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보행보조기 사용자의 미는 힘에 의한 조작 편의성 향상을 위한 외력 추정 기법에 대한 연구
이한솔(H. S. Lee),김병철(B. C. Kim),이원영(W. Y. Lee),이응혁(E. H. Lee) 한국재활복지공학회 2015 한국재활복지공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11
In this paper, we suggest a method for convenience improvement of electrical rollator control through repulsive force by user gait intention. This method is performed by estimation of outer-force. For estimation of outer-force, we applied repulsive force estimation algorithm between user and rollator. It is using estimation of Operation current of rollator. User"s repulsive force is estimated by correlation between Outer-force and rollator current consumption, in constant velocity. For the validation and evaluation, we performed the experiment about estimation of the front and rear direction outer-force of electric rollator. After experiment, we validation that a method have a 92% accuracy in average.
협소 공간 대응을 위한 전동 휠체어의 협응 제어기 개발
김대위(D. W. Kim),길태형(T. H. Gil),이원영(W. Y. Lee),엄수홍(S. H. Eom),이응혁(E. H. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
최근 급속한 고령화와 장애인 인구의 증가로 인해 교통약자의 이동권 보장을 위한 전동 휠체어 산업이 크게 부상하고 있다. 전동 휠체어의 수요도가 높아지면서, 조작 부주의에 의한 주행 시 벽 혹은 출입문에서의 충돌사고와 복잡한 환경에서 고령자들이 안내도만으로 특정 위치를 찾기 어려운 사례가 급증하고 있다. 따라서 본 논문에서는 전동휠체어 조작능력 미숙으로 협소공간에서 발생하는 충돌사고를 예방하기 위한 협응 제어와 특정 실내 환경에서 목적지로의 경로 생성 및 자율주행 기법을 제안하였다. 충돌사고 예방을 위한 협응 제어 기법 구현을 위해서 2D LiDAR 센서를 사용하였다. 2D LiDAR 를 기반으로 전동 휠체어와 객체와의 각도 및 거리를 산출하여 주행 시 장애물과의 충돌이 예상되는 경우 장애물 회피 알고리즘을 적용하여 충돌을 예방하고 실내 공간에서의 좁은 문 통과시 정밀 제어가 자율적으로 수행되는 기술을 제안한다. 또한, 특정 실내 환경에서의 경로 생성 및 자율주행 기법 구현을 위해 전동휠체어에 ROS 기반의 Navigation 시스템을 적용하였다. Navigation 시스템 활용을 위해 LiDAR 를 사용하여 MAP 을 작성하고 작성된 MAP 을 기반으로 LiDAR, Odometry 의 데이터를 통해 확률적 위치파악 알고리즘 AMCL을 접목하여 로봇의 현재 위치를 파악한 후, 경로 생성을 위해 A* 알고리즘 Planner 과 Teb-local-planner 를 적용하여 MAP 내의 원하는 목적지로 자율주행이 가능하도록 하였다. 제안된 기술들에 대한 특정 실내 환경에서 실험들을 통해 개발된 전동 휠체어의 협응 제어기와 경로 생성 및 자율주행 시스템에 대한 안전성 및 효율성을 증명하였다.
전동휠체어의 주행보조를 위한 다영역 ToF 거리 센서 기반의 비정렬 상태 추정 기법에 관한 연구
신진우(J. W. Shin),김대위(D. W. Kim),이원영(W. Y. Lee),엄수홍(S. H. Eom),이응혁(E. H. Lee) 한국재활복지공학회 2022 한국재활복지공학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.11
This paper describes a wall distortion calculation algorithm based on a single distance sensor module for walking assistance in an electric wheelchair. The proposed algorithm calculates the deviation from the wall using a single multi-domain ToF laser sensor. Calculate the angle of both end points of the measurement area from the center of the distance sensor and estimate the deviation by comparing it with the angle when it is parallel to the wall. To verify the performance of the developed technique, as a result of applying this technique to the wall at 0°, clockwise and counterclockwise 5°, 10°, 15°, and 20°, respectively, the result of the experiment was a minimum of 0.092° and a maximum of 0.628. It was confirmed that it has a high accuracy.
