A Tactilely Transparent Soft Glove with High Grasping Force

Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (2016) 22(12):1011-1020 http://dx.doi.org/10.5302/J.ICROS.2016.16.0152 ISSN:1976-5622 eISSN:2233-4335

높은 파지력을 가지며 촉감을 전달할 수 있는 유연한 글러브

A Tactilely Transparent Soft Glove with High Grasping Force

정 용 준, 김 종 인, 전 형 석, 이 덕 원, 김 용 재

*

(Yong-Jun Jeong1, Jong-In Kim1, Hyeong-Seok Jeon1, Deok-Won Lee1, and Yong-Jae Kim1,*)

1_{Electrical, Electronics & Communication Engineering, Korea University of Technology and Education}

Abstract: This paper introduces a tactilely transparent soft glove composed of soft materials and flexible structures. Although it is hard to achieve a high grasping force with conventional grip-assist gloves made from soft material, the proposed glove can exert a high force by using a novel structure. This structure has a triangular shape composed of flexible structural frames, soft fabric, and belts. It can produce grip-assist moment compliantly without harmful force or misalignment with the human fingers. The whole finger part that comes into contact with objects is made of thin and soft fabric in order to facilitate sensation transference. The proposed tactilely transparent soft glove enables the user to manipulate various objects owing to both the softness and high grasping force; it helps lifting heavy weight objects as well as permitting delicate tactile feeling on the palm and fingers. The proposed concept was applied to a two-finger grip-assist device for validation. In addition, the experimental results regarding grasping objects, fingertip force, and grasping force are presented.

Keywords: wearable glove, soft mechanism, hand assist device, grasping force

I. 서론 수십 년 동안 많은 착용형 로봇 글러브(wearable robotic glove)는 재활 분야, 촉각과 운동감각 분야, 작업보조 분야에 서 연구되고 있다. 일반적인 재활 분야에서는 선천적 또는 후천적 손기능 장애를 가지고 있는 환자의 재활을 돕기 위한 착용형 로봇 글러브가 연구되어왔다. 예를 들어, EMG 신호 를 이용한 외골격 글러브[1], EMG 신호를 이용한 와이어 구 동 글러브[2], 공압 구조의 유연한 글러브[3,4], HANDEXOS [5] 등이 있다. 촉각과 운동감각 분야에서는 손의 자세를 감지하고 손 동 작을 분석하는 연구가 주를 이루고 있다. 예를 들어, 변형 센 싱(strain sensing) 글러브[6], 감지 글러브(sensing glove) [7]가 있 으며, haptic feedback 기능을 가지며 가상환경 내에서 사용되 는 CyberGrasp [8] 등이 있다.

작업보조 분야에서는 손기능 장애가 있는 환자를 보조하 기 위한 Exo-Glove Poly [9], Exo-Glove [10] 등이 있다. 그리고 사람의 힘과 지구력을 증가시키기 위한 연구로 전동 외골격 글러브[11], Robo-Glove [12] 등이 있다. 메커니즘의 측면에서 볼 때, 앞서 언급한 착용형 로봇 글 러브들은 [1,5,8,11]과 같은 강체 구조와 [2-4,9,10,12]와 같은 유연한 구조로 구분할 수 있다. 강체 구조는 단단한 링크가 조인트로 연결되어 구동되는 구조[13]이며, 유연한 구조는 공 압 챔버를 이용하거나 와이어 구동방식의 구조[14]를 갖는다. 초기 연구 단계에서는 강한 힘을 보조하기 위해서 그림 1(a) 와 같은 강체 구조가 연구되어왔다. 이러한 글러브로 파지를 보조할 때, 그림 1(a)의 각각의 조인트에 모멘트가 작용하게 된다. 이때 뼈와 뼈 사이에 압축력이 가해지지 않기 때문에 사람의 손가락에 부담을 주는 힘 없이 파지력을 증가시킬 수 있다. 그러나 강체 소재와 딱딱한 구조 때문에 사용자의 착 용에 있어 촉감을 방해하는 단점이 있으며, 인간의 손가락 관절과 로봇 글러브의 관절 간의 위치 차이가 있을 경우 착 용감 저하 또는 부상의 위험이 있다. 최근에 연구된 유연한 글러브들은 그림 1(b)처럼 부드럽고 유연한 소재로 만들어졌 다. 따라서 강체 구조에 비해 착용감이 좋다는 장점이 있다. 손가락 끝에 고정되어 있는 와이어나 벨트는 손가락의 힘줄 과 유사한 역할을 한다. 그리고 손가락 관절에 감싸져 있는 소재는 직물, 우레탄, 실리콘 같은 소재이며, 손에 있는 풀리 (pulley), 인대와 유사한 역할을 한다. 와이어나 벨트가 그림 1(b)처럼 손가락 끝에 연결되어 잡아당겨질 때, 힘줄과 유사 하게 인장력을 가하여 파지력을 보조한다. 이때, 앞서 설명한 강체 구조와 달리 와이어나 벨트의 인장력과 비슷한 압축력 이 손가락의 뼈와 뼈 사이의 관절에 가해지게 된다. 따라서 와이어나 벨트를 잡아당기는 인장력이 증가하면 관절의 통 증과 손상에 대한 위험이 있으므로 높은 파지력을 구현하기 에는 부적절한 단점이 있다. Moment assist Tensile force assist

Pulley Moment assist Flexible frame Belt/Wire Fabric (a) (b) (c) 그림 1. 착용형 글러브의 구조.

Fig. 1. (a) Rigid type, (b) Soft type, (c) Proposed type. Copyright© ICROS 2016

* Corresponding Author

Manuscript received August 9, 2016 / revised October 1, 2016 / accepted November 4, 2016 정용준, 김종인, 전형석, 이덕원 김용재: 한국기술교육대학교 전자공학과 (wjddydwns7@koreatech.ac.kr/e4e4my@koreatech.ac.kr/jeonhyungs@koreatech. ac.kr/powork@koreatech.ac.kr/yongjae@koreatech.ac.kr) ※ 본 연구는 한국기술교육대학교 교육연구진흥과제에 의하여 연구 되었음.

정 용 준, 김 종 인, 전 형 석, 이 덕 원, 김 용 재 1012

그림 2. 높은 파지력을 갖는 제안된 글러브. Fig. 2. Proposed glove with high grasping force.

