호치민시SHTP 연구소 연구팀이 만든 로봇 골격은 인간의 다리와 유사한 메커니즘을 갖고 있어 뇌졸중이나 다리 부상을 입은 사람들에게 물리 치료를 제공합니다.
이 제품은 지난 5년 동안 여러 대학과 협력하여 호치민시 하이테크 파크(SHTP Labs)의 정밀 기계 및 자동화 연구소, 연구 및 구현 센터의 과학자 3명이 구현했습니다. SHTP Labs의 정밀 기계 및 자동화 연구소 책임자인 Master Bui Quang Vinh에 따르면 로봇 골격(외골격)은 사람들이 일어서고 앉고 지상에서 이동하는 동안 균형을 유지할 수 있도록 지원하기 위한 것입니다. 이 제품은 다리 부상을 입은 사람, 뇌졸중이 있는 사람, 재활 운동을 하는 사람에게 적합합니다. 보조 능력을 갖춘 해골은 사람들이 무거운 물건을 운반하는 데 도움을 주고 장거리 행진에서 군인을 지원할 수도 있습니다.
이 그룹의 아이디어는 시중에 판매되는 제품이 주로 다리의 다양한 관절을 훈련하지만 다리 전체를 포괄하지는 않는다는 사실에서 나왔습니다. 또한, 운동을 할 때 사용자는 한 곳에 머물러야 하고 스스로 실제 걷기 체험을 할 수 없어 쉽게 지루함과 비효율성을 느끼게 된다. 로봇 골격을 통해 환자는 발로 걷는 경험을 할 수 있고 다리 근육이 작동하도록 도와 회복이 더 잘됩니다.
그룹의 로봇 외골격을 이용한 다리 재활 테스트. 동영상: 연구원
로봇 골격은 주로 알루미늄 재질로 만들어졌으며 무게는 약 20kg이며 다양한 연령과 체격의 인간 다리 높이에 맞춰 높이를 높이거나 낮추는 기능을 갖추고 있다. 뼈대 관절에는 4W 용량의 전기 모터 400개가 배열되어 있으며, 속도를 높이거나 낮추는 데 도움이 되는 기어박스가 있어 다양한 운동 강도에 적합합니다.
Master Vinh에 따르면 엔진은 미적 측면뿐만 아니라 운동 중에도 콤팩트하고 눌리지 않는 요소를 충족해야 하지만 다리의 하중 용량을 보장하기 위해 큰 용량이 필요하기 때문에 매우 중요한 역할을 한다고 합니다. 그는 “손 재활 장비와 달리 다리 훈련 로봇 골격은 무게 중심이 좋아야 하고 사용 중에 넘어지지 않아야 한다”고 말했다. 무게 중심을 유지하기 위해 균형을 유지하기 위한 해석을 수행하고 전동 실린더가 장착된 팔걸이 프레임을 이용한 윗몸일으키기 지지 시스템을 개발했습니다. 사용 시 환자는 팔걸이 프레임을 사용하여 일어서기, 앉기, 다리 운동 시 균형 유지 등을 연습하게 됩니다.
시스템에 사용되는 전원에는 2Ah 리튬 배터리 20개가 포함되어 있는데, 하나는 로봇 뼈대용, 다른 하나는 팔걸이 프레임 및 제어 회로용입니다. 두 시스템은 사용 목적에 따라 케이블을 연결하여 동시에 작동하거나 독립적으로 작동할 수 있습니다. 제품에는 운동 중 사용자에게 위험을 초래할 수 있는 오류가 발생하면 모든 시스템 작동을 중지하는 비상 버튼이 있습니다.
팀은 시뮬레이션 도구를 사용하여 교육 관리 소프트웨어를 구축합니다. 운동과정을 통해 다리관절의 경사각 변화, 걸음당 거리 등의 데이터를 제공받아 의사는 환자에게 적합한 강도의 운동을 설정할 수 있다.
가까운 시일 내에 연구팀은 재활병원과 협력해 다수의 환자를 대상으로 시스템을 테스트해 제품 최적화의 기반으로 효과를 평가하고 상용화를 목표로 할 예정이다. 또한 연구팀은 발에 장착되는 센서를 설계해 운동력을 측정하고, 인공지능을 적용해 환자의 운동 요법 데이터를 분석해 더욱 최적의 운동을 구축할 계획이다. Master Vinh은 "이것은 학제간 연구 방향이므로 제품을 완성하고 생명을 불어넣기 위해서는 많은 전문가, 특히 보건 기관의 참여가 필요합니다"라고 말했습니다.
그룹 재활을 위한 외골격 디자인. 영상: 연구원
호치민시 자동화 협회 회장인 부교수 Dr. Le Hoai Quoc은 실제로 베트남에서 다리용 외골격에 대한 연구는 많은 상용 제품이 없이 주로 과학적인 주제에 국한되어 상업적으로 활용될 수 있다고 말했습니다. 그는 팔과 다리의 재활을 위한 외골격이 서로 다른 차이점과 복잡성을 가지고 있다고 평가했습니다. 하지만 다리 운동 시스템은 앉고, 서고, 걷는 등 환자의 체중을 지탱할 수 있어야 하는데... 이는 환자 개개인의 신체 상태와 회복 상태에 따라 다르기 때문에 정확한 신체 계산이 필요합니다.
그는 그룹의 연구가 현재 초기 단계에 있다고 말했다. 제품화를 위해서는 많은 환자를 대상으로 테스트하고, 경험을 평가하고, 디자인과 비용을 최적화해 기술과 적정 가격 등 완벽한 제품을 완성해야 한다. “우리는 테스트를 위해 재활 의사 및 병원과 연결하는 데 팀을 지원할 것입니다. 적용할 제품에 대해 과학자는 운동 장비를 제공하는 사람일 뿐이고, 의사는 각 환자에게 운동 요법과 조건을 처방하는 사람이다”라고 Quoc 부교수는 말했습니다.
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