사용자 편안함을 위한 형상 기억 합금 기반 경량 웨어러블 로봇 성능평가
- 주제(키워드) 보행 보조 , 발목 보조 , 형상 기억 합금 , 인공 근섬유 착용자 편의성 , 성능 평가 , 경량 , 소프트 웨어러블 로봇 , 근활성도 , 모션 캡쳐
- 주제(DDC) 621.8
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 고제성
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000033579
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
웨어러블 로봇(wearable robot)의 편안함은 최종 사용자의 제품 채택에 있어 매우 중요한 요소임에도 불구하고 개발단계에서부터 사용자의 착용성이 함께 성능 지표로 고려되어 설계된 로봇은 전무하다. 따라서 설계 단계부터 가볍고 유연한 옷감을 소재로 하는 소프트 웨어러블 로봇을 개발하고, 새로운 웨어러블 로봇의 보조 성능을 입증하고자 한다. 본 연구에서는 형상 기억 합금 와이어를 기반으로 제작한 인공 근섬유 구동기를 기능성 옷감으로 제작한 의류와 통합하여 경량 웨어러블 로봇을 개발하였다. 1kg 이내의 이 로봇은 적은 무게와 부피를 통해 착용자의 신체적 · 심미적 편안함을 강조하였다. 편안함 및 보조 성능의 평가를 위해 보행 중 관절 각도 변화와 근전도 변화를 비교하였다. 관절 각도 측정 결과 로봇 착용 여부에 따라 발목 작동 범위는 3.1% 감소하였고, 보행 주기는 1.61% 증가하는 적은 차이만을 보여 로봇 착용에 의한 불편요소가 없다고 평가하였다. 보행 보조를 진행하였을 때는 보조 시점에서 발목 작동범위가 30% 증가하며 보조에 의한 순간적인 변화가 관찰되어 경량 웨어러블 로봇의 적은 보조력으로 관절 작동에 영향을 주는 것이 가능하다고 평가하였다. 종아리 주요 근육의 근전도 측정을 통해 내측 장딴지근, 외측 장딴지근, 가자미근에서 각각 20.0, 35.8, 26.2%의 최대 근전도 감소가 확인되어 기존의 웨어러블 로봇과 비교하여 충분한 보조 효과를 낼 수 있음 확인하였다.
more목차
1. 서론 1
2. 본론 4
2.1. 경량 웨어러블 로봇 설계 4
2.1.1. 경량 웨어러블 로봇 구성 4
2.1.2. 구동기 설계 11
2.1.3. 로봇 제어 11
2.2. 걸음걸이 영향 평가 13
2.2.1. 관절 각도 측정 실험 13
2.2.2. 걸음걸이 영향 평가 16
2.3. 보행 중 근전도 개선 평가 21
2.3.1. 근전도 측정 실험 21
2.3.2. 근전도 감소율 평가 23
3. 결론 27
참고문헌 29
