Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A (대한기계학회논문집A)

The Korean Society of Mechanical Engineers (대한기계학회)
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Exoskeleton Based on Counterbalance Mechanism for Arm Strength Assistance

중력보상장치 기반의 근력보조 외골격 장치

  • Received : 2016.08.29
  • Accepted : 2017.02.04
  • Published : 2017.06.01
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Abstract

Workers in industrial fields are highly exposed to accidents or injuries caused by long working hours. An exoskeleton that is able to support the arm muscles of the worker and thereby reduce the probability of an accident and enhance working efficiency could be a solution to this problem. However, existing exoskeletons demand the use of high-priced sensors and motors, which makes them difficult to use in industrial fields. To solve this problem, we developed an arm assisting exoskeleton that consists only of mechanical components without any electronic sensors or motors. The exoskeleton follows the movement of the human arm by shoulder joint and ankle joint. In addition, counterbalance mechanisms are installed on the exoskeleton to support arm strength. The experimental validation of the exoskeleton was conducted using an EMG sensor, confirming the performance of the exoskeleton.

최근 산업현장에서 작업자들의 장시간 작업으로 인한 사고 및 부상의 위험을 방지하기 위하여 작업자들의 근력을 보조할 수 있는 외골격 근력보조 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 외골격 장치들은 작업자의 근력을 보조하기 위하여 모터의 동력을 사용하므로, 고가일 뿐만 아니라 오작동의 위험이 있어서 산업현장에서 매우 제한적으로 사용되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 연구에서는 센서 및 모터 없이 순수 기계요소들만으로 구성된 근력보조 외골격 장치를 설계 및 제작하였다. 본 외골격 장치는 사람의 손목 관절을 제외한 어깨, 팔꿈치 관절의 동작이 추종 가능하며, 팔의 자중에 의한 중력토크를 상쇄 가능한 중력보상장치를 탑재하여 작업자의 팔에 대한 근력보조를 수행한다. 개발된 외골격 장치의 성능을 검증하기 위하여 EMG 센서를 이용한 근전도 비교 실험을 수행하였고, 실험 결과를 바탕으로 외골격 장치의 근력보조 성능을 확인하였다.

Keywords

References

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