본 논문에서는 직물(fabric), 벨트(belt), 유연한 프레임 (flexible frame) 등으로 구성된 글러브를 제안한다. 이 글러브 는 그림 1(c)처럼 직물, 벨트, 유연한 프레임으로 형성되는 삼 각형 구조를 가진다. 그림 1(c)의 회색 부분(flexible frame에 해당)은 압축력을 견딜 수 있는 유연한 구조의 프레임을 나 타내며, 청색 부분(fabric에 해당)은 인장력을 견딜 수 있는 직물을 나타내고, 적색 선(belt/wire에 해당)은 인장력을 전달 하여 글러브를 구동시키는 벨트이다. 이후 본문에서 유연한 구조의 프레임, 인장력을 견딜 수 있는 직물, 인장력을 전달 하는 벨트를 각각 유연프레임, 직물, 벨트로 정의한다. 그림 2는 논문에서 제안하는 글러브인 TATH-Glove (TActilely Transparent High force Glove)에 대한 구성을 나타낸 그림이다. 글러브에서 손가락의 바닥면을 보았을 때, 케블라 (Kevlar) 벨트는 손가락 끝 2군데에 고정되어 있고 손가락 중 간에서 하나로 합쳐져 Y자 형태를 이룬다. TATH-Glove는 3 가지 장점을 가진다. 첫 번째는 손가락 끝에 고정되어 있는 와이어나 벨트를 잡아당기는 인장력이 손가락을 구부리는 모멘트로 변환되어 작용한다. 그래서 사용자는 큰 힘으로 물 체를 움켜 쥘 때, 뼈와 뼈 사이의 힘(bone-on-bone force) 증가 없이 물체를 움켜쥘 수 있는 장점을 가진다. 두 번째로, 글러 브는 사람의 손가락 관절 움직임에 적응할 수 있으므로, 착 용이 용이하고 불편감이 적다. 마지막으로 TATH-Glove에서 파지할 물체와 접촉하는 부분은 얇고 부드러운 소재로 구성 되어 있기 때문에 촉감 전달이 가능하다. 본 논문에서는 제안된 글러브의 구조적인 분석을 자세히 다룬다. 또한 전체적인 하드웨어 형태를 소개하고, 실제로 제 작된 글러브의 실험 결과와 이론적으로 분석된 결과를 비교 분석한다. II. 글러브 구조의 기본 개념 앞서 언급했듯이 제안된 글러브는 뼈와 뼈 사이에 작용하 는 힘의 증가 없이 큰 힘을 보조할 수 있다. 또한 사용자는 물체를 강하게 움켜쥐는 상황에서도 손가락과 손바닥을 통 하여 촉감을 전달받을 수 있다. 이 특징은 부드러운 재료와 유연한 구조를 조합함으로써 가능하다. 기본 개념을 설명하 기 위해 이산적인 리브(rib)를 가진 직각삼각형 구조를 먼저 분석하고자 한다. 이해의 편의성을 위해 직각삼각형 구조는 강체인 링크로 이루어진다고 가정한다. 그림 3은 그림 1(c)에서 제안한 글러브를 간소화하여 나타 낸 모델을 보여준다. 직각삼각형의 밑변은 그림 1(c)의 적색 으로 표시된 벨트에 대응한다. 직각삼각형의 빗변은 그림 1(c)의 회색으로 표시된 유연프레임에 대응한다. 직각삼각형 의 리브는 청색으로 표시된 직물에 대응한다. 그림 3(a)는 밑변이 평행한 상황에서 직각삼각형 꼭지점에 서 위쪽 방향으로 외력이 작용했을 때 링크들에 작용하는 힘 을 보여준다. 밑변 링크에는 인장력이 작용하고 빗변 링크에 는 압축력이 작용하며 직각삼각형의 리브에는 힘이 작용하 지 않는다. 그림 3(b)는 삼각형이 위쪽으로 구부러진 상황에 서의 힘을 나타낸다. 밑변과 빗변은 동일하게 인장력, 압축력 이 가해지는 반면, 리브에는 인장력이 가해지게 된다. 반면에 그림 3(c)에서처럼 삼각형이 아래쪽으로 구부러진 상황에서 리브는 압축력을 받게 된다. 사람이 물건을 파지할 때, 사람의 손가락은 그림 3(a)처럼 곧은 자세이거나 그림 3(b)처럼 손바닥 방향으로 구부러지는 자세이다. 이 두 가지 경우에서 삼각형의 밑변과 리브는 오 직 인장력만 작용하고, 빗변은 압축력만 작용한다. 이러한 특 성은 적절한 소재와 구조를 선택하는 데에 중요한 역할을 한 다. 즉, 빗변 링크는 압축력을 견딜 수 있는 유연프레임으로 구성할 수 있고, 리브와 밑변 링크는 와이어, 실, 직물처럼 부드럽고 유연한 재료로 구성될 수 있다. 따라서 본 논문에 서 직각삼각형의 빗변은 유연한 구조를 사용하고, 리브는 저 인장성 직물(low-stretchable fabric)을 사용하며, 밑변은 케블라 F External force (c) (b) F Tensile force Tensile force F Compressive force Compressive force (a) : Compressive force : Tensile force F No force No force External force Base line Ribs Hypotenuse Fc c F c F t F Ft Ft H L M 그림 3. 외력이 작용했을 때 링크에 작용하는 힘.

Fig. 3. (a), (b) and (c) are a simplified expression of Fig. 1(c). These show that the force is applied to the link, when the external force is exerted.

