관절 운동 및 하중 신호 감지에 의한 지능형 knee brace의 개발 = Development of the intelligent knee brace with the sensing signal of joint motion and joint load

국문 초록 (Abstract)

I. 연구개발의 필요성
사회가 고령화 되어감에 따라 지체장애자의 수가 증가하고 있다.그 중 관절염은 많은 경우 무릎관절의 기계적 과부하로 인한 뼈의 미세 골절로 발생한다. 따라서 무릎의 과부하를 막을 수 있는 장치가 필요하다.
II. 연구개발의 목표
보행 장애자의 보행시 무릎에 가해지는 하중을 분산시킴으로 보행 자립도를 보장하는 현실적 비용으로 생산 가능한 형태의 니브레이스를 개발한다.
III. 연구개발결과
1. 근경직도 센서 개발
마이크로 스위치 타입과 스트레인 게이지를 이용한 밴드 타입의 근경직도 센서를 개발하였다.
2. 하지 운동 정보 수집 모듈 개발
센서들은 소형으로 니브레이스에 직접 부착된다. 신호 처리 시스템은 마이크로프로세서를 이용하여 휴대 가능한 크기로 제작하였다.
3. 니브레이스 시제품 개발
무릎이 거의 펴진 상태에서도 무릎의 하중을 분산 시킬 수 있다. 또한 와이어와 스프링을 이용한 시스템을 채용함으로써 큰 하중이 실려도 강성 문제에 큰 영향이 없도록 하였다.
4. 니브레이스 락킹 제어 알고리즘 개발
제작한 센서 모듈로 보행 정보를 수집하여 니브레이스 구동 알고리즘을 설계하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

1. Need of Research and Development
As the elderly society gets deepening, the number of physical disabilities is growing. Joint inflammation which is the one of disease for them occurs because of fine fractures of joints based on mechanical overload in many cases. Thus, it is in need to develop the device which prevents overload in joints.
II. Object
Development of knee brace that enables solo walking supporting the load of knee with reasonable price.
III. Result
1. Muscle sensor development
We developed 2 types of sensors using micro switches and strain gauge.
2. Leg dynamics analysis module development
Sensors are small so that they attach directly to the knee brace. Signal processing system was developed using micro processor with mobile size.
3. Kneebrace prototype development
It can support the load of the knee when the angle of knee is almost 180 degrees. Using wire and spring in system, there is not much influence on gears even though the load is large.
4. Kneebrace control algorithm development
We designed kneebrace control algorithm with the data from developed sensor module.