외골격은 인간이 다양한 작업을 완료하고 부하 용량과 작업 효율성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있는 착용 가능한 기계 장치이다. 외골격의 개발은 현재 연구의 주요 초점이다.
외골격 로봇의 조정 평가는 제품이 시장에 출시되기 전에 중요한 프로세스이다. 많은 1세대 외골격 로봇은 인간-기계 조정 문제로 어려움을 겪고 있다. 따라서 제품의 경험을 향상시키기 위해 외골격 로봇의 조정을 평가하고 최적화하는 방법의 개발이 시급한다.
현재 외골격의 인간-기계 상호작용에 대한 연구는 협응이 아닌 편안함과 보조 능력에 중점을 두고 있다. 쓰촨 대학의 연구원들은 모션 캡처를 활용한 3차원 모션에서의 협응 평가 방법을 제안했다. 이 방법은 개발 중인 새로운 패시브 상체 외골격에 적용되었다.
이 실험은 소방관에게 보조력을 제공하고 다양한 고강도 소방 작업을 지원하도록 설계된 새로운 수동 상체 외골격을 테스트했다. 소방에 필요한 행동은 관상면, 시상면, 수평면의 움직임으로 분해하였다. 세 가지 기본 작업이 실험 전반에 걸쳐 시뮬레이션되었다.
12명의 남성을 실험 대상으로 선택하여 패시브 상체 외골격을 착용하거나 착용하지 않은 3가지 시뮬레이션 작업을 완료했다. 이러한 작업에는 각각 관상면, 시상면 및 수평면을 운동하는 레터럴 레이즈, 프론트 레이즈 및 벤치 프레스가 포함된다. 이러한 운동을 수행하는 동안 피험자의 움직임을 기록하기 위해 연구원들은 3.2m × 2.5m 실험 영역에 8개의 NOKOV 광학 모션 캡처 카메라를 배치하여 전체 동작 범위를 기록했다.
몸의 양쪽 어깨, 팔꿈치, 손목, 엉덩이에 반사마커를 부착하였다. 팔꿈치 간격의 변화, 어깨와 엉덩이의 각도, 어깨, 손목, 팔꿈치 관절의 속도와 가속도 변화를 카메라에 기록했다. 피사체에 부착된 8개의 반사 마커는 아래 그림과 같다.
실험적 시도 후, 피험자들은 5점 Likert 척도에서 자신의 수행에 대한 주관적인 평가를 제공하도록 요청받았다. 이 데이터는 데이터의 일관성을 확인하고 수동 상체 외골격과 작업자 간의 조정을 평가하고 시스템의 추가 개선을 위한 정량적 참조를 제공하기 위해 모션 캡처 카메라에서 수집한 데이터와 비교되었다.
참조:
[1] Zhou Jianbing, Gan Jing, Wen Xinyu, Yu Jinghua Evaluation of the underlying coordination of the exoskeleton of the unsolicited upper limb[J]. Machinery, 2022, 49(04): 74-80.
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