높은 파지력을 가지며 촉감을 전달할 수 있는 유연한 글러브 1013 벨트를 사용하였다. 소재에 대한 더 자세한 서술은 V에서 소 개한다. 그림 3(a)와 같이 삼각형이 구부러지지 않은 경우, 외력에 의한 인장력과 압축력은 다음과 같이 간단히 구할 수 있다. , t M F F H = F_c L F H = (1) 여기에서 M, L H 는 각각 직각삼각형 구조의 밑변, 빗변, , 높이를 의미한다. 그리고 ,Ft F Fc, 는 각각 인장력, 압축력, 외력을 의미한다. 예를 들어 M, L H 가 각각 80mm, 82mm, , 20mm일 때, 외력 30N이 손가락 끝에 작용하면 압축력과 인 장력은 각각 123N, 120N이 된다. 즉, 빗변 링크는 압축력 123N을 견디어야 하고, 밑변 링크는 120N을 견디어야 하는 것을 의미한다. 그림 3(b)와 3(c)처럼 구부러진 상황에서 리브에 작용하는 힘은 그림 4를 통해 정량적으로 구할 수 있다. 그림에 나타 낸 바와 같이, 유연프레임과 리브는 피봇으로 고정되어 있는 반면 벨트와 리브는 한 점에 고정되지 않고 슬라이딩이 가능 하다. 그림 3(b)처럼 손가락이 구부러지는 경우, 리브에 작용 하는 힘은 자유물체도(free body diagram)를 이용하여 구할 수 있다. 리브에 작용하는 힘은 그림 4(b)로부터 구할 수 있고 다음과 같다. 2 sin 2 r t F = F θ (2) 여기서 Fr, Ft, θ 는 각각 리브에 작용하는 힘, 인장력, 구부 러진 각도를 나타낸다. 만약 삼각형이 그림 3(b)처럼 위로 구 부러져 있어서 θ 가 0보다 크다면 리브에 작용하는 힘 Fr 은 양의 값을 가지며 인장력이 작용한다. 반면에 그림 3(c)처 럼 아래로 구부러져 있어 θ 가 0보다 작다면 리브에 작용하 는 힘은 음의 값으로 압축력이 작용하게 된다. 또한 θ 는 손 가락을 구부리는 움직임의 범위에 관련되어 있고, F 는 최t 대 외력에 관련되어 있다. 따라서 직물의 소재는 Ft와 θ 의 값에 따른 최대 힘 Fr을 견딜 수 있도록 적절히 선택되어야 한다. III. 벨트와 유연 프레임에 의해 가해지는 압력분석 지금까지 링크와 리브에 작용하는 힘을 개념적으로 설명 하기 위해 제안한 구조를 강체 링크로 간소화하였다. 특히 리브에 작용하는 인장력은 간소화된 이산적인 리브를 이용 하여 분석되었다. 이번 장에서는 연속적인 곡선으로 이루어 진 구조에 작용하는 힘을 분석한다. 그림 5(a)에 나타낸 바와 같이 연속적인 구조에서도 그림 3(a)와 유사하게 L H 길이, 는 고정된 값이지만, M 의 경우 벨트와 직물간에 슬라이딩 이 가능한 구조이므로 벨트가 당겨짐에 따라 줄어들게 된다. 제안된 구조가 물체를 파지할 때에는 그림 5(a)에서처럼 손끝의 힘(fingertip force, 적색 화살표)과 손가락 전체 면의 압 력(finger-body pressure, 청색 화살표)이 물체에 가해지게 된다. 이러한 힘과 압력은 글러브의 강도를 추정하고 파지 특성을 분석하는데 매우 중요하므로 정량적인 분석이 필요하다. 따 라서 임의의 지름의 원통형 물체를 파지할 때 물체에 가하는 손끝 힘과 압력을 구하고자 한다. 특히 압력을 구하기 위해 서는 벨트가 직물을 당기는 힘과 유연프레임이 직물을 당기 는 힘의 차이를 구하면 되고, 유연프레임이 직물을 당기는 힘을 구하기 위해서는 유연프레임의 형상을 알아야 한다. 따 라서 본 장에서는 벨트에 의해 직물에 가해지는 압력, 유연 프레임의 형상, 유연프레임에 의해 직물에 가해지는 압력을 차례로 유도할 것이다. 1. 벨트에 의해 가해지는 압력분석 벨트와 직물의 마찰력이 무시할 만하다고 가정하면, 벨트 의 전체 길이에서 인장력은 모두 동일하기 때문에, 벨트의 한 지점에서 인장력은 그림 5(c)처럼 나타낼 수 있다. 이등변 삼각형의 성질을 이용하여 나타낸 한 지점의 인장력의 합력 그림 4. P 점에서의 힘의 평형.

Fig. 4. Force equilibrium at p point. (b) shows close up view of (a).

(b) l Δ t F t F Fc c F (c) t F t F tSum F θ Δ (a) belt Fabric Flexible frame R θ Δ l Δ Fingertip force _Finger-body pressure H L M 그림 5. 곡선 부분의 곡률에 힘이 작용했을 때의 합력과 압 축력과 인장력에 대한 합력.

Fig. 5. This shows the resultant force, when the force is applied to the curvature of the curve section. And showing the resultant force about compressive force and tensile force.

정 용 준, 김 종 인, 전 형 석, 이 덕 원, 김 용 재 1014 은 다음과 같다. 2 sin 2 tSum t F F Δθ Δ = (3) 여기서 ΔFtSum은 그림 5(b) lΔ 의 곡선 부분에 작용하는 인 장력의 합력이다. θΔ 는 곡선 lΔ 에 해당하는 미소각도이고 t F 는 벨트의 인장력이다. 곡선 lΔ 의 곡률 ρ 은 다음 관계t 식 Δ = Δθ ρt l을 이용하여 나타내어지고, (3)에 대입하여 정 리하면 다음과 같다. 2 sin 2 t tSum t l F F ρ Δ Δ = (4) l Δ 이 충분히 작다는 가정하에 선형화하여 정리하면 아래와 같다. tSum t t F Fρ l Δ ≅ Δ (5) θ Δ 구간에 작용하는 ΔFtSum힘을 lΔ 로 나누어, 직물의 단위 길이당 가해지는 힘을 일종의 압력과 같이 나타낼 수 있다. t t tSum belt F_l F P ≅ρ Δ Δ = (6) 여기서 Pbelt은 벨트에 의해 직물에 작용하는 1차원 압력을 의미한다. 벨트 인장력 Ft는 θ 의 전 구간에서 동일하며, 원 통형 물체를 잡고 있으므로 곡률 ρ 도 전 구간에서 동일하t 여, Pbelt도 동일한 값을 가진다. 그러나 유연프레임과 직물 은 서로 수직을 이루지 않기 때문에 유연프레임의 곡률은 전 구간에 걸쳐 변동하며, 유연프레임에 가해지는 압축력, 유연 프레임이 직물을 당기는 압력도 고정된 값이 아니다. 따라서 유연프레임에 작용하는 압축력에 의해 직물에 가해지는 압 력은 다른 방식의 유도 과정이 필요하다. 2. 유연프레임의 형상분석 그림 6(a)는 직각삼각형 구조가 반지름이 R 인 원통을 파 지하는 것을 보여준다. 직각삼각형의 빗변과 높이는 각각 , L H 다. θ 가 0인 시작점으로부터 빗변 위의 임의의 한 점 까지의 길이를 l θ 라 할 때, 길이가 ( )( ) l θ 인 지점의 높이는 ( ) h θ 다. 삼각형의 닮음을 이용하여 ( )h θ 를 나타내면 다음 과 같다. ( ) H ( ) h l L θ = θ (7) 그림 6(b)는 그림 6(a)의 θΔ 구간에서 θΔ 변화에 따른 길 이관계를 나타낸다. 그림 6(c)는 그림 6(b)의 직각삼각형 부분 이고 그림 6(a)의 구간 θΔ 에서 빗변의 기울기에 대한 길이 관계를 나타낸다. 그림 6(c)의 각각의 변을 θΔ 로 나누고, θ 에서의 미분계수로 정리하면 아래와 같다. 밑변: ( ) ( ) H R l H L _{R l} L θ θ θ θ ⎛ ₊ ⎞_Δ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ _{= +} Δ (8) 빗변: (l ) ( )l dl( ) d θ θ θ θ θ θ + Δ − ₌ Δ (9) ) ( ) (θ θ lθ l +Δ − )) ( ) ( (lθ θ lθ L H _{+Δ −} θ θ Δ + ( )) ( l L H R _(c) (a) H

