이 사례 연구는 불완전한 요추 4–5 척수손상(SCI)을 가진 52세 남성에서 새롭게 개발된 자가 균형(자율 균형) 로봇 보조 무릎–발목–발 보조기(RA-KAFO)가 보행 기능과 신체적 노력 감소에 미치는 영향을 조사하였다. 참여자는 세 가지 조건에서 보행 보행 시험을 수행하였다: 보조기(목발)로 하는 평지 보행, 목발을 사용하는 RA-KAFO, 그리고 자가 균형 RA-KAFO. 이러한 시험은 편안한 보행 속도와 빠른 보행 속도 모두에서 실시되었다. 결과는 자가 균형 RA-KAFO에서 유의미한 개선을 보였으며, 기능적 보행 분류(FAC) 점수 증가, 지각된 노력도(RPE) 감소, 10미터 걷기 검사 속도 향상, 무릎 관절 운동학의 정상화가 포함되었다. 이러한 결과는 자가 균형 RA-KAFO가 기존의 보조기 시스템에 비해 더 우수한 보행 안정성과 효율성을 제공할 수 있음을 시사하며, SCI 재활에서 효과적인 중재로서의 잠재력을 보여준다.

보행 재활을 위한 로봇 보조 기술은 기능적 손상과 활동 제한에 초점을 맞춤으로써 신경학적 질환으로 인한 보행 기능장애를 완화한다. 그러나 이러한 접근은 흔히 손상, 활동 제한, 사회적 지역사회 참여를 포함하는 기능과 건강에 관한 국제분류(International Classification of Functioning, ICF) 영역을 다루는 통합적 로봇 설계를 등한시한다. 신경학적 보행 기능장애를 가진 개인을 대상으로 사회적 통합을 위한 최적의 웨어러블 보행 보조 로봇을 개발하기 위하여, 포괄적 로봇 설계 조사(robot design survey)를 수행하였으며, 이 과정에서 모든 연령대의 보행 기능장애 환자 192명을 포함한 조사를 실시하여 중요한 인구통계학적 및 임상적 결과 변수와 관련 로봇 설계 특성을 파악하였다. 자료는 정성적, 상관, 그리고 [Formula: see text] 분석을 [Formula: see text]에서 이용해 분석하였다. 본 조사 자료는 기능적 보행 분류와 로봇에 대한 인식([Formula: see text]), Timed Up and Go(TUG)와 로봇 만족([Formula: see text]), 거친운동기능분류척도(Gross Motor Function Classification Scale, GMFCS) 수준과 로봇을 사용하려는 이유([Formula: see text]) 및 사회 참여 간의 중요한 관계를 개인적 및 환경적 맥락 요인을 고려하여 확인하였다. TUG 점수가 낮을수록 로봇 만족이 높게 나타난다는 상관 결과는 이동에 어려움이 있는 사용자가 웨어러블 보행 보조 로봇(“MIRACLE”)으로부터 더 큰 이익을 얻는다는 점을 시사하며, 이에 따라 보행 속도가 느리거나 균형 손상이 더 큰 개인을 위해 사용 용이성과 안정성을 추가로 최적화하기 위해 인터페이스 및 제어 메커니즘을 정교화하고자 한다. 이는 궁극적으로 보다 맞춤화된 보조와 로봇 장치에 대한 사용자 상호작용의 개선으로 이어진다. 본 조사 자료는 보행 기능장애가 있는 소아 및 성인 집단의 이동성, 독립성, 그리고 사회적 통합을 향상시킬 효과적인 사회적으로 통합된 로봇 시스템의 설계에 기여할 수 있다. 본 연구 결과가 MIRACLE 로봇의 설계와 기능에서 의미 있는 개선으로 어떻게 이어지는지를 보다 명확히 제시하기 위해, 초록에서 이러한 연관성을 부각시키고자 하였으며, 이는 이동성 및 사용자 만족을 향상시키는 궁극적 목표와 일치한다.

