EMS 웨어러블 디바이스 및 족저압 측정매트를 활용한 정적 균형 개선 시스템 개발

국문 초록 (Abstract)

EMS 웨어러블 디바이스 및 족저압 측정매트를 활용한 정적 균형 개선 시스템 개발 박한나 스마트웨어러블공학과 숭실대학교 대학원 현대 사회에서는 노인 인구의 증가와 함께 낙상 사고를 포함한 실생활 에서의 미미한 사고가 큰 부상으로 이어지고 있으며 척추 및 균형능력과 연관된 다양한 질병이 발생하고 있다. 또한 정적 균형 능력이 떨어지는 경우 더 많은 위험을 수반할 수 있다. 본 연구에서는 정적 균형 능력 향 상을 위한 혁신적인 접근 방식을 탐구했다. 아두이노를 이용하여 족저압 불균형을 감지하고 시각적인 알림을 제공하는 매트를 개발했다. 뿐만 아 니라, EMS 웨어러블 디바이스를 설계하여 대퇴근육을 활성화시켰다. 실 험 결과, 이러한 접근 방식이 실제로 정적 균형 능력을 향상시키는 데 유용하다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 실생활에 적용 되어 정적 균형 능력을 개선하고 일상 생활의 질을 향상시키는 데 기여 할 수 있다. 또한 정적 균형 개선을 위한 실용적이고 효과적인 방법을 제시하며, 더 나은 삶의 질을 위한 노력에 일조할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Development of Static Balance Improvement System Utilizing EMS Wearable Device and Plantar Pressure Measurement Mat PARK, HAN-NA Department of Smart wearable engineering Graduate School of Soongsil University In modern society, along with the increase in the elderly population, minor accidents in daily life, including falls, are leading to significant injuries, and various diseases related to spinal and balance abilities are emerging. Additionally, decreased static balance ability poses even greater risks. This study explores an innovative approach to improve static balance ability. A mat was developed using Arduino to detect plantar pressure imbalance and provide visual alerts. Furthermore, an EMS wearable device was designed to activate the quadriceps muscles. Experimental results confirmed the effectiveness of these approaches in improving static balance ability. These findings can be applied in real-life situations to enhance static balance ability and improve quality of life. Moreover, they present practical and effective methods for improving static balance, contributing to better quality of life efforts.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 ⅵ
• 영문초록 ⅶ
• 제 1장 서론 1
• 1.1 연구배경 1
• 1.1.1 정적 균형 능력 2
• 1.1.2 족저압과 정적 균형 능력 5
• 1.1.3 대퇴근육 활성화와 정적 균형 능력 7
• 1.1.4 족저압 측정 매트 9
• 1.1.5 EMS 웨어러블 디바이스와 이를 이용한 근육 활성화 11
• 1.2 연구목표 12
• 1.2.1 족저압 측정과 시각적 알림을 통한 정적 불균형 교정 13
• 1.2.2 EMS 웨어러블 디바이스를 통한 대퇴근육 활성화 및 이를 통한 정적 균형 능력 향상 14
• 1.3 연구구성 15
• 1.3.1 연구 계획 15
• 제 2장 실험 16
• 2.1 실험 설계 16
• 2.1.1 FSR을 활용한 족저압 측정 매트 설계 16
• 2.1.2 FSR의 저항 변화 측정을 위한 아두이노 회로 설계 18
• 2.1.3 시각적 알림을 위한 아두이노 회로 설계 19
• 2.1.4 족저압에 따른 시각적 알림을 위한 아두이노 코딩 설계 21
• 2.1.5 EMS 웨어러블 디바이스 제작 설계 23
• 2.1.6 대퇴근육 활성화 효과 확인을 위한 EMG 측정 설계 25
• 2.2 측정방법 및 측정항목 26
• 2.2.1 족저압 측정 매트와 시각적 알림을 통한 족저압의 변화 26
• 2.2.2 EMS 웨어러블 디바이스를 통한 대퇴근육 활성화 변화 28
• 2.2.3 EMS 웨어러블 디바이스를 통한 정적 균형 능력 변화 30
• 제 3장 결과 및 분석 32
• 3.1 결과 및 데이터 분석 33
• 3.1.1 족저압 측정 매트을 이용한 족저압의 변화 33
• 3.1.1.1 Forefoot과 Hindfoot 간의 균형 변화 33
• 3.1.1.2 Leftfoot과 Rightfoot 간의 균형 변화 36
• 3.1.2 EMS 웨어러블 디바이스를 통한 대퇴근육 활성화 변화 40
• 3.1.3 EMS 웨어러블 디바이스를 통한 정적 균형 능력 변화 42
• 제 4장 결론 44
• 참고문헌 47