R

_θ

θ

Δ

L ) (θ l 0 = θ ) (θ h ) (θ r l Δ (b) ) (θ h

θ

Δ

Δ

θ

=

Δ

l

R

θ θ Δ + ( )) (R h ) (θ Δ+ θ h ) ( ) (θ θ lθ l +Δ − 그림 6. 직각삼각형이 작은 원통을 파지할 때의 직각삼각형 형상.

Fig. 6. This shows the shape of the right triangle, when it grasps a small cylinder. 높이:

(

( ) ( )

)

( ) H l l _{H dl} L L d θ θ θ _θ θ θ + Δ − = Δ (10) 위 식에서 밑변, 빗변, 높이에 대해 피타고라스의 정리를 이 용하여 미분방정식으로 나타내면 아래와 같다. 2 2 2 ( ) ( ) ( ) H H dl dl R l L L d d θ θ θ θ θ ⎛ ₊ ⎞ ₊⎛ ⎞ ₌⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ (11) 2 2 ( ) ( ) _{, (0) 0} dl Hl RL l d _{L H} θ θ θ + = = − (12) 위 식의 초기값 (0) 0l = 을 이용하여 위의 미분방정식의 해 를 구하면 l θ 을 구할 수 있으며, (7)을 ( )( ) l θ 에 대입하여 ( ) h θ 도 구할 수 있다. 이는 다음과 같다. 2 2 ( ) ( 1) H L H RL l e H θ θ ₌ − _{− (13)} 2 2 ( ) ( 1) H L H hθ ₌R e − θ_{− (14)} θ 에 따른 h θ 의 길이를 알 수 있으므로 원통의 원점으로( ) 부터 유연프레임까지의 거리 r θ 를 나타내면 다음과 같다. ( ) 2 2 ( ) ( ) Re H L H rθ _{= +}R hθ ₌ − θ ₍₁₅₎

높은 파지력을 가지며 촉감을 전달할 수 있는 유연한 글러브 1015 dx dy α (b) (a) ) (θ h θ Δ R Tangent line ) (θ Δ+ θ h θ

A

B

그림 7. 임의의 θ 에 대한 유연프레임 위의 접선의 기울기. Fig. 7. This shows gradient of the tangent line on the flexible frame

at arbitrary θ . 위 식에서 알 수 있듯이, 원통을 파지할 때 유연프레임은 나 선형 (Bernoulli’s spiral) 형태를 가지게 된다. 3. 유연프레임에 의한 직물의 압력분석 유연프레임이 향한 방향 변화를 이용하여, 유연프레임에 가해지는 압축력과 직물에 가해지는 인장압력을 구하고자 한다. 그림 7(a)는 그림 6(a)와 동일한 그림을 θ 의 각도가 수 직이 되도록 회전하여 표시한 것이다. A지점은 θ 에서의 유 연프레임 상의 지점이고, B지점은 θ 에서 θΔ 만큼 떨어진 유연프레임 상의 지점이다. θΔ 가 매우 작을 때, 기울기는 그림 7(b)의 dy dx 로 볼 수 있다. / ( ) ( ) ( ( )) dy h h dx R h θ θ θ θ θ + Δ − = Δ ⋅ + (16) 위 식의 평균변화율 부분을 θ 에 대한 미분계수로 나타내고, (14)를 대입하여 정리하면 아래와 같다. 2 2 ( ) 1 ( ) dy dh H dx d R h _{L H} θ θ θ = ⋅ = + − (17) 위 식은 직각삼각형의 빗변, 높이가 각각 ,L H 로 정해졌을 때, 기울기가 상수 값으로 고정됨을 의미한다. 또한 이 식을 통해 그림 7(b)의 각도 α 는 _{α=sin ( / )}−1 _{H L 로 구할 수 있다.} III.1에서 분석한 바와 같이 벨트의 장력은 모든 θ 에서 동 일하며, 이에 의해 가해지는 직물의 인장압력도 (6)에서처럼 모든 θ 에서 동일하다. 그러나 유연프레임의 압축력은 θ 에 따라 변화하며 압축력에 의해 직물이 받는 인장압력도 변화 한다. 따라서 유연프레임 기울기 (17)의 변화량을 고려하여, 유 연프레임과 직물에 가해지는 힘의 관계를 도출하고자 한다. 그림 8(a)는 직각삼각형 구조가 반지름이 R 인 원통을 파 지했을 때를 나타낸다. 그림 8(a)에서 θ 일 때의 유연프레임 의 압축력을 f θ 로 정의하면, θ 를 기준으로 ( ) −Δθ 2, 2 θ +Δ 위치의 압축력은 각각 (f θ− Δθ 2), f θ( + Δθ 2) 로 정의된다. 편의상 (f θ− Δθ 2), f θ( + Δθ 2)을 각각 f 1, 2 f 로 표기하였다. θ 인 지점에서 유연프레임의 접선의 기울 기가 α 라 할 때, θ 를 기준으로 −Δθ 2 지점의 접선의 기 울기는 α+ Δθ 2 이고, +Δθ 2 지점의 접선의 기울기는 2 α− Δθ 이다. 편의상 α+ Δθ 2,α− Δθ 2을 각각 α1,α2 로 표기한다. 원통을 파지한 상태에서 θΔ 구간의 유연프레임과 직물은 힘의 평형을 이룬다. θΔ 구간에서 벡터를 이용하여 힘의 평 형관계를 나타내면 그림 8(b)와 같다. 여기서 F1  는 f1에 대 한 벡터를 의미하고, F2  는 f2에 대한 벡터를 의미한다. 3 f Δ 는 F1,  2 F  의 합력과 평형을 이루는 직물에 의한 힘이고 원통 중심을 향한다. 그림 8(c)는 F1,  2, F  3 f Δ 에 대한 X 축 방향 성분의 힘을 굵은 화살표(청색)로 나타낸 것이며, 그림 8(d)는 Y 축 방향 성분의 힘을 굵은 화살표(청색)로 나타낸 것이다. X 축과 Y축 방향에 대한 힘의 합력을 각각 다음과 같이 나타낼 수 있다. 1cos 1 2cos 2 0 f α − f α = (18) 1sin 1 2sin 2 3 0 f α − f α − Δ = (19) f 여기서 α1= + Δα θ 2,α2= − Δα θ 2이므로 먼저 X 축 성 분에 대한 (18)을 정리하면 다음과 같다. 2 1 cos 2 cos 2 f f θ α θ α Δ ⎛ ₊ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ = Δ ⎛ ₋ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (20) 위 식을 이용하여 θ 에 따른 압축력의 변화율 Δ Δ 을 f/ θ f1 의 식으로 나타내면 다음과 같다. 1 2 1 2 sin sin 2 cos 2 f f f f α θ θ θ θ _{α θ} Δ − Δ ₌ − ₌ Δ Δ Δ ⎛ ₋ ⎞_Δ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (21) 1 α 2 α 1 F X Y 3 f Δ (b) 2 F X Y 3 f Δ 2 2cosα F 1 1cosα F 1 α (c) 2 F 1 F 2 α X Y 3 f Δ 2 2sinα F 1 1sinα F 1 α (d) 2 F 1 F 2 α 2 θ Δ

