재활 로봇
덤프버전 :
1. 개요[편집]
재활 로봇(영어: Rehabilitation robot / 일본: リハビリロボット)은 질병이나 사고에 의한 팔다리 마비등, 신체에 발생한 문제를 원래 상태로 회복시키기 위한 목적의 로봇이다. 고령화사회 진입과 저출산에 의한 의료 인력 부족[2] , 로봇 산업 발전 등에 따라 최근 각광 받고 있는 분야이다.
2. 보조 로봇과의 차이[편집]
재활 로봇과 보조 로봇은 형태가 비슷하지만 그 목적이 다르다.
- 재활 로봇은 신체 능력 회복의 목적으로 사용되는 로봇이다. 이는 사용자가 질병이나 사고에 의해 뇌졸중, 뇌 마비 등이 생겨 신체를 제대로 움직일 수 없을 때 원래의 상태로 돌아오기까지의 기간을 단축하기 위한 것이다. 그러므로 재활 로봇은 회복 이후에 환자가 로봇의 도움 없이도 자립하여 생활할 수 있다.
- 보조 로봇은 신체 능력 강화의 목적으로 사용되는 로봇이다. 비장애인이 작업 현장에서 무거운 물체를 보다 쉽게 들 수 있도록 하여 노동 효율을 늘리거나 노화 등에 의해 근력이 약화된 경우에 근력 강화를 위한 것이다. 그러므로 보조 로봇은 사용자가 로봇없이는 신체 능력 강화의 효과를 볼 수 없다.
3. 종류[편집]
재활 로봇은 형태에 따라 상반신 재활 로봇과 하반신 재활 로봇으로 구분된다.
- 상반신 재활 로봇의 경우 많은 기술력이 요구되는데, 이는 상반신이 하반신에 비해 움직임이 복잡하기 때문이다. 특히, 손의 움직임을 로봇으로 구현하기 위한 연구가 활발하다.
- 하반신 재활 로봇은 보행, 기립, 균형 기능 등의 회복을 위해 사용된다. 과거 여러 명의 치료사가 동반되었던 하반신 물리치료도 로봇을 이용하여 인력 부담, 법적인 책임을 줄일 수 있게 되었다.
4. 원리[편집]
재활 로봇은 사고, 신호 송출, 신호 검출, 작동, 피드백의 5가지 과정을 거쳐 구동되며 인간이 움직이는 원리와 동일하다. 다만, 신경계의 역할은 컴퓨터와 센서가 대신하고, 근육의 역할은 모터가 대신한다.
- 사고
- 신호 송출
- 신호 검출
뇌에서 신경을 통해 근육으로 보내진 신호는 매우 미약한 신호 "생체전위신호"로서 피부 등으로부터 새어나온다. 재활 로봇은 센서를 통해 다양한 정보를 조합해 사용자가 어떠한 동작으로 수행하고자 하는지 인식한다.
- 작동
- 피드백
5. 효과[편집]
재활 로봇은 뇌졸중, 척수 손상, 뇌 손상 등으로 중앙 및 주변 신경계 손상 환자를 대상으로 신경 가소성[5] 을 중심으로 한 재활치료 목적으로 사용된다.
국내 모 병원에서 불완전 척수 손상 환자들을 대상으로 재활 로봇을 활용해 신체에 반복 자극을 가한 결과, 보행 기능이 2.2배, 균형 감각이 1.2배 향상되었다는 보고가 존재한다.
6. 국가별 개발 사례[편집]
6.1. 대한민국[편집]
6.2. 일본[편집]
6.2.1. 개발 현황[편집]
의료용 로봇 분야에서 단연 세계최고 수준의 규모를 가진 나라이다. 일본은 고령화 사회라는 특수한 환경 때문에 의료 및 복지와 관련된 로봇산업이 발전하였다. 최근 일본정부는 로봇기술을 이용한 복지와 고령자 수발분야에서의 활용을 국가 중점과제 중 하나로 두기도 하였다.
- 사이버 다인과 츠쿠바 대학이 협력하여 보행보조 로봇인 HAL을 제작하기도 한 것이 대표적임.
- 오사카대학 기계공학 전공-지능 제어 학계 연구실이 물고기 근섬유를 이용하여 소프트 로봇을 제작하였다. (참고: https://ishikawa-lab.sakura.ne.jp/yoichi)
- 동경공업대학 공학원-기계코스 연구실이 인공근육을 이용하여 보조로봇을 개발한 사례가 있다. (참고: https://youtu.be/rXtI38PwokU / http://www-robot.mes.titech.ac.jp/staff.html)
6.3. 미국[편집]
7. 한계[편집]
- 낮은 속도, 비싼 가격[7] 등의 문제는 당연한 것이다.
- 현재의 재활 로봇은 자유도가 매우 낮다. 재활 효과를 극대화 하기 위해서는 정확한 움직임을 여러 번 반복하여 신경가소성을 일깨워야 하는데, 낮은 자유도로는 인체의 유연하고 다각도의 다양한 움직임을 구현할 수 없다.
- 재활 로봇의 자유도를 높이기 위해서는 각 관절에 모터를 많이 장착하여야 하는데, 사용되는 전력량이 많아져 배터리의 크기도 커지게 된다.[8] 그렇기에 병원 치료실에서나 사용할 수 밖에 없다.
- 또한, 높은 자유도를 위해 복잡한 구조를 가지게 된다면 기계 특성상 고장이 많이 날 수 밖에 없다.
- 그러므로 높은 자유도, 낮은 설계 난이도를 가진 재활 로봇의 형태가 요구된다.
이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-11-25 20:12:13에 나무위키 재활 로봇 문서에서 가져왔습니다.
[1] 재활 로봇의 가장 대표적인 예시. 일본 뿐만 아니라 전세계에서 의료기기로 인정받아 활용되고 있다.[2] 의료 인력이 충분해도 특히 거동이 불편한 고령의 노인을 재활하려다가 사고가 나면 민형사상 문제로 골머리를 앓는다.[3] KAIST 공경철 연구팀의 엔젤로보틱스. 2021년 사이배슬론대회에 참가하여 1, 3등을 차지했다.[4] 일본의 어토운. 공항에서 활용되고 있다.[5] 뇌가 외부 환경의 양상에 따라 스스로 구조와 기능을 변화 시키는 특성[6] 외골격 로봇을 이용한 종목[7] 현재는 상용화가 많이 진행되어 일반인도 쉽게 구할 수 있지만 보급화까지는 시간이 소요될 것으로 보인다.[8] 현재 전기자동차의 상용화가 늦어지고 있는 이유이기도 하다.