목적 : 본 연구는 상지운동장애를 가진 아동에게 상지재활로봇치료가 기능회복에 미치는 영향에 대하여 문 헌을 고찰하고 그 효과를 메타분석을 통해 알아보고자 한다. 연구방법 : 국외 검색엔진을 이용하여 자료를 수집하였다. 주요 검색용어는 ‘Upper extremity’, ‘Robotic’, ‘Rehabilitation’, ‘Child’ 등이 사용되었다. 2010년 1월부터 2020년 12월까지 게재된 연구 중 선정기준에 적합한 논문 22편을 선정하여 분석하였다. 결과 : 연구의 질적 분석 및 계량적 메타분석, 상지 재활로봇의 종류와 로봇 치료 전·후로 사용된 측정도 구를 분석하였다. 상지운동장애를 가진 아동에게 상지재활로봇치료의 효과는 큰 효과크기로 나타났으며, 통계적으로 유의하였다(p < .05). 결론 : 상지운동장애를 가진 아동에게 상지재활로봇의 치료는 로봇의 종류와 상관없이 기능회복에 효과적 임을 알 수 있었다. 이것은 임상에서 아동에게 상지 재활치료를 위한 치료방법으로 객관적인 근거가 될 수 있을 것이다.

목적 : 로봇을 이용한 과제 기반의 로봇 상지재활 치료가 뇌졸중 환자의 상지 운동기능과 일상생활수행 (Activities of Daily Living; ADL)능력에 어떤 효과가 있는지 체계적 고찰과 메타분석을 실시하여 검 증하고자 하였다. 연구방법 : 1980년부터 2015년 12월까지 발표된 국외 무작위 대조군 실험(Randomized Controlled Trial; RCT)연 구들 중에서 과제와 함께 이루어지는 상지 로봇 재활치료를 대상으로 분석을 실시했다. EMBASE, Ovid-Medline, PubMed, CINAHL, Cochran CENTRAL을 통해 문헌검색과 선별을 실시했고, Scottish Intercollegiate Guidelines Network (SIGN)으로 문헌의 질평가를 The Grading of Recommendations, Assessment, Development and Evaluation (GRADE)로 근거의 수준을 마련했다. Cochrane collaboration’s tool for assessing risk of bias로 편향을 측정하고 RevMan 5.3 소프트웨어로 메타분석을 실시했다. 개별 연구들의 대상자 수, 중재 전-후 평균값, 표준편차 등을 자료합성에 사용하였다. 결과 : 12편의 연구가 최종 선정되었고 실험군의 대상자수는 총 341명(남성 235명, 여성 106명), 연령은 60.50 ± 5.51세의 분포를 보였다. 대조군의 경우 대상자수가 모두 301명(남성 207명, 여성 94명)이었고 58.55 ± 17.1세의 연령대를 보였다. 운동기능 전체의 효과크기는 2.63, Fugl-Meyer Motor Assessment (FMA)가 2.98, Box and Block Test가 2.25로 기능증진에 효과가 있었고, ADL 수행능력에서는 기능적 독립성 측정 (Functional Independence Measure; FIM)의 3.04을 제외하고 효과가 없었다. 결론 : 과제기반의 로봇상지재활치료는 뇌졸중 환자의 상지 운동기능과 ADL 수행능력에 전반적인 효과를 줄 수 있다. 장기적인 관점에서 로봇을 이용한 상지재활치료의 효과여부의 확인을 위해 임상 평가의 점 수나 등급으로 산출되는 결과변수에 대한 세밀한 추가 연구가 필요하다.

NREX, an upper limb exoskeleton robot, was developed at the National Rehabilitation Center to assist in the upper limb movements of subjects with weak muscular strength and control ability of the upper limbs, such as those with hemiplegia. For the free movement of the shoulder of the existing NREX, three passive joints were added, which improved its wearability. For the flexion/extension movement and internal/external rotation movement of the shoulder of the robot, the ball lock pin is used to fix or rotate the passive joint. The force and torque between a human and a robot were measured and analyzed in a reaching movement for four targets using a six-axis force/torque sensor for 20 able-bodied subjects. The addition of two passive joints to allow the user to rotate the shoulder can confirm that the average force of the upper limb must be 31.6% less and the torque must be 48.9% less to perform the movement related to the axis of rotation.

This paper presents a force control based on the observer without taking any force or torque measurement from the robot which allows realizing more stable and robust human robot interaction for the developed multi-functional upper limb rehabilitation robot. The robot has four functional training modes which can be classified by the human robot interaction types: passive, active, assistive, and resistive mode. The proposed observer consists of internal disturbance observer and external force observer for distinctive performance evaluation. Since four training modes can be quantitatively identified as impedance variation, position-based impedance control with feedback and feedforward controller was applied to the assistive training mode. The results showed that the proposed sensorless observer estimated cleaner and more accurate force compared to the force sensor and the impedance controller embedded with the proposed observer completed the assistive training mode safely and properly.