R

θ 2 θ Δ 2 α 1 α 1 ( 2) θ θ Δ− = f f ) 2 ( 2= fθ Δ+ θ f 2 2 α θ α = −Δ 2 1 α θ α= +Δ (a) θ Δ Tensile force Compressive force f1 2 f l Δ 그림 8. 글러브가 원통을 파지했을 때, 유연프레임의 압축력. Fig. 8. When the glove grasped the cylinder, the compressive force

정 용 준, 김 종 인, 전 형 석, 이 덕 원, 김 용 재 1016 위 식을 Δ → 으로 극한을 취하고 선형화하여 정리하면 θ 0 다음과 같다. 2 2 ( ) _{tan ( ), (0)} t df L f f F d _{L H} θ _{α θ} θ ≅ − 단 = ₋ (22) 초기값 f(0)을 이용하여 위의 미분방정식의 해를 구하면 다음과 같이 유연프레임의 압축력을 구할 수 있다. 2 2 2 2 ( ) H L H t L f Fe L H θ θ ₌ − − − (23) 위 식은 유연프레임 상의 압축력이 동일하지 않고, θ 가 증 가함에 따라 ( )f θ 가 감소함을 보여준다. 즉, 유연프레임은 손끝 부근에서 가장 큰 압축력 _{( /} 2 2₎ t L L H F− 을 가지며 손바닥 쪽으로 갈수록 점차 작아지게 된다는 의미이다. 다음으로 직물에 가해지는 인장압력을 구하기 위해, Y 축 성분에 대한 (19)를 정리하고 선형화하면 다음과 같다. 3 1 sin cos cos 2 f f θ_θ f θ α α Δ Δ Δ = _Δ ≅ ⎛ ₋ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (24) 위 식에 (23)을 대입한 후, θΔ 구간에서 직물에 가하는 인장 압력으로 나타내면 아래와 같다. 2 2 2 3 2 2 1 t L HH frame df L F P e dl R L H θ − − = = ⋅ − (25) 이 식도 (6)과 유사하게 단위 길이당 직물에 가해지는 힘으 로 나타내었으므로, 1차원의 압력으로 볼 수 있다. (6)과 (25) 의 차를 구하면 θΔ 구간에서 글러브가 물체에 가하는 압력 을 다음과 같이 얻을 수 있다. 2 2 2 2 2 1 H t L H belt frame F L P P P e R L H θ − − ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ = − = _⎜ − _⎟ − ⎝ ⎠ (26) 이 식은 물체와 접촉하는 부분의 단위 길이당 물체에 가해지 는 1차원 압력을 의미한다. 위 식에서 알 수 있듯이 손끝에 서 멀어질수록 물체를 감싸는 압력이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 특이한 점은 손 끝 부분에서 압력이 0가 되는 위 치가 존재한다는 점이다. P = 일 때의 θ 값을 (26)으로부터 0 계산하면 아래와 같다. 2 2 ln 1 H L 1 L H θ= − ⎛⎜_⎜ −⎛ ⎞_{⎜ ⎟} ⎞⎟_⎟ ⎛ ⎞_{⎜ ⎟} − ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ (27) 위 식에서 L 과 H 는 고정된 값이므로 θ 는 상수로 정해진 다. 즉 손끝으로부터 일정 각도 이내에서는 글러브가 물체로 부터 떨어지려는 압력이 작용하며, 그 이후에는 물체를 감싸 려는 압력이 작용한다는 의미이다. 본 장에서는 원통 파지 시 θ 에 따른 유연프레임, 벨트, 직 물에 작용하는 힘을 분석하였다. 유연프레임의 곡률반경 변 화와 파지력 분석에 대한 시뮬레이션은 IV에서 다룰 것이다. IV. 시뮬레이션 결과 이전 장의 분석 결과를 이용하여 다양한 지름의 물체를 파 지하는 시뮬레이션을 수행하였다. 그림 9는 반지름이 R 인 원통을 직각삼각형 구조로 파지했을 때, θ 가 증가함에 따라 유연프레임의 곡률이 변화하는 것을 나타낸다. 원의 반지름 20, 40, 60, 80, 100mm일 때 각각에 대해서 그래프로 나타내었 으며 L 과 H 는 각각 87mm, 21mm이다. 실선은 유연프레임 의 곡률을 나타내며, 파선은 원통의 곡률을 나타낸다. θ 가 증가함에 따라 유연프레임의 곡률이 점차 감소함을 볼 수 있 으며 유연프레임의 곡률은 벨트의 곡률보다 언제나 작음을 알 수 있다. 그림 10은 글러브가 반지름 20mm, 100mm, 400mm일 때에 원통을 파지하는 동작에 대한 시뮬레이션 결과이다. θ 가 0 인 지점은 벨트의 인장력에 의해 손가락 끝 힘이 가해지며 적색 화살표로 나타내었고, 회색 화살표로 움켜쥐는 압력을 나타내었다. 그림 10(a)에서 알 수 있듯이 반지름 20mm인 원 통을 파지하는 경우에 손가락 끝 힘은 29.85N, 손가락 전체 압력에 의해 가해지는 힘은 77.39N이 되며 물체의 지름에 따 라 다른 값을 가진다. 그리고 회색 선이 원통 중심 방향으로 향할 때 (+)압력이 작용하며, 원통 밖을 향할 때 (-)압력이 작 용하는 것을 나타낸다. (27)으로부터 P 가 0이되는 지점을 구 하면 약 13.8deg 이다. 그림 10(a), (b)에서, 손끝으로부터의 각도 θ 가 13.8deg 미만일 때는 (-)압력이, 그 이상일 때는 (+)압력이 작용한다는 의미이다. 그림 10(a) 경우에서 손가락 끝을 기준으로 0 ~ 13.8deg 구간에 (-)압력에 의해 작용하는 힘은 약 0.81N, 13.8 ~ 165deg 구간에 (+)압력에 의해 가해지는 힘은 약 78.47N이다. 따라서 (-)압력이 작용하는 부분의 힘은 매우 작으므로 약한 손가락의 힘으로도 극복 가능하다. 그림 10(c)의 경우처럼 원통의 반지름이 커짐에 따라 글러브 구조 전체가 13.8deg 내에 들어오게 되고 모든 구간에서 (-)압력 이 가해지는 경우도 발생한다. 이 경우 (-)압력은 0.81N이며, 이 압력도 약한 손가락의 힘으로 극복 가능할 만큼 작은 값 임을 알 수 있다. 결론적으로 (+)압력 부분은 원통을 파지하는데 도움을 주 고, (-)압력 부분은 원통으로부터 떨어지려는 동작이 이루어짐 mm H mm L Case: =87 , =21