류중현(J.H. Ryu),이준혁(J.H. Lee),이원영(W.Y. Lee),이응혁(E.H. Lee) 한국재활복지공학회 2018 한국재활복지공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.11
The aim of paper is to use module and algorithm for detecting ringer’s liquid administration status. This module for detection has two sets of infrared transmitter and receiver that have to be parallel. We make device classify status into normal, abnormal and complete status using principle of drip chamber and data from two sets of infrared sensors located in above and below the surface of liquid.
이원영(W. Y. Le),이동광(D. K. Lee),고민수(M. S. Goh),이응혁(E. H. Lee) 한국재활복지공학회 2011 한국재활복지공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
본 논문에서는 전동형 보행보조기 중 모터축에 엔코더가 장착되어 있지 않은 형태의 보행보조기가 경사면을 보행함에 있어 오르막 경사로에서는 뒤로 밀림, 내리막 경사로에서는 앞으로 밀리는 증상을 극복하기 위한 방안을 제시한다. 본 논문에서 제안하는 방안은 IMU - ARS를 사용하여 추출된 노면의 기울기에 따라 전동형 보행보조기의 전, 후 방향으로 밀리는 힘을 계산하여 이를 극복하는 것이다. 본 방안을 적용한 결과 전동형 보행보조가 경사 변에서 사용자의 의지 없이 정지하여 있는 결과를 볼 수 있었다.
이승현(S. H. Lee),김보민(B. M Kim),이원영(W. Y. Lee),고민수(M. S. Goh),이응혁(E. H. Lee) 한국재활복지공학회 2013 한국재활복지공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.4
하지근력이 약한 노인들이 외부 활동을 수행할 수 있는 휠체어 및 보행보조기의 중요성이 부각되고 있다. 이러한 상황에서 재활보조 이동기기로 이동하게 되는 도로에는 장애물이 존재하고, 사용자의 조작 미숙 및 외력으로 인해 장애물 충돌 시 이동기기가 전복되거나 사용자가 낙상을 입는 등 사고가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 안전사고를 예방하기 위해 보행 보조차에 거리감지 센서를 장착하고, 이를 통해 장애물 및 노면을 감지하여 사용자에게 알리는 방법에 대해 제안한다.
상지 장애인의 안전한 이동지원을 위한 자율주행 휠체어의 제어 계층 구조 설계
이원영(W. Y. Lee),신진우(J. W. Shin),이철우(C. W. Lee),이응혁(E. H. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
휠체어는 선천적 혹은 후천적인 이유로 정상적인 보행이 어려운 이들의 이동 지원을 위한 보조기로 널리 사용되며, 전동기와 제어기술의 발전으로 사용 편의성이 증진된 전동 휠체어의 보급이 가속되고 있다. 그러나 손으로 조이스틱과 같은 조작 장치로 제어되는 전동 휠체어는 상지 장애 혹은 인지 장애가 있는 사용자의 경우 조작 불가 혹은 오조작으로 인한 사고의 발생 위험으로 사용이 제한됨으로 기술의 발전에서 소외되고 있는 것이 현실이다. 이러한 문제의 해결을 위해 최근 로봇의 자율주행 기술을 휠체어에 적용한 연구가 활발하게 진행 중이다. 본 연구에서는 이러한 자율주행알고리즘의 휠체어 적용을 위한 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 전동, 협응, 자율주행 세 가지 모드로 구분된 모드의 지원을 위하여, 기존 전동 휠체어 시스템을 가지고 상위 레이어의 명령에 따라 제어가 가능한 최하위 플랫폼 레이어, 주행 중 오조작 및 사용자의 착오 인지로 인한 사고 예방을 위한 센서 장치와 이를 활용한 충돌 및 전복 방지 기능이 내장되는 중간 어시스트 레이어, 그리고 라이다, 카메라와 같은 높은 해상도의 정보를 이용하여 자율주행을 가능케 하는 최상위 자동 레이어를 가지고, 각 레이어에 따른 제어장치를 갖도록 한다. 이때 제어의 우선권은 하위를 가짐으로 자율주행 중 센서의 오 인지 등에 의한 사고를 아래 레이어에서 보호할 수 있도록 설계하였다. 추후 설계된 시스템의 적용을 통한 추가적인 문제점을 도출하고 개선함으로 시스템의 완성도를 높여갈 수 있도록 하여야 할 것이다.