웨어러블 로봇 보조 보행 기술은 보행 장애를 가진 수백만 명에게 새로운 가능성을 가져왔지만, 독립적 이동을 돕는 자기 균형 로봇은 아직 부족한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 공백을 메우기 위해 지역사회 거주 보행을 목적으로 한 워커 기반 자기 균형 로봇인 Miracle을 개발하였다. 그러나 이 시스템의 동시 타당도와 신뢰도는 본 연구 이전에 평가된 바 없었다. 본 연구의 목적은 Vicon 보행 분석 시스템(골드 스탠더드)에서 얻은 측정값과 비교함으로써 Miracle 시스템의 운동학적 측정값에 대한 동시 타당도와 신뢰도를 확립하는 것이었다. AI(인공지능) 향상형 센싱을 포함하는 고도화된 Miracle 로봇 시스템을 Vicon 모션 캡처 시스템과 대조하여 시험하였으며, Vicon 모션 캡처 시스템은 8개의 적외선 카메라(Vicon Motion Systems, Oxford, UK)를 장착하고 있었다. 고관절과 슬관절의 각 변위 측정을 타당화하기 위해 두 시스템의 측정값을 비교하였다. 데이터는 Python 소프트웨어를 사용하여 분석하였다. Miracle 시스템은 동시 타당도에서 우수한 성능을 보였으며, [Formula: see text] 값은 0.913에서 0.999 범위였다. 또한 느린 보행과 빠른 보행 조건 모두에서 고관절 및 슬관절에 대해 급내상관계수(intraclass correlation coefficients)가 0.927에서 0.982 범위로 나타나 강한 검사-재검사 신뢰도를 보였다. 이러한 결과는 Miracle 시스템의 정확성과 신뢰성을 확인하며, 재활 환경에서의 임상적 적용을 지지한다. 이 시스템이 제공하는 정밀한 운동학적 데이터는 임상가가 맞춤형 보행 훈련 프로토콜을 개발하는 데 기여할 수 있고, 보행 장애가 있는 환자에게 독립적이고 안전한 보행을 가능하게 하여 실제 환경에서의 이동성 및 사회적 통합을 향상시킬 수 있다.

보행 제한이 있는 개인의 사회적 통합을 촉진하기 위해 재활 로봇의 사용은 매우 중요하다. 본 연구는 세 가지 주요 영역을 탐색하고자 하였다. 첫째, 보행 제한이 있는 개인의 생애 단계에 따른 재활 로봇 사용의 현황을 파악하고, 둘째, 재활 로봇에 대한 과거 경험 여부에 따라 개인적, 심리적, 사회적 통합 결과가 달라지는지 확인하며, 셋째, 이 집단에서 사회적 통합에 영향을 미치는 요인을 규명하고자 하였다. 연구 참여자는 임상 기관 및 지역 복지센터에서 모집하였고, 연세대학교 IRB의 승인 및 참여 동의서를 받았다. 보행 제한이 있는 192명에 대한 설문 결과, 59.3%가 재활 로봇을 사용한 경험이 있었으며, 주된 사용 목적은 실내 보행 훈련(86.1%)이었다. 재활 로봇을 사용한 과거 경험이 있는 참여자는 그러한 경험이 없는 참여자에 비해 사회적 통합 관련 지표 점수가 더 높았다. 재활 로봇 사용의 주요 요인으로는 안전(44.1%), 비용(30.5%), 편의성(23.7%)이 포함되었으며, 전반적 만족률은 68.6%였다. 다중 회귀분석 결과, 재활 로봇 사용 경험은 사회적 통합의 유의한 긍정적 예측 요인으로 확인되었다. 본 연구 결과는 재활 로봇이 보행 제한이 있는 개인의 사회적 통합과 삶의 질을 향상시킬 가능성을 시사하며, 사회 재활 분야의 향후 발전을 위한 기반을 제공한다.