R

θ 0 = θ max = θ L H 그림 9. 글러브가 원통을 파지했을 때, 유연프레임의 곡률(실 선)과 원통의 곡률(파선).

Fig. 9. When the glove grasp the cylinder, the solid line is the curvature of the flexible frame and the dashed line is the curvature of the cylinder.

높은 파지력을 가지며 촉감을 전달할 수 있는 유연한 글러브 1017 을 알 수 있다. 설계된 글러브는 손의 파지력을 보조하기 위 해 초점이 맞추어져 있으므로, (-)압력이 작용하는 영역에서는 사람의 손가락 악력으로 물체와 접촉이 이루어지고, 손가락 끝과 (+)압력이 작용하는 영역이 파지를 보조하게 된다. 그림 11은 반경 20mm인 원통을 파지하는 시뮬레이션에 대해 각도에 따른 유연프레임의 압축력, 벨트의 인장력, 파지 압력의 변화를 보여준다. 벨트의 인장력은 앞에서도 예상했 듯이 전 구간에서 동일함을 볼 수 있다. 반면에 유연프레임 의 압축력은 0°에서 약 123.6N이고 끝 지점인 165°에서 약 60.3N으로 감소함을 볼 수 있다. 그리고 파지 압력은 점차 증가함을 볼 수 있다. V. 하드웨어 사양 앞에서의 분석 내용을 기반으로 구현된 장갑은 그림 12와 같다. 유연프레임은 Nitinol 와이어(직경 0.35mm)와 ABS (ABSplus-P430, Stratasys) 재질의 링크들로 이루어져 있다. 링 크들은 3D프린터(uPrint, Stratasys)로 제작하였다. Nitinol 와이 어는 유연프레임의 연결된 형태를 유지하기 위해 사용되고 압축력은 받지 않는다. 여기서 압축력은 ABS프레임이 받게 된다. 리브는 유연프레임과 케블라 벨트 사이의 인장력을 견 디기 위해 저인장성 직물로 구성되었다. 저인장성 직물로 polyester 소재가 사용되었고, 폭과 두께는 각각 8mm, 0.25mm 이다. 케블라 벨트의 폭과 두께는 각각 9.5mm, 0.7mm이다. 손가락 끝 마디 부분은 케블라 벨트가 손가락 양옆으로 지나 가므로 파지 시 물체와 손가락 사이의 두께는 0.25mm가 된 다. 손가락 중간 이후에서는 케블라 벨트의 두께 0.7mm가 추가되어 두께는 0.95mm가 된다. 인장력을 전달하기 위한 벨트(39244 Conduit Measuring Tape, Greenlee)는 평균 파단강도 8.01kN을 가진다. 그리고 장갑은 ROBOTIS사의 Dynamixel 서보 모터 2개로 작동된다. 이 모터는 정지토크(stall torque)는 8.4Nm이고, 무부하 속도(no load speed)는 45rpm이다. 위치 (winch)의 지름이 32mm일 때, 최대 힘은 525N이 된다. 모터 의 토크를 손가락 끝에 전달하기 위해 3D프린트로 제작된 컨듀잇(conduit)은 그림 12와 같으며, 케블라 벨트를 통과시키 기 위해 슬롯형태의 통로를 가지고 있다. VI. 실험 결과 개발된 TATH-Glove의 성능을 분석하기 위해, 다양한 물체 를 파지하는 동작 실험을 수행하고, 손가락 끝 힘과 파지력 을 측정도구를 사용하여 측정하였다. 실제 실험에서 사용된 글러브의 L 과 H 는 각각 87mm, 21mm이다. 그림 13은 몇 가지 물체를 파지한 모습을 보여준다. 그림 14는 사용자가 글러브를 착용하고 움켜쥐는 동작을 시킬 때 와 착용하지 않고 동작시킬 때의 모습을 보여준다. 개발된 글러브는 사람 손에 유연하게 착용되어 파지력을 보조해 줄 뿐 아니라, 다른 soft glove들과는 달리 착용하지 않은 상태에 Actuator Conduit Glove (two fingers) Non-stretchable fabric ABS links Kevlar belt Nitinol wire 그림 12. 구체화된 글러브. Fig. 12. Implemented glove. A Tactilely Transparent Soft Glove with High Grasping Force

그림 10. 글러브가 원통을 파지했을 때의 파지압력.

Fig. 10. The simulation shows grasping pressure, when the glove grasps the cylinder.

그림 11. 글러브가 반경 20mm인 원통을 파지하는 것에 대한 유연프레임의 압축력, 벨트의 인장력, 파지 압력. Fig. 11. The graphs show the compressive force of the flexible

frame, tensile force of the belt and grasping pressure with respect to the angle from the fingertip under the grasping situation of 20mm radius cylinder.

