재활 보조용 로봇 외골격이 신경 및 근육이 약화된 환자의 보행을 돕는 공학적 원리는?
안녕하세요.
외골격 로봇의 경우 관절에 장착된 센서나 모터를 이용해서 사용자의 움직임을 보조해준다고 합니다. 어떻게 착용자의 의도를 감지하고, 균형을 잃지 않도록 힘을 분배하는 걸까요?
외골격 로봇은 여러 센서와 인공지능 기술을 활용하여 사용자의 움직임을 예측하고 보조합니다.
착용자 의도 감지 :
근전도 센서 : 근육의 전기 신호를 감지하여 착용자가 움직이려는 의도를 파악합니다.
힘/토크 센서 : 로봇 관절에 가해지는 힘을 측정하여 착용자가 얼마나 움직이고 싶어하는지 감지합니다.
관성센서(자이로스코프,가속도계) : 착용자의 자세와 움직임을 실시간으로 측정합니다.
AI 및 알고리즘 : 이 센서 데이터를 분석하여 착용자의 다음 움직임(일어서기,걷기 등)을예측하고 필요한 보조력을 결정합니다.
균형 및 힘 분배
모터 제어 : 감지된 의도와 센서 정보(예:몸의 기울기)를 바탕으로 로봇의 모터가 필요한 만큼의 힘을 생성하여 관절 움직임을 보조합니다.
피드백 제어 : 착용자의 움직임과 외부 환경(지면 경사 등)을 지속적으로 모니터링 하며, 실시간으로 보조력과 균형을 조절합니다. 예를들어, 착용자가 넘어지려 하면 즉시 반대 방향으로 힘을 주어 균형을 잡아주는 방식입니다.
안녕하세요. 김민규 전문가입니다.
몸이 움직일 때 근육의 움직임 등을 학습하여 이를 센서 등을 이용해서 사전에 파악하여 보조를 하게 되는 것으로 보시면 될 것 같습니다. 그 외에 신경과 연결하는 등 고밀도 방법도 있습니다.
안녕하세요. 조일현 전문가입니다.
사용자의 움직임을 보조 해주는 원리는 다양한 센서로 통해 움직임을 실시간으로 감지하기 때문입니다.
관련 센서로는 관절 센서와 근전도 센서 및 압력 센서를 통해 사용되는 근육 신호를 통해 이를 빠르게 인식하여 작동되는 원리 입니다.