술은 현재 여러 가지 산업 및 사회에서 작용되고 있고, 특히 중요한 경제적 시장을 형성하고 있다. 본 로봇기술중에서 근력보조로봇을 알아두자.
<참고자료> 본문 답변과 관련된 사이트, 문헌자료
smroadmap.smtech.go.kr/mdata/중소기업%20기술로드맵_전략보고서_05_로봇.pdf