정 용 준, 김 종 인, 전 형 석, 이 덕 원, 김 용 재 1018 서도 파지가 가능함을 알 수 있다. 이는 글러브가 사람에게 뼈와 뼈사이의 압력 등 불필요한 힘을 가하지 않는다는 것을 의미한다. 한편, 글러브의 손가락 내부가 지나치게 좁을 경우 에는 착용시 유연프레임 사이에 끼임이 발생하여 손가락에 힘이 발생할 수 있다. 그림 15에서는 높은 파지력을 이용하 여 2개의 손가락으로 7kg 아령을 들어올릴 수 있다는 것을 보여준다. 그림 16은 TATH-Glove의 손가락 하나를 편 자세에서 손가 락 끝 힘을 측정한 것이다. IMADA사의 인장압축시험기 DS2-50N을 이용하여 측정하였다. 손가락에 연결되어 있는 케블라 벨트에 분동을 매달아 장력을 주었으며 장력은 4.9N 단위로 215.8N까지 실험하였다. 그 결과 손끝 힘은 최대 48.03N까지 측정되었다. 그래프에서 알 수 있듯이, 이론 값과 실험 값의 경향은 유사하나 다소 차이가 발생하였다. 이는 직각삼각형의 높이 H 를 유지하기 위한 직물을 연결할 때 길이를 정확히 맞추기 어렵고, 벨트와 프레임간 마찰 때문에 이론 값과 차이가 발생한 것으로 판단된다. 또한 손가락 끝 힘이 강해짐에 따라 (30N 이상) 유연프레임이 위쪽으로 구부 러져서 가운데 유연프레임 링크가 벌어지는 현상(그림 16 우 측 아래)이 발생하였다. 이것은 (27)의 결과에서 알 수 있듯 이, 손끝으로부터 일정 각도 이내에서는 (-)압력이 작용하여 위쪽으로 구부러지는 경향이 발생하는 것으로 판단된다. 그림 17은 TATH-Glove의 손가락 한 개로 물체를 감아 쥐 는 파지력을 측정한 것이다. JTECH Medical사의 Commander Grip Track을 이용하여 측정하였다. 손가락에 연결되어 있는 케블라 벨트에 인장력은 9.81N단위로 294.3N까지 실험하였 다. 그 결과 파지력은 132N까지 측정되었다. 그림 18은 다양 한 물체를 손가락 끝으로 파지하는 실험을 보여주며, 손가락 과 잡은 물체 사이에 얇은 저인장성 직물만 존재하기 때문에 잡은 물체에 대한 촉감을 전달 받을 수 있다. 물체를 파지할 Gap 그림 16. 손가락 끝 힘 측정. Fig. 16. Fingertip force measurement.

그림 17. 파지력 측정.

Fig. 17. Grasping force measurement. 그림 13. 잡는 자세(스마트 폰, 스테이플러, 테이프, 유리병).

Fig. 13. Grasping posture(Smart phone, stapler, tape and glass bottle).

그림 14. 사용자가 글러브를 착용하지 않았을 때와 착용했을 때의 파지동작.

Fig. 14. The upper pictures show the grasping motion, when the user is not wearing the glove. The lower pictures show the grasping motion, when the user is wearing the glove.

그림 15. 7kg 아령을 파지하는 실험.

높은 파지력을 가지며 촉감을 전달할 수 있는 유연한 글러브 1019 때 촉감을 통해 물건의 파지 유무를 판단하게 된다. 이때 착 용한 글러브의 두께에 따라 촉감의 정도에 차이가 발생한다. 또한 물체의 경질, 연질에 대한 판단에 있어서도 촉감이 중 요하다. 글러브 착용시의 촉감전달의 정도는 [15]에서와 같이 2점 식별능력 테스트를 이용하여 정량적으로 측정할 수 있 으며 얇을수록 촉감 전달이 좋아짐을 알 수 있다. TATH-Glove는 맨손으로 작업할 때와 같이 촉감을 완전히 통과시키 지는 못한다. 그러나 제안한 구조에 의해, [11]과 같은 기존의 rigid type 글러브들처럼 높은 파지력을 가지면서도, 유연한 구조의 글러브들과 유사하게 촉감전달이 용이한 장점을 가 진다. 파지할 때 polyester 직물과 케블라 벨트 간의 마찰이 파지 력 감소에 영향을 미칠 수 있다. 정지마찰계수 실험을 통해 측정된 polyester 직물과 케블라 벨트 간의 정지마찰계수는 약 0.32이다. 손가락을 조금 구부렸을 때는 직물과 벨트 간의 마찰력이 무시할 만하다고 판단되지만, 손가락이 많이 구부 러질수록 직물과 벨트 간의 마찰력이 증가하여 모델링의 오 차로 작용할 수 있다. 그리고 물체 파지 시에 악력을 추가로 주게 된다면 직물과 케블라 벨트 간의 마찰력이 증가하여 파 지압력 분포에 영향을 주거나 가동 범위에 제약을 줄 수 있 다. 따라서 많이 구부러질 때와 악력이 추가될 때 직물과 벨 트 간의 마찰력은 충분히 고려되어야 한다. VII. 결론 본 논문에서는 높은 파지력을 가지며 촉감을 전달할 수 있 는 유연한 글러브를 소개하였다. 부드러운 소재와 유연한 구 조로 이루어진 직각삼각형 구조가 제안되었고, 이 구조는 손 가락에 손상을 줄 수 있는 힘의 작용 없이 파지력을 증가시 키는 것이 가능하였다. 실험 결과를 통해서 부드러운 소재와 유연한 구조를 사용하여 높은 파지력을 만들어낼 수 있음을 보여주었다. 제안한 구조를 이론적으로 자세히 분석하여 손 끝이 가하는 힘과 손가락 전체가 가하는 압력을 정량적으로 확인할 수 있었다. 시뮬레이션은 원통 형상에 대해서 한정적 으로 이루어졌지만, 앞으로는 원통 형상뿐만 아니라 임의의 형상에 대해서도 분석을 진행할 것이다. 직물과 물체 간 마찰이 높을수록 물체 파지에 도움이 된다. 현재 제작된 글러브의 외부표면은 저인장성 직물이며 직물 과 물체 간의 마찰력이 작다. 이를 보완하기 위해 글러브의 외부 표면을 고무, 실리콘 코팅을 이용하여 파지에 용이하도 록 할 것이다. 반면, 파지 시 글러브가 많이 구부러질수록 직 물과 케블라 벨트간의 마찰에 의해 모델링의 오차로 작용할 수 있다. 따라서 직물과 케블라 벨트간의 마찰에 의한 영향 을 분석할 것이다. 실험에서 사용된 글러브는 2개의 손가락을 가졌기 때문에 물체 파지에 제한이 있었다. 이를 보완하기 위해 5개의 손가 락 전체를 보조하는 구조로 확장하고 소재와 구조를 최적화 하여 더욱 유연하고 높은 파지력을 가진 글러브를 개발할 계 획이다. 본 연구결과가 적용될 수 있는 영역은 다음과 같다. 실제 로 무게가 있는 도구를 가지고 작업을 하는 경우 전완, 상완 보다 오히려 악력이 많이 요구되는 경우가 있다. 본 논문에 서 제안하는 TATH-Glove는 부품을 조립하는 섬세한 작업과 볼팅, 드릴링 등의 고하중 작업이 같이 이루어지는 많은 산 업현장에 유용하게 사용될 것이다. 또한, 운반작업, 재활간호, 재난현장 작업 등 고하중 작업과 조작이 모두 필요한 분야에 서도 활용될 수 있을 것으로 생각된다. REFERENCES

