More than 40% of patients with chronic stroke suffer from hemiplegia of the upper limb, which is a major obstacle for the patients return to their daily life. Various devices have been developed for the rehabilitation of the hand function of a stroke patients, however few studies have considered to maximize the workspace of the device to support various grip postures. Therefore, in this study, I discussed the development of a soft robot with a wide workspace to support various grip postures of stroke patients. All five fingers should be actuated in order to assist with various grip postures used in everyday life. It is necessary to design in consideration of the anatomy of the hand not to interfere with the movement of each joints of the finger. In addition, in order to maximize the Range of Motion(RoM) of the finger and implement various grip postures, the RoM of the finger was simulated. Through this, design parameters that can make wider workspace were founded and verified. This paper also introduces a routing method that uses the principle of a moving pulley to transmit the larger torque without causing deformation of the soft material. Finally, in order to grasp a large object, the palmar abduction of the thumb should be supported more, so the design of the device was evaluated by comparing the opposition motion of voluntary with the motion
assisted by the device.
40% 이상의 만성 뇌졸중 환자가 상지의 반신마비 증상을 앓고 있으며, 이는 환자의 일상 생활로의 복귀를 막는 큰 걸림돌이다. 뇌졸중 환자 손 기능의 재활을 위해 다양한 장치가 개발되고 있으나, 다양한 잡기 동작을 보조할 수 있도록 장치의 작업 공간을 최대화함을 고려한 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 뇌졸중 환자의 다양한 잡기 동작을 보조할 수 있도록 넓은 작업 공간을 가지는 소프트 로봇의 개발에 대해 논하였다. 일상 생활에서 사용되는 다양한 잡기 동작을 보조하기 위해서는 다섯 손가락을 모두 보조해야 한다. 따라서 손가락 각 관절의 움직임을 방해하지 않도록 손의 구조를 고려한 설계가 필요하다. 또한 손가락의 가동 범위를 최대화하여 다양한 잡기 동작을 구현하기 위해 손가락이 케이블의 힘에 의해 움직일 수 있는 가동 범위를 시뮬레이션 하였다. 이를 통해 보다 넓은 작업 공간을 가질 수 있는 설계 변수를 찾고 검증하였다. 또한 움직도르래의 원리를 사용하여 소프트 재질의 변형을 일으키지 않으면서 일반적인 라우팅 구조보다 약 두 배 더 큰 힘을 전달할 수 있는 라우팅 방법을 소개한다. 마지막으로 큰 물체를 잡기 위해서는 엄지를 손바닥에서 떨어뜨리는 동작을 보조할 수 있어야 하기 때문에 건강인의 대립 동작과 장치에 의해 보조된 동작을 비교하여 장치의 설계를 평가하였다.
