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기능적 전기 자극을 활용한 사용자 의도 기반의 기립 착석 동작 보조 시스템의 개발
이재우(J. W. Lee),박신석(S. S. Park) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
본 연구에서는 편마비 환자의 기립, 착석 동작을 보조하기 위하여 사용자 의도 파악 기반의 기능적 전기 자극 제어시스템이 개발되었다. 뇌졸중을 겪은 환자의 대부분에게 편마비가 발생하고 이로 인하여 신체기능의 장애가 생기는데, 그 중 일상 생활의 수행에 필요한 가장 기본적인 동작 중 하나인 기립, 착석의 장애는 해결되어야 하는 큰 난제이다. 기능적 전기 자극은 근육에 전기자극을 가하여 근수축을 유발하고 이를 통해 움직임을 얻어내기 위하여 사용되는데, 본 시스템에서는 이를 기립, 착석 동작의 보조를 위하여 사용하였다. 기능적 전기 자극이 가해지는 하지 근육으로는 기립, 착석 동작에서 주요하게 작용하는 네 가지 근육(앞정강근, 가자미근, 대퇴직근, 외측광근)이 선정되었으며, 기능적 전기 자극 제어신호는 정상인의 근전도신호를 기반으로 생성되었다. 시스템은 기립 착석 동작에서 발생하는 여러 신호를 기반으로 사용자의 의도를 파악하여 기능적 전기 자극 신호를 제어한다. 먼저 건강한 사람의 기립 착석 동작 시의 데이터 획득을 위하여 실험이 진행되었고, 근전도 신호, 압력센서, 각도센서, 관성측정 센서 데이터가 추출되었으며, 이를 입력값으로 기계학습 모델이 학습되었다. 시스템은 실시간으로 측정되는 위 데이터들을 기반으로 사용자의 상태를 기립, 착석, 정지의 세 가지로 구분하고, 기립과 착석 동작이 감지되면 하지 근육에 기능적 전기 자극 제어신호를 보내 동작을 보조하도록 한다.
이동광(D. K. Lee),이재우(J. W. Lee),고민수(M. S. Ko),이응혁(E. H. Lee) 한국재활복지공학회 2010 한국재활복지공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
This paper deals with evaluation of serviceability of the walking assistant robot. Recently, various walking aids are developed to improve the quality of the life. However, there are limits to move the uneven terrain such as slopes, door sill because the elderly don"t have enough muscular strength and passive-type walking aids don"t have any actuator to help the elderly to walk on the uneven terrain. To overcome this situation, walking assistant robots are introduced. However evaluation method of safety and convenience is not constructed yet. In this paper, we introduce the evaluation method to compare with the performance of the convenience and safety of the walking assistant robot. To apply with this method, we use the BOS(Body of Support), COM (Center of Mass) and COV(Center of Vehicle).
보행보조기의 사용 편리성 증진을 위한 보행의지 파악 기법에 관한 연구
이재우(J. W. Lee),이동광(D. K. Lee),공정식(J. S. Jong),장문석(M. S. Jang),이응혁(E. H. Lee) 한국재활복지공학회 2009 한국재활복지공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.10
최근 노인인구의 증가로 인해 고령자를 위한 보행보조기에 대한 관심이 증가되고 있다. 하지만 대부분의 경우 동력이 없는 시스템으로 경사 등의 공간에서 취약성을 가지며, 사용자가 다리에 힘이 없을 경우 편하게 이동할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 동력형 보행보조기에 대한 관심이 증가되고 있다. 대부분의 보행보조기의 사용자는 고령자 이며 사용이 간편하며 편리해야 한다. 따라서 본 논문에서는 사용자의 편리성 증진을 위해 다양한 센서 즉, 가변저항, 힘센서, 스트레치 센서 등을 사용하여 사용자의 보행의지를 파악하기 위한 모률을 제작하고 이에 대한 응답성을 비교 평가하였다. 가변 저항형 핸들바의 응답성은 420ms 이며 복귀성은 380ms이고 힘센서를 이용한 핸들바 응답성은 320ms 이며 복귀성은 220ms이다. 스트레치 센서의 응답성은 160ms, 복귀성은 140ms으로 가장 뛰어난 것을 검증하였다.