• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.941-946
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• 2021

본 논문은 3D프린터와 모터를 활용해 무게와 부피를 줄인 재활용 웨어러블 로봇 손의 설계 및 구현에 관한 연구이다. 재활용 웨어러블 로봇은 재활의 효과도 중요하지만, 사용의 간편성 또한 중요하다. 하지만 현재 연구 및 개발된 재활용 외골격 로봇은 부피와 무게가 무겁거나 제자리에서 사용해야 하는 것이 대부분이다. 따라서 착용에 용이하고 사용자에게 중량이 부담되지 않는 웨어러블 로봇이 필요하므로 경량화된 전동식 재활용 웨어러블 로봇 손을 제안하였다. 3D프린터를 사용하여 무게와 부피를 줄이고 착용에 용이하도록 설계를 진행하였다. 또한, 휴대성을 높이기 위해 공압 방식이 아닌 모터기반의 전동방식을 채택해 구조를 간단하게 구성하였다. 최종적으로 경량화된 전동식 재활용 웨어러블 로봇 손의 실험을 통해 제안한 방식의 효용성을 검토하였다.

• 한국의류학회지
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• 제48권2호
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• pp.312-327
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• 2024

In this study, a rehabilitation 3D printed wearable device was developed by combining an assembly-type robot hand and an integral-type robot hand through fused deposition 3D printing manufacturing with various hardness TPU (Thermoplastic Polyurethane) filaments. The hardware configuration of the robot hand includes a controller designed with four motors, one small servo motor, and a circuit board. In the case of the assembly-type robot hand model, a 3D printed robot hand was assembled using samples printed with TPU of hardness 87A and 95A. It was observed that TPU with a hardness of 95A was suitable for use due to shape stability. For the integrated-type robot hand model, the external sample using TPU of hardness 95A could be modified through a cutting method, and the hardware configuration is the same as the assembly-type. The system structure of the 3D printed robot hand was improved from an individual control method to a simultaneous transmission method.Furthermore, the system architecture of an integrated 3D printed robotic hand rehabilitation device and the application of the rehabilitation device were developed.

• 한국의류산업학회지
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• 제24권6호
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• pp.667-685
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• 2022

본 원고는 소프트 로봇용 4D 프린팅 소재와 어그제틱 구조체에 대한 연구 동향을 정리한 것이다. 먼저 4D 프린팅 소재의 형상 변화 거동을 형상 변화와 형상기억 소재, 이중, 삼중, 다중 형상기억 효과, 접힘과 굽힘, 표면지형별로 구분하여 알아보았다. 형상 변화와 형상기억 소재 등 열이나 수분의 자극에 가역적/비가역적 혹은 규칙적/불규칙적 형상 변형이 가능할 수 있다. 다음으로, 차원별 형상이동 유형에 따른 특성과 물성에 대해 알아본 바, 1차원에서 다차원으로의 형상이동을 1D-1D 팽창/수축, 1D-2D 접힘/굽힘, 1D-3D 접힘 (1D-to-3D folding)으로 구분할 수 있다. 2차원에서 형상이동은 2D-2D 굽힙, 2D3D 굽힘/접힘/꼬임/표면말림/표면지형변화/굽힘과 꼬임, 3차원에서 다차원으로의 형상이동은 3D-3D 굽힙과 3D-3D 선형/비선형 거동으로 구분할 수 있다. 마지막으로 4D 프린팅 메타구조체 중 힌지 구조체를 적용한 KinetiX는 단일단위 터셀레이션과 다중단위 터셀레이션으로 모델링할 수 있고, 평면 및 공간 변환이 용이하고, 컨포머블 헬멧에 적용할 수 있다. 키리가미 구조체를 기본으로 한 공압형 어그제틱 구조체는 역설계 기반 구조체로써 굽힘각도를 제어하는 알고리즘으로 설계할 수 있다. 설계 후 3D 프린팅하여 TPU 멤브레인으로 프로토 타입을 제조하였고, 압력을 낮추면서 원하는 3차원 형상으로 완성될 수 있음을 확인하였다. 온도나 습도 등의 외부자극요소에 따라 형상이나 물성을 변화할 수 있는 재료를 사용하여 변형가능한 3차원 구조체로 성형한 4D 프린팅 소재를 이용하여 상지, 하지, 손, 발 등 소프트 로봇의 외골격(exoskeleton) 소재에 적용할 수 있을 것이다. 즉 자세제어, 상황인식, 동작신호 생성 등 다양한 환경에 대응하여 착용자의 움직임에 고하중, 고기동성, 운동지속성을 지원하는 기능을 갖는 소프트 로봇용 4D 프린팅 소재는 헬스케어 웨어러블 의류 제품화 개발로의 용도 전개가 가능할 것이다. 특히 4D 프린팅 소프트 소재 및 공정개발 분야는 일상 생할 보조용이나 재활치료용 의류를 개발하기 위한 3D 프린팅 소재 및 공정의 원천 기술에 해당하므로 이와 관련한 연구의 기초 자료로서 활용되기를 기대한다.