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배주환(J. H. Bae),문인혁(I. Moon) 한국재활복지공학회 2012 재활복지공학회논문지 Vol.6 No.2
본 논문에서는 하나의 접촉식 리미트스위치(limit switch)를 사용하여 등판과 대퇴판의 사잇각을 항상 90도 이상으로 유지할 수 있는 자세제어시스템을 제안한다. 이를 위해 등판 기구와 대퇴판 기구의 기구학 해석을 수행하고, 설계에 필요한 최적설계변수를 결정한다. 이 해석 결과를 이용하여 프로토타입 자세제어시스템을 제작한다. 시뮬레이션과 실험을 통해 등판과 대퇴판 중 하나가 상승하더라도 등판과 대퇴판의 사잇각이 항상 90도 이상 유지되는 것을 보인다. 이 결과로부터 본 연구에서 제안하는 자세제어 방법이 사용자의 체간 자세안정성을 유지할 수 있음을 보인다. In this paper we propose a control system to preserve the interior angle between back section and upper leg section to be larger than 90 degrees using a single limit switch. To design the control system we analyze the kinematics of actuation mechanisms for the back section and the upper leg section, and find out an optimal solution for the controller design. Using a prototype control system we perform experiments to test the controller performance, and show that the interior angle between the back section and the upper leg section is always preserved larger than 90 degree. From the experimental results, we show the proposed control system is feasible to keep the body posture stability.
배주환(J. H. Bae ),문인혁(I. Moon) 한국재활복지공학회 2017 재활복지공학회논문지 Vol.11 No.1
기존의 가정용 요양침대는 매트리스 지지판(mattress support platform) 하부에 설치된 복잡한 기구부로 인해 저상화 실현이 어려웠다. 본 논문에서는 등판과 다리판의 각도를 조절하면서도 저상화가 가능한 요양침대의 구동 메커니즘을 제안한다. 등판과 다리판의 메커니즘은 듀얼 모터(dual motor)를 적용하고, 최적화 기법으로 설계변수를 결정하였다. 승강 메커니즘은 풀리(pulley)구조를 적용하여 제한된 구동기의 가동범위를 최대 두 배까지 높일 수 있도록 설계하였다. 건강한 5명의 피험자(24.4±0.5세)가 방바닥에서 240mm의 저상 프로토타입 요양침대와, 600mm의 일반적인 높이의 침대에 올라갈 때의 그 이동 거리를 측정하여 저상화 침대에 대한 유효성을 평가하였다. 그 결과 저상 요양침대를 사용할 때의 이동 거리는 기존 높이의 침대에 비해 평균 38% 작았다. 이것은 저상요양침대가 고령자의 신체적 부담을 줄여주며, 일반침대보다 일상생활 지원에 효과적이라는 것을 보여주었다. It was hard for a conventional care-bed to be realized to a low-floor position due to a complex actuation mechanism installed under the mattress support platform. In this paper a mechanism design to set a low-floor position as well as to adjust back- and leg-rest angles was proposed. A dual motor was applied to the back- and leg-rest mechanism of which design parameters were determined by an optimal method. An elevation mechanism was also designed to enlarge a limited stroke range up to two times of its original stroke using a pulley mechanism. An evaluation test was performed by five healthy subjects (24.4±0.5 yrs.) when going up from a floor position to a preset best position which was set to the 240mm height for a prototype low-floor bed and to the 600mm height for a conventional bed. As a result, the moving distance was 38% lower than the conventional bed when the subject used the low-floor bed. It showed that the low-floor care-bed reduced physical burdens and was effective to assist activities of daily living of the elderly people.
배주환(J. H. Bae),문인혁(I. Moon) 한국재활복지공학회 2011 재활복지공학회논문지 Vol.5 No.1
본 논문은 뇌졸중에 의한 상지 편마비 환자의 재활훈련을 위한 동력보조형 상지재활훈련기의 설계를 제안하였다. 설계된 상지재활훈련기는 3자유도를 가지고 있으며, 검지와 손목은 독립적으로, 그리고 나머지 손가락은 하나의 모듈로 굽힘과 폄 동작이 가능하다. 손목 기구는 복동식 공암실린더를, 손가락 기구에는 두 개의 전동식 선형구동기를 적용하여 동작을 보조하도록 하였다. 설계를 기반으로 프로토타입 상지재활훈련기를 제작하였으며,0.8mm이내의 오차로 정상상태에 수렴하도록 위치제어기를 구현하였다. 실험의 결과로부터 동력보조용 상지훈련기가 실현가능함을 보였다. In this paper, we proposed a design of upper-limb rehabilitation device with power-assist function lor stroke survivals. The designed upper-limb rehabilitation device has three degrees of freedom; it is possible to perform flexion and extension motions of wrist, index finger and the other fingers except the thumb independently. The power-assist for wrist motion is performed by a pneumatic double-acting cylinder, but the fingers are actuated by electrical linear actuators to assist motions. A prototype upper-limb rehabilitation device and its controller were implemented. The position controller showed 0.8 mm errors in the steady-state. Experimental results showed that the proposed upper-limb rehabilitation device with power-assist function is feasible.