배경 고도 로봇 보조 뇌졸중 보행 재활에서 최적의 대상자와 중재는 아직 알려져 있지 않다. 목적 본 연구는 하위 진입 기능적 보행 범주(lower-entering functional ambulation category, L-FAC)와 상위 진입 FAC(higher-entering FAC, H-FAC) 집단 간 균형, 감각운동 및 보행 기능, 일상 활동, 인지에 대한 최적 치료 효능을 규명하고자 하였다. 방법 뇌졸중 환자 190명이 기존의 물리치료(conventional physical therapy, CPT), 외골격(exoskeletal) 로봇 보조 보행 훈련(robot-assisted gait training, RAGT), 또는 말단기(effector) 로봇 보조 보행 훈련(end-effector RAGT, eRAGT)을 각각 주 2회, 회당 60분씩 10–20주 동안 제공받았다. 표준화된 임상 검사는 하지의 Fugl–Meyer 평가, Berg 균형 척도, FAC, 수정 Barthel 지수, 그리고 간이정신상태검사(mini-mental state examination)를 포함하였다. 두 요인 분산분석(two-way analysis of variance)을 실시하였으며, 유의 수준은 P < 0.05로 설정하였다. 결과 두 집단 모두 유의한 호전을 보였다. H-FAC 집단과 비교하여, L-FAC 집단은 RAGT 이후 감각운동 기능, 균형, 보행, 일상 활동, 인지에서 가장 두드러진 개선을 보였고, 그 다음이 CPT와 eRAGT 순이었다( P < 0.05). 결론 RAGT는 L-FAC 환자의 감각운동 기능, 균형 및 보행 기능에서 CPT 및 eRAGT보다 더 효과적이었다. 우리는 뇌졸중 환자에서 균형, 보행, 인지 관련 최적 대상자와 중재를 확인하였다.

적층 제조는 다양한 응용 분야를 갖고 있으며, 인적 오류, 다단계 제작, 수작업 취급 등 기존 성형 기술로부터 비롯되는 여러 과제를 해결한다. 그러나 두 파트 플래티넘 경화 실리콘을 이용하여 3D 프린팅 방식으로 소프트 기능성 로봇을 구현하려면, 성형된 대응체와 동일한 수준의 재료 성능을 달성할 수 있도록 개발이 필요하다. 본 논문에서는 소프트 기능성 로봇을 3D 프린팅할 수 있는 맞춤형 3D 프린터와 압출 메커니즘을 제시한다. 또한 층상 주조(lamination casting) 및 로스트 왁스 주조(lost wax casting)를 통해, 3D 프린팅한 소프트 로봇과 성형된 대응체 간의 성능 차이를 비교한다. 우리는 차단 힘(blocked force), 굽힘 각도(bend angle), 파괴 압력(failure pressure), 치수 품질 분석 등 여러 실험을 수행함으로써 결과를 검증한다. 동일한 재료를 사용하면서도 더 신뢰성이 높고 견고한 방식으로, 성형된 대응체보다 더 나은 성능을 발휘하거나 이에 필적하는 소프트 로봇을 3D 프린팅할 수 있음을 보여준다.

본 논문에서는 새로운 2-DOF 평면 병렬 이송 매니퓰레이터(Translational Parallel Manipulator, TPM)의 동역학을 분석한다. 제안된 TPM은 두 개의 PPa(Prismatic-planar Parallelogram) 다리로 구성된다. 모든 선형 구동기가 베이스에 장착되어 있으므로, 제안된 TPM은 고속 위치결정 응용에 적용할 수 있다. 역동역학 방정식을 도출하기 위해 1종 라그랑주 방정식이 사용된다. 해석적 역동역학 방정식이 ADAMS 시뮬레이션과 매우 잘 일치함을 보인다. 이러한 해석적 역동역학 방정식은 추후 연구에서 실시간 계산 토크(computed torque) 제어에 사용될 것이다.

우리는 펄스 역전 전류(pulse reverse current, PRC) 전기도금 공정을 사용하여 공극이 없는 고종횡비 나노구조를 갖는 금속 나노스탬프를 제작하는 기법을 연구하였다. 고종횡비 나노구조의 종래 전기도금 동안에는 전류 분포가 상부와 하부 모서리에 집중되어 니켈 전기도금 층의 비교적 빠른 성장을 유발한다. 이러한 현상은 금속 나노스탬프에서 나노공극(nanovoid)의 형성을 초래하여 스탬프 성능의 저하로 이어진다. 나노공극의 형성을 방지하기 위해 전기도금 공정 중 전류 파형을 제어하였다. 그 결과, 공정은 나노공극의 형성을 억제하면서도 전류 분포를 균일하게 하는 데 효과적으로 기여하였다. 실제 적용의 예로서, 두 종류의 금속 나노스탬프를 직류 및 PRC 전기도금 공정을 통해 제작하였다. 하나는 피치 0.8 µm, 높이 1.8 µm였고, 다른 하나는 피치 350 nm, 높이 525 nm였다. 전기도금 공정 중 발달한 내부 나노공극을 측정하고 분석하였다.