고령층을 위한 하지 외골격 로봇의 개인 맞춤형 사용성 평가 개발 : pHRI 특성을 중심으로

Abstract

Abstract Development of Personalized Usability Evaluation of Lower Limb Exoskeleton for the Elderly : Based on the Characteristics of pHRI

Lim, Pyo Jeong Department of Manufacturing Artificial Intelligence Graduate school of Industrial Convergence Hanyang University In this study, a personalized usability evaluation of the lower extremity exoskeleton robot was developed for the elderly based on the physical interaction between the robot and a person (pHRI). As the aging society enters, the elderly population increases, and the need for walking assistance is increasing in consideration of individual walking characteristics of the elderly who suffer from walking disorders due to physical aging. In addition, there is a need for the generalization of lower extremity exoskeleton robots capable of walking assistance for the elderly and the advancement of the usability of lower extremity exoskeleton robots according to individual walking of users. Accordingly, in this study, the purpose of this study was to advance the personalized usability of lower extremity exoskeleton robots through the development of usability evaluation. This is because there is no universal usability evaluation that can quantify these requirements, compared to the 46 fact that elderly patients with walking disabilities have requirements to improve the usability of lower extremity exoskeleton robots. In order to derive the user's requirements through prior research on the problem of the usability of lower extremity exoskeleton robots, a usability evaluation consisting of 7 usability items and 52 questionnaires was developed. From a pHRI perspective, 52 usability evaluation questions were developed for wearable, effectiveness, efficiency, stability, practicality, learning ease, and individuality items through the interface, instrument, and control elements of the lower extremity exoskeleton robot. In particular, in the individuality item, by evaluating the personalization factors of the individual's walking characteristics, a questionnaire item that can quantitatively evaluate the individual's walking characteristics in the evaluation item was developed in order to personalize the usability in using the lower extremity exoskeleton robot. The research was conducted focusing on the Hector-h30a robot developed by Hexahuman Care Co., Ltd. Hector-h30a is a lower extremity exoskeleton robot that focuses on hip muscle strength. This study is significant in that it proposed the user's personalized usability evaluation questions by grasping the characteristics of the physical interaction between the lower extremity exoskeleton robot and humans.|국문요지

본 연구에서는 로봇과 사람 간의 물리적인 상호작용(pHRI)을 기반한 고령층을 대상으로 하지 외골격 로봇의 개인 맞춤형 사용성 평가를 개발했다. 고령화 사회에 진입하면서 고령층 인구가 늘고 신체적 노화에 의해서 보행 장애를 겪는 노인의 개인별 보행 특성을 고려한 보행 보조 필요성이 제고되고 있다. 또한 고령층의 보행 보조가 가능한 하지 외골격 로봇의 보편화와 사용자 개인의 보행에 따른 하지 외골격 로봇 사용성의 고도화가 요구되는 추세이다. 이에 따라 연구에서 사용성 평가 개발을 통해 하지 외골격 로봇의 개인 맞춤형 사용성의 고도화를 목적으로 했다. 고령층의 보행 장애를 가진 환자가 하지 외골격 로봇에 대한 사용성 개선의 요구사항이 있는 것에 비해서 이러한 요구사항을 정량화 할 수 있는 범용적인 사용성 평가가 없기 때문이다. 하지 외골격 로봇의 사용성의 문제점을 기존에 선행된 연구를 통해서 사용자의 요구사항을 도출하여 7 개 사용성 항목과 52 개 설문 문항으로 구성된 사용성 평가를 개발했다. pHRI 관점에서 하지 외골격로봇의 인터페이스, 기구, 제어 특성을 통해 착용성, 효과성, 효율성, 안정성, 실용성, 학습용이성, 개인성 항목의 52 개의 사용성 평가 문항을 개발하였다. 특히, 개인성 항목에서는 개인의 보행 특성에 대한 개인화 요소를 평가하여, 하지 외골격 로봇을 사용하는 데 있어서 사용성을 개인화 하고자 평가 항목에서 개인의 보행 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 설문 항목을 개발했다. ㈜헥사휴먼케어에서 개발한 Hector-h30a 로봇을 중점적으로 연구를 진행했다. Hector-h30a 는 고관절 근력을 중점적으로 보조하는 하지 외골격 로봇이다. 이 연구는 하지 외골격 로봇과 인간의 물리적인 상호작용의 특징을 파악하여 사용자의 개인 맞춤형 사용성 평가 문항을 제안한 것에 의의를 가진다.