Research and Clinical Achievements

Author: Avinash S Pramod, Sejun Park, Jeongho Choo, Giuk Lee

Corresponding author: Giuk Lee

Journal: Biomimetics

Published date: 2026.08
Link: https://www.mdpi.com/2313-7673/11/8/579

DOI: 10.3390/biomimetics11080579

 본 연구는 케이블 구동 힙 엑소슈트에서 케이블의 근위·원위 고정점(앵커) 위치를 바꾸면 고관절 보조 토크가 여러 해부학적 평면으로 어떻게 나뉘는지 확인하기 위해 진행되었습니다. 대부분의 연구가 한 평면(시상면)의 보조만 다루지만 고관절 역학은 본래 3차원입니다. 연구진은 실험으로 찾은 보정항을 더한 기하 모델로 3차원 토크를 추정했고, 고관절·허벅지 모형(팬텀)에서 고정점 12가지와 관절 각도 17가지를 조합한 204개 조건으로 모델을 평가했습니다.

 연구 결과, 고정점 위치를 바꾸면 보조 토크가 시상면·관상면·수평면 사이에서 체계적으로 재분배되어 서로 다른 다평면 토크를 만들 수 있었습니다. 모델은 토크의 주요 경향과 방향을 잘 따라갔고, 특히 Mz 성분의 평균 절대 백분율 오차는 4.7~10.1%였습니다. 케이블이 더 많이 감기는 조건에서는 모델에 반영하지 않은 비틀림과 유연성 영향으로 오차가 커졌습니다. 연구진은 고정점 조절이 시상면을 넘어서는 다평면 고관절 보조의 실용적인 방법이며, 이번 결과가 이후 연구의 기준이 되는 실험 데이터가 될 수 있다고 밝혔습니다.

This study investigated whether modulating the proximal and distal cable anchor-point locations of a cable-driven hip exosuit can systematically alter the distribution of hip assistive torque across anatomical planes. Most studies focus on single-plane assistance, even though hip mechanics are inherently multiplanar. The researchers proposed a geometric model with empirically identified correction terms to estimate three-dimensional torque, and evaluated it on a hip–thigh phantom across 12 anchor configurations and 17 joint-angle conditions (204 cases).

Anchor-point modulation systematically redistributed assistive torque among the sagittal, frontal, and transverse planes, producing distinct multiplanar torque profiles. The model captured the major trends and directions of the torque, with the strongest agreement for the Mz component (mean absolute percentage error of 4.7% to 10.1%). Errors increased under greater cable wrap, reflecting torsion and compliance effects not represented in the model. These findings establish anchor-point modulation as a practical method for multiplanar hip assistance and provide an empirical baseline for future work.

Funding information: 

Chung-Ang University research grant in 2024

National Research Foundation of Korea (NRF) grant funded by the Korea government (MSIT)

• Grant No. RS-2025-00555545
• Grant No. RS-2025-02216282