A lot of lower-limb wearable robots were developed for rehabilitating paraplegia patients or Assisting daily exercise of elderly people. The structures or mechanisms of robot have been varied, and they were also evaluated using several standards depending on their usage purpose. However, most of wearable robot evaluation studies focused on the performance of them. The studies about human safety is still insufficient. Robot and human should be considered as two different operating system to evaluating safety. In this study, the change of tibiofemoral contact force was observed while walking considering forces inflicted by wearable robot. Soft stress sensors were embedded to human-robot contact places for measuring interaction forces. Also, musculoskeletal model and EMG signal was combined to enhance the analysis precision. As a result, Although the change of Total tibiofemoral axial contact force was not significant, however lateral axial force was increased and medial axial force was decreased reliably by wearing robot. It was affected more by the structure of the robot compare to operational force. Although the robot that we used in this study was not negative to human safety, other robots with diverse structures may show different effects.
많은 하지 웨어러블 로봇은 주로 하반신 마비 환자의 재활이나 노년층의 일상 운동 보조 목적으로 개발되었다. 로봇의 구조나 작동방식 역시 연구 방향에 따라 다양해졌으며 사용 목적에 따라 여러 지표들을 선택적으로 적용해 평가해왔다. 하지만 다수의 웨어러블 로봇 평가 연구는 로봇의 성능에 주로 초점을 두었으며, 그것을 착용하는 사람의 안전에 대한 연구는 여전히 미흡하다. 인체 안전성에 대해 평가하려면 로봇과 사람을 서로 다른 동작 시스템으로 분류하여 해석해야 하지만, 현재까지 대부분의 연구는 둘을 하나의 시스템으로 간주하여 그 한계가 명확하다. 따라서 본 연구에서는 보행 중 웨어러블 로봇 착용 시 인체에 가해지는 외력을 고려하여 무릎 관절 대퇴경골 접촉 힘의 변화를 관찰하고 안전성에 주는 영향을 알아보고자 한다. 유연 응력센서가 로봇과 사람 사이 접촉부위에 삽입되어 보행 중 외력을 측정하였다. 또한, 분석의 정확도를 높이기 위해 근골격 모델과 근전도 신호를 조합하여 근육 힘 추정의 정확도를 높였다. 분석 결과, 웨어러블 로봇 착용 시 전체 대퇴경골 접촉 힘의 변화는 없었으나, 외측 힘이 증가하고 내측 힘이 감소한 것을 확인하였다. 로봇의 작동 힘보다는 구조에 영향을 더 크게 받는 것을 파악하였다. 본 연구에서 사용한 로봇의 구조는 악영향을 주지 않았으나, 다양한 구조의 로봇을 대상으로 연구를 진행할 경우 다른 경향성을 보일 것으로 생각한다.
