재활·착용형 로봇을 위한 생체신호 통합 통증 추정 및 가변 체결 메커니즘 연구

Integrated Biosignal Pain Estimation and Variable Fastening Mechanisms for Rehabilitation Wearable Robots Research

연구 내용

피부전기활동과 조직 산소포화도, 심박 변이도 기반 지표로 통증을 정량화하고 착용형 체결력을 가변 제어하는 연구

재활 로봇 착용 시 사용자가 느끼는 불편과 통증은 체결 부위 압력과 생체신호 변화에 의해 반영됩니다. 본 연구는 Electrodermal Activity, Tissue Oxygen Saturation, Heart Rate Variability 등 다중 생체신호 특성을 결합해 Lower Limbs 통증을 추정하고, Visual Analog Scale과의 연관성을 기반으로 예측 모델을 구성합니다. 또한 커프 압력 변화 실험에서 생체신호 평균 지표가 편안함 평가에 활용될 수 있는 가능성을 분석합니다. 로봇 착용 시스템에서는 고정형 체결 구조로 인한 사용자 불편을 줄이기 위해 braided sleeves의 Poisson's ratio 특성을 활용한 adjustable fastening mechanism을 개발합니다. 일상 모드와 운동 모드에서 체결력 차이를 제공할 수 있도록 scissoring 효과와 wire tendon 시스템을 결합하여 동적 체결 제어 구조를 제안합니다.

관련 프로젝트

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연구 흐름

초기에는 2024년에 커프 압력 조건에 따른 생체신호 변화와 Visual Analog Scale 기반 평가 데이터를 수집하고, Electrodermal Activity 및 Tissue Oxygen Saturation 관련 지표가 통증·편안함 해석에 유용한지 분석했습니다. 이후 2025년에는 Heart Rate Variability 등 추가 생체신호를 통합하여 Lower Limbs에서 Pressure Pain을 예측하는 방향으로 모델링 범위를 확장했습니다. 한편 착용형 로봇 관점에서는 2026년에 고정 체결의 사용자 불편 문제를 완화하기 위해 braided sleeves의 기계적 거동을 활용한 adjustable fastening mechanism을 제안했습니다. 일상 모드와 운동 모드의 체결력 차이가 형성되도록 체결 구조와 구동 시스템을 설계하고, 인체 유사 모델 실험으로 동적 체결 성능을 검증하는 흐름을 수행했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

재활 로봇 착용부 편안함 평가 도구
다중 생체신호 기반 통증 추정 모델
착용형 로봇 체결력 자동 조절
커프 압력 최적화 설계 가이드
환자 맞춤형 재활 보조 시스템
보행·운동 보조 장치 사용자 순응성 개선
원격 모니터링 기반 통증 지표 산출
임상 기반 착용 압력 안전성 검증
인체 적합 체결 구조 설계 프레임
재활 훈련 중 상태 전환 체결 제어