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중국과학기술대 연구팀, 휴대용 소프트 재활 장갑 개발’네이처 머신 인텔리전스‘에 논문 발표
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승인 2023.10.18  10:29:49
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▲ 소프트 재활 훈련 장갑을 다양한 환경에서 테스트하고 있는 모습(사진=중국과학기술대)

중국과학원 산하 중국과학기술대학(USTC) 연구팀은 미세한 움직임의 재활 훈련이 가능한 휴대용 소프트 재활 장갑을 개발했다고 15일 밝혔다.

이 장갑은 전세계적으로 수천만명에 달하는 손 기능 장애 환자들의 미세 운동 재활과 일상 생활 보조에 도움을 줄 것으로 기대된다. 이번 연구 성과는 전문 학술지인 ’네이처 머신 인텔리전스(Nature Machine Intelligence)‘ 최신판에 발표됐다.

전 세계적으로 손 기능 장애 환자가 증가하고 있는데, 매년 뇌졸중으로 인해 1천만 명에 가까운 사람들이 손 기능 장애를 겪고 있는 것으로 알려지고 있다. 손 기능 장애 환자들은 반복적이고 지속적인 손 운동 훈련을 통해 손 기능을 회복한다.

일반적으로 소프트 재활 장갑은 가볍고 유연한 동작이 가능하다는 장점이 있지만, 큰 변형이 발생하기 쉬워 동작 인식에 도움이 되지않고, 휴대하는 것도 어렵다. 기존 소프트 재활 장갑의 대부분은 '개방 루프 제어(open loop control)' 기반 재활 동작만 실행할 수 있어 손 미세 운동 기술의 정밀한 재활이 어렵다.

연구팀은 이같은 단점을 극복하기 위해 손가락 피부 구조의 바이오닉 원리와 홀 센싱(Hall Sensing) 메커니즘을 결합하고, 부드러운 동작과 정확한 인식을 통합한 혁신적인 바이오닉 손가락 슬리브 구조를 설계했다. 이 장갑은 형상기억합금(SMA)을 채택하고 있으며, 무게가 490g에 불과하다.

연구팀은 손가락 뒷쪽의 접힌 피부를 모방해 손가락 슬리브를 만들었다. 이를 통해 감지 시스템에 대한 간섭을 줄이고 안정적이고 정확한 손가락 상태 인식이 가능한 '불균일 강성 유연 손가락 슬리브(non-uniform stiffness flexible finger sleeve)' 바이오닉 설계 방법을 제안했다.

또한 연구팀은 손 기능 장애 환자를 대상으로 휴대하기 쉽고 안전한 재활 훈련을 달성하기 위한 멀티 모달 미세 행동 재활 훈련 방법(multi-modal fine action rehabilitation training method)을 제안했다.

연구팀은 이 재활 훈련장갑이 가볍고 휴대성이 뛰어나 병원 등 고정된 재활 장소뿐 아니라 일상 생활에서도 활용 가능하다고 밝혔다. 또한 SMA 드라이브는 유체 드라이브, 모터 드라이브 처럼 소음도 많이 발생하지 않는다고 했다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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