재활 로봇

재활(再活)로봇

日本사이버다인社의 재활 로봇 HAL[1]

1. 개요

2. 보조 로봇과의 차이

	파일:어토운.jpg
재활 로봇[3]	보조 로봇[4]

• 재활 로봇은 신체 능력 회복의 목적으로 사용되는 로봇이다. 이는 사용자가 질병이나 사고에 의해 뇌졸중, 뇌 마비 등이 생겨 신체를 제대로 움직일 수 없을 때 원래의 상태로 돌아오기까지의 기간을 단축하기 위한 것이다. 그러므로 재활 로봇은 회복 이후에 환자가 로봇의 도움 없이도 자립하여 생활할 수 있다.

• 보조 로봇은 신체 능력 강화의 목적으로 사용되는 로봇이다. 비장애인이 작업 현장에서 무거운 물체를 보다 쉽게 들 수 있도록 하여 노동 효율을 늘리거나 노화 등에 의해 근력이 약화된 경우에 근력 강화를 위한 것이다. 그러므로 보조 로봇은 사용자가 로봇없이는 신체 능력 강화의 효과를 볼 수 없다.

3. 종류

• 상반신 재활 로봇의 경우 많은 기술력이 요구되는데, 이는 상반신이 하반신에 비해 움직임이 복잡하기 때문이다. 특히, 손의 움직임을 로봇으로 구현하기 위한 연구가 활발하다.

• 하반신 재활 로봇은 보행, 기립, 균형 기능 등의 회복을 위해 사용된다. 과거 여러 명의 치료사가 동반되었던 하반신 물리치료도 로봇을 이용하여 인력 부담, 법적인 책임을 줄일 수 있게 되었다.

4. 원리

• 사고

• 신호 송출

• 신호 검출

• 작동

• 피드백

5. 효과

6. 국가별 개발 사례

6.1. 대한민국

• 2020년 11월 개최한 사이배슬론 대회에서 카이스트 공경철 교수 연구팀의 엔젤로보틱스 팀이 EXO[6] 종목에서 1위, 3위를 기록했다.

6.2. 일본

6.2.1. 개발 현황

• 도요타 자동차와 파나소닉에서는 의료분야의 로봇개발에 투자하였다.

• 사이버 다인과 츠쿠바 대학이 협력하여 보행보조 로봇인 HAL을 제작하기도 한 것이 대표적임.

• 오사카대학 기계공학 전공-지능 제어 학계 연구실이 물고기 근섬유를 이용하여 소프트 로봇을 제작하였다. (참고: https://ishikawa-lab.sakura.ne.jp/yoichi)

• 도쿄공업대학 공학원-기계코스 연구실이 인공근육을 이용하여 보조로봇을 개발한 사례가 있다. (참고: https://youtu.be/rXtI38PwokU / http://www-robot.mes.titech.ac.jp/staff.html)

6.3. 미국

7. 한계

• 낮은 속도, 비싼 가격[7] 등의 문제는 당연한 것이다.

• 현재의 재활 로봇은 자유도가 매우 낮다. 재활 효과를 극대화 하기 위해서는 정확한 움직임을 여러 번 반복하여 신경가소성을 일깨워야 하는데, 낮은 자유도로는 인체의 유연하고 다각도의 다양한 움직임을 구현할 수 없다.

• 재활 로봇의 자유도를 높이기 위해서는 각 관절에 모터를 많이 장착하여야 하는데, 사용되는 전력량이 많아져 배터리의 크기도 커지게 된다.[8] 그렇기에 병원 치료실에서나 사용할 수밖에 없다.

• 또한, 높은 자유도를 위해 복잡한 구조를 가지게 된다면 기계 특성상 고장이 많이 날 수밖에 없다.

• 그러므로 높은 자유도, 낮은 설계 난이도를 가진 재활 로봇의 형태가 요구된다.