1. 수행배경

• 나이가 많이 든 노인분들, 무리한 운동에 의해 연골이 많이 손상된 사람들, 그리고 하체에 문제가 생겨 수술한 지 얼마 되지 않은 환자들은 하체 근력을 높여주기 위하여 혹은 재활을 목적으로 걷기 운동과 같은 하체 운동을 주기적으로 해야 한다. 하지만 걷기 운동의 경우 기본적으로 많은 근력을 요구하고, 노인과 환자들처럼 충분한 근력을 내지 못하는 사람들은 걷기 운동과 같은 재활 운동을 효율적으로 하지 못한다.

• 이러한 사람들을 위해 어떻게 하면 적은 힘을 내는 것도 힘든 사람들이 일상생활에 무리 없이 걷기 운동을 통해 하체 근력을 높이고 재활을 할 수 있을까 생각하던 와중 걸을 때 하체 힘을 보조해 줄 수 있는 구조물을 만들어 보면 어떨까라는 생각을 하게 되었다.

2. 수행기간

3. 개발작품 설명

• 본 아이디어는 크게 발목 부, 무릎 부, 허벅지 부, 허리 부로 나누어 볼 수 있다.

• 무릎 부 좌, 우측에 있는 검은색 봉을 이용하여 착용자의 다리 길이에 맞게끔 수동으로 조절할 수 있다. 세 개의 봉에서 한 봉은 본체에 고정시킨 후 나머지 두 봉을 유동적으로 움직일 수 있게 하여 사이즈 조절을 용이하게 할 수 있게 디자인하였다.

• 허벅지에 연결되어 있는 근전도 센서가 걷기 위해 힘쓰는 허벅지 근육의 움직임을 감지하여 모터에 신호를 전달한다. 신호를 전달받은 허벅지 부 모터는 원격 제어 시스템을 이용해 무릎과 허벅지를 잇는 전산 볼트를 상승시켜 무릎이 접히게 된다. 마찬가지로 신호를 받은 허리 부 모터는 허벅지와 허리를 잇는 전산 볼트를 상승시켜 전체적인 다리를 걸을 수 있는 높이까지 올리게 된다. 이 과정을 통해 걷기 운동 자발적으로 하지 못하는 사람들의 재활 운동을 도와주는 역할을 한다. 또한 모터의 세기를 원격으로 제어할 수 있게 하여 단계적으로 재활 강도를 조절하여 근력을 발전시킬 수 있다.

• 발목 부에서는 올바른 걸음걸이를 유도할 수 있도록 발목 부 모터를 이용하여 원격 제어할 수 있도록 설계하였다. 사람의 몸을 Z 축으로 하고 발이 나와 있는 부분을 X 축이라 가정했을 때 Z 축 기준으로의 회전 즉 Yaw를 제외한 나머지 부분은 제어하지 않아 보행자가 본 아이디어를 착용하고 걸음 재활 운동을 시행할 때 발목의 Pitch와 Roll 회전은 자연스럽게 운동을 할 수 있도록 디자인하였다.

   

4. 활용방안

• 본 발명품은 사람의 다리 길이에 맞게 직접 조절할 수 있기 때문에 맞춤 제작이 필요로 하지 않다. 그렇기때문에 대량생산에 용이하여 비용 절감에 있어 큰 도움이 될 것이다. 또한 한 구조물을 여러 사람이 사용할 수도 있기 때문에 본 작품 구매에 비용적으로 부담이 되는 환자들에게 구조물을 대여해 주는 사업을 진행할 예정이다.

• 또한 허리 부와 허벅지 부, 허벅지 부와 무릎 부를 잇는 전산 볼트를 연결해 주는 부분을 3축이 자유롭게 회전할 수 있게 발전하여 직립보행뿐만 아니라 횡 방향으로도 불편하지 않게 이동할 수 있게 제작할 수 있도록 국립 재활원과 연계하여 더욱 발전시킬 예정이다.