[한국기술뉴스] UNIST 기계공학과 강상훈 교수 연구팀은 기계적 임피던스 추정 로봇의 신뢰도 및 정확도를 검증하는 스프링 어레이 장치를 개발했다. 개발된 기술은 UNIST 산학협력단을 통해 2019년 04월 18일 특허를 출원(출원번호 제1020190045536호)했다. 특허 명칭은 '기계적 임피던스 추정 로봇의 신뢰도 및 정확도 검증용 스프링 어레이 장치’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

경직현상은 뇌졸중과 같은 중추신경계의 이상이 생겨 발생합니다. 환자의 재활을 위해서는 측정자가 근육의 뻣뻣한 정도를 측정하여 물리치료와 함께 재활운동을 진행합니다. 그러나 이러한 방식은 측정자의 감각에 의존하기 때문에 측정자의 숙련도 및 경험에 따라 진단 결과가 달라질 수 있다는 문제점이 있습니다.

최근에는 신체 재활을 위해 상지 다관절 등의 기계적 임피던스를 측정하는 로봇이 개발되고 있습니다. 힘 센서와 위치 센서에서 측정된 데이터를 이용해 기계적 임피던스를 산출합니다. 기계적 임피던스의 정확성을 향상시키고 신뢰도를 검증하기 위해 기계적 임피던스 추정 로봇은 캘리브레이션 과정을 거쳐야 합니다. 그러나 3차원에 대한 기계적 임피던스 캘리브레이션 장치가 존재하지 않아, 기계적 임피던스 추정 로봇에 대한 신뢰도 및 정확도의 검증에 어려움이 있습니다.

UNIST 강상훈 교수 연구팀은 기계적 임피던스 추정 로봇의 신뢰도 및 정확도를 검증할 수 있는 3차원 스프링 어레이 장치를 발명했습니다.

3차원 스프링 어레이 장치는 임피던스 추정 시 강성 행렬의 대각선 원소들과 비대각선 원소들 사이의 차이를 줄임으로써, 수치적 오류를 최소화할 수 있도록 설계되었습니다.

임피던스 추정 로봇은, 본 발명의 스프링 어레이 장치와 결합돼 스프링 어레이의 3차원 기계적 임피던스 값을 추정합니다. 이때 기계적 임피던스는 로봇의 힘 센서와 위치 센서에서 측정된 데이터를 이용하여 계산됩니다.

즉, 손목과 팔의 기계적 임피던스 추정에 앞서, 알려진 강성 행렬을 갖는 3차원 스프링 어레이 장치의 기계적 임피던스 값을 추정함으로써, 기계적 임피던스 추정의 신뢰도 및 정확도를 검증합니다.

뇌졸중 같은 신경질환의 정량적 객관적 진단 보조에 활용돼 맞춤형 정밀 로봇 재활의 새 장을 여는 데 기여할 것으로 기대됩니다.