[1] N. S. K. Ho, K. Y. Tong, X. L. Hu, K. L. Fung, X. J. Wei, W. Rong, and E. A. Susanto, “An EMG-driven exoskeleton hand robotic training device on chronic stroke subjects: Task training system for stroke rehabilitation,” Proc. IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics, pp. 1-5, Jun. 2011. [2] M. A. Delph, S. A. Fischer, P. W. Gauthier, C. H. M. Luna, E. A.

Clancy, and G. S. Fischer, “A soft robotic exomusculature glove with integrated sEMG sensing for hand rehabilitation,” Proc. of IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics, pp. 1-7, Jun. 2013.

[3] P. Polygerinos, S. Lyne, Z. Wang, L. F. Nicolini, B. Mosadegh, G. M. Whitesides, and C. J. Walsh, “Towards a soft pneumatic glove for hand rehabilitation,” Proc. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 1512-1517, Nov. 2013.

[4] P. Polygerinos, K. C. Galloway, E. Savage, M. Herman, K. O'Donnell, and C. J. Walsh, “Soft robotic glove for hand rehabilitation and task specific training,” Proc. of IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 2913-2919, May. 2015.

[5] A. Chiri, N. Vitiello, F. Giovacchini, S. Roccella, F. Vecchi, and M. C. Carrozza, “Mechatronic design and characterization of the index finger module of a hand exoskeleton for post-stroke rehabilitation,” IEEE American Society of Mechanical Engineers Transactions on Mechatronics, vol. 17, no. 5, pp. 884-894, Oct. 2012.

[6] F. Lorussi, E. P. Scilingo, M. Tesconi, A. Tognetti, and D. De Rossi, “Strain sensing fabric for hand posture and gesture monitoring,” IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 9, no. 3, pp. 372-381, Sep. 2005.

[7] A. F. da Silva, A. F. Gonçalves, P. M. Mendes, and J. H. Correia, “FBG sensing glove for monitoring hand posture,” IEEE Sensor Journal, vol. 11, no. 10, pp. 2442-2448, Oct. 2011.

[8] http://www.cyberglovesystems.com

[9] B. B. Kang, H. Lee, H. In, U. Jeong, J. Chung, and K. J. Cho, “Development of a polymer-based tendon-driven wearable robotic hand,” Proc. of IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 3750-3755, May. 2016.

그림 18. 촉감 전달. Fig. 18. Tactile transmission.

정 용 준, 김 종 인, 전 형 석, 이 덕 원, 김 용 재 1020

[10] H. In, B. B. Kang, M. Sin, and K. J. Cho, “Exo-Glove: Soft wearable robot for the hand with soft tendon routing system,” IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 22, no. 1, pp. 97-105, Mar. 2015.

[11] B. L. Shields, J. A. Main, S. W. Peterson, and A. M. Strauss, “An anthropomorphic hand exoskeleton to prevent astronaut hand fatigue during extravehicular activities,” IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics-Part A: Systems and Humans, vol. 27, no. 5, pp. 668-673, Sep. 1997.

[12] M. A. Diftler, L. B. Bridgwater, J. M. Rogers, E. A. Laske, K. G. Ensley, J. H. Lee, C. A. Ihrke, D. R. Davis, and D. M. Linn, “RoboGlove – A grasp assist device for earth and space,” Proc. of 45th International Conference on Environmental Systems, pp. 1-8, Jul. 2015.

[13] H. D. Lee and C. S. Han, “Technical trend of the lower limb exoskeleton system for the performance enhancement,” Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 20, no. 3, pp. 364-372, Mar. 2014.

[14] H. In, U. Jeong, B. B. Kang, H. Lee, I. Koo, and K. J. Cho, “Trend of Soft wearable robotic hand,” Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 21, no. 6, pp. 531-537, Jun. 2015.

[15] S. A. Warhekar, S. Nagarajappa, P. L. Dasar, P. Mishra, S. Kumar, and S. Balsaraf, “Thickness, permeability and tactile perception of commercial latex examination gloves used in dental practice,” Journal of Indian Association of Public Health Dentistry, vol. 13, no. 3, 342-347, Sep. 2015.

정 용 준 2015년 한국기술교육대학교 전자공학과 졸업. 2015년~현재 한국기술교육대학교 대학원 전자공학과 석사과정 재학 중. 관심분야는 로봇 글러브, 웨어러블 로봇. 김 종 인 2016년 한국기술교육대학교 전자공학 과 졸업. 2016년~현재 한국기술교육대 학교 대학원 전자공학과 석사과정 재학 중. 관심분야는 토크 센서, 정밀 기계설 계. 전 형 석 2015년 한국기술교육대학교 전자공학 과 졸업. 2015년~현재 한국기술교육대 학교 대학원 전자공학과 석사과정 재학 중. 관심분야는 VSJ, 정밀 기계설계. 이 덕 원 2015년 한국기술교육대학교 전자공학 과 졸업. 2015년~현재 한국기술교육대 학교 대학원 전자공학과 석사과정 재학 중. 관심분야는 인공의수, 웨어러블 로 봇. 김 용 재 2003년 한국과학기술원 전기전자공학 (박사). 2003년~2011년 삼성전자 생산기 술연구소 수석연구원. 2011~2013년 삼성 전자 종합기술원 전문연구원. 2014년~ 현재 한국기술교육대학교 전자공학과 조교수. 관심분야는 생체모사 메커니즘, 인간-로봇 인터렉션, 의료 및 수술로봇 등.