본 연구의 목적은 공기 쿠션 내의 공압을 이용한 전완 지지형 리프트 보조 시스템(Forearm-support type lift assist system, FOLAS)의 작동 방법을 개발하는 것이다. FOLAS는 기계와 사용자의 전완 사이에서 완충 작용을 하는 공기 쿠션을 가지며, 공기 쿠션 내부의 공압 변화를 측정함으로써 사용자의 조작 의도를 간접적으로 감지할 수 있다. 들어 올려진 물체의 중량을 보상하기 위한 힘 제어는, 공기 쿠션에 가해지는 힘이 쿠션 내 공압과 비례 관계를 가진다는 가정하에 FOLAS의 수직 방향 작동에 채택되었다. 수평 방향 작동에는 이동 쿠션과 고정 쿠션 사이의 중첩 길이를 이용한 위치 제어를 채택하였으며, 중첩 길이는 공기 쿠션 내 공압 비율로 추정하였다. 공기 쿠션의 공압을 공통으로 활용하는 수직 및 수평 작동 방식 간의 독립성은 기초 실험을 통해 검증하였다. 조작 성능에 대한 실험에서는 FOLAS가 조작자의 의도에 따라 작동될 수 있음을 확인하였다. 또한 들어 올림 동작에 대한 실험에서 FOLAS는 조작자의 전완을 연속적으로 지지하며 이동할 수 있었고, 팔꿈치 근육의 근활성화를 감소시킬 수 있었다.

본 연구의 목적은 공기 쿠션(air cushion) 내의 압력 감지를 기반으로 중량물 조작을 위한 인간-로봇 협업의 새로운 방법을 개발하는 데 있다. 본 연구에서 개발한 인간 협력형 로봇인 전완 지지형 리프트 보조 시스템(Forearm-support type lift assist system, FOLAS)은 기계와 사용자의 전완 사이의 완충(buffer) 역할을 하는 공기 쿠션을 갖는다. 사용자의 조작 의도는 공기 쿠션 내부의 공압(pneumatic) 압력 변화량을 측정함으로써 간접적으로 감지될 수 있다. 들어 올린 물체의 무게를 보상하기 위한 힘 제어(force control)는 공기 쿠션에 가해지는 힘이 쿠션 내의 공압과 비례하는 관계를 가진다는 가정 하에, FOLAS의 수직(vertical) 동작에 적용되었다. 또한 수평(horizontal) 동작에는 이동 가능한 쿠션과 고정 쿠션 간의 중첩 길이(overlap length)를 이용한 위치 제어(position control)가 채택되었으며, 중첩 길이는 공기 쿠션 내 공압 압력비(pneumatic pressure ratio)로부터 추정하였다. 조작 성능에 대한 실험 결과, 사용자가 자신의 전완과 중량물을 지속적으로 지지하는 의도에 따라 FOLAS를 전후 방향으로 연속적으로 조작할 수 있음을 확인하였다.

무거운 물체를 들어 올리는 동작은 작업자에게 신체적 부담을 유발하는, 비교적 자주 수행되는 동작으로 간주된다. 본 연구의 목적은 시상면(sagittal plane)에서의 들어 올리기 동작을 위한 전완 지지형 리프트 보조 시스템(Forearm support-type lift assist system, FOLAS)의 효과를 검증하는 데 있다. FOLAS의 기계적 구조는 크게 전완 지지부와 평행 운동 암으로 나뉘며, 전완 지지부는 작업자 신체를 고정하기 위한 장치가 없으면서도 FOLAS가 들어 올리기 동작을 보조하는 동안 전완을 효과적으로 지지할 수 있다. FOLAS는 전완 지지부에 부착되어 작업자의 전완을 부드럽게 수용하는 공기 쿠션에서의 공압(압력) 데이터를 기반으로 작동된다. 전완 지지부는 2-자유도(2-DOF) 평행 운동 암에 장착되어 FOLAS 작동 중 전완 지지부를 수평 자세로 유지한다. 이러한 특성 덕분에 작업자는 기계 구조물에 자신의 신체를 고정하지 않고도 FOLAS를 직관적으로 조작할 수 있다. 기본 실험과 시상면에서의 들어 올리기 동작에 대한 실험을 수행하였다. 들어 올리기 동작에 대한 실험 결과, FOLAS의 보조로 인해 실험 대상자의 근육 활성화가 완화되는 것으로 나타났다.