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우수기술

[한양대학교 ERICA] 외력에 순응하는 손가락 의수
분야
보건/의료

물체 형상 적응형 로봇 손가락 의지

보유기관 및 연구자 : 한양대학교 ERICA / 최영진 교수

개발상태
3/9

기술완성도

TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
특허정보

거래 조건 :
추후 협의
상담신청 기술문의

기술개요

○ 손가락의 일부가 절단된 사용자가 별도의 액추에이터 없이 손가락 파지 동작 및 굽힘 또는 폄 동작을 수행할 수 있는 물체 형상 적응형 로봇의 손가락 의지에 관한 기술임

기술개발 배경

○ 물체 적응형 손가락 메커니즘과 로봇 의지는 인공손가락이 물체와 접촉하지 않고는 굽혀지지 않으므로 실제 사람의 손가락 동작과 상이하다는 문제점이 있음
○ 관련 기술로 5절 링크 LARM 손가락 메커니즘으로 스피링이 설치된 손가락 내부의 링크 첫 단을 이용하여 동작시킴으로 인해 물체가 접촉된 상태에서도 모터를 지속적으로 동작시켜야 하기 때문에 살아있는 손가락 마디를 이용하여 동력을 전달하는 인공 손가락에는 적합하지 않은 문제점이 있음

기술활용분야

○ 물체 형상 적응형 로봇

시장동향

○ 국내 재활로봇 시장은 2014년 약 76억 원에서 2020년 약 652억 원 규모가 될 것으로 전망
○ 국내 재활로봇 시장은 아직 산정이 될 정도의 규모는 아니나 2013년부터 착용기기 관련 시장이 생성되고 있음
○ 대학병원 및 재활기관에 도입된 시스템을 기준으로 재활기기 시장을 추산해 보면 연평균 43.1%의 성장률을 예상하여 가까운 시일 내 시장이 기하급수적으로 커질 것으로 판단됨

기존기술 한계

○ 기존 물체 적응형 손가락 메커니즘은 실제 인간의 손가락이 가지고 있는 굽힘 또는 폄 동작이 불가능함
○ 4절 링크에 기반을 둔 LARM 손가락 메커니즘에 하나의 링크를 추가하여 5절 링크로 변경하고 두 링크 사이에 스프링을 연결하여 굽힘/폄 동작이 가능하게 되었지만, 스프링이 설치된 내부의 링크 첫 단을 이용하여 동작시킴으로 인해 물체가 접촉된 상태에서도 모터를 지속적으로 동작 해야함
○ 살아있는 손가락 마디를 이용하여 동력을 전달하는 인공 손가락에는 적합하지 않음

개발기술 특성

○ 손가락의 일부가 절단된 사용자의 기절부 부위만을 이용하여 굽힘 또는 폄 동작을 수행할 수 있음
○ 로봇 의지가 다양한 형상의 물체에 적응함으로써 물체와 닿는 면적이 증가되어 보다 안정적으로 파지 동작을 수행할 수 있음

기술 구현

○ 별도의 액추에이터를 사용하지 않고 로봇 손가락 의지와 신체의 접촉없이 굽힘 또는 폄 동작에 관여하는 4절 링크(4-bar link)와 물체가 접촉된 상태에서 이루어지는 물체를 집기 위한 동작은 동시에 동작하거나 또는 독립적으로 동작
○ 제2 중절골 링크와 연결된 제3 중절골 링크에 의해 말절골 바디의 접힘 동작을 용이하게 함
○ 물체의 외형에 맞게 로봇 손가락 의지의 접촉 부의를 물체에 적응함으로써 안정적으로 파지할 수 있음

주요 도면, 사진

 

[적응형 로봇 손가락 의지의 분해도]

연구자 정보