접이형 구조의 메카트로닉 방식을 이용한 전동의수에 관한 연구

Study on Motion Controlled Prosthetic Hand Using Mechatronic method of Folding Structure

현재 절단 장애인에 착용되는 의수는 기능에 따라 크게 미용의수, 신체동력의 수, 전동의 수의 3가지의 의수가 있다. 기존 의수의 문제점은 재활공학 기술분야에서 널리 언급되고 있다. 의수의 기술적 목적은 인간과 동일한 의수를 제작하는 것이며, 미용성과 무소음, 크기와 중량의 감소가 주요 조건이 된다. 본 연구에서 작업환경에서 지나치게 무거우며, 의수의 접이 동작에 어려움이 있는 기존 사용화된 의수의 일반적인 문제를 고려하여, 경량화와 접는 구조를 갖는 전동의수를 개발하기 위한 설계 및 제어방법을 기술하였다. 종래 의수의 이러한 결점을 해결하기 위해 기어부 대신에 벨트 구동방식을 이용하였고 의수의 손가락을 접을 수 잇는 메커니즘을 사용하는 새로운 방법을 제안하였다. 개발된 전동의수를 제어하기 위해 2개의 스위치 입력과 1개 모터 제어포트, 원칩 프로세서로 구성된 제어회로를 사용하여 의수의 열림과 닫힘의 동작 기능을 수행하였다. 개발된 의수에 대하여 펄스폭 변도(PWM : pulse width modulation)를 이용한 전자 제어부의 실험을 수행한 결과로서, 의수의 중량과 소음의 감소효과를 얻을 수 있었으며, 또한 의수의 접이 동작의 유효성과 함께 휴대면에서 편의성이 증대되었음을 확인하였다.

At present, there are almost three ways to restore the functionality of an amputated person : cosmetics prostheses, body-powered prostheses and motion controlled prostheses. the problem of developing prosthetic hand has been widely addressed in the field of rehabilitation technologies. The main goal is to manufacture human likely hands, whose main requirements are cosmetics, noiselessness, and low weight and size. In consideration with an common problems of the existing commercialized prosthetic hand that had too heavy weight at working environment and many difficulties in folding operation, we described a design and control method for an development of the motion controlled hand with low weight and folding structure. In this paper a novel methods using the belt driving assembly instead of the geared parts and the mechanism to be able to fold finger parts of prosthetic hand is proposed to overcome this defects of conventional prosthetic hand. In order to control the devised hand, the function of open and close operation for the developed hand was implemented by using the control circuits consisted of small one-chip microprocessor and two switching input and one control port for motor As a result of implementation of the experiments of an electronic control part by using the PWM(pulse width modulation) for the developed hand, we were able to attain the effective reduction of its. weight and noise and also, we confirmed that the proposed prosthetic hand is able to give an increased convenience in carrying it along with an effectiveness of folding operation.