어깨 통증 치료 재활로봇 개발

Abstract

뇌졸중 환자의 합병증 중 하나인 편마비성 견관절 통증과 유착성 관절낭염은 흔하고 불편한 합병증으로 어깨 관절 운동범위의 유지와 회복을 위한 재활 치료가 필요하다. 이를 위한 재활로봇은 견관절 중심의 움직임과 견갑상완리듬을 고려한 메커니즘으로 로봇 암의 관절이 어깨와 팔의 움직임을 자연스럽게 추종하는 것이 요구된다. 어깨 관절의 외전-내전, 내회전-외회전 동작은 어깨 재활에 효과적인 동작으로 이 동작을 스트레칭과 능동보조운동을 구현할 수 있는 어깨 치료 재활로봇을 제안하였다. 재활로봇의 로봇 암 관절은 6자유도의 외골격 타입으로, 견흉관절의 상방회전을 위한 1자유도, 관절와상완관절의 x, y, z 방향의 움직임을 위한 3자유도 등은 구동기 구동이며, 견흉관절의 내밈-뒤당김을 위한 1자유도와 팔꿈치 관절의 굽힘-폄의 1자유도는 수동 작동으로 구성된다. 로봇 암 관절의 ROM을 시뮬레이션하여 분석한 결과, 로봇 암의 모든 관절에서 기구부의 간섭 없이 어깨 관절의 외전 동작과 내회전 및 외회전 동작의 구현이 가능함을 확인하였으며, 시제품 로봇 암을 착용하고 어깨 관절의 외전-내전, 내회전-외회전 그리고 굽힘-폄 동작에 대하여 스트레칭 운동 구현을 시험한 결과 로봇 암 관절의 시뮬레이션 결과와 비슷하게 ROM의 구현이 가능함을 확인할 수 있었다. 제안한 재활로봇은 환자에게 생체역학적인 움직임이 가능한 어깨 중심의 재활치료를 제공하여 어깨 관절의 운동범위 및 상지 기